Способ сигнализации о силикозности пыли в шахтной атмосфере

Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИС ОМУ СВ ЕЛЬСТВУ в(57) Сущность изобретения заключается в том, что в способе сигнализации о силикозности пыли в шахтной атмосфере инфракрасным излучением просвечивают контролируемый объем шахтной атмосферы, интенсивности 11 и 12 регистрируют в диапазонах длин волн около 13,1 и 12 мкм после прохождения инфракрасного излучения через контролируемый объем шахтной атмосферы, а о силикозности пыли сигнализируют по величине отношения гп 12/1 п 11. 2 а им. А. А. СкочиОнищенко и А. цкий Н. В. Анали,: Химия, 1990, с. А.А,Рудничнагорноспасател с. 48-49. вентиляция, освеное дело. М Неивностей 11 иостей пыли, по алибровочных озность пыли,Известный способ не обеспечивает непрерывную автоматическую сигнализацию (связано с осаждением пыли на фильтрах за данное время), требует дополнительных приспособлений и ручного труда (связано с установкой фильтров с осевшей пылью в прибор для измерения интенсивности 11 и 12. Кроме того, известный способ не позволяет отстроиться от флуктуаций общего содержания пыли в шахтной атмосфере и перераспределения угольной и породной пыли.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния флуктуаций общего содержания пыли в шахтной атмосфере и перераспределения угольной и породной пыли и обеспечение непрерывной автоматической сигнализации. Оьаавва ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(71) Институт горного делСКОГО(56) Пилипенко А. Т.,Пятнтическая химия, кн, 2, - М767.Харевящение и ьдра, 1965,Изобретение относится к горной автоматике, а более конкретно - к методам и средствам автоматической сигнализации о состоянии шахтной атмосферы в подготовительных и очистных забоях, и может быть использовано на опасных по газу и пыли шахтах для улучшения техники безопасности за счет снижения заболевания силикозом шахтеров при недопустимо больших содержаниях силикозной пыли в шахтной атмосфере.Известен способ определения силикозности пыли, который реализуется следующей последовательностью операций: на контрольных фильтрах за определенное время осаждают угольную пыль, просвечивают инфракрасным излучением фильтры с осажденной на них угольной пылью, регистрируют интенсивности 1 и 12 прошедшего через фильтры с пылью инфракрасного излучения в диапазонах длин волн 12,5 и 12,82 мкм, строят калибровочные графики интен 1для различных силикозеличинам 11 и 12 с помощью рафиков определяют силиПоставленная цель достигается тем, что в способе сигнализации о силикозности пыли в шахтной атмосфере инфракрасным излучением просвечивают контролируемый объем шахтной атмосферы, интенсивности 1 и 2 регистрируют в диапазонах длин волн около 13,1 и 12 мкм после прохождения инфракрасного излучения через контролируемый объем шахтной атмосферы, а о силикозности пыли сигнализируют по величине отношения 1 п 2/п 1,На фиг, 1 приведены зависимости коэффициентов ослабления инфракрасного излучения угольной Пу, породной Пп и силикозной Пс пыли от длины волны излучения; на фиг, 2 - зависимости отношения логарифмов интенсивностей прошедшего контролируемый объем шахтной атмосферы инфракрасного излучения в двух диапазонах длин ВОлн и 2/1 п 1 От силикозности пы ли Я при отсутствии породной пыли (1), при равных концентрациях угольной и породной пыли (2), при отсутствии угольной пыли (3),Способ осуществляют следующим об- РаЗОМ.Зависимость интенсивностии рошедшего контролируемый объем шахтной атмосферы монохроматического инфракрасного излучения на длине волны 13,1 мкм от концентраций угольной Су, породной Сп и силикозной Сс пыли согласно закону Ламберта-Бугера-Бера имеет вид1= о 1 ехр ( - СуКу 0- СлКп"- СсКсГ), (1) где о 1 - интенсивность падающего на контролируемый объем шахтной атмосферы монохроматического инфракрасного излучения;1 - толщина контролируемого объема шахтной атмосферы, равная 1 м;Ку, Кп и Кс - коэффициенты экстинкции соответственно угольной, породной и силикозной пыли на длине волны 13,1 мкм.Зависимость интенсивности 2 инфракрасного излучения на длине волны 12 мкм запишется аналогично2 = ОгЕХр ( - СУКУ Г - СлКп 0 - ССКс 6 (2) где ог - интенсивность падающего на контролируемый объем шахтной атмосферы монохроматического инфракрасного излучения;Ку, ККЛ и К - коэффициенты экстинкциисоответственно угольной, породной и силикозной пыли на длине волны 12 мкм,Прологарифмировав выражения (1) и (2), а затем разделив (2) на (1), получимЬ 2 С К +СсКс1 п 1 СуКу+Сп Кп+Сс КсНа практике чаще всего используют дифференциальные схемы измерения ин 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тенсивностей инфракрасного излучения. На выходе таких схем формируется сигнал отношения выходной интенсивности к входной, Поэтому в выражении (3) вместо и 2/ 02принята упрощенная запись Ь (1/о 1)и 2/1 п 1. Из выражения (3) видно, что при увеличении общей концентрации пыли в М раз соответственно в М раз увеличиваются концентрации угольной, породной и силикозной пыли. Отношение 1 п 2/Ы 1 при этом остается постоянным.