Спосіб очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок та пристрій для його здійснення

1. Спосіб очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок, який включає операції очистки та дистанційного відбору проб на рівні призабійної зони, шляхом підводу робочого середовища до центрального сопла, прямоточного, водяного і повітряного патрубків ежекторів блоків очистки і дистанційного відбору проб, формування напрямку потоку робочого середовища водяної і повітряної магістралі, який відрізняється тим, що попередньо у підняттєвій виробці визначають додаткові рівні, при цьому, очистку і дистанційний відбір проб повітря на рівні призабійної зони і додаткових рівнях здійснюють одночасно, а формування напрямку потоку робочого середовища і його підводу змінюють в залежності від режимів ведення робіт при проведенні підняттєвої виробки. 2. Спосіб очистки і дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок за п. 1, який відрізняється тим, що в режимі буріння робоче середовище повітряної магістралі підводять на центральне сопло ежектора блока очистки, робоче середовище водяної магістралі - на водяний патрубок згаданого ежектора, а потік робочого середовища, що виходить із нього, формують у вигляді струменя і спрямовують у бік устя підняттєвої виробки. 3.Спосіб очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок за п. 1, який відрізняється тим, що в режимі підрив A (54) СПОСІБ ОЧИСТКИ ТА ДИСТАНЦІЙНОГО ВІДБОРУ ПРОБ ПОВІТРЯ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ПІДНЯТТЄВИХ ВИРОБОК ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 36177 біт (див. Глазунов В.Н., Овчінников М.Н. Сучасні способи проведення підняттєвих виробок. - Держгіртехвидав., 1963. - С. 42). Найбільш близьким за технічною суттю і прийнятим за прототип є спосіб очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок, що включає операції очистки та відбору проб на рівні призабійної зони в режимі буріння, вибухових і контрольно-підготовчих робіт шляхом підводу робочого середовища до центрального сопла, прямоточного, водяного та повітряного патрубків ежекторів блоків очистки та дистанційного відбору проб і формування напрямку потоку робочого середовища водяної та повітряної магістралі ежекторів блоків очистки та дистанційного відбору проб (див. Янов А.П., Ващенко В.С. Захист рудничної атмосфери від забруднення. М.: Недра, 1977. - С. 244). Загальним недоліком наведених способів є трудомісткість підготовчих робіт, які необхідно проводити перед виконанням кожної, окремо взятої операції в режимі буріння, вибухових і контрольно-підготовчих робіт. Ці операції здійснюються з великим часовим інтервалом між ними, який необхідний для монтажу та демонтажу пристосування і засобів для виконання кожної операції окремо. Через їх стаціонарне уподобання усі вищенаведені операції з очистки повітря здійснюються на одному рівні, зокрема, на рівні призабійної зони бурової виробки, що недостатньо для забезпечення ефективності очистки повітря. Крім того, у наведеному способі практично виключена можливість контролю забруднення повітря, а, отже, і процесу керування ефективністю очистки повітря. Недосконалість способу обумовлено, в основному, відсутністю єдиного універсального пристосування, пристрою, за допомогою якого були б зведені до мінімуму часові витрати на підготовчі роботи до всіх операцій з очистки повітря і був би забезпечений режим одночасності їхнього виконання і контролю процесом очистки залежно від режимів робіт при проведенні підняттєвих виробок. Відомий пристрій для здійснення способу очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок, що містить ежектор блоку очистки й ежектор дистанційного відбору проб, які складаються з корпусу з центральним соплом, прямоточним, повітряним і водяним патрубками, повітряну та водяну магістралі, відсмоктуючий, осаджувальний і напірні гнучкі рукави та елементи вузлів роз'ємного з'єднання (див. Янов А.