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煤矿井下有毒有害气体如何检测?

煤矿井下采掘过程中从煤岩中涌出的有害气体总称为瓦斯,瓦斯的主要成分是CO、H2S、CH4等烃类化合物。近年来,我国煤矿多次发生井下事故,伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半。常见的井下瓦斯灾害主要有三种不同的类型:瓦斯爆炸、瓦斯突出和瓦斯燃烧。为避免煤矿事故的发生,井下气体的检测非常重要。

 

一、煤矿中甲烷CH4的检测

煤矿事故中,瓦斯爆炸和瓦斯燃烧造成火灾占很大比例,而且二者常常伴随发生。发生瓦斯爆炸的主要原因是瓦斯在矿井中的聚集,瓦斯的主要成分是甲烷(CH4),约占83-89%,它是在成煤过程中形成并储存于煤层中的气体,是煤矿井下危害最大的气体。

甲烷气体无色、无味、无嗅,密度为0.7164kg/m³,它本身无毒,对人体的主要危害是超限时能引起人窒息死亡,但它具有易燃、易爆等特点,与空气混合达到一定浓度后,遇高温火源引起燃烧或爆炸,按体积计算,甲烷浓度在5.3-15.0%时具有爆炸性,甲烷气体在矿井中的积累成为困扰煤矿安全生产的重大难题。

在我国煤矿安全事故中,瓦斯爆炸造成的伤亡占所有重大事故伤亡人数的50%以上,给国民经济、人民的生命安全造成巨大损害。

 

二、常用的甲烷CH4检测方法

检测甲烷气体浓度的测量方法有:载体催化型、光干涉型、热导型和红外光谱吸收型,几种检测方法的特点见下表:

通过比较以上几种甲烷气体浓度的测量方法,采用激光红外光谱吸收方法检测甲烷具有以下优点:本质安全、抗干扰能力强、灵敏度高、响应速度快、寿命长等。

 

三、煤矿事故中的CO气体检测

煤矿发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故时,都会产生大量的一氧化碳。而且在煤矿井下,CO也是引起瓦斯爆炸的主要气体之一。可见无论是瓦斯爆炸产生的原因还是瓦斯爆炸过后的产物都和CO有关。

CO是一种无色、无味、无嗅、毒性极强的气体,比重为0.967,几乎不溶于水,在正常状态下性质不活泼,当与空气混合达到12.5%-75%时遇火能爆炸。CO是一种有剧毒性的气体,被人体吸入后会导致组织缺氧,抑制组织呼吸,危及人们的健康及安全。

《煤矿安全规程》规定在煤矿井下环境空气中,CO最高容许浓度为0.0024%。另外,煤在低温氧化阶段产生CO,且CO的涌出量变化稳定,能客观地反映煤炭的自燃基本规律,CO也是早期预测矿井火灾的敏感指标。

 

四、利用传感器检测CO

CO传感器在民用、工业应用、环境检测等方面也有着重要应用。实时、准确地测出井下CO气体的浓度,对保障煤矿工业安全生产、提高人们生活质量具有十分重要的意义。及时监测矿井空气中的一氧化碳浓度,还是早期预防井下火灾的有效办法。目前常用的CO传感器有电化学气体传感器、催化传感器、固态传感器和红外气体传感器四种不同的类型。

以上提到的前三种传感器探测范围小,探头容易中毒老化,不能有效地进行大空间的可燃气体的安全检测,因此它们不是理想的CO检测方式。目前随着红外检测技术的发展,利用红外吸收原理检测气体越来越受到人们的重视,因此利用红外检测技术来检测煤矿井下的CO气体是今后的发展方向。

 

五、结语

以矿井瓦斯的主要成分甲烷和井下主要毒性气体一氧化碳为监测目标气体,可以看出基于红外检测技术的多种气体在线监测技术是煤矿井下危险气体监测的主要方法。从安全、健康的角度讲,矿井下的环境监测还应该包括氧气浓度,未来多组分红外气体分析仪将在煤矿产业中有更好的应用前景。监测甲烷、一氧化碳、氧气等气体浓度,郑州炜盛科技有多款甲烷CH4、一氧化碳CO、氧气传感器可供使用,欢迎有需要的朋友前来咨询采购。