RU2618268C1 - Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации - Google Patents

Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2618268C1
RU2618268C1 RU2015156927A RU2015156927A RU2618268C1 RU 2618268 C1 RU2618268 C1 RU 2618268C1 RU 2015156927 A RU2015156927 A RU 2015156927A RU 2015156927 A RU2015156927 A RU 2015156927A RU 2618268 C1 RU2618268 C1 RU 2618268C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dust
collector
mass
beta
filter
Prior art date
Application number
RU2015156927A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Викторович Кудряшов
Евгений Степанович Иванов
Елена Алексеевна Соловьева
Борис Николаевич Поставнин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН)
Priority to RU2015156927A priority Critical patent/RU2618268C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2618268C1 publication Critical patent/RU2618268C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F5/00Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1031Sampling from special places

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике контроля запыленности поверхности горных выработок, промышленных помещений на предприятиях угольной, горно-металлургической и других отраслей промышленности и сельскохозяйственного производства, где присутствует взрывчатая пыль: угольная, сульфидная, мучная, пластмассовая и др. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности использования радиоизотопного способа измерения текущей массы пылевого осадка и упрощение конструкции устройства его реализующего. Предложен радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках, заключающийся в использовании прямого поглощения мягкого бета-излучения пылью, осажденной на тонкую подложку-коллектор, которую располагают на детекторе, а источник углерод-14 в виде тонкой таблетки размещают на Г-образной стойке над коллектором на некоторой высоте от его центра. При этом измерение массы пылевого осадка производится в следующей последовательности. На детектор кладется тонкий коллектор, например фильтр АФА. Измеряется интенсивность I0 потока бета-частиц, прошедших через фильтр, и далее производится измерение интенсивности потока бета-частиц в процессе осаждения пыли Ii. Определяется масса пыли в мг, осевшей на 1 см2 поверхности, при этом k определяется из сравнения поверхностной плотности σi с величиной, определенной весовым методом, одновременно вычисляется погрешность измерения. Измерения σi происходят непрерывно с интервалами между измерениями, зависящими от скорости накопления осадка, до тех пор, пока погрешность Δσii не достигнет заданной величины. Цикл измерения повторяется, пока величина массы осевшей пыли на фильтре не достигнет заданного значения. Результат представляется либо на цифровом табло, либо цветовыми сигналами, свидетельствующими о степени приближения массы осевшей пыли к критическому значению. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к технике контроля запыленности поверхности горных выработок, промышленных помещений на предприятиях угольной, горно-металлургической и других отраслей промышленности и сельскохозяйственного производства, где присутствует взрывчатая пыль: угольная, сульфидная, мучная, пластмассовая и др.
Известен способ измерения пылеотложения, основанный на прямом взвешивании пыли, отлагающейся на подложке, при помощи электронных микровесов [Поздняков Г.А., Закутский Е.Л. Методы и средства контроля пылевзрывобезопасности угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень №12 «Аэрология». - М.: МГГУ. - 2007. - С. 58-70].
Недостатком данного способа является высокая чувствительность приборной реализации его к механическим воздействиям, которая требует строго горизонтальной установки прибора и соблюдения условий, при которых должны эксплуатироваться микровесы, что делает практически невозможным его эксплуатацию на промышленных предприятиях.
Наиболее близкими по технической сущности являются способ и устройство для измерения оседающей пыли во времени, в которых используется обратное бета-рассеяние от подложки с пылью [Рассолов Н.И., Скляренко И.П. Разработка способа контроля отложения угольной пыли в горных выработках. В кН. «Вопросы безопасности в угольных шахтах», т. XIII. МакНИИ. М.: Госгортехиздат. 1962. С. 219-240 (фиг. 1)].
Указанные способ и датчик обладают следующими недостатками.
Доля бета-излучения от источника углерод-14, попадающая на детектор, и КПД использования активности радионуклида в источнике излучения много меньше единицы, при этом доля излучения определяется телесными углами, под которыми смотрятся: пылевой осадок от источника и детектор от рассеивающей бета-излучение подложки. Поэтому требуется большая активность радионуклида в источнике бета-частиц.
Излучение источника, опасное для окружающих, направлено в сторону от боковой поверхности выработки, где могут находиться люди. Кроме того, источник и детектор не защищены от пыли, так как находятся у стенки в пылевом потоке, где поперечные пульсации больше, чем вдали от поверхности, и в результате этого происходит осаждение пыли на источнике и детекторе излучения, что сказывается на погрешности измерения массы осадка, а из-за требуемой большей активности источника повышается его стоимость.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности использования радиоизотопного способа измерения текущей массы пылевого осадка и упрощение конструкции устройства его реализующего.
Указанная техническая задача решается за счет использования прямого поглощения бета-частиц пылью, осажденной на тонкий коллектор, который помещают на детектор, а источник углерод-14 в виде тонкой таблетки размещают на Г-образной стойке в конце ее над коллектором на высоте не более 5 см от его центра.
Сущность изобретения поясняется чертежом на котором показаны:
