Работа машин и механизмов, взрывные работы, тепловыделение людей.

6) Работа машин и механизмов, взрывные работы, тепловыделение людей.

В табл. 10.1 приведены данные о тепловыделении из разных источников по наблюдениям А. Н. Щербаня на шахтах Донбасса.

Таблица 13.1

Глубина, м	Выделение тепла, %
Глубина, м	Горными породами	При окислении угля и древесины	За счёт охлаждения добытого угля и породы	В следствии работы механизмов и электроустановок	З других источников

На угольных шахтах, расположенных в области вечной мерзлоты, выделение тепла из породного массива достигает 63%, с транспортируемого ископаемого - 10%, в результате электровозной откатки - 15%, работы механизмов и электрических потерь - 7% и тепловыделение людей - 5%.

Влажность рудничного воздуха зависит от влажности атмосферного воздуха, поступающего в горные выработки, обводненности выработок и от температурных условий. Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютной влажностью называют количество водяного пара в граммах, содержащихся в 1м³ воздуха. При данной температуре t в воздухе может содержаться только определенное количество F_t водяного пара. Такой воздух называется насыщенным.

Относительной влажностью называют отношение количества водяного пара, содержащегося в каком объеме, к максимально возможному их содержанию при данной температуре.

Относительная влажность h_B определяется по формуле

Количество водяного пара в насыщенном воздухе зависит от температуры: чем она ниже, тем меньше влажность. Например, при t = + 5°С количество пара в воздухе F_t = 6,8г/м³, при t = 25°С − F_t = 23г/м³.

В зимнее время холодный атмосферный воздух содержит незначительное абсолютное количество влаги, и когда такой воздух проходит по сухим выработкам с повышенной температурой, относительная влажность его снижается, так как увеличивается F_t. Наибольшая относительная влажность (до 90÷100%) обычно наблюдается в вентиляционных выработках на исходящей струе.

Когда человек находится в покое, в его организме при биохимических процессах образуется около 80ккал/ч тепла, во время физической работы образование тепла доходит до 400ккал/ч. Только 15÷20% этого тепла расходуется организмом человека, остальное через поверхность тела удаляется в окружающую среду. Если равновесие между образованием тепла и теплоотдачей нарушается, то в случае недостаточной теплоотдачи температура тела повышается, и, наоборот, при чрезмерной теплопотере наблюдается снижение температуры. И в том, и в другом случаях самочувствие человека ухудшается, падает производительность его труда и повышается количество заболеваний. При температуре воздуха более + 36,6°С, то есть выше средней температуре человеческого тела, при плохой теплоотдачи повышение температуры тела может достичь опасных пределов. Отдача тепла человеческим организмом происходит за счет лучеиспускания, конвекции и испарения пота. При температуре воздуха 17÷20° С отдача тепла происходит в основном за счет первых двух процессов (75%), а при более высокой температуре (более 30°С) большую роль играет потоотделение (60%). Теплоотдача, обусловленная испарением пота, обеспечивает отвод 0,6ккал тепла при испарении 1г влаги. Наряду с работами по поддержанию определенного химического состава воздуха в шахте необходимо поддерживать и определенную температуру, влажность и скорость движения воздуха в соответствии с требованиями ПБ. Температура воздуха в горных выработках не должна превышать + 26°С при скорости воздушной струи не менее 2м/с и относительной влажности воздуха до 90%, и 25°С при влажности воздуха более 90%. Совокупное влияние этих факторов на организм человека определяется специальным прибором - кататермометром.

Кататермометр (рис. 13.1) представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим резервуаром, поверхность которого составляет 22,6см². Шкала термометра разделена на градусы - от 35 до 38°С. Каждый кататермометр имеет свою характеристику (фактор), которая показывает, сколько миликалорий тепла теряется из 1см² поверхности резервуара кататермометра при его охлаждении от 38 до 35°С. Фактор для каждого кататермометра предварительно определяется в лаборатории. Можно пользоваться сухим и мокрым кататермометром. В последнем случае на резервуар кататермометра надевают колпачок с мокрой ткани. Сухой кататермометр показывает потерю тепла путем излучения и конвекции, мокрый - путем лучеиспускания, конвекции и испарения. Разница между показаниями сухого и мокрого кататермометра дает потерю тепла одним испарением. Измерение сухим кататермометром производится следующим образом. Резервуар кататермометра 2 погружают в воду, нагретую до 80°С, и держат в ней до тех пор, пока верхний резервуар 1 на 1/3 своего объема не заполнится спиртом. Затем кататермометр насухо вытирают, вешают и наблюдают.

Рис. 13.1 Кататермометр

Как только спирт опустится до отметки 38°С, включают секундомер и засекают время, за которое столбик спирта опустится до 35°С. Величина охлаждающего действия атмосферы по сухому кататермометру в катаградусах Н_с определяется по отношению

, град

где F - фактор кататермометра;

τ - время, за которое температура снизится с 38 до 35°С, с.

Мокрым кататермометром замер катаградусов Н_м проводят аналогично описанному выше. Исследованиями установлены показания, кататермометра, которые называются нормами комфорта, при которых человек, выполняя работу той или иной тяжести, чувствует себя хорошо и дает нормальную производительность труда (табл. 13.2).