При неизменной концентрации Сс силикозной пыли и изменении соотношения между угольной Су и породной Сп пылью отношение гп 2/1 п 1 будет изменяться незначительно, так как две длины волны инфракрасного излучения выбраны таким образом, что коэффициенты экстинкции Ку и Ку угольной пыли на этих длинах волнприблизительно равны межд собой и коэффициенты экстинкции Кп и Кп породной пыли также незначительно отличаются друг от друга, С другой стороны, изменение концентрации силикозной пыли Сс в общей концентрации пыли будет вызывать существенные изменения отношения 1 п/2/и 1, так как коэффициент экстинкции на длине волны 13,1 мкм Кс меньше коэффициента экстинкции на длине волны 12 мкм Кс для силикознойпыли, Коэффициенты экстинкции определяются по коэффициентам ослабления инфракрасного излучения соответствующей пылиК; = (Ь (1 - П /100/С, (4) где П - коэффициент ослабления пылью инфракрасного излучения (фиг, 1),С = 4,51 г/м - концентрация пыли, при3которой производились экспериментальные измерения коэффициентов ослабления;1 = 1 м - толщина контролируемого объема шахтной атмосферы,Силикозность пыли в шахтной атмосфере определяется процентным содержанием свободной двуокиси кремния 5 Ог в пыли, С достаточной верностью допущения для силикозности пыли в шахтной атмосфере можно записатьСсС, - + С. + С, " где Сс - концентрация силикозной пыли, в которой содержится 80% свободной двуокиси кремния ЯОг по эксперименту,Для нахождения однозначной зависимости между отношением 1 пг/1 и 1 и сипикозностью пыли Я принимаем, что Су=Сп, Найдя из (5) Сс и подставив ее в (3), имеемп 2 0,8 - 5 К + Кп +2 ЬК Гп 1 (0,8 - 3)(Ку+ Кп)+23 Кс,1739061 Сс, 08. (7)Сп +Сс7 П 2 10,8 - Я Кп + Я КсЫ 1 (0,8 - Я) Кп + Я К. аналогично при Сп = 0(9) Формула изобретения 60 5 г 43 14 45 16 7 675 Р 9 ЭО 3 37 33 3 1 39 36 37 79 го 67 МЭ 7.,5 Ц .С 999 ЭЭ 7 о 9 777 бо 7 .б М 3555573,5 555375 575 зозг 99 г 96 Ра РУ ЛЭ йигДля нахождения максимальной погрешности определения силикозности пыли Я по величине отношения 1 п 12/п 11 определим аналитические зависимости 1 п 12/п 11 от Я при Су=О Ь 1 гЬ 11 (0,8 - 3) Ку + Я КсНа фиг. 2 приведены зависимости отношения и 2/1 п 11 от силикозности пыли Я, Зависимость 1 соответствует случаю отсутствия породной пыли Сп = 0 согласно (10), зависимость 2 - случаю среднего перераспределения угольной и породной пыли, т,е. Су = Сп, согласно (6), зависимость 3 - случаю отсутствия угольной пыли Су=О согласно(8). Из фиг. 2 видно, что максимальная погрешность способа приходится на малые, до 30%, концентрации содержания Я 02. В том случае, когда кон центра ции содержания ЯОг достигают опасных пределов свыше 30%, погрешность способа не превышает 3% содержания Я 02,Для реализации способа контролируемый объем шахтной атмосферы просвечивают инфракрасным излучением, регистрируют интенсивности прошедшего контролируемый объем инфракрасного излучения 11 и 12 в двух диапазонах длин волн 13,1 мкм и 12 мкм, определяют отношение логарифмов интенсивностей Гп 12/Ы 1 инфракрасного излучения, по величине отношения гп 2/Ы 1 судят о силикозности пыли в 5 шахтной атмосфере.Техническими преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известным являются увеличение экспрессности (в базовом объекте время измерения и анали за составляет около 80 ч, в изобретении - 1с) и устранение ручного труда (в базовом объекте установка фильтра в заборщик воздуха, забор воздуха, извлечение фильтра, снятие пылевой пробы производятся вручную, а 15 анализ пыли на силикозность производитсяп ри помощи инфракрасного спектрометра),20 Способ сигнализации о силикозностипыли в шахтной атмосфере, включающий регистрацию интенсивностей в двух диапазонах длин волн 7 и 2 инфракрасного излучения,отличающийся тем,что,сцелью 25 повышения точности за счет уменьшениявлияний флуктуаций общего. содержания пыли в шахтной атмосфере и перераспределения угольной и породной пыли, инфракрасным излучением просвечивают 30 контролируемый объем шахтной атмосферы, интенсивности 1 и 12 регистрируют в диапазонах длин волн около 13,1 и 12 мкм после прохождения инфракрасного излучения через контролируемый объем шахтной 35 атмосферы, а о силикозности пыли сигнализируют по величине отношения 1 п 12/1 п 11.1739061 й 01 2 4 Редактор В.Данко ор С.Шевку Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1988 ВНИИПИ Госуд оставитель И,Назарехред М,Моргентал Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5