甲烷氣體檢測技術及其在煤礦中的應用

梁運濤，陳成鋒，田富超，王敬燕

(1.煤炭科學研究總院，北京 100013；2. 中煤科工集團沈陽研究院有限公司 煤礦安全技術國家重點實驗室，遼寧 沈撫示范區 113122；3.中國礦業大學(北京) 應急管理與安全工程學院，北京 100083)

0 引 言

煤礦瓦斯災害由于發生次數多、危害程度大，造成大量人員傷亡和巨大經濟損失，威脅煤礦的安全生產。根據國家礦山安全監察局公布的歷年煤礦災害事故數據，2010-2020年由煤礦瓦斯引發的爆炸、突出等重特大事故共66起，很多事故原因都是在進行作業前未檢測瓦斯濃度。氣體檢測技術是預防預警瓦斯災害的主要途徑之一[2]，瓦斯成分中90%左右是甲烷(CH4)氣體，因此煤礦井下通過檢測CH4濃度來近似表示瓦斯濃度，從而達到預警目的。

《煤礦安全規程》[3]規定，當甲烷傳感器設置地點的CH4體積分數達到0.5%、1%、1.5%等特定值時，需要做出報警、斷電等反應。目前，應用于煤礦井下甲烷濃度檢測的技術原理主要包括：催化燃燒法、熱導法、光干涉法、非分散紅外光譜(NDIR)、可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)。由于煤礦環境主要存在煤塵大、溫度差異大、濕度大、電磁干擾、氣體成分復雜等影響因素，會對甲烷檢測技術的測量精度、測量穩定性等性能產生不利影響，造成測量結果不準確甚至錯誤。因此，筆者從甲烷檢測技術原理出發，詳述了技術發展現狀及研究重點，深入分析了在煤礦環境下的共性影響及各檢測技術的應用范圍，綜合對比了不同原理甲烷檢測方法的技術適用性及優缺點，以期對煤礦井下甲烷檢測技術的應用和發展提供借鑒?！?br>