大量程多参数气体测定仪在矿山救援中的应用

王 强

(同煤集团矿山救护大队，山西 大同 037003)

0 引言

在矿山救援过程中，准确掌握救援现场气体情况及气体的变化趋势对于安全有效救援具有非常重要的作用。目前，矿山救援队伍使用的便携式气体检测仪器存在量程小，气体记录功能不完善，无法直观准确地分析出被测地点的气体变化趋势的缺点；而传统的光学瓦斯检定器测量误差较大，使用时操作较繁琐；为了更好地解决这些问题，研究并引进了大量程多参数气体测定仪，很好地弥补了普通便携气体检测仪器与光学瓦斯检定器在救援过程中的不足，发挥了其积极的作用。

1 仪器的基本性能与功能

1.1 监测气体与范围

大量程多参数气体测定仪器是手持式便携多种气体检测仪(如图1)，并可与INET数据系统管理平台联合使用，将气体参数下载到电脑。仪器安装有甲烷热催化传感器、甲烷红外线传感器、氧气电化学传感器、硫化氢电化学传感器和一氧化碳电化学传感器5个传感器，可同时检测4种气体参数。检测气体和测量范围见表1。普通便携式气体检测仪检测气体量程见表2。光学瓦斯检定器检测气体量程与精度见表3。

图1 大量程多参数气体测定仪

气体名称测量范围精度CH4(热催化)/%0～40.01CH4(红外)/%0～1000.1O2/%0～300.1CO/ppm0～9 9991HS/ppm0～5000.1

表3 光学瓦斯检定器检测气体量程与精度

1.2 仪器的功能及优点

量程大：能实现甲烷0%～100%和一氧化碳0～9 999 ppm的检测，同时检测精度较高，满足井下救援的需要。

记忆存储和气体变化趋势图形显示功能：检测仪的记忆存储单元会记录下长达50 h的数据，可以将某一时间段连续记录的气体变化数据通过曲线图显示出来(如图2)，存储单元记录的数据可以通过数据下载软件和专业数据管理平台整合在一起并将气体变化曲线图打印出来。同时报警事件也会被记录下来，可从仪器上将发生报警的气体种类、峰值读数、报警发生的时间和持续时间下载下来。普通便携式气体检测仪不具有数据存储功能或无法显示气体变化曲线。

图2 气体变化曲线图

泵吸式远距离采样实时检测气体功能：大量程多参数气体测定仪配备整合式采样泵和可伸缩探枪(如图3)，具有扩散式和泵吸式2种采样方式，可实现35 m的远距离采样持续监测，极大地提升了救护指战员的安全系数。普通气体便携仪只有扩散式采样方式，不能实现远距离采样检测。

图3 安装整合式采样泵和可伸缩探枪后的大量程多参数气体测定仪

报警功能：大量程多参数气体测定器具有音频、震动、视觉3种报警功能，可自主设置高浓度和低浓度报警线，根据当前环境气体浓度与设定的高、低浓度报警线的比较，3种报警均有2种不同的报警频率。

双重供电保障功能：大量程多参数气体测定仪的可充电锂电池，可持续供电工作36 h，另外还可使用碱性电池为其供电，保障了仪器的可持续工作性。

自检自标功能：仪器具有启动后可执行自测功能，同时配有专用标定装置和标准气瓶，能够在每次使用前和战前检查时进行手动或自动标定，确保每次执行任务时的气体检测数据准确可靠。

防干扰功能：仪器采用增强的射频干扰保护功能设计，能够有效地排除矿山救援现场无线电频率等射频干扰源的影响。

防水防摔功能：仪器具有橡胶压模保护罩采用复合材料填充和不锈钢外壳构造，不仅满足了井下隔爆要求，还能够为矿山救护队员在恶劣的抢险救援环境下使用该仪器提供经久耐用的保护，不受撞击、跌落、浸泡而造成的损坏。

2 仪器的使用

2.1 使用方法

长按开关键可以对仪器进行开启，开启后仪器会进入自检状态，此时对仪器进行标定，当自检完毕仪器显示屏就会显示当前气体读数，如图4显示。

图4 大量程多参数气体测定仪采样读数

显示器上显示的气体种类由仪器上实际安装的传感器种类决定，仪器最多可以安装6个传感器。

到达被测地点后根据现场情况采用不同的取样方式进行采样读数。

救护队员完成气体检测任务后可将气体数据通过专业软件下载检测地点的气体读数和打印该地点的气体变化图，为下一步救援决策提供及时、准确可靠的技术支持。

2.2 应用效果

大量程多参数气体测定仪在多次的事故救援和安全技术工作处理过程中发挥了巨大的作用。在王村煤矿启封因“4·9”瓦斯燃烧事故封闭的工作面和塔山、同忻高瓦斯煤矿排放瓦斯过程中均发挥了重要作用。尤其是在王村煤矿“4·9”瓦斯燃烧事故发生时，该仪器准确检测了CH4的变化趋势，分析出存在瓦斯爆炸的危险性，为救援决策提供了可靠的技术支撑，及时撤出了现场作业救援人员，避免了因瓦斯爆炸造成救援人员的自身伤亡，具有良好的经济社会效益。通过应用总结出该仪器实现了以下技术优势：①实现了甲烷的100%、一氧化碳9 999 ppm、硫化氢500 ppm的大量程气体检测；②实现了最远35 m的远距离泵吸式的持续采样检测，方便了救护队员对危险区域进行远程监控，保护了救护队员的自身安全；③根据气体变化趋势绘制了气体变化的曲线图，为救援决策提供了及时准确的技术支持；④检测仪的记忆存储单元会记录下长达50 h的数据，这些数据为救援总结提供数据支撑，提升了战后总结的客观性和准确性；⑤3种报警方式同时报警，最大程度地引起救护队员的注意，保障了救护队员在复杂恶劣的救援现场的安全；⑥增强的射频干扰保护，能够有效地排除矿山救援现场干扰源的影响，从而消除假报警等仪器故障。

另外，大量程多参数气体测定仪不仅适用于矿山救援过程中的气体检测，同时也适用于矿井日常安全生产中进行气体检测，还适用于地沟、隧道等有限空间的气体环境检测以及城市可燃气体管路泄露时气体环境的检测，具有良好的使用价值和广泛的推广应用前景。

3 结论

(1)大量程多参数气体测定仪实现了甲烷的100%、一氧化碳9 999 ppm、硫化氢500 ppm的气体检测，实现了最远35 m的远距离泵吸式的持续采样检测，实现了气体变化曲线图的自动绘制，为在矿山救援提供了可靠的数据及技术支持，保障了救护指战员的人身安全。

(2)大量程多参数气体测定仪不仅适用于矿山救援过程中的气体检测，同时也适用于矿井日常安全生产中进行气体检测，还适用于地沟、隧道等有限空间的气体环境检测以及城市可燃气体管路泄露时气体环境的检测，具有良好的使用价值和广泛的推广应用前景。