Таблица 13.2

Нормы комфорта	По сухому кататермометру, , град	По мокрому кататермометром, , град
Для легкой работы
Для работы средней тяжести
Для тяжёлой работы

Для шахт ДНР установлены следующие допустимые температуры воздуха в действующих горных выработках, где постоянно находятся люди (табл. 13.3)

Таблица 10.3

Минимальная скорость движения воздуха, м/с	Допустима температура, °С, при относительной влажности, %
Минимальная скорость движения воздуха, м/с	60 – 70	70 – 90	˃ 90
0,25
0,5
1,0
2,0

Для шахт ДНР установлены следующие допустимые значения температурных перепадов, которые связаны с применением кондиционирования:

- при скорости вентиляционной струи 1,5÷2,5м/с верхний предел температуры − 26°С, нижний − 21°С;

- при скорости вентиляционной струи 1,0÷2,0м/с верхний предел температуры − 25°С, нижний − 20°С.

Кондиционирование воздуха- комплекс мероприятий, направленных на поддержание в шахте определенного состава и состояния воздуха независимо от внешних и внутренних факторов. Кондиционирование воздуха в шахтах в основном сводится к его охлаждению, в некоторых случаях подогрева. Снижение температуры воздуха на рабочих местах осуществляется путем:

- увеличение количества воздуха, подаваемого в шахту;

- пропуска воздуха, подаваемого в шахту через неглубокие шурфы (25÷30м), соединенные с воздухоподающим стволом горизонтальными выработками, проведенными в зоне с постоянной годовой температурой.

Этот способ охлаждения применяется при высокой температуре атмосферного воздуха;

- установки холодильного агрегата в шахте;

- покрытие стенок выработок теплоизоляционными материалами;

- сокращение пути движения воздуха к забоям с помощью применения секционной схемы проветривания;

- применение нисходящего проветривания лавы, так как на вентиляционном горизонте температура горных пород ниже, чем на откаточном.

При глубине горных работ свыше 900÷1000м, как правило, необходимо охлаждать воздух в специальных холодильных установках. Шахтные холодильные установки по схеме кондиционирования воздуха, делятся по:

- месту установки и назначения - на центральные, устанавливаемые на земной поверхности, групповые и местные (охлаждают один забой);

- по способу охлаждения и осушения воздуха - на установки с поверхностным и «мокрым» охлаждением.

В зимнее время для создания нормальных тепловых условий в горных выработках, а также для предотвращения обледенения устья шахтных стволов проводят подогрев воздуха, поступающего в шахту калориферами до температуры не ниже + 2°С, в 5м от сопряжения канала калорифера со стволом (штольней).

Для измерения влажности воздуха в шахтных условиях пользуются приборами, которые называются психрометрами. Наиболее распространенный психрометр с вентилятором (рис. 13.2), состоящий из двух термометров, резервуары 1 которых заключены в металлических трубки 2. В верхней части прибора установлен осевой вентилятор 3, который приводится в движение электродвигателем (большая модель прибора) - или пружиной (малая модель). Воздух засасывается снизу через трубки 2, обтекает резервуары термометров и затем выбрасывается вентилятором через проемы. Резервуар одного из термометров (мокрого термометра) покрыт марлевым колпачком, который смачивают водой перед измерением. Если относительная влажность воздуха менее 100%, ртуть чувствует дополнительное охлаждение в результате испарения влаги из марли влажного колпачка, поэтому температура по мокрым термометра Н_м будет ниже, чем по сухому Н_с. Зная температуру по сухому термометру и разницу между Н_с и Н_м, по специальным Психрометрическим таблицам (табл.13.4 и табл. 13.5) находят относительную влажность воздуха.

Рис. 10.2 Психрометр Ассмана

Таблица 13.4 Содержание водяного пара в граммах в 1м³и в 1кг воздуха, при нормальном атмосферном давлении и полном

насыщении

t, град	В 1м³ воздуха	В 1кг воздуха	Давление водяного пара, мм.рт.ст.	t, град	В 1м³ воздуха	В 1кг воздуха	Давление водяного пара, мм.рт.ст.
- 20	1,1	0,8	0,96		10,6	8,6	10,52
- 15	1,6	1,1	1,45		12,0	9,8	11,09
- 10	2,3	1,7	2,16		13,6	11,2	13,64
- 5	3,4	2,6	3,17		15,3	12,7	15,5
	4,9	3,8	4,58		17,2	14,4	17,5
	5,6	4,3	5,29		19,3	16,3	19,8
	6,4	5,0	6,09		21,6	18,4	22,4
	7,3	5,7	7,00		24,2	20,7	25,2
	8,3	6,6	8,02		27,0	23,4	28,4
	9,4	7,5	9,21		30,1	26,3	31,8

Таблица 13.5 Определение относительной влажности воздуха по разнице показателей сухого и мокрого термометров

Показатели сухого термометра, град

Разница показателей сухого и влажного термометров, град

Показатели сухого термометра, град

Разница показателей сухого и влажного термометров, град

Относительная влажность, %

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1 Показать по каким параметрам определяется шахтный климат.

2 Охарактеризовать факторы, влияющие на температуру воздуха в горных выработках.

3 Охарактеризовать факторы, влияющие на влажность воздуха в горных выработках.

4 Привести требования ПБ к шахтному климату.

5 Обосновать необходимость кондиционирования шахтного воздуха в современных условиях.

6 Показать, каким образом определяется влажность воздуха в горных выработках.

ЗАДАНИЕ СТУДЕНТАМ:

1. Составить конспект лекции №13

2. Уметь дать ответы на вопросы самоконтроля.

3. Для закрепления знаний по теме «Шахтный климат» проводить тестовые тренировки (АВЛ-13) до достижения желаемого результата.

4. К 09.11.2020г. прислать краткий конспект лекции 12 в виде скан-фото в группу «ВК» по ссылке https://vk.com/club199277948

⇐ Предыдущая 12