采面不同瓦斯檢測設(shè)備檢測結(jié)果偏差原因分析

蘇 鋒

（山西陽泉盂縣東坪煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

瓦斯被稱為“礦工殺手”，爆炸極限為5%～16%，根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求：采煤工作面回風巷和掘進頭瓦斯?jié)舛炔辉试S超過1%，否則必須采取措施。因此，礦井瓦斯?jié)舛葴y定精度對于準確把握現(xiàn)場瓦斯情況、確保安全生產(chǎn)具有重要作用[1-2]。

盂縣東坪煤礦15428工作面回采過程中，對上隅角瓦斯進行測定時，分別對光干涉瓦斯檢定儀、便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器檢測結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)偏差較大。本文針對以上情況展開了系統(tǒng)研究，分別在上隅角、回風巷兩個測點每隔6 h進行數(shù)據(jù)測量工作，發(fā)現(xiàn)依舊存在光干涉瓦斯檢定儀偏大的現(xiàn)象，對該情況結(jié)合不同儀器設(shè)備進行了研究分析并提出解決方案。研究成果對于礦井瓦斯檢查準確度把握具有一定的指導(dǎo)意義。

1 礦井概況

盂縣東坪煤礦主要開采15號煤層，其井田面積為16.242 km2，為沁水煤田北部陽泉礦區(qū)的一部分，地質(zhì)儲量1.43億t，保有儲量約5 500萬t，設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/a；通風方法為抽出式，主要通風機型號為FBCDZ-8-NO.25（2×220kW）型兩臺，系統(tǒng)總進風量為Q＝6 900 m3/min，總回風量為Q＝7 200 m3/min，總回風巷瓦斯?jié)舛?.08%左右?；夭晒ぷ髅媾滹L量為700 m3/min，掘進工作面配風量為460 m3/min。

礦井配備光干涉瓦斯檢定儀、便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器三種瓦斯檢測設(shè)備。

2 瓦斯檢測偏差

2019年9月，現(xiàn)場對15428工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗M行檢測過程中，出現(xiàn)不同設(shè)備瓦斯檢測結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象，為探究出現(xiàn)此類問題原因，分別對該區(qū)域及回風巷不同點每間隔6 h進行瓦斯?jié)舛葯z測，分別使用光干涉瓦斯檢定儀、便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器進行檢測。測點位置如圖1所示，各個檢測點檢測數(shù)據(jù)如圖2、下頁圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可知，光干涉瓦斯檢定儀檢測結(jié)果普遍比便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器數(shù)據(jù)高，偏差比較大。

圖2 上隅角位置點瓦斯?jié)舛葯z測曲線圖

3 不同設(shè)備工作原理

為研究數(shù)據(jù)偏差較大的原因，分別對不同設(shè)備檢測原理進行分析。

3.1 光干涉瓦斯檢定儀

光學(xué)瓦檢儀制造原理是基于光干涉理論，由于不同氣體介質(zhì)密度不同，導(dǎo)致光線通過不同氣體介質(zhì)產(chǎn)生的折射率不同。

圖3 測點1瓦斯?jié)舛葯z測曲線圖

圖4 測點2瓦斯?jié)舛葯z測曲線圖

設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個氣室，以新鮮空氣在氣室內(nèi)產(chǎn)生的干涉條紋為0點，當氣室內(nèi)吸入含有瓦斯的氣體時，干涉條紋會偏移。

通過氣球?qū)F(xiàn)場混有瓦斯的氣體引入氣室內(nèi)，由此引起光干條紋的移動，根據(jù)光干條紋移動的距離讀取瓦斯?jié)舛萚3-5]。設(shè)備如圖5所示。