источник - 1, коллектор (фильтр) - 2, сетка - 3, плоский детектор - 4, блок счета и обработки данных - 5, Г-образная стойка - 6, основание - 7 и кассета - 8 с окном.
Способ реализуется следующим образом.
Для измерения отложения пыли в горных выработках используют прямое поглощение бета-излучения источника углерод-14 пылью, осажденной на тонкий коллектор (фильтр) 2, который помещают над плоским детектором 4. На основании 7 за блоком счета и обработки данных 5 установлена Г-образная стойка 6 с источником 1 (углерод-14 в виде тонкой таблетки), который помещают в углубленном ложементе на ее конце на высоте не более 5 см от центра коллектора (фильтра) 2. На основании 7 устанавливают кассету 8 с окном, в которой укреплены друг над другом детектор 4 излучения (например, Бета-1.1 круглой формы), сетка 3, а сверху нее помещают тонкий коллектор (фильтр) 2 с поверхностной плотностью 1-1,5 мг/см2 (например, фильтр АФА-ВП-10 или НЭЛ-3). Для съема данных кассету 8 с окном подключают к блоку счета и обработки данных 5. Источник бета-излучения (углерод-14 в виде таблетки) монтируют в углубленном ложементе на конце горизонтальной части Г-образной стойки 6, которую крепят с подветренной стороны от детектора 4 к блоку счета и обработки данных 5 и основанию 7. Устройство для измерения отложения пыли в горных выработках размещают у стенки горной выработки горизонтально или вертикально так, чтобы Г-образная стойка 6 с источником 1 находилась позади коллектора (фильтра) 2 по ходу движения воздуха и не нарушала структуру потока.
Измерение запыленности коллектора производят в следующей последовательности.
Измеряют интенсивность I0 потока бета-частиц, прошедших через чистый коллектор (фильтр) 2 (как показал эксперимент, время измерения интенсивности может быть порядка 1-2 с), далее производят измерение интенсивности потока бета-излучения источника 1 (углерод-14) в процессе осаждения пыли Ii. Массу пыли σi в мг, осевшей на 1 см2 поверхности, определяют по формуле
Figure 00000001
или
Figure 00000002
,
где σi - масса пыли в мг, осевшей на 1 см2 поверхности;
I0 - интенсивность потока;
Ii - интенсивность потока бета-частиц в процессе осаждения пыли;
μ - массовый коэффициент ослабления излучения, см2/мг;
c - коэффициент, связанный с конструктивными данными датчика;
Figure 00000003
определяется из сравнения массы σi с массой, определенной весовым методом.
Одновременно вычисляют погрешность измерения σi по формуле
Figure 00000004
.
Интервал между измерениями устанавливают в зависимости от требуемой точности определения заданной величины осадка и от самой величины осадка.
Измерения I производят непрерывно каждые 2 с или с интервалами между измерениями, зависящими от скорости накопления осадка, до тех пор, пока погрешность Δσi/σ не достигнет заданной величины, например 25% или 15%. Цикл измерения повторяют, пока величина массы пыли на фильтре не достигнет заданного значения.
Результат представляется либо на цифровом табло, либо цветовыми сигналами, свидетельствующими о степени приближения массы осевшей пыли к критическому значению.
Увеличение эффективности использования радионуклида достигается за счет измерения вместо обратного прямого поглощения бета-излучения (радионуклида углерод-14) пылевым осадком, при котором доля бета-излучения, падающая на детектор 4, значительно больше, чем при использовании обратного рассеяния. Поэтому требуется меньшая активность источника 1.
Повышение безопасности использования способа достигают за счет уменьшения активности источника 1 (радионуклида углерод-14), имеющего четвертый класс опасности, и конструкции радиометрического узла, в котором источник 1 утоплен в Г-образной стойке 6 и обращен открытой стороной к плоскому детектору 4.
С целью определения взрывоопасного отложения пыли задаваемая величина поверхностной плотности осадка σв (г/м2) определяется из соотношения
Figure 00000005
,
где σв - взрывоопасная величина поверхностной плотности пылевого осадка;
c - нижний предел взрывчатости пыли, г/м3;
v - объем выработки, м3;
S - поверхность выработки, м2.
Устройство работает следующим образом.
В горных выработках для измерения отложения пыли используют прямое поглощение ею бета-излучения радионуклида углерод-14. Пыль осаждается на тонкой подложке коллектора (фильтра) 2, который помещен на детекторе 4, а источник 1 (углерод-14) в виде тонкой таблетки размещен над коллектором (фильтром) 2 на высоте не более 5 см от его центра на конце Г-образной стойки 6 в углубленном ложементе.
Чтобы не возмущать поток воздуха, из которого оседают пылевые частицы, и повысить точность измерения массы пылевого осадка, Г-образная стойка 6 укреплена на основании 7 за блоком счета и обработки данных 5, а само устройство измерения отложения пыли в горных выработках устанавливают в горной выработке таким образом, чтобы кассета 8 с детектором 4 располагалась с подветренной стороны или сбоку за детектором 4, по ходу предполагаемого движения воздуха. Для съема данных кассета 8 с окном подключена к блоку счета и обработки данных 5.
Для безопасности использование источника 1 его выполняют в виде таблетки и утапливают в Г-образной стойке 6 со стороны, обращенной к окну кассеты 8.
Расположение источника 1 на расстоянии не более 5 см от коллектора 2 в потоке, где поперечные пульсации меньше, чем у коллектора 2, исключает влияние источника 1 на характер движения воздуха, из которого оседает пыль, и уменьшает вероятность осаждения пыли на источнике 1, что снижает погрешность измерения массы осадка.
Использование прямого поглощения бета-излучения источника 1 (углерода-14) пылевым осадком повышает эффективность использования радионуклида в источнике 1, что позволяет уменьшить активность радионуклида и повышает безопасность применения радиоизотопного способа измерения массы пылевого осадка и устройства его реализующего.

