RU2003103111A - Способ контроля аварийной загазованности пространства, предотвращения взрывов экстренным разгазированием, локализацией взрыва и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (2)

1. Способ контроля аварийной загазованности пространства, заключающийся в том, что контролируют наличие взрывного газа путем установки стационарных приборов, фиксирующих недопустимую концентрацию газа по объему, производят фиксацию появления нижнего предела взрывчатости газовой смеси в нескольких точках контроля, для чего в каждой точке производят принудительное воспламенение атмосферы во взрывобезопасной камере сгорания, а расстояние между точками контроля принимают в зависимости от длины L_НПВ допустимого аварийного загазованного пространства выработки с концентрацией газа выше нижнего предела взрываемости (НПВ) и определяют из условия

К>L_НПВ<U_НПВ· t₁,

где U_НПВ (м/с) - скорость распространения газовой смеси;

t₁(c) - время распространения газовой смеси до встречи с датчиком контроля;

К - минимальная допустимая длина аварийного загазованного участка,

расстояние Y между смежными точками контроля выбирают из условия К>Y<L_НПВ, при этом L_НПВ определяется при t₁=t₂+t₃, где t₂(с) - время нарастания концентрации газа от начального до нижнего предела взрываемости, а t₃(с) - время с момента встречи потока газовой смеси с источником воспламенения до момента взрыва, момент появления взрыва во взрывобезопасной камере сгорания определяют с помощью логической функции

где H - наличие во взрывобезопасной камере сгорания (установленной в данной точке пространства контроля) нижнего предела взрываемости газа;

Т - наличие во взрывобезопасной камере сгорания, установленной в данной точке пространства контроля, температуры, достаточной для воспламенения взрывной концентрации газа;

t₃ - индукционный период;

^ - знак конъюнкции,

отличающийся тем, что фиксируют момент взрыва в камере Z=1 по изменению проводимости под действием температуры взрыва в камере и отождествляют с наличием Н газа выше нижнего предела взрываемости как в точке установки камеры сгорания, так и в пространстве вокруг этой камеры, приводят в действие противоаварийную защиту и автоматически определяют основные параметры загазованности пространства: координаты, длину, наименование загазированных выработок, моменты предотвращения взрыва разгазированием и локализацией взрыва, для чего каждую точку m_i контроля от 1 до n с координатой m_i(x_i, y_i, z_i), фиксируют с появлением сигнала A_i нижнего предела концентрации газа A_i=1 или его отсутствия A_i=0, временем τ _i=1 появления и временем нахождения τ _iH сигнала A_i; состояние сигнала A_i=1, связывают с названием горной выработки и ребром графа, при этом план горных работ и схему вентиляции представляют в виде графа с координатами в вершинах B_i(x, y, z), P_i(x, y, z) и где каждая вершина В_i является узлом объединяющим не менее трех вентиляционных ветвей, каждая вершина Р_i менее трех, а каждая ветвь как путь S_j движения воздуха между смежными узлами В_i, B_i+1 представляют как ребро графа, информацию о графе задают в виде матрицы смежности, квадратной булевой матрицы L, элемент I_ij которой обладает значением 1, если вершины i и j оказываются смежными, и обладающий значением 0 - в противном случае, при появлении в точке m_j(x, y, z) ребра графа сигнала A_i=1 данное ребро удаляют из графа, момент начала предотвращения взрыва экстренным разгазированием Z_m=1, появления сигнала А_i=1 в одной из точек mi пространства (ребрам графа) определяют по логической функции

где

- знак дизъюнкции,

координату первого появившегося сигнала A_i=1 определяют в результате циклического опроса сигналов A_i со всех датчиков, запоминания P_i сигнала А_i в q_i цикле по выражению

при этом на этой координате P_i определяют номер плана ликвидации аварий; полностью загазированное пространство определяют по выражению

где

- знак конъюнкции;

если логическая функция будет равна Z_2H=1, момент появления загазованного пространства между двумя, тремя, "n" точками m₁, m₂,...m_n определяют поиском фактического состояния значения функции Z_i=1, как конъюнкции между сигналами А~ ₁(А₁=1 или A₁=0), А~ ₂(А₂=1 или А₂=0),... А~ _n(А_n=1 или A_n=0), по логической функции

где

- знак конъюнкции,

длину загазованного участка найденного по выражению 3 определяют суммированием длин между координатами смежных точек m₁, m₂... m_n по уравнению