圖5 光干涉瓦斯檢定儀實物圖

3.2 便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器

便攜瓦斯檢測報警儀和甲烷傳感器制造原理相同，都是利用熱催化機理制造的。由于一定濃度的瓦斯在傳感元件里面會產(chǎn)生無焰燃燒，不同濃度瓦斯進行無焰燃燒時產(chǎn)生的的熱量不同。便攜瓦斯檢測報警儀和甲烷傳感器通過檢測不同濃度瓦斯氣體無焰燃燒產(chǎn)生的熱量來間接檢測瓦斯含量[6-7]，實物圖如圖6、圖7所示。

4 偏差分析

根據(jù)不同設(shè)備分析出現(xiàn)較大偏差原因如下：

圖6 便攜式甲烷檢測報警儀實物圖

圖7 甲烷傳感器實物圖

1）由于光學(xué)瓦檢儀檢測氣體時運用的是光干涉原理，混合氣體中存在瓦斯、CO2等其他氣體，甚至還有部分水分。儀器內(nèi)的過濾藥劑SiO2和鈉石灰不能有效過濾水分和CO2，導(dǎo)致儀器讀取的數(shù)值偏高。所讀取的數(shù)值為瓦斯和二氧化碳等氣體的混合值。

2）瓦斯傳感器和便攜瓦檢儀是通過無焰燃燒產(chǎn)生的熱量來檢測瓦斯?jié)舛?，二氧化碳是不能燃燒的，因此檢測的氣體濃度基本為可燃的瓦斯產(chǎn)生的熱量，所以讀取的數(shù)值普遍偏低；有些區(qū)域氧氣濃度較低也會對讀取的數(shù)值有一定影響；所以以上兩種儀器的讀數(shù)均偏低。

3）檢測點空氣流動性也會影響到結(jié)果讀取的偏差。檢測點空氣流動性越大，氧氣濃度越高，瓦斯傳感器和便攜瓦檢儀的催化元件上面的氣體燃燒越充分，讀取的數(shù)值也會越大。反之則會出現(xiàn)讀書偏小的現(xiàn)象。

5 檢驗對策

通過以上分析結(jié)果可知，光學(xué)瓦檢儀、瓦斯傳感器及便攜瓦檢儀在檢測瓦斯?jié)舛冗^程中存在差異的原因是由于本身結(jié)構(gòu)原理不同產(chǎn)生的，因此為了保證以后工作中瓦斯檢測結(jié)果的準確性，特制定以下安全措施：

1）根據(jù)瓦斯傳感器和便攜瓦檢儀的使用說明以及現(xiàn)場工作環(huán)境，定期對以上設(shè)備進行靈敏度、報警點等參數(shù)的調(diào)校，保證電子設(shè)備的靈敏度；

2）為保證光學(xué)瓦檢儀檢測數(shù)據(jù)準確性，必須定期對設(shè)備內(nèi)添加二氧化碳吸附劑，更換水分吸附劑等藥劑，到專業(yè)部門對設(shè)備靈敏度、清晰度等進行調(diào)校；

3）加強現(xiàn)場空氣溫度、濕度、風速、風量等氣體基本參數(shù)的測定，為現(xiàn)場所檢測的瓦斯數(shù)據(jù)準確性綜合分析提供依據(jù)；

4）定期進行礦井瓦斯和二氧化碳等級鑒定工作，借助于第三方的專業(yè)技術(shù)解決以上問題；

5）做好礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化工作，保證工作面風量供給充足，保證現(xiàn)場空氣有足夠的新鮮風流流入。

6 結(jié)論

1）通過對東坪煤礦現(xiàn)場瓦斯檢測中偏差較大的問題進行科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)光干涉瓦檢儀檢測數(shù)據(jù)偏大。

2）結(jié)合光干涉瓦斯檢定儀、便攜式甲烷檢測報警儀、甲烷傳感器對檢測基本原理進行分析，發(fā)現(xiàn)光學(xué)瓦檢儀出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏大的原因是該儀器檢測的結(jié)果為多氣體參數(shù)，并由此制定相應(yīng)的預(yù)防的解決措施。