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瓦斯检测概述
瓦斯是一般民众对气体燃料的通称,可分为液化石油气与天然气、煤气三大类。
瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中,在成煤的同时,由于物理和化学作用,继续生成瓦斯。 瓦斯是无色、无味的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味,这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出。瓦斯对空气的相对密度是0.554,在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m³,瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍,难溶于水,不助燃也不能维持呼吸,达到一定浓度时,能使人因缺氧而窒息,并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。
主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮气和水,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。 如遇明火,即可燃烧,发生“瓦斯”爆炸,直接威胁着矿工的生命安全。
瓦斯爆炸
瓦斯爆炸的条件是:一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。
- 瓦斯浓度
瓦斯爆炸有一定的浓度范围,把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%~16%。当瓦斯浓度低于5%时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层,当瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应);瓦斯浓度在16%以上时,失去其爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的,它还受温度、压力以及煤尘、其他可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。 - 引火温度
瓦斯的引火温度,即点燃瓦斯的最低温度。一般认为,瓦斯的引火温度为650℃~750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7%-8%时,最易引燃;当混合气体的压力增高时,引燃温度即降低;在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯。高温火源的存在,是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以,在有瓦斯的矿井中作业,必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。 - 氧的浓度
实践证明,空气中的氧气浓度降低时,瓦斯爆炸界限随之缩小,当氧气浓度减少到12%以下时,瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响,在密闭的火区内往往积存大量瓦斯,且有火源存在,但因氧的浓度低,并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入,氧气浓度达到12%以上,就可能发生爆炸。因此,对火区应严加管理,在启封火区时更应格外慎重,必须在火熄灭后才能启封。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。另外,爆炸后生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。
瓦斯检测项目
浓度检测、组分检测、纯度检测、含量检测、成分检测、燃烧性能、爆炸试验、渗透性能、助燃性、稳定性、毒理学分析、氧气浓度等。
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浓度检测:瓦斯浓度检测是通过使用专业的气体检测仪器,测量瓦斯(如甲烷、乙烷等)的浓度,以确定所检测区域内是否存在可燃气体浓度超标的情况。
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组分检测:瓦斯组分检测涉及确定瓦斯气体中各主要组分的浓度,以评估其对燃烧和发电效率的影响。
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纯度检测:瓦斯纯度检测通常指的是检测瓦斯中甲烷的纯度,这对于瓦斯作为燃料的使用非常重要。
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含量检测:含量检测指的是检测瓦斯中特定组分的含量,如甲烷的含量,这对于评估瓦斯的爆炸风险和利用价值至关重要。
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成分检测:瓦斯成分检测包括检测瓦斯中的甲烷以及其他可能存在的气体,如二氧化碳、氮气等。
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燃烧性能:瓦斯的燃烧性能可以通过热重实验来研究,分析瓦斯灰在不同气氛下的燃烧特性。
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爆炸试验:瓦斯爆炸试验模拟瓦斯、煤尘爆炸的过程,通过控制瓦斯含量、点火控制、氧气含量等参数,模拟爆炸的发生。
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渗透性能:瓦斯渗透系数测定仪用于测量瓦斯对煤及岩石的渗透性系数,该指标直观反映矿井瓦斯抽采难易程度。
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助燃性:瓦斯的助燃性主要与其组分有关,特别是甲烷的含量,因为甲烷是一种高效的燃料气体。
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稳定性:瓦斯的稳定性涉及到其在存储和运输过程中的安全性,需要通过实验和监测来评估。
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毒理学分析:瓦斯中某些组分可能具有毒性,需要通过毒理学分析来评估其对人体健康和环境的潜在影响。
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氧气浓度:矿井中的氧气浓度通常大于12%,这是矿工在井下生存及作业的必要条件,同时也影响瓦斯的爆炸性。
瓦斯检测项目中的组分检测具体包括以下组分:
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甲烷(CH4):瓦斯中最主要的成分,也是瓦斯爆炸的主要成分。
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乙烷(C2H6):瓦斯中的一个组分,通常含量较低。
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这些组分的检测对于评估瓦斯的燃烧性能、爆炸危险性以及环境影响至关重要。通过气相色谱分析等技术可以精确测量这些组分的浓度。
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丙烷(C3H8):瓦斯中可能含有的组分之一。
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丁烷(C4H10):瓦斯中可能含有的组分之一。
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二氧化碳(CO2):瓦斯中可能含有的组分,对瓦斯的燃烧和爆炸性有影响。
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氮气(N2):瓦斯中可能含有的惰性气体组分。
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硫化氢(H2S):瓦斯中可能含有的有毒气体组分。
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氧气(O2):瓦斯中可能含有的组分,对瓦斯的燃烧和爆炸性有影响。
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氦(He)和氩(Ar):瓦斯中可能含有的微量惰性气体。
瓦斯检测方法标准
- GB/T 23249-2009 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法
- GB/T 23250-2009 煤层瓦斯含量井下直接测定方法
- GB/T 25216-2010 煤与瓦斯突出危险性区域预测方法
- AQ 1018-2006 矿井瓦斯涌出量预测方法
- AQ 1046-2007 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法
- AQ 1047-2007 煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法
- AQ/T 1065-2008 钻屑瓦斯解吸指标测定方法
- AQ 1066-2008 煤层瓦斯含量井下直接测定方法
- AQ 1080-2009 煤的瓦斯放散初速度指标测定方法
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