Claims (17)

1. Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках, заключающийся в поглощении бета-излучения пылевым осадком с использованием устройства, включающего источник бета-излучения, детектор, коллектор и блоки обработки данных, отличающийся тем, что измерение массы пылевого осадка производят путем определения интенсивности прямого поглощения мягкого бета-излучения, измеряют интенсивность I0 потока бета-частиц, прошедших через чистый коллектор в заданный промежуток времени, например 1-2 с, далее производят измерение интенсивности потока бета-излучения источника в процессе осаждения пыли Ii, а массу пыли σi в мг, осевшей на 1 см2 поверхности, определяют по формуле
Figure 00000006
или
Figure 00000007
,
где σi - масса пыли в мг, осевшей на 1 см2 поверхности;
I0 - интенсивность потока;
Ii - интенсивность потока бета-частиц в процессе осаждения пыли;
μ - массовый коэффициент ослабления излучения, см2/мг;
с - коэффициент, связанный с конструктивными данными датчика;
Figure 00000008
определяют из сравнения массы σi с массой, определенной весовым методом, одновременно определяют погрешность измерения σi по формуле
Figure 00000009
,
а интервал между измерениями устанавливают в зависимости от требуемой точности определения заданной величины осадка и от самой величины осадка, при этом взрывоопасность пылеотложения, задаваемая величиной поверхностной плотности осадка σв (г/м2), определяют из соотношения
Figure 00000010
,
где σв - взрывоопасная величина поверхностной плотности пылевого осадка, г/м2;
с - нижний предел взрывчатости пыли, г/м3;
ν - объем выработки, м3;
S - поверхность выработки, м2.
2. Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках по п. 1, отличающийся тем, что измерения производят непрерывно или с интервалами между измерениями, зависящими от скорости накопления осадка, до тех пор, пока погрешность Δσi/σ не достигнет заданной величины, например 25% или 15%, а цикл измерения повторяют, пока величина массы пыли на фильтре не достигнет заданного значения.
3. Устройство измерения отложения пыли в горных выработках, включающее источник бета-излучения, детектор, коллектор и блоки обработки данных, отличающееся тем, что оно выполнено в виде плоского основания с Г-образной стойкой, укрепленной на основании за блоком счета и обработки данных, к которому подключена кассета с окном, в которой установлены друг над другом детектор излучения, сетка, а сверху нее помещен тонкий коллектор (фильтр) с поверхностной плотностью 1,0-1,5 мг/см2 (например, фильтр АФА-ВП-10 или НЭЛ-3), источник бета-излучения виде таблетки вмонтирован в углубленном ложементе на конце горизонтальной части Г-образной стойки на высоте не более 5 см от коллектора и своей активной частью направлен в сторону окна кассеты с подветренной стороны от блока счета и обработки данных и основания.
RU2015156927A 2015-12-30 2015-12-30 Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации RU2618268C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156927A RU2618268C1 (ru) 2015-12-30 2015-12-30 Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156927A RU2618268C1 (ru) 2015-12-30 2015-12-30 Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618268C1 true RU2618268C1 (ru) 2017-05-03

