大量程多參數氣體測定儀在礦山救援中的應用

王 強

(同煤集團礦山救護大隊，山西 大同 037003)

0 引言

在礦山救援過程中，準確掌握救援現場氣體情況及氣體的變化趨勢對于安全有效救援具有非常重要的作用。目前，礦山救援隊伍使用的便攜式氣體檢測儀器存在量程小，氣體記錄功能不完善，無法直觀準確地分析出被測地點的氣體變化趨勢的缺點；而傳統的光學瓦斯檢定器測量誤差較大，使用時操作較繁瑣；為了更好地解決這些問題，研究并引進了大量程多參數氣體測定儀，很好地彌補了普通便攜氣體檢測儀器與光學瓦斯檢定器在救援過程中的不足，發揮了其積極的作用。

1 儀器的基本性能與功能

1.1 監測氣體與范圍

大量程多參數氣體測定儀器是手持式便攜多種氣體檢測儀(如圖1)，并可與INET數據系統管理平臺聯合使用，將氣體參數下載到電腦。儀器安裝有甲烷熱催化傳感器、甲烷紅外線傳感器、氧氣電化學傳感器、硫化氫電化學傳感器和一氧化碳電化學傳感器5個傳感器，可同時檢測4種氣體參數。檢測氣體和測量范圍見表1。普通便攜式氣體檢測儀檢測氣體量程見表2。光學瓦斯檢定器檢測氣體量程與精度見表3。

圖1 大量程多參數氣體測定儀

氣體名稱測量范圍精度CH4(熱催化)/%0～40.01CH4(紅外)/%0～1000.1O2/%0～300.1CO/ppm0～9 9991HS/ppm0～5000.1

表3 光學瓦斯檢定器檢測氣體量程與精度

1.2 儀器的功能及優點

量程大：能實現甲烷0%～100%和一氧化碳0～9 999 ppm的檢測，同時檢測精度較高，滿足井下救援的需要。

記憶存儲和氣體變化趨勢圖形顯示功能：檢測儀的記憶存儲單元會記錄下長達50 h的數據，可以將某一時間段連續記錄的氣體變化數據通過曲線圖顯示出來(如圖2)，存儲單元記錄的數據可以通過數據下載軟件和專業數據管理平臺整合在一起并將氣體變化曲線圖打印出來。同時報警事件也會被記錄下來，可從儀器上將發生報警的氣體種類、峰值讀數、報警發生的時間和持續時間下載下來。普通便攜式氣體檢測儀不具有數據存儲功能或無法顯示氣體變化曲線。

圖2 氣體變化曲線圖

泵吸式遠距離采樣實時檢測氣體功能：大量程多參數氣體測定儀配備整合式采樣泵和可伸縮探槍(如圖3)，具有擴散式和泵吸式2種采樣方式，可實現35 m的遠距離采樣持續監測，極大地提升了救護指戰員的安全系數。普通氣體便攜儀只有擴散式采樣方式，不能實現遠距離采樣檢測。

圖3 安裝整合式采樣泵和可伸縮探槍后的大量程多參數氣體測定儀

報警功能：大量程多參數氣體測定器具有音頻、震動、視覺3種報警功能，可自主設置高濃度和低濃度報警線，根據當前環境氣體濃度與設定的高、低濃度報警線的比較，3種報警均有2種不同的報警頻率。

雙重供電保障功能：大量程多參數氣體測定儀的可充電鋰電池，可持續供電工作36 h，另外還可使用堿性電池為其供電，保障了儀器的可持續工作性。

自檢自標功能：儀器具有啟動后可執行自測功能，同時配有專用標定裝置和標準氣瓶，能夠在每次使用前和戰前檢查時進行手動或自動標定，確保每次執行任務時的氣體檢測數據準確可靠。

防干擾功能：儀器采用增強的射頻干擾保護功能設計，能夠有效地排除礦山救援現場無線電頻率等射頻干擾源的影響。

防水防摔功能：儀器具有橡膠壓模保護罩采用復合材料填充和不銹鋼外殼構造，不僅滿足了井下隔爆要求，還能夠為礦山救護隊員在惡劣的搶險救援環境下使用該儀器提供經久耐用的保護，不受撞擊、跌落、浸泡而造成的損壞。

2 儀器的使用

2.1 使用方法

長按開關鍵可以對儀器進行開啟，開啟后儀器會進入自檢狀態，此時對儀器進行標定，當自檢完畢儀器顯示屏就會顯示當前氣體讀數，如圖4顯示。

圖4 大量程多參數氣體測定儀采樣讀數

顯示器上顯示的氣體種類由儀器上實際安裝的傳感器種類決定，儀器最多可以安裝6個傳感器。

到達被測地點后根據現場情況采用不同的取樣方式進行采樣讀數。

救護隊員完成氣體檢測任務后可將氣體數據通過專業軟件下載檢測地點的氣體讀數和打印該地點的氣體變化圖，為下一步救援決策提供及時、準確可靠的技術支持。

2.2 應用效果

大量程多參數氣體測定儀在多次的事故救援和安全技術工作處理過程中發揮了巨大的作用。在王村煤礦啟封因“4·9”瓦斯燃燒事故封閉的工作面和塔山、同忻高瓦斯煤礦排放瓦斯過程中均發揮了重要作用。尤其是在王村煤礦“4·9”瓦斯燃燒事故發生時，該儀器準確檢測了CH4的變化趨勢，分析出存在瓦斯爆炸的危險性，為救援決策提供了可靠的技術支撐，及時撤出了現場作業救援人員，避免了因瓦斯爆炸造成救援人員的自身傷亡，具有良好的經濟社會效益。通過應用總結出該儀器實現了以下技術優勢：①實現了甲烷的100%、一氧化碳9 999 ppm、硫化氫500 ppm的大量程氣體檢測；②實現了最遠35 m的遠距離泵吸式的持續采樣檢測，方便了救護隊員對危險區域進行遠程監控，保護了救護隊員的自身安全；③根據氣體變化趨勢繪制了氣體變化的曲線圖，為救援決策提供了及時準確的技術支持；④檢測儀的記憶存儲單元會記錄下長達50 h的數據，這些數據為救援總結提供數據支撐，提升了戰后總結的客觀性和準確性；⑤3種報警方式同時報警，最大程度地引起救護隊員的注意，保障了救護隊員在復雜惡劣的救援現場的安全；⑥增強的射頻干擾保護，能夠有效地排除礦山救援現場干擾源的影響，從而消除假報警等儀器故障。

另外，大量程多參數氣體測定儀不僅適用于礦山救援過程中的氣體檢測，同時也適用于礦井日常安全生產中進行氣體檢測，還適用于地溝、隧道等有限空間的氣體環境檢測以及城市可燃氣體管路泄露時氣體環境的檢測，具有良好的使用價值和廣泛的推廣應用前景。

3 結論

(1)大量程多參數氣體測定儀實現了甲烷的100%、一氧化碳9 999 ppm、硫化氫500 ppm的氣體檢測，實現了最遠35 m的遠距離泵吸式的持續采樣檢測，實現了氣體變化曲線圖的自動繪制，為在礦山救援提供了可靠的數據及技術支持，保障了救護指戰員的人身安全。

(2)大量程多參數氣體測定儀不僅適用于礦山救援過程中的氣體檢測，同時也適用于礦井日常安全生產中進行氣體檢測，還適用于地溝、隧道等有限空間的氣體環境檢測以及城市可燃氣體管路泄露時氣體環境的檢測，具有良好的使用價值和廣泛的推廣應用前景。