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1、潞安职业技术学院毕 业 论 文论 文 题 目：光学瓦检仪及实操 所 属 系 别 煤矿开采系 专 业 班 级 12 级矿井通风与安全姓 名 刘 志 杰 学 号 2012081021 指 导 教 师 马 啸 雪撰 写 日 期 2013 年 10 月潞安职业技术学院毕业论文2摘 要光学甲烷检测仪，是一种应用光干涉原理，测量甲烷、二氧化碳浓度的便携式仪器。主要用于存在易燃、易爆可燃性气体混合物的工作环境中测量甲烷浓度。及时、准确的掌握甲烷浓度是防止甲烷爆炸的有效手段。本文通过光学瓦检仪的构造、工作原理以及井下实操的分析，提出一套井下瓦斯检测的方法，为煤矿持续安全生产提出一定的理论依据。关键词：光学甲烷
2、检测仪；构造；实操；潞安职业技术学院毕业论文3目 录1 引言 .42 光学甲烷检测仪的特点及构造 .42.1 光学甲烷检测仪的功能和特点 .42.2 光学甲烷检测仪的构造 .43 光学甲烷检测仪的工作原理 .54 光学甲烷检测仪的使用 .54.1 使用光学甲烷检测仪前的准备工作 .54.2 光学甲烷检测仪测定瓦斯浓度 .64.3 光学甲烷检测仪的常见故障及排除方法 .75 光学甲烷检测仪的实际操作 .75.1 采煤工作面进风巷瓦斯检查管理 .75.2 采煤工作面瓦斯检查管理 .75.3 采煤工作面上隅角瓦斯检查管理 .86 总论 .8参考文献 .8致 谢 .9潞安职业技术学院毕业论文41 引言
3、煤矿中含有大量的易燃、易爆气体，发生事故后会造成巨大的经济损失，甚至危及矿工的生命。随着煤矿开采技术手段的不断延伸，安全上的隐患也越来越多，瓦斯事故在煤矿中所占的比例越来越高。因此不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定好转，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿中的瓦斯气体进行快速、准确的检测尤为重要。本文通过对瓦检仪的构造、工作原理以及井下实操的分析，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。2 光学甲烷检测仪的特点及构造2.1 光学甲烷检测仪的功能和特点光学甲烷检测仪是用来测定甲烷浓度，也可测定其他气体（如二氧化碳等）浓度的一种仪器。按其测量甲烷浓度的范围，分为 01
4、0(精度 0.01)和0100(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。2.2 光学甲烷检测仪的构造光学甲烷检测仪有很多种类，我国生产的主要有 AQG 型和 AWJ 型，其外形和内部构造基本相同。现以 AQG-1 型为例介绍其结构。AQG-1 型甲烷检测仪外形是个矩形盒子，由气路、光路和电路三大系统组成。（1） 气路系统。由吸气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸气橡皮球、气室和毛细管等组成。其主要部件的作用是：气室用于分别储存新鲜空气和含有甲烷或二氧化碳的气体；水分吸收管内装有硅胶，用于吸收混合气体中的水分，使之不进入甲烷
5、室，以使测定准确；毛细管，其外端连通大气，它的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（或甲烷室潞安职业技术学院毕业论文5内）的温度和绝对压力相同，同时又使含甲烷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 25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。（2） 光路系统。（3） 电路系统。其功能和作用是为光路提供电源。该系统由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门等组成。3 光学甲烷检测仪的工作原理光学甲烷检测仪是根据光干涉原理制成的。其工作原理如下：由光源发出的光，经聚光镜，并经其反射和折射形成两束光，分别通过空气室和甲烷室，再经折射棱镜折射到反
6、射棱镜，最后反射给望远镜系统。由于光程查的结果，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，如果以空气室和甲烷室都充入新鲜空气产生的条纹为基准（对零）,那么，当含有甲烷的空气充入甲烷室时，由于空气室中的新鲜空气与甲烷室中的含有甲烷的空气的密度不同，它们的折射率即不同，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经关系，所以，根据干涉条纹的移动距离就可以测知甲烷的浓度。我们在分划板上读出位移的大小，其数值就是测定的甲烷浓度。4 光学甲烷检测仪的使用4.1 使用光学甲烷检测仪前的准备工作(1)
7、检查药品性能。检查水分吸收管中的硅胶和外接的二氧化碳吸收管中的钠石灰是否变色，若变色失效，应打开吸收管更换新药剂。其药品颗粒直径应在25mm 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；颗粒过小又容易堵潞安职业技术学院毕业论文6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。（2） 检查气路系统。首先检查吸气球是否漏气，即用一只手压扁吸气球，另一只手掐住胶管，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，即将吸气胶皮管同检定器吸气孔连接，堵住进气孔，捏扁吸气球，松手后球不胀气为好；最后，检查气路是否畅通，即放开进气孔，捏放吸气球，以
8、气球瘪起自如为好。（3） 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。（4） 清洗甲烷室。在地面或井下新鲜空气中，手捏气球 510 次。（5） 对零。按下微读数盘的零刻度与指标线重合；旋下主调螺旋盖，再按下光源电门，调动主调螺旋，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。4.2 光学甲烷检测仪测定瓦斯浓度（1） 调零。在待测地点附近的进风巷道中，捏
9、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。（2） 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 510 次，将待测气体吸入瓦斯室。（3） 读书。按下光源电门，由目镜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，则应顺时针转动微调螺旋，使黑基线退到较小的整数位置上，然后从微读数盘上读出小数位，整数与小数相加，就是测定出的甲烷浓度。潞安职业技术学院毕业论文74.3 光学甲烷检测仪的常见故障及排除方法（1） 检查
10、药品时，如药品失效，会发现药品的颗粒变小成粉或胶结在一起，应及时更换，否则可能使测定瓦斯数值偏高，有时甚至会阻塞进气管路。（2） 气密检查时，如果发现漏气，应想办法找出漏气的部位，及时更换吸管或吸球。如管头漏气，在接头处应将漏气管头切下。（3） 检查光路时，如发现无光，应打开光源盖检查灯泡，若灯泡损坏应及时更换；若灯泡正常则应更换电池。若发现灯光暗红，则说明电池用得太久，应及时更换。（4） 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的，不要摔打检测仪，应找专职人员调校。（5） 当目镜内出现雾气时，应找专职人员修理。5 甲烷检测仪的实际操作5.1 采煤工作面进风巷瓦斯检查管理（1）
11、测点：在进风巷中距采煤工作面 10m 的进风巷道风流的上部（风流断面全高的上部约 15 处）测量甲烷浓度。在巷道风流的下部（风流断面全高的下部约 15 处）测量二氧化碳，首先测出该处甲烷浓度，然后去掉二氧化碳吸收管，测出该处的瓦斯和二氧化碳的混合气体浓度，后者减去前者，再乘以校正系数 0.955 即是二氧化碳的浓度，连续测 3 次，取最大值作为测定结果和处理依据。(2) 安全管理标准：甲烷浓度和二氧化碳均不能超过 0.5，若瓦斯浓度达到 0.5甲烷传感器自动发出报警信号，达到 1断电装置能自动切断工作面所以非本质安全型电气设备，必须停止工作，并撤出人员，采取措施进行处理，当瓦斯浓度降到 0.5以下时，才准人工复电，恢复工作。（3）超限处理措施：优化通风系统，
