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瓦斯检查工培训第一节矿井瓦斯基础知识一、概述1、矿井瓦斯的概念矿井瓦斯是指煤矿在生产过程中从煤（岩）层中涌出以甲烷为主的各种有毒有害气体的总称。有时单独指甲烷（沼气）。根据气体分析结果表明，其中构成的主要成分是以甲烷为主，约占总量的80～90%左右，它是一种最简单的炭氢化合物，又是各种有害气体混合物。因沼泽之气而得名，俗称沼气，其化学分子为CH4。根据人们群众长期形成的历史习惯把沼气也称为瓦斯。瓦斯的成分且由基本成分和其它成分所组成，其成分组成为：瓦斯基本成分其它成分甲烷(沼气)CH4二氧化碳CO2硫化氢H2S二氧化氮NO2一氧化碳CO二氧化硫SO2氨气NH3硫化氢化合物(乙烷丙烷丁烷)依据瓦斯成分与其性质的不同，大致可分为三种类型：1、具有可燃、可爆性气体，主要是沼气；2、具有窒息性气体，主要是二氧化碳；3、具有毒、有害气体，主要是一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮。2、瓦斯的性质瓦斯通常指甲烷，分子式为CH4，它是一种无色、无味的气体。瓦斯具有燃烧和爆炸性。3、矿井瓦斯的危害(1)瓦斯窒息。(2)瓦斯的燃烧和爆炸。4、瓦斯的赋存1)瓦斯在煤层中的垂直分带。2)瓦斯的赋存。瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有两种，一种是游离状态，另一个是吸附状态。(二)瓦斯爆炸的条件及界限瓦斯爆炸必须同时具备下面3个基本条件。1、一定的瓦斯浓度瓦斯爆炸具有一定的浓度范围，只有在这个浓度范围内，瓦斯才能够爆炸，这个范围称为瓦斯爆炸的界限。在新鲜空气中，瓦斯爆炸的界限一般认为是5%—16%。2、一定的引火温度瓦斯爆炸的第二个基本条件是高温火源的存在。点燃瓦斯所需的最低温度，称为引火温度。瓦斯的引火温度一般认为是650—750℃。3、充足的氧气含量（不得低于12%）由于氧气含量低于12%时，短时间内就能导致人员窒息死亡，因此《规程》规定，井下工作地点的氧气含量不得低于20%，。(三)瓦斯爆炸产生的危害瓦斯爆炸的危害主要表现在以下3个方面。1、爆炸温度2、爆炸压力3、有毒有害气体瓦斯爆炸后，将产生大量有害气体，据分析，瓦斯爆炸后的空气成分为：氧气6%—10%、氮气82%—88%、二氧化碳4%—8%、一氧化碳2%—4%。爆炸后生成的如此大量的一氧化碳是造成人员大量伤亡的主要原因。二、采煤工作面瓦斯检查的方法1、采煤工作面的瓦斯的检查方法(1)测点的选取。采煤工作面回风巷风流中的瓦斯浓度的测点位置应选在距采煤工作面煤壁线10m以外的采煤工作面的回风流中风流充分汇合稳定处。(2)测定步骤2、注意事项三、瓦斯检查员交接班制度为了使瓦斯检查员能在交接班时双方见面。交接清楚现场情况和责任，避免误会；为了防止瓦斯检查员迟到、早退或无人接班，避免分工区域出现无人检查、监视的空岗状态，从而保证能及时发现、处理通风瓦斯隐患，矿井必须建立瓦斯检查员井下交接班制度。主要内容包括：1、井下交接班地点。采煤工作面在回风巷入口的新鲜风流处交接班，掘进工作面在局部通风机处交接班。2、瓦斯检查员井下交接时间。由矿总工程师根据矿井工作制度，以及人员入出井所需要的时间等因素确定。3、交班内容。⑴分工区域内的通风及通风系统、瓦斯、煤尘、防突、防火、放炮、局部通风和生产情况有无异常，是否需要下一班处理及应采取的措施。⑵分工区域内的各种通风安全设施、装备的运行情况。是否需要维修、增加或拆除。⑶分工区域内发生的各种“一通三防”隐患，当班处理的情况和需要继续处理的内容。4、交接班要做到上不清下不接。5、防止“空岗”。交班时，如果下一班的瓦斯检查员未到班，交班瓦斯检查员必须请示值班领导，由值班领导决定是由交班瓦斯检查员继续进行下一班的瓦斯检查员工作，还是由地面另派瓦斯检查员。无论采取何种方式，都不能中断瓦斯检查员工作。6、《规程》对瓦斯检查地点、检查次数的规定。