П., Ващенко В.С. Захист рудничної атмосфери від забруднення. - М.: Надра, 1977. - С. 244). Найбільш близьким за технічною суттю і прийнятим за прототип до даного пристрою для здійснення способу є пристрій для очистки та дистанційного відбору проб при проведенні підняттєвих виробок, що містить повітряну і водяну магістралі, відсмоктуючий, осаджувальний і напірні гнучкі рукави, елементи вузлів роз'ємного з'єднання, ежектор блоку очистки й ежектор дистанційного відбору проб, кожний із яких складається з корпусу з центральним соплом, прямоточним, повітряним і водяним патрубками, конфузора, змішувальної камери і дифузора (Пиловловлювач для комплексів проведення підняттєвих виробок // Гірничий журнал. - Надра, березень, 1980. - С. 46). Недоліками наведеного пристрою для очистки і дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок є обмежені функціональні можливості, котрі обумовлені тим, що елементи з'єднання не припускають варіювання різноманітними комбінаціями з'єднань, наприклад, ежектора з відсмоктуючим або осаджувальним гнучким рукавом, або з відсмоктуючим чи з повітропідводячим патрубком. У результаті відсутня можливість виконання пристроєм різноманітних технологічних операцій з очистки повітря залежно від режимів і видів робіт прохідницького циклу. В основу винаходу поставлена задача в способі очистки і дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок шляхом формування напрямку потоку робочого середовища і зміни підводу до виконавчих засобів, значно скоротити час на підготовчі роботи, забезпечити високий рівень очистки та достовірності проб і за рахунок цього підвищити ефективність способу. В основу винаходу поставлена задача вдосконалити пристрій для здійснення способу очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвої виробки шляхом забезпечення варіювання різноманітними комбінаціями взаємозв'язків виконавчих засобів в пристрої й особливостей конструктивного виконання, розширити функціональні можливості пристрою і забезпечити весь комплекс робіт, необхідних для очистки і контролю повітря у виробці при різноманітних режимах ведення прохідницьких робіт, зокрема, при бурінні, після вибуху і т. д. Задача вирішена тим, що в способі очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвої виробки, що включає операції очистки та дистанційного відбору проб на рівні призабійної зони шляхом підводу робочого середовища до центрального сопла, прямоточного, водяного і повітряного патрубків ежекторів блоків очистки і дистанційного відбору проб і формування напрямку потоку робочого середовища водяної і повітряної магістралі, відповідно до винаходу, попередньо у підняттєвій виробці визначають додаткові рівні, при цьому очистку і дистанційний відбір проб повітря на рівні призабійної зони і додаткових рівнях здійснюють одночасно, а формування напрямку потоку робочого середовища та його підводу змінюють залежно від режимів ведення робіт при проведенні підняттєвої виробки. У способі очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвої виробки, відповідно до винаходу, у режимі буріння робоче середовище повітряної магістралі підводять на центральне сопло ежектора блоку очистки, робоче середовище водяної магістралі на водяний патрубок згаданого ежектора, а виходячий із нього потік робочого середовища формують у вигляді струменя і спрямовують у бік устя підняттєвої виробки. У способі очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвої виробки, відповідно до винаходу, у режимі вибухових робіт робоче середовище повітряної магістралі підводять на прямоточний патрубок ежектора блоку очистки, робоче середовище водяної магістралі на водяний патрубок згаданого ежектора, а вихідний із нього потік робочого середовища формують у 2 