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(fā)生井下事故，傷亡人數(shù)超過全部重大事故傷亡人數(shù)的一半。常見的井下瓦斯災(zāi)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(fā)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(fā)生火災(zāi)或瓦斯、煤塵爆炸事故時，都會產(chǎn)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?？梢姛o論是瓦斯爆炸產(chǎn)生的原因還是瓦斯爆炸過后的產(chǎn)物都和CO有關(guān)。
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(tài)下性質(zhì)不活潑，當(dāng)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(dǎo)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(guī)程》規(guī)定在煤礦井下環(huán)境空氣中，CO高容許濃度為0.0024%。另外，煤在低溫氧化階段產(chǎn)生CO，且CO的涌出量變化穩(wěn)定，能客觀地反映煤炭的自燃基本規(guī)律，CO也是早期預(yù)測礦井火災(zāi)的敏感指標(biāo)。
二、利用傳感器檢測CO
CO傳感器在民用、工業(yè)應(yīng)用、環(huán)境檢測等方面也有著重要應(yīng)用。實時、準(zhǔn)確地測出井下CO氣體的濃度，對保障煤礦工業(yè)安全生產(chǎn)、提高人們生活質(zhì)量具有十分重要的意義。及時監(jiān)測礦井空氣中的一氧化碳濃度，還是早期預(yù)防井下火災(zāi)的有效辦法。目前常用的CO傳感器有電化學(xué)氣體傳感器、催化傳感器、固態(tài)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?xì)怏w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(shù)的發(fā)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(shù)來檢測煤礦井下的CO氣體是今后的發(fā)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(zāi)占很大比例，而且二者常常伴隨發(fā)生。發(fā)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zui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(chǎn)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(shù)的50%以上，給國民經(jīng)濟、人民的生命安全造成巨大損害。
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)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(jīng)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(fā)遠(yuǎn)距離探測儀器來實現(xiàn)對甲烷濃度的監(jiān)測是非常必要的，通過實時監(jiān)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(dǎo)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(yōu)點：本質(zhì)安全、抗干擾能力強、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長等。
五、結(jié)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(jiān)測目標(biāo)氣體，可以看出基于紅外檢測技術(shù)的多種氣體在線監(jiān)測技術(shù)是煤礦井下危險氣體監(jiān)測的主要方法。從安全、健康的角度講，礦井下的環(huán)境監(jiān)測還應(yīng)該包括氧氣濃度，未來多組分紅外氣體分析儀將在煤礦產(chǎn)業(yè)中有更好的應(yīng)用前景。監(jiān)測甲烷、一氧化碳、氧氣等氣體濃度，ISweek工采網(wǎng)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(wǎng)官網(wǎng)咨詢采購。
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