(1)检查的地点(2)检查的次数第三章瓦斯检测仪器第一节光学瓦斯检定器一、光学瓦斯检定器的特点及构造1、光学瓦斯检定器的功能和特点光学瓦斯检定器，是用来测定瓦斯浓度，也可测定其他气体（如二氧化碳等）的浓度的一种仪器。按其测量瓦斯浓度的范围分为0～10%（精度0.01%）和0～100%（精度0.1%）两种。这种仪器的特点是携带方便，操作简单，安全可靠，且有足够的精度；但构造复杂，维修不便。2、光学瓦斯检定器的构造光学瓦斯检定器有很多种类，我国生产的主要有AQG和AWJ型，其外形和内部构造基本相同，现以AQG-1型为便说明其构造如下。AQG-1型瓦斯检定器外形是个矩形盒子，其由气路、光路和电路三大系统组成，如图7—1所示。⑴气路系统。由吸气管4、进气管5、水分吸收管9、二氧化碳吸收管11、吸气橡皮球10、气室（包括瓦斯室和空气室）22和毛细管30等组成。其主要部件的作用是：气室用于分别存贮新鲜空气和含有瓦斯或二氧化碳的气体；水分吸收管内装有氯化钙（或硅胶），用于吸收混合气体中的水分，使之不进入瓦斯室，以使测定准确；毛细管，其外端连通大气，其作用是使测定时的空气室内的空气温度和绝对压力与被测地点（或瓦斯室内）的温度和绝对压力相同，同时又使含瓦斯的气体不能进入空气室；二氧化碳吸收管内装有颗粒直径为2～5mm的钠石灰，用于吸收混合气体中的二氧化碳，以便准确地测定瓦斯浓度。1—目镜；2—主调螺旋；3—微调螺旋；4—吸气孔；5—进气孔；6—微读数观穿窗；7—微读数电门；8—光源电门；9—水分吸收管；10—Ⅰ～吸气橡皮球；11—一氧化碳吸收管；12—干电池；13—光源盖；14—目镜盖；15—主调螺旋盖；16—灯泡；17—光栅；18—聚光镜；19—光屏；20—平行平面镜；21—平面玻璃；22—气室；23—反射棱镜；24—折射棱镜；25—物镜；26—测微玻璃；27—分划板；28—场镜；29—目镜保护盖；30—毛细管图7—1AQG-1型光学瓦斯检定器(a)外形图(b)内部构造⑵光路系统。如图7—2所示。⑶电路系统。其功能和作用是为光路供给电源。由电池12、灯泡16、光源盖13、光源电门8和微读数电门7组成。二、光学瓦斯检定器的工作原理光学瓦斯检定器是根据光干涉原理制成的。它的光路系统如图7—2所示。其工作原理如下：由光源1发出的光，经聚光镜2到达平面镜3。并经其反折射形成两束光，分别通过空气室和瓦斯室，再经折光棱镜6折射到反射棱镜7，再反射给望远镜系统8。由于光程差的结果，在物镜的焦平面上将产生干涉条纹。由于光的折射率与气体介质的密度有直接关系，如果以空气室和瓦斯室都充入新鲜空气产生的条纹为基础（对零），那么，当含有瓦斯的空气充入瓦斯室时，由于空气室中的新鲜空气与瓦斯室中的含有瓦斯的空气的密度不同，他们的折射率即不同，因而光程也就不同，于是干涉条纹产生位移，从目镜中可以看到干涉条纹移动的距离。由于干涉条纹的位移大小与瓦斯浓度的高低成正比关系，所以，根据干涉条纹的移动距离就可以测知瓦斯的浓度。我们在分划板上读出位移的大小，其数值就是测定的瓦斯浓度。1—光源；2—聚光镜；3—平面镜；4—平行玻璃；5—气室；6—折光棱镜；7—反射棱镜；8—望远镜系统图7—2AQG—1型瓦斯检定器的光路系统图三、光学瓦斯检定器的操作1、使用光学瓦斯检定器之前的准备工作须对瓦斯检定器进行以下检查工作：⑴检查药品性能。检查水分吸收管9中的氯化钙（或硅胶）和外接的二氧化碳吸收管11中的钠石灰是否变色，若变色则失效，应打开吸收管更换新药剂，新药剂的颗粒直径要在2—5mm之间，不可过大或过小。因为颗粒过大不能充分吸收通过气体中的水分或二氧化碳；颗粒过小又容量堵塞甚至其粉末被吸入气室内。颗粒直径不合要求会影响测定的精度。⑵检查气路系统。首先检查吸气球是否漏气：用手捏扁吸气球，另一手掐住胶管，然后放松气球，若气球不胀起，则表明不漏气；其次，检查仪器是否漏气：将吸气胶皮管同检定器吸气孔4连接，堵住进气孔5，捏扁吸气球，松手后球不胀起为好；最后，检查气路是否畅通，即放开进气孔，捏放吸气球，以气球瘪起自如为好。⑶检查光路系统。按下光源电门，由目镜观察，并旋转目镜筒，调整到分划板清晰为止，再看干涉条纹是否清晰，如不清晰，可取下光源盖，拧松灯泡后盖，调整灯泡后端小柄，同时观察目镜内条纹，直到条纹清晰为止。