36177 вигляді струменя і спрямовують у бік забою підняттєвої виробки. У способі очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвої виробки, відповідно до винаходу, у режимі контрольнопідготовчих робіт робоче середовище повітряної магістралі подають на центральне сопло ежектора блоку дистанційного відбору проб повітря, а подачу робочого середовища повітряної магістралі на прямоточний патрубок ежектора блоку очистки перекривають, при цьому потік робочого середовища з виходу згаданого ежектора формують і подають на вхід прямоточного патрубка ежектора блоку дистанційного відбору проб. Задача вирішена тим, що в пристрої для очистки і дистанційного відбору проб при проведенні підняттєвих виробок, що містить повітряну і водяну магістралі, відсмоктуючий, осаджувальний та напірні гнучкі рукава, елементи вузлів роз'ємного з'єднання, ежектор блоку очистки й ежектор дистанційного відбору проб, кожний із яких складається з корпуса з центральним соплом, прямоточним, повітряним і водяним патрубками, конфузора, змішувальної камери і дифузора, відповідно до винаходу, ежектор блоку очистки виконаний двохступінчатим, друга ступінь якого утворена продовженням корпуса ежектора першого ступеня, жорстко пов'язаного з осаджувальним гнучким рукавом, при цьому у згаданому корпусі виконана перфорована ділянка, а елементи вузлів роз'ємного з'єднання виконані уніфікованими. У корпус ежектора блоку очистки укладені конфузор, змішувальна камера і дифузор першого ступеня ежектора. Елементи вузлів роз'ємного з'єднання виконані у вигляді гвинтової навивки на, відповідно, однакових за діаметром елементах вузлів з'єднання, наприклад, на вхідних і вихідних патрубках ежектора, гнучких рукавах і магістралях тощо. Завдяки новій конструкції ежектора він набув нової властивості, яка полягає в можливості виконання ним одночасно трьох функцій: пиловловлювання, активне пилогазоподавлювання та дистанційний відбір пило-газових проб. Причому підключення ежектора даної конструкції до магістралі робочого середовища (повітря і води) на визначених ділянках, що відповідають визначеним рівням у підняттєвій виробці, відповідно до способу, дозволило здійснювати пиловловлювання, пилогазоподавлення і відбір пило-газових проб із різноманітних рівнів, що значно підвищило ефективність і технологічність способу. Елементи з'єднання виконані уніфікованими, в результаті чого досягнуто значне спрощення в обслуговуванні пристрою для очистки і контролю повітря, що дало можливість змінювати взаємозв'язок елементів у ньому, за рахунок яких пристрій може виконувати інші, раніше не властиві йому функції. Сукупність ознак, що характеризує даний пристрій, забезпечила універсальність пристрою за рахунок розширення його функціональних можливостей і виконання всього комплексу робіт, пов'язаних із процесами очистки і контролю атмосфери, при проведенні підняттєвих виробок. Приклад здійснення способу. При обурюванні забою в буровій виробці, починаючи від призабійної ділянки, створюється так звана робоча зона, у якій повітря характеризується високим ступенем запиленості, для чого в робочій зоні попередньо визначають рівні. Основний рівень сумісний із рівнем призабійної зони, а наступні, починаючи від рівня призабійної зони, додаткові рівні, і їхня кількість визначається залежно від пило-газових показників повітря. Причому основна маса пилу виділяється безпосередньо із шпурів при бурінні. Велика частка пилу утворюється також на інших рівнях робочої зони, зокрема, за рахунок здування раніше осілої на стінках виробки пилу вихлопом перфоратора. Різниця в рівнях пиловиділення і пилоутворення досягає 5-10 м. Потім до прокладених у підняттєвій виробці повітряної і водяної магістралей за допомогою гнучких рукавів, уніфікованих роз'ємних вузлів з'єднання, переключення і фіксації, установлюють на додатковому рівні