Результаты исследований применения сосудов



Предыдущая | Следующая

 

Результаты исследований применения сосудов из полиуретановой пленки для отбора проб воздуха и жидкостей в шахтах В соответствии с требованиями § 567 ПБ в шахтах, разрабатывающих пласты угля, склонного к самовозгоранию, должен быть организован контроль за ранними признаками самовозгорания угля.
ГАРИЕВА Виктория Рафиковна Генеральный директор ООО «ДВАГИС 2002» ШАМШУРИН Александр Владиславович Генеральный директор ООО «ПРОМТЭК» Для улучшения условий отбора проб воздуха в шахте, их хранения и анализа в лаборатории необходимо применять такие эластичные сосуды, которые должны соответствовать следующим требованиям:
В местах, подлежащих контролю, необходимо определять фон СО и Н2. Фоновое содержание СО и Н2 определяется в соответствии с «Методикой определения фона индикаторных газов в выемочных полях шахт России». Согласно данной Методике в качестве индикаторных газов при контроле используются оксид углерода (СО), водород (Н2), тяжелые углеводороды — предельные (этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10)) и непредельные (этилен (С2Н4), ацетилен (С2Н2), пропилен (С3Н6)) углеводороды, радон и водяные пары.
Содержание оксида углерода, водорода, этилена, пропилена и ацетилена в атмосфере находится на уровне 1ч5Ч10-5ч-7. В рудничной атмосфере данные газы присутствуют при наличии эндогенных и экзогенных подземных пожаров, а также после взрывов газа и угольной пыли. Поэтому контроль за начальными стадиями развития эндогенных пожаров основан на определении микроконцентраций СО, Н2 и тяжелых углеводородов в рудничной атмосфере.
В соответствии с требованиями п. 22 «Инструкции по контролю состава рудничного воздуха…» при отборе проб воздуха для определения содержания оксида углерода и водорода должны использоваться эластичные газонепроницаемые емкости — резиновые камеры. Отбор проб на тяжелые углеводороды должен производиться «мокрым» способом в бутылки емкостью 0,5 л.
В настоящее время в подразделениях ВГСЧ для отбора проб применяют резиновые камеры (футбольные, волейбольные) и стеклянные сосуды (пипетки). Опыт работы с резиновыми камерами показывает, что они не обеспечивают необходимую герметичность. Кроме того, при хранении в них газовой смеси более 4-х часов после отбора пробы происходит существенное уменьшение концентрации компонентов рудничного воздуха, в частности, гомологов метана предельного ряда (этан, пропан, i-бутан и n-бутан), пропилена и оксида углерода. Стеклянные сосуды (пипетки) обеспечивают хорошую воспроизводимость значений концентрации компонентов газовой смеси даже при длительном хранении пробы. Но при работе с пипетками требуется повышенная осторожность как при отборе проб в шахте, так и при производстве анализа проб в лаборатории, так как стеклянные пипетки хрупки. Они неудобны в работе и требуют при вводе пробы в прибор для анализа газовой смеси дополнительного оборудования — давильника, заполненного насыщенным раствором соли.
— быть герметичными и прочными;
— обеспечивать хорошую воспроизводимость результатов анализов компонентов рудничного воздуха на протяжении длительного периода хранения пробы;
— отвечать требованиям безопасной работы с сосудами;
— быть удобными в обращении.
С этой целью аналитической лабораторией Новокузнецкого ОВГСО были проведены сравнительные эксперименты с эластичными емкостями различного (0,5 и 1 л) объема, изготовленными ООО «ДВАГИС 2002» из термопластичной полиуретановой пленки (см. рисунок).
Эксперименты выполнялись на газовом хроматографе «Кристалл-2000М», производства СКБ «Хроматэк» г. Йошкар-Ола. На данном приборе чувствительность определения значений концентрации компонентов газовой смеси для гомологов метана составляет 10-5об. %, для оксида углерода и водорода — 104об. %.
Время исследования каждого сосуда составляло 24 часа. Анализ пробы проводился через следующие интервалы времени:
сразу после набора пробы в сосуд (точка — 0), через 2, 4, 8 и 24 часа от момента отбора пробы.
Для анализа была взята поверочная газовая смесь из баллона, изготовленная и аттестованная ГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» г. Санкт-Петербург. Газовая смесь была следующего состава:
этан — 0,00984 %, этилен — 0,01009 %, пропан — 0,00907 %, метан — 0,49017 %, ацетилен — 0,00924 %, пропилен — 0,00864 %, водород — 0,0102 %, СО — 0,01319 %, О2 — 20,54 %, i-бутан — 0,00959 %, n-бутан — 0,0091 %. При обработке результатов анализов концентрации компонентов поверочной газовой смеси в разных сосудах рассчитаны относительно концентрации компонентов поверочной газовой смеси в баллоне, которые были условно приняты за 100 %об.
Расчет результатов проводился по программе «Хроматек-Аналитик», обработка полученных данных осуществляласть при помощи программы «Microsoft Exсel».
Из данных экспериментов видно, что на протяжении всего времени проведения исследования уменьшение содержания концентраций характерно для всех анализируемых газов, находившихся во всех испытуемых сосудах. Для упрощения рассмотрим анализы проб воздуха через 8 ч после набора пробы.
Восьмичасовой период времени (от начала отбора пробы до ее анализа) — наиболее характерен для условий обслуживаемых шахт. Из диаграмм, соответствующих этому периоду видно, что в резиновых камерах происходит снижение концентрации таких индикаторных пожарных газов, как оксид углерода (на 30 %), водород (на 6 %), этилен (на 10 %), ацетилен (на 10 %) и пропилен (около 20 %). В этих же условиях для полиуретановых камер наблюдается следующее снижение концентрации индикаторных пожарных газов: оксид углерода ( При хранении пробы в течение 8 ч в герметично закрытых стеклянных пипетках, заполненных раствором соли, содержание анализируемых газов уменьшается соответственно: оксид угле рода (около 10 %), водород ( Из вышесказанного следует, что при хранении в полиуретановых камерах в течение 8 ч газовой смеси, в которой присутствуют микроконцентрации углеводородов, их концентрация (кроме ацетилена) уменьшалась на величину, меньшую, чем при хранении этой же газовой смеси в резиновых камерах, и практически соответствовала величине уменьшения концентрации углеводородов при хранении в стеклянных сосудах. Значения концентрации постоянных газов (кислород, оксид и диоксид углерода, водород) изменяется незначительно и не превышает допустимых пределов погрешности, установленных методикой выполнения измерений на хроматографе «Кристалл-2000М».
Полиуретановые камеры были также исследованы на герметичность — в наполненном состоянии хранились несколько суток без видимого уменьшения объема камеры. Сосуды из этого материала удобны при отборе проб в шахте, их транспортировке и при анализе проб в лаборатории. Полиуретановые сосуды легки, прочны и безопасны.
На основании вышеизложенного рекомендуем при отборе проб воздуха для определения содержания тяжелых углеводородов и других рудничных газов использовать эластичные газонепроницаемые емкости, изготовленные ООО «ДВГИС 2002» из термопластичной полиуретановой пленки.
Опытная эксплуатация сосудов Новокузнецким ОВГСО показала, что оптимальными для работы являются сосуды емкостью 1,0 литр с резиновой пробкой.