然后拧紧灯泡后盖，装好仪器。⑷清洗瓦斯室。在地面或井下新鲜空气中，手捏气球5—10次。⑸对零。按下微读数盘的零位刻度与指标线重合；旋下主调螺旋盖15，再按下光源电门8，调动主调螺旋2，同时观看目镜，在干涉条纹中选定一条黑基线与分划板的零位相重合，并记住这条黑基线；然后，一边观看目镜一边盖好主调螺旋盖15。2、使用光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度应按以下方法和步骤进行：⑴调零。在待测地点附近的进风巷道中，捏放气球数次，然后检查微读数盘的零位刻度与指标是否重合，选定的黑基线与分划板的零位是否重合。若有移动，则按“对零”操作方法进行调整，使光谱处在零位状态。⑵测定。将连接在二氧化碳吸收管进气口的胶皮管伸向待测位置，然后捏放气球5—10次，将待测气体吸入瓦斯室。⑶读数。按下光源电门8，由目镜1中观察黑基线的位置。如其恰与某整数刻度重合，读出该处刻度数值，即为瓦斯浓度；如果黑基线位于两个整数之间，如图7—3中b所示，则应顺时针转动微调螺旋3，使黑基线退到较小的整数位置上，如图7—3中c所示，然后，从微读数盘上读出小数位、整数与小数相加就是测定出的瓦斯浓度，例如，若从整数位读出的数值为1，微读数为0.52，则测定的瓦斯浓度1.52%。3、应用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度时，要首先测出瓦斯浓度，然后去掉二氧化碳吸收管，再测定出瓦斯和二氧化碳混合气体的浓度，后者减去前者，再乘以0.955的校正系数（由于二氧化碳的折射率与瓦斯折射率相差不大，一般测定时，也可不校正），即为所要测定的二氧化碳浓度。注：测瓦斯和混合气体要在同一地点、同一位置进行。4、使用光学瓦斯检定器进行测定时，发生零位漂移的原因和预防方法光学瓦斯检定器发生零位漂移（俗称跑正或跑负），会造成测定结果不准或错误。发生零位漂移的常见原因：一是仪器空气室内不新鲜，毛细管失去作用；二是“对零”时的地点与待测地点的温度和压力相差较大；三是瓦斯室气路不畅通。防止零位漂移的办法有：⑴经常用新鲜空气清洗空气室，不要连班使用一个检定器，以免毛细管内空气不新鲜。⑵仪器对零时，应尽量在与待测地点温度相近、标高相同的附近进风巷内进行，以免因温差、压差过大引起零位漂移。⑶经常检查检定器的气路，发现不畅通或堵塞要及时修理。5、当温度和气压变化较大时，校准光学瓦斯检定器测得的瓦斯浓度值光学瓦斯检定器是在1个标准大气压（1.01×105Pa）温度20℃的条件下标定刻度的。当被测地点的大气压力超过（1.01×105±100）Pa、温度超过（20±2）℃范围时，应当进行修正。修正的方法是将已测得的瓦斯或二氧化碳浓度值乘以校正系数K′：K′=（101325/p）·（T/293）=345.82T/p(7-1)式中T—测定地点绝对温度，绝对温度与摄氏温度t的关系是T=t+273；P——测定地点的大气压力，Pa。6、光学瓦斯检定器的常见故障与排除⑴检查药品时如药品失效会发现药品的颗粒变小成粉或胶结一起应及时更换，否则可能使测定甲烷数值偏高，有时甚至可阻塞进气管路。⑵气密检查如果发现漏气应想法找出漏气的部位，及时更换吸管或吸球。如漏气，在接头处应将漏气管头切下。⑶检查光路如发现无光，应打开光源盖检查灯泡，及时更换。如灯泡正常则应更换电池。当发现灯光暗红时也是电池用得太久，应及时更换。⑷当发现干涉条纹无法归零，或干涉条纹和分划板的刻线不平行，不要摔打，应找专职校对人员调校。⑸当目镜内出现雾气也应找专职人员修理。四、光学瓦斯检定器使用和保养注意事项⑴携带和使用时，防止和其他硬物碰撞以免损坏仪器内部零件和光学镜片。⑵光干涉条纹不清晰，往往是由于空气湿度过大，光学玻璃上有雾粒或灰尘附在上面以至光学系统有毛病造成的。如果调整光源灯泡后不能达到目的，就要由修理人员拆开进行擦拭，或调整光路系统。⑶测定时，如果空气中含有一氧化碳、硫化氢等其他气体时，因为没有这些气体的吸收剂，将使瓦斯