安全评价2第二章

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1、第二章 矿井气体成分检测仪表,第一节 矿井气体检测概述 第二节 光干涉型瓦斯检定器 第三节 热导型瓦斯检定器 第四节 热催化型瓦斯检定器 第五节 一氧化碳检测仪表 第六节 氧气浓度检测仪表,第二章 矿井气体成分检测仪表,主要内容：通过对本章内容的学习，了解矿井气体成分、性质及来源，掌握瓦斯、一氧化碳、氧气等气体浓度测定方法、测定原理及仪器使用方法。 重点:矿井有毒有害气体性质及来源；瓦斯检定器的原理及使用方法；一氧化碳检知管的原理及使用方法。,第一节 矿井气体检测概述,有毒有害气体主要有：瓦斯（甲烷）CH4、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、硫化氢H2S、一氧化氮NO、二氧化氮NO2等； 矿井气体

2、成分检测的目的：在于掌握各种气体在矿井空气中的含量，并确定其浓度是否符合煤矿安全规程（简称规程）有关规定。,内容？,一、地面空气的组成,地面空气：由干空气和水蒸汽组成的混合气体，通常称为湿空气。 干空气：指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。 矿井空气 ：地面空气进入矿井以后。 干空气成分及含量,二、矿井空气的主要成分及基本性质,地面空气进入矿井以后，其的状态参数（温度、湿度、压力、组分等）发生改变。将矿井空气分为两类。 新鲜空气：一般来说将井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。 污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风

3、巷道内的空气。 与地面空气相比，尽管矿井空气在性质上存在许多差异，但在新鲜空气中其主要成分仍然是氧、氮、和二氧化碳。,1、氧气(O2),性质： 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体。当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。 氧浓度降低的主要原因有：,人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一。,2、二氧化碳(CO2),性质： 不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重（其比重为1.52）。在新鲜空

4、气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的；但当空气中二氧化碳的浓度过高时，可能造成人员中毒或窒息。 主要来源：,煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石水解，热解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。此外，有的煤层和岩层中也能长期连续地放出二氧化碳，有的甚至能与煤岩粉一起突然大量喷出。,3、氮气(N2),性质： 氮气是一种惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。 主要来源： 井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。,三、矿井空

5、气中有害气体性质及来源,1、瓦斯（CH4） 矿井瓦斯： 煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。 危害： 瓦斯的化学名称叫甲烷（CH4），是无色、无味、无毒的气体，微溶于水。甲烷虽然无毒，但其浓度较大时能使空气中氧浓度降低。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。如果未经检查就贸然进入，因缺氧而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿并不鲜见。此外，瓦斯在适当的浓度能够燃烧和爆炸。,2、一氧化碳（CO）,性质： 无色、无味、无臭，相对密度为0.97，微溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在1375范围内时有爆炸的危险。 危害： 一

6、氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250300倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。所以，医学上又将一氧化碳称为血液窒息性气体。,3、硫化氢（H2S）,性质： 无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味。硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.345.5时有爆炸危险。 危害： 硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度

7、较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。0.0050.01%，12小时后出现眼及呼吸道刺激，0.0150.02%，出现呕吐、头晕症状。,4、二氧化硫(SO2),性质： 二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005即可嗅到。其相对密度为2.22，易溶于水。 危害： 遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到 0.002时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达0.05时，短时间内即有致命危险。,5、二氧化氮（NO2）,性质： 是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为1.59，易溶于水。 危害： 二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对

8、眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。二氧化氮中毒有潜伏期，有的在严重中毒时尚无明显感觉，还可坚持工作，但经过624小时后，中毒者指头出现黄色斑点，并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。,6、氨气(NH3),无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为0.596，易溶于水。空气浓度中达30时有爆炸危险。氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿。 7、氢气(H2) 无色、无味、无毒，相对密度为0.07。氢气能自燃，其点燃温度比沼气低100200，当空气中氢气浓度为474时有爆炸危险。,8、有毒有害气体的来源,在矿井生产中，上述有毒有害气体的来源？ （1）从围岩和煤层中涌

9、出的CH4、CO2 等气体，为煤系地层特有的原始有害气体； （2）采掘过程中坑木（有机物）的腐烂，某种含硫矿物的水解、爆破等所产生的H2S、SO2、NO2 等气体； （3）煤炭的氧化自燃和火灾以及煤尘和瓦斯爆炸事故所产生的CO 和烷烃类气体。,四、矿井空气各种气体的质量标准,矿井空气主要成分的浓度标准 采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20；二氧化碳浓度不得超过0.5；总回风流中瓦斯浓度不得超过0.75；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5时，必须停工处理。,四、矿井空气各种气体的质量标准,矿井空气中有害气体的安全浓度标准,五、气体检测

10、仪表的基本要求,五、气体检测仪表的基本要求,检测仪表精度较高； 检测仪表具有较宽的检测范围； 最高检测浓度；下线10% 反应速度； 报警功能； 对环境温度的要求；,五、气体检测仪表的基本要求,对供电电压的要求； 强度要求 ； 要有防爆性 ； 保护装置 ； 报警器要设故障指示电路 ； 抗毒性。 除了上述一些要求之外，另外还有电流、电压、充电方式等具体要求，所以在使用每一种仪器时，必须首先详细的阅读产品的说明书，熟悉其操作方法，然后才能正常使用。,第二节 光干涉型瓦斯检定器,不同原理的瓦斯测试仪器，具有不同的构造、使用方法和测定范围。目前国内外广泛采用光干涉式、载体催化式及热导式等瓦斯检定仪器。

