Эффективные методы измерения воздушных потоков в шахтных пространствах

Безопасность труда и производственного процесса на шахтных выработках является в настоящее время одной из самых актуальных проблем отрасли. Ее решение позволит минимизировать количество аварий в отрасли и во многом сохраняет человеческие жизни. Одним из самых эффективных способов решения данного вопроса является реализация процедуры проветривания шахтных пространств. Но этот процесс должен сопровождаться качественным измерением скорости движения воздуха в горных выработках. При этом погрешности должны находиться на минимальном уровне.

Контроль динамических воздушных процессов осуществляется посредством различных методов. При их выборе основным параметром является точность замера скорости воздушных потоков. Это позволит специалистам шахт иметь реальную картину о концентрации опасных веществ в рабочем пространстве.

Существуют традиционные технологии процедур замера концентрации и скорости воздушных потоков. Во- первых, это измерение буквально «перед собой». Этот способ практически не используется в угольной промышленности.

Другой метод, который также мало распространён в отрасли – это контроль по так называемым «точкам». И это понятно, так как он имеет множество недостатков. Основным из них является его наименьшая, из всех остальных способов, точность. В совокупности с длительностью проведения данного процесса – его привлекательность уменьшается еще больше. Неопределенность подобного замера во многом зависит от колебательных движений воздушных потоков в шахтном пространстве. Они могут привнести в расчетные показатели скорости принципиальную погрешность.

Интересно, что «точечный» замер описал в 30-е годы прошлого века инженер в области горнорудной аэрологии профессор Протодьяконов М.М. Он изложил свою мысль следующим образом. Изначально необходимо исследовать скоростные характеристики по сечению угольной выработки. Далее выбирается конкретная точка, в которой осуществляется замер. Желательно, чтобы она соответствовала средней скорости движения воздушных потоков. Показатели скорости в остальных точках измеряются пропорционально базовой.

Но, эксперты уверены, что данная процедура является достаточно трудоемкой, так как она требует комплексного подхода в измерениях и занимает много времени. Достаточно сложно постоянно фиксировать точку, которая соответствует средней скорости движения воздуха на горных выработках.

Но, при всей сложности реализации данного методологического подхода, существуют способы, который делают этот процесс более эффективным.

Специалисты, проведя огромное количество замерных процедур при большом разнообразии факторов, пришли к выводу, что измерение скорости в самом центре сечения вполне возможно – только необходимо изменить мнение и толкование в данном контексте о самой «точке».

В этом случае место, где осуществляется замер, должно располагаться не в точке как геометрическая субстанция, а в определенном ядре, которое находится в центре воздушного потока. Причем его скорость должна быть максимальной, тогда процедура существенно облегчается.

Экспертами в этой области замечено, что на территории исследуемого объекта, где площадь сечения составляет не более 8 м. кв. самая большая скорость воздушного потока наблюдается в центре сечения, причем в 30-40% зоне. Это и есть так называемое «ядро потока». Оно, при росте объемов сечения, соответственно максимально увеличивается.

Таким образом, получается, что вместо трудоемких многочисленных «точечных» замеров средней динамики движения воздуха в каждом конкретном случае, теперь можно определить одно единственное место в центре «ядра». Этого будет для точности процедуры вполне достаточно.

Ошибок при замере средней скорости воздушных потоков непосредственно в самом центре сечения допускается гораздо больше нежели при проведении подобной процедуры измерений этого показателя «в сечении». Это вызвано, главным образом неравномерностью обвода измерительного аппарата по сечению. Подобный процесс невозможно осуществить в выработках, где высота выше 3 метров. И это понятно, так как максимальная высота вытянутой руки с прибором не может превышать 2,5 метров. А как известно в угольной отрасли шахт с такими показателями достаточно много.

Существует своеобразная подмена, которая является ошибкой. Контролеры, измеряя показатели в центре сечения, предполагают, что процесс осуществляется просто «в сечении» и соответственно не используют необходимых в этом случае понижающих коэффициентов. Как результат – показания скорости искажаются в сторону увеличения. Существует еще один нюанс, влияющий на качество измерения воздуха в шахтных пространствах. Измерения, проводимые специалистами с помощью высокочувствительного прибора АПР-2м в помещении, которые абсолютно не проветривается, показал, что скорость движения воздушных масс составляет приблизительно 0,2-0,3 м\с. Но, проблема в том, что чувствительность крыльчатки измерительного оборудования искажает точность замера. Это связано с тем, что цифры приборы в этом случае изменяются с его передвижением по пространству. Причем, подобная ситуация наблюдается и на других аналогичных по функциональности приборах. Например, та же самая корреляция состояний показателей на панели прибора и скорости его движения в угольной выработке наблюдается также и у термоанемометров. В них заложен принцип понижения температуры струны, которая предварительно нагрета. Процесс ее охлаждения осуществляется не только с изменением скоростных характеристик в шахтном пространстве, но от степени передвижения человека с подобным приборов в руках.

Погрешности при замере скорости воздуха в шахтных пространствах возникают и при применении акустического измерительного оборудования.

Но прогресс в этой области не стоит на месте. Уже появились новые технологии, учитывающие данные проблемы. Так, например, новейший анемометр АПР-2м в состоянии учесть ошибки своих предшественников. С его помощью можно осуществлять замер скорости воздуха уже в конкретной центральной «точке сечения». Основное отличие этого прибора от предыдущих моделей заключается в том, что датчики устанавливаются на стационарной основе.