ежектор блоку очистки, а на рівні устя підняттєвої виробки - блок дистанційного відбору проб. Шляхом зміни напрямку і підводу робочого середовища, залежно від режиму ведення робіт, при проведенні підняттєвої виробки здійснюють очистку та дистанційний відбір проб повітря. При проведенні підняттєвої виробки, у режимі буріння, ежектор блоку очистки залишається на колишньому додатковому рівні. Робоче середовище повітряної магістралі подають на центральне сопло ежектора блоку очистки, а робоче середовище водяної магістралі на водяний патрубок згаданого ежектора, виходячий із нього потік робочого середовища (повітряно-водяна суміш) формують у струмінь і спрямовують у бік устя підняттєвої виробки (від забою). При цьому вільний кінець гнучкого всмоктуючого рукава, з'єднаного з прямоточним патрубком, фіксують на рівні призабійної зони. Таким чином, на рівні призабійної зони пиловловлювання здійснюється шляхом всмоктування повітря за рахунок ежекції, утворюваної першим ступенем ежектора блоку очистки. На додатковому рівні пиловловлювання здійснюється шляхом всмоктування повітря через отвори в перфорованій ділянці корпуса другого ступеня згаданого ежектора. При проведенні підняттєвої виробки, у режимі вибухових робіт, ежектор блоку очистки залишається на колишньому додатковому рівні, при цьому робоче середовище повітряної магістралі подають на прямоточний патрубок згаданого ежектора, а робоче середовище водяної магістралі на його водопідводячий патрубок. Вихідний з ежектора блоку очистки прямоточний потік робочого середовища (повітряно-водяна суміш) формують у струмінь і спрямовують у бік забою підняттєвої виробки. У цьому випадку очистка повітря на додатковому рівні здійснюються аналогічно вищевикладеному шляхом всмоктування повітря другим ступенем ежектора блоку очистки, а на рівні призабійної зони шляхом направлення убік забою потоку робочого середовища, що виходить з ежектора. При проведенні підняттєвої виробки, у режимі контрольно-підготовчих робіт, ежектор блоку очистки залишається на призабійному або додатковому рівні. Робоче середовище повітропідводячої магістралі подають на центральне сопло ежектора 3 36177 блоку дистанційного відбору проб, а прямоточний напрямок потоку робочого середовища, в ежекторі блоку очистки, реверсують і подають на блок дистанційного відбору проб. Одночасно з цим припиняють шляхом закриття відповідних вентилів блоку дистанційного відбору подачу робочого середовища повітропідводячої і водопідводячої магістралей на ежектор блоку очистки. У цьому випадку ежектируєме ежектором блоку дистанційного відбору проб забруднене повітря з рівня вільного кінця гнучкого осаджувального рукава і з додаткового рівня, через перфоровану ділянку другого ступеню ежектора, подається на блок дистанційного відбору проб. За допомогою спеціального приладу-аспіратора і набору індикаторних трубок (на кресленні не показано) визначають якісний склад повітря, тобто здійснюють його хімічний експресаналіз. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на: фіг. 1 - схематично наведений загальний вигляд пристрою очистки та дистанційного відбору проб повітря при проведенні підняттєвих виробок у режимі буріння; фіг. 2 - схематично наведений загальний вигляд пристрою очистки та дистанційного відбору проб при проведенні підняттєвих виробок у режимі вибухових робіт; фіг. 3 - блок дистанційного відбору проб у масштабі 1:5; фіг. 4 - загальний вигляд ежектора блоку очистки; фіг. 5 - загальний вигляд ежектора блоку очистки в перетині. Пристрій очистки та дистанційного відбору проб при проведенні підняттєвих виробок, включає ежектори 1 і 2 блоків очистки 3 і дистанційного відбору проб 4, повітряну 5 водяну 6 магістралі, відсмоктуючий 7, осаджувальний 8 і напірні 9, 10 гнучкі рукава й уніфіковані елементи 11 вузлів роз'ємного з'єднання 12. Ежектор 