11、光干涉型瓦斯检定器除了可以用做测定瓦斯浓度外，还可以测定二氧化碳（CO2）等一些其他气体的浓度。仪器携带方便、操作简单、安全可靠并且有足够的精度。其测量范围有010%（精度为0.01%）和0100%（精度为0.1%）两种。,一、基本概念,1、光的反射与折射 光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，称为反射，一部分光射入该介质，传播方向发生变化，称为折射。 反射定律、折射定律,1,2,3,一、基本概念,2、光的干涉 光的干涉：满足一定条件的两列相干光波相遇叠加 ，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，从而产生彩色条纹的现象。,相

12、长干涉,相消干涉,两波相消的叫相消干涉，两波相加的叫相长干涉。相消干涉使光线亮度降低变暗，相长干涉使亮度提高。,一、基本概念,获得稳定干涉的必要条件： （1）两束光的频率相同； （2）两束光的振动方向相同； （3）在叠加区两束光的振动有恒定的光程差。 光程：光在媒质中所经历的几何路径折合成光在真空中的路程，光程的大小等于光在媒质中经历的几何路程与媒质折射率的乘积。 光程差：来自同一点光源的两束相干光，经历不同的光程在某点相遇，两束光线的光程之差。,AQG-1型光学瓦斯检定器实例图片,吸气橡皮球,主调螺旋,二氧化碳吸收管,微调螺旋,目镜,光源电门,微读数电门,进气孔,吸气孔,二、仪器的构造与类型

13、,1、仪器的构造 光干涉瓦斯检定器按其结构可分为： 光路系统； 气路系统； 电路系统。,AQG-1型光学瓦斯检定器结构示意图,吸气管,进气管,水分吸收管,吸气橡皮球,二氧化碳吸收管,气室,盘管（毛细管）,2-气路,光源灯泡,7、8光源电门,3-电路,聚光镜、平面镜、折射棱镜,物镜,1-光路,目镜、微调玻璃,反射棱镜,电源,1）光路系统,照明装置组。该部分是由产生仪器干涉条纹的光源和微读数观察窗所组成。电源为2节1号电池；灯泡为额定电压1.5V的特制扁形电珠，具有白色反光面，所产生的光源效果较好。 聚光镜组。聚光镜为一凸透镜，用虫胶将其与镜座粘牢。该镜用以聚焦由光源发出的白光，以增强光的亮度。

14、平面镜组。是产生光干涉的重要部件。平面镜是用档片、弓形弹片和压板等固定在镜座上。通过聚光镜光线以45交角射向平面镜，光线经过此镜后分两束。由于镜座的作用，该镜向后倾斜55，以便得到所需的干涉条纹宽度，即一条条纹到另一条条纹间的距离；,折光棱镜组。也是产生光干涉的重要光学部件，固定方法与平面镜相同。它将光线两次90反射后折回平面镜。此组合件装配时要求绝对水平，否则，将会使全反射的光线不能平行地射回平面镜，而使干涉条纹倾斜或宽度改变。 反射棱镜组。反射镜的作用是将光线作90转向，如图所示，当调节螺杆1时，可使干涉条纹移动。在井下测定瓦斯（或其它气体）以前，必须先调整好基数（即调零），在测定过程中，

15、不得随便转动与调节螺杆连在一起的主调螺旋。,反射棱镜的作用示意图,物镜组。物镜和镜座用虫胶粘牢，其上的光屏用以改善干涉条纹的清晰度。调节物镜前后距离可使干涉条纹在分划板上成清晰图像； 测微组。当转动微调螺旋时，由齿轮带动刻度盘和测微螺杆转动，螺杆又推动测微玻璃座上的测微玻璃偏转而产生光线的偏折，使干涉条纹移动，刻度盘转完全部刻度的50格时，干涉条纹在分划板上移动量应为1%CH4。否则应移动连接座进行调整； 目镜组。目镜组包括分划板和两个放大镜。它利用旋转保护玻璃（目镜筒）来调节视度，使看到的条纹及刻度更加明显。组装目镜时要注意将两个放大透镜的凸面相对。镜片要装端正，即镜片平面要与光轴垂直，否则

16、调节目镜时，分划板象会出现晃动的现象。为了保护目镜，其上带有目镜罩。,2）气路系统,吸收管组。吸收管组包括外吸收管（又称附加吸收管或二氧化碳吸收管）和内吸收管，根据具体情况来使用。如作为二氧化碳和瓦斯两种气体测定时，则在外吸收管内装钠石灰来吸收二氧化碳；在仪器内的内吸收管装入变色硅胶或氯化钙，来吸收水蒸气。这种装法当水蒸气含量较大时，会引起钠石灰的潮解而降低效能，因此应注意经常更换药品。如果主要做瓦斯测定，且含水蒸气量大，则最好在外吸收管内装上硅胶，在内吸收管内装钠石灰。如果水蒸气量不大，不用外吸收管，可在内吸收管的上半部装硅胶，下半部装钠石灰。 气室组。共分为三格，两侧的两格称为空气室，中间一格称为瓦斯室。气室的要求：空气室和瓦斯室皆不漏气及相互贯通。（毛细管作用） 吸气球组。作用是抽取被测气体进入瓦斯室同时把瓦斯室中的原有气体排出仪器。（单向排气性）,1-上活塞座；2-橡皮管；3-锥形橡皮活塞芯子；4-止退销子；5-像皮球；6-下活塞座；7-止退销子；8-橡