скорость V распространения газовой смеси с концентрацией газа выше нижнего предела взрываемости между точками m_i, m_i+1 с сигналами A_i=1, A_i+1=1 зафиксированными по уравнениям 2 и 3 определяют по выражению

где t_k=τ _i+1-τ _i,

τ _i, τ _i+1 - зафиксированное время появления соответственно сигналов A_i=1, A_i+1=1,

прогнозированную длину загазированного участка через заданное время Θ вычисляют по выражению

где L_i - расстояние между двумя смежными точками m_i, m_i+1, при этом по полученным значениям L, L_H, Z_m, Z_i, V, L_пр из выражений 2, 3, 4, 5, 6, 7 приводят в действие противоаварийную защиту (отключение электроэнергии, громкоговорящее оповещение шахтеров на путях их вывода, подключение устройств для разгазирования рудничной атмосферы), если указанные мероприятия не дают результатов и в какой-то точке выработки произойдет взрыв, то производят локализацию взрыва метана и угольной пыли в начальной стадии его возникновения, заключающуюся в том, что производят фиксацию появления вспышки взрыва метана и появления продуктов горения с температурой более 1000° С в нескольких точках контроля, для чего в каждой точке производят пропускание продуктов взрыва со значительной температурой через газовый промежуток между электродами, находящимися под напряжением, при этом под действием температуры и напряжения между электродами изменяется проводимость газа и он становится проводящим, а в цепи, включающей этот промежуток, появляется ток, который фиксирует наличие в данной точке контроля выработки прохождения продуктов горения взрыва газа, сигналом о появлении тока в газовом промежутке производят подачу в выработку пламегасящего вещества в зону очага воспламенения.

2. Устройство контроля аварийной загазованности пространства, содержащее аппарат контроля, состоящий из блока искробезопасного источника питания, соединенного с магистральной кабельной линией, блока приема сигналов от датчика через магистральную кабельную линию, блока отключения электроэнергии и блока звуковой и речевой сигнализации, датчиков фиксации нижнего предела взрывчатости газовой смеси, каждый из которых содержит блок питания датчика, блок формирования сигналов от датчика в магистральную кабельную линию и в местную сигнализацию о появлении нижнего предела взрываемости газа у данного датчика, взрывобезопасную камеру сгорания, включающую изоляционную колодку и смотровое окно, блок принудительного воспламенения взрывчатой среды в камере сгорания, включающий воспламенитель, помещенный в камере сгорания, и преобразователь напряжений, соединенный через изоляционную колодку с воспламенителем и блоком питания датчика, соединенного с магистральной кабельной линией, фиксатор воспламенения газовой смеси во взрывобезопасной камере сжигания, помещенный во взрывобезопасной камере сгорания, а также блок обработки информации, выход с которого соединен с блоком формирования сигналов от датчиков в магистральную кабельную линию и в местную сигнализацию о появлении нижнего предела взрываемости газа у данного датчика, выход с этого блока соединен с магистральным кабелем, который связывает датчик с аппаратом контроля аварийной загазованности пространства, и сигнал о появлении нижнего предела взрываемости газа воспринимается посредством блока приема сигналов от датчика через магистральную кабельную линию и с его выхода сигнал воздействует на блок отключения электроэнергии и блок звуковой и речевой сигнализации, отличающееся тем, что в него введены баллон сжатого воздуха, вход которого соединен с выходом датчика фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, взрывоподавляющий заслон, персональный компьютер ПЭВМ, барьер искробезопасной развязки и сопряжения с ПЭВМ, кабель, соединяющий этот барьер с аппаратом контроля аварийной загазованности пространства; блок контроля изменения тока в цепи газового промежутка и электроды газового промежутка входящие в фиксатор воспламенения газовой смеси в датчике контроля фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, датчики контроля наличия взрыва в шахтной атмосфере каждый из которых содержит электроды газового промежутка, блок контроля изменения тока газового промежутка, причем электроды газового промежутка последовательно соединяются с блоком контроля изменения и подключаются к жилам питания магистрального кабеля, а выход с блока контроля изменения тока в цепи газового промежутка присоединяется к информационным жилам магистрального кабеля и входам блока заслона, который по сигналу, поступившему на его вход, выдает в выработку пламегасящее вещество в зону очага воспламенения, по информационным жилам магистрального кабеля через адресный блок сигнал о взрыве передается в аппарат контроля для местной сигнализации, а от него через двупроводную линию, барьер искробезопасной развязки и сопряжения с ПЭВМ, установленной на диспетчерском пункте для контроля времени взрыва и его координаты для плана ликвидации аварий.