Family

ID=58697853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156927A RU2618268C1 (ru) 2015-12-30 2015-12-30 Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618268C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656652C1 (ru) * 2017-09-18 2018-06-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Радиоизотопный способ измерения пылеотложения в горных выработках и устройство для реализации

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608353A1 (ru) * 1988-04-18 1990-11-23 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Устройство контрол пылевзрывобезопасности горных выработок
SU1711049A1 (ru) * 1989-05-12 1992-02-07 Специализированный Центр По Изготовлению, Монтажу, Наладке И Техническому Обслуживанию Радиоизотопного Оборудования "Углеизотоп" Треста "Донецкуглеавтоматика" Способ определени содержани негорючих веществ в смеси угольной и инертной пыли
RU38837U1 (ru) * 2003-12-15 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО" Устройство для измерения запыленности воздушного потока
RU80503U1 (ru) * 2008-09-29 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") Датчик для измерения концентрации пыли
CN202108545U (zh) * 2011-06-08 2012-01-11 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 一种16路多信号制抗干扰井下分站

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608353A1 (ru) * 1988-04-18 1990-11-23 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Устройство контрол пылевзрывобезопасности горных выработок
SU1711049A1 (ru) * 1989-05-12 1992-02-07 Специализированный Центр По Изготовлению, Монтажу, Наладке И Техническому Обслуживанию Радиоизотопного Оборудования "Углеизотоп" Треста "Донецкуглеавтоматика" Способ определени содержани негорючих веществ в смеси угольной и инертной пыли
RU38837U1 (ru) * 2003-12-15 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО" Устройство для измерения запыленности воздушного потока
RU80503U1 (ru) * 2008-09-29 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") Датчик для измерения концентрации пыли
CN202108545U (zh) * 2011-06-08 2012-01-11 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 一种16路多信号制抗干扰井下分站

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПАЛКИН А.Б., Анализ радиометрических методов контроля пелеотложения, Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), том 7, 2007, с. 280-285. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656652C1 (ru) * 2017-09-18 2018-06-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Радиоизотопный способ измерения пылеотложения в горных выработках и устройство для реализации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rickenmann et al. Bedload transport measurements with impact plate geophones: Comparison of sensor calibration in different gravel‐bed streams
US11714053B2 (en) Conveyor system and measuring device for determining water content of a construction material
CN101349661B (zh) 一种在线检测皮带上煤炭灰分的方法
Barchyn et al. From particle counts to flux: Wind tunnel testing and calibration of the ‘Wenglor’aeolian sediment transport sensor
Fratini et al. Size-segregated fluxes of mineral dust from a desert area of northern China by eddy covariance
WO2016000666A1 (en) Method and equipment for the monitoring of changes in the earth's lithosphere and atmosphere
CN103852475A (zh) 一种基于伽马射线的多道测钾仪
CN103197336B (zh) 总α计数快速测量空气中222Rn、220Rn子体浓度的方法
Koshiba et al. Application of an impact plate–Bedload transport measuring system for high-speed flows
RU2618268C1 (ru) Радиоизотопный способ измерения отложения пыли в горных выработках и устройство для его реализации
US2957986A (en) Means of studying oil consumption in an engine
CN101907582A (zh) 全断面扫描的在线检测装置
CN1198120C (zh) 利用γ射线测量物位的方法
CA1106642A (en) Undersea mining instrument
CN116840116A (zh) 一种利用光散射法测量井下煤尘浓度的方法
RU2656652C1 (ru) Радиоизотопный способ измерения пылеотложения в горных выработках и устройство для реализации
CN102519528B (zh) 一种循环流化床固体通量测量方法及测量系统
KR101057768B1 (ko) 공기 중 환경방사능 측정장치 및 그 방법
CN102706409A (zh) 一种有关提高无源核子料位计信噪比的方法
CN2476814Y (zh) 煤炭灰分测量装置
Belamri et al. Assessment of air pollution by heavy metals in the urban center of Algiers
Alexeev et al. TAU-4 installation intended for long-term monitoring of a half-life value of the $^{212} $ Po
RU2645307C1 (ru) Устройство экспресс-контроля обогащения урана в порошках
Newstein et al. An automated atmospheric radon sampling system
Chambaudet et al. A portable system for the continuous measurement of radon-222 in hostile geophysical environments

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181231