1 блоку очистки виконаний двохступінчатим, друга ступінь якого утворена продовженням корпуса 13 першого ступеня, у середині якого укладені конфузор 14, змішувальна камера 15 і дифузор 16 (див. фіг. 4, 5). Загальний корпус 13 ежектора 1 жорстко пов'язаний із гнучким осаджувальним рукавом 8. У корпусі 13, у зоні розміщення дифузора 16, є перфорована ділянка 17. Ежектор 1 містить центральне сопло 18, прямоточний 19, повітряний 20 і водяний 21 патрубки з уніфікованими елементами 11 вузлів роз'ємного з'єднання 12. Центральне сопло 18 ежектора 1 пов'язане з повітряною магістраллю 5 через вентиль 22, із трійником-фіксатором 23, положення двохступінчатого ежектора 1 на одному з визначених рівнів, зокрема рівень призабійної зони 24 і додаткові рівні 25, 26 у підняттєвій виробці 27. Прямоточний патрубок 19 ежектора 1 має уніфіковані елементи 11 вузлів роз'ємного з'єднання 12 гнучких рукавів 7 і 8. Ежектор 2 містить центральне сопло 28 і прямоточний 29 патрубок. Центральне сопло 28 пов'язане з повітряною магістраллю 5 через вентиль 30. Ежектор зафіксований до повітряної магістралі 5 на рівні 26 устя підняттєвої виробки. Прямоточний патрубок 29 ежектора 2 через додатковий патрубок 31, блокуючий його вентиль 32 і пробовід бірник 33, пов'язаний з повітряною магістраллю 5. На повітряній магістралі 5 є вентиль 34 для переключення подачі робочого середовища повітряної магістралі на блок 3 очистки або блок 4 дистанційного відбору проб повітря. Пристрій очистки та дистанційного відбору проб працює в сукупності, наприклад, із пиловловлювачем 35, який навішується на бурову установку 36 або з пиловловлювачем будь-якої іншої конструкції, працюючому на принципі відсмоктування пилу від устя шпуру або з призабійної зони підняттєвої виробки. Пристрій очистки та дистанційного відбору проб при проведенні підняттєвих виробок працює таким чином. При проведенні підняттєвої виробки 27 у режимі буріння пристрій приводять у початковий стан, при якому ежектор 1 розміщений у підняттєвій виробці 27 на додатковому рівні 25 (див. фіг. 1). Один кінець гнучкого відсмоктуючого рукава 7, з'єднаний з прямоточним патрубком 19 ежектора 1 блоку очистки 3, а його інший кінець заведений на рівень 24 призабійної зони і пов'язаний, наприклад, з пиловловлювачем 35, навішеним на бурову установку 36. Один кінець осаджувального гнучкого рукава 8 з'єднаний з корпусом 13 двохступінчатого ежектора 1, а його вільний кінець спрямований у устя виробки 27. Центральне сопло 18 двохступінчатого ежектора 1 через вентиль 22 пов'язане з повітряною магістраллю 5, а водяний патрубок 21 - із водяною магістраллю 6. Вільні кінці гнучких рукавів 9, 10, відповідно приєднаних до водяної 6 і повітряної 5 магістралей, заведені на рівень призабійної зони 24 і під'єднані до бурової установки 36. З'єднання гнучких рукавів із повітряною, водяною магістралями, патрубками і соплом ежектора здійснюють за допомогою уніфікованих елементів 11 роз'ємних вузлів 12. Центральне сопло і прямоточний патрубок ежектора блоку дистанційного відбору проб за допомогою відповідних додаткових патрубків 31, 37 і вентилів 30 і 32 пов'язані з повітряною основною магістраллю 5. При відкритому положенні вентилів 22, 34 робоче середовище з повітряної магістралі надходить в ежектор 1 через центральне сопло 18. Під впливом ежекції робочого середовища, тобто стиснутого повітря, насичене пилом і шламом повітря з призабійного рівня 24 виробки 27 всмоктується в пиловловлювач 35 і через гнучкий рукав 7 потрапляє на перший ступінь двохступінчатого ежектора 1, де відбувається викид у другий ступінь згаданого ежектора 1. При цьому із додаткового рівня 25 виробки 27, через отвори в перфорованій ділянці 17 у корпусі 13 ежектора 1, повітря всмоктується за рахунок ежекції другого ступеня. Робоче середовище з виходу ежектора 1 через гнучкий рукав 8 