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煤礦井下采掘過程中從煤巖中涌出的有害氣體總稱為瓦斯，瓦斯的主要成分是CO、H2S、CH4等烴類化合物。近年來，我國煤礦多次發生井下事故，傷亡人數超過全部重大事故傷亡人數的一半。常見的井下瓦斯災害主要有三種不同的類型：瓦斯爆炸、瓦斯突出和瓦斯燃燒。為避免煤礦事故的發生，井下氣體的檢測非常重要。 一、煤礦事故中的CO氣體檢測 煤礦發生火災或瓦斯、煤塵爆炸事故時，都會產生大量的一氧化碳。而且在煤礦井下，CO也是引起瓦斯爆炸的主要氣體之一。可見無論是瓦斯爆炸產生的原因還是瓦斯爆炸過后的產物都和CO有關。 CO是一種無色、無味、無嗅、毒性極強的氣體，比重為0.967，幾乎不溶于水，在正常狀態下性質不活潑，當與空氣混合達到12.5%-75%時遇火能爆炸。CO是一種有劇毒性的氣體，被人體吸入后會導致組織缺氧，抑制組織呼吸，危及人們的健康及安全。 《煤礦安全規程》規定在煤礦井下環境空氣中，CO最高容許濃度為0.0024%。另外，煤在低溫氧化階段產生CO，且CO的涌出量變化穩定，能客觀地反映煤炭的自燃基本規律，CO也是早期預測礦井火災的敏感指標。 二、利用傳感器檢測CO CO傳感器在民用、工業應用、環境檢測等方面也有著重要應用。實時、準確地測出井下CO氣體的濃度，對保障煤礦工業安全生產、提高人們生活質量具有十分重要的意義。及時監測礦井空氣中的一氧化碳濃度，還是早期預防井下火災的有效辦法。目前常用的CO傳感器有電化學氣體傳感器、催化傳感器、固態傳感器和紅外氣體傳感器四種不同的類型。 以上提到的前三種傳感器探測范圍小，探頭容易中毒老化，不能有效地進行大空間的可燃氣體的安全檢測，因此它們不是理想的CO檢測方式。目前隨著紅外檢測技術的發展，利用紅外吸收原理檢測氣體越來越受到人們的重視，因此利用紅外檢測技術來檢測煤礦井下的CO氣體是今后的發展方向。 三、煤礦中甲烷CH4的檢測 煤礦事故中，瓦斯爆炸和瓦斯燃燒造成火災占很大比例，而且二者常常伴隨發生。發生瓦斯爆炸的主要原因是瓦斯在礦井中的聚集，瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），約占83-89%，它是在成煤過程中形成并儲存于煤層中的氣體，是煤礦井下危害最大的氣體。 甲烷氣體無色、無味、無嗅，密度為0.7164kg/m³，它本身無毒，對人體的主要危害是超限時能引起人窒息死亡，但它具有易燃、易爆等特點，與空氣混合達到一定濃度后，遇高溫火源引起燃燒或爆炸，按體積計算，甲烷濃度在5.3-15.0%時具有爆炸性，甲烷氣體在礦井中的積累成為困擾煤礦安全生產的重大難題。 在我國煤礦安全事故中，瓦斯爆炸造成的傷亡占所有重大事故傷亡人數的50%以上，給國民經濟、人民的生命安全造成巨大損害。 《煤礦安全規程》規定用于井下甲烷氣體檢測的儀器以1%為警報限，由于甲烷氣體比較輕，在礦井下經常聚集在頂棚附近或掘井工作面，這些地方又不適合安裝甲烷探測器，所以研究開發遠距離探測儀器來實現對甲烷濃度的監測是非常必要的，通過實時監測甲烷濃度是消除或減少瓦斯爆炸的重要措施。 四、常用的甲烷CH4檢測方法 檢測甲烷氣體濃度的測量方法有：載體催化型、光干涉型、熱導型和紅外光譜吸收型，幾種檢測方法的特點見下表： 通過比較以上幾種甲烷氣體濃度的測量方法，采用激光紅外光譜吸收方法檢測甲烷具有以下優點：本質安全、抗干擾能力強、靈敏度高、響應速度快、壽命長等。 五、結語 以礦井瓦斯的主要成分甲烷和井下主要毒性氣體一氧化碳為監測目標氣體，可以看出基于紅外檢測技術的多種氣體在線監測技術是煤礦井下危險氣體監測的主要方法。從安全、健康的角度講，礦井下的環境監測還應該包括氧氣濃度，未來多組分紅外氣體分析儀將在煤礦產業中有更好的應用前景。監測甲烷、一氧化碳、氧氣等氣體濃度，ISweek工采網有多款甲烷CH4、一氧化碳CO、氧氣傳感器可供使用，歡迎有需要的朋友上ISweek工采網官網咨詢采購。 |