подається на рівень 26 в устя виробки. Таким чином, пиловловлювання і пилоподавлення, при проведенні бурової виробки у режимі буріння, здійснюється на всіх рівнях одночасно, що обумовлює високий рівень очистки повітря по всій висоті виробки. При проведенні підняттєвої виробки 27, у режимі вибухових робіт, пристрій приводять у початковий стан, при якому ежектор 1 залишається на колишньому додатковому рівні 25, розвернувши 4 36177 його при цьому на 180° (див. фіг. 2). Вільний кінець гнучкого напірного рукава 10 повітряної магістралі 5 з'єднується з прямоточним патрубком 19 ежектора 1. При цьому від прямоточного патрубка 19 попередньо від'єднують відсмоктуючий гнучкий рукав 7. Вільний кінець гнучкого рукава 9 водяної магістралі 6 з'єднується з водяним патрубком 21. При відкритому положенні вентиля 34 робоче середовище повітряної магістралі надходить в ежектор 1 через прямоточний патрубок 19 одночасно на першу і другу ступені згаданого ежектора. Під впливом розрядження, утворюваного другим ступенем ежектора 1, насичене пилом і газом повітря з додаткового рівня 25 виробки 27 через перфоровану ділянку 17 всмоктується в ежектор 1 і після контакту з повітряно-водяною сумішшю на ділянці осаджувального гнучкого рукава 8 ефективно очищується від пилу і газу (в першу чергу, від окислів азоту). На зону призабійного рівня 24 постійно впливають спрямованим струменем потоку робочого середовища з виходу осаджувального гнучкого рукава 8, за рахунок чого відбувається подальше ефективне пилоподавлювання з одночасним ефективним газоподавленням, у тому числі за рахунок інтенсивного розжиження окислів вуглецю. Пристрій працює за нагнітальнорециркуляційною схемою, що дозволяє значно інтенсифікувати процес пилогазоподавлення у підняттєвій виробці. Дистанційний відбір проб повітря в буровій виробці здійснюється з мірою необхідності, але в обов'язковому порядку перед початком бурових робіт. Отже, в режимі контрольно-підготовчих робіт, в пристрої для очистки повітря та дистанційного відбору проб, ежектор 1, як і раніше, залишають на додатковому рівні 25. Гнучкий рукав 10 повітря ної магістралі 5 приєднаний до прямоточного патрубку 19 ежектора 1. Вільний кінець гнучкого рукава 8 заведений у зону на рівні 26 в устя виробки. Центральне сопло 28 ежектору 2 пов'язане з повітряною магістраллю 5. Прямоточний патрубок 29 ежектора 2 з'єднаний через додатковий трубопровід 31, за допомогою патрубку 37, з повітряною магістраллю 5 через вентиль 34. Пробовідбірник 33 з'єднаний з додатковим трубопроводом 31 через вентиль 32 за допомогою прямоточного патрубку 29. У режимі контрольно-підготовчих робіт вентиль 34 перекривають, вентиль 32 відкривають. При цьому робоче середовище повітряної магістралі 5 через центральне сопло 28 надходить в ежектор 2 і за рахунок ежекції потоку робочого середовища повітря з рівня 26 виробки 27 через гнучкий рукав 8, ежектор 1, додатковий трубопровід 31 і прямоточний патрубок 29 ежектора 2 виводиться з підняттєвої виробки. Під впливом розрядження, утворюваного ежектором 2, одночасно забруднене пилом і газом повітря, з рівня 24 і з рівня 25 виробки 27, надходить на прямоточний патрубок 29 ежектора 2. При цьому вентиль 32 відкритий. У процесі забору забрудненого повітря приводять в дію пробовідбірник 33, за допомогою якого з порожнини додаткового трубопроводу 31 відбирають повітря для проби. Таким чином, процес забору повітря здійснюється одночасно з усіх рівнів, що підвищує надійність і достовірність відібраних проб повітря, а значить і якісний склад цього повітря. Після здійснення дистанційного відбору проб пристрій переводять у початковий стан залежно від режиму робіт при проведенні підняттєвої виробки аналогічним способом. 5 36177 Фіг. 1 6 36177 Фіг. 2 7 36177 Фіг. 3 8 36177 Фіг. 4 9 36177 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 10