矿井灾害防治实验指导书.doc

《矿井通风与安全》课程实验指导书试验七矿内空气中沼气和二氧化碳浓度测定试验目的学习并掌握光学瓦斯检定器的构造,原理和使用方法。试验原理煤矿井下普遍使用AQG-1型光干涉式瓦斯检定器测CH4和CO2的浓度,它的外形和内部构造见图7-1。检定器根据光干涉原理制成,它的关学原理如图7-2所示。灯泡1发出的一束白光,经光栅2和透镜3变成一束平行光射到平行平面镜4后,分成两束光线。其中一束自平面镜的a点反射,经右空气室,大三棱镜和左空气室回到平行平面镜,再经镜底反射镜面的b点,另一束在a点折射进入镜底后反射出来,往返经过瓦斯室也回到平面镜,于b点反射后与第一束光一同进入三棱镜6再经90度反射进入望远镜。这两束光由于光程差(光程为光线通过的路程和所遇过的介质的折射率的乘积),在透镜7的焦点平面上就白色光特有的干涉条纹(通常称“光谱”)条纹中有两条黑纹和若干条彩纹。光通过气体介质的折射率与气体密度有关,如果以空气和瓦斯室都充满新鲜空气时干涉条纹的位置为基准(即为零点),当含CH4的空气进入瓦斯室时由于气体密度的变化,光程也随之发生变化,于是干涉条件产生位移,位移量的大小与CH4浓度的高低成线性关系。所以根据干涉条纹中任一条纹(通常为黑色条纹)的移动距离的大小,就能直接测出空气中的CH4浓度。仪器的使用方法:仪器使用前要进行下列准备:(1)充填吸收剂水分吸收管中装入氯化钙(或硅胶),二氧化碳吸收管中装入石灰,吸收剂颗粒过大不能充分起吸收作用,过小则阻塞气路,吸收管两端填以脱脂棉,以免煤尘及吸收剂进入仪器内部,吸收剂变质时应及时更换。(2)气密性检查,堵住进气口,用手捏扁吸气球,然后放松,球体不起表明仪器不漏气,放开进气口,球体即膨起,表明气路畅通可以使用。(3)光路系统检查,装好电池后,按下光源电门8,由目镜观察并转动目镜筒,调整到分划板刻度清晰时,再看干涉条纹是否清晰,如不清晰可转动光源电门7,由微读数观测窗看微读数电源是否接通。 5 12 11 10 9 14 8 13 13 ` 7 6 4 3 6 2 1图7-2 检定器的光学系统1-光源 2-光栅 3-透镜 4-平行平面镜 5-大三棱镜 6-三棱镜 7-物镜 8-测微玻璃 9-分划板 10-场镜 11-目镜 12-目镜保护玻璃 13-空气室14-瓦斯室CH4浓度测定:首先,在新鲜风流中对零:按压微读数电门7,逆时针转动微调螺旋3,将微读数调到零点,捏放橡皮球5~6次,使瓦斯室内充满新鲜空气,按压下光源电门8,由目镜观察干涉条纹的同时,转动主调螺旋2,使条纹中的某一黑线正对分划板的零点,盖紧主调螺旋盖15,就可以进行测定了。测定时,在测定地点捏放橡皮球5~6次,将待测气体吸入瓦斯室,按下光源电门8,读出黑基线位移后的整数值,再转动微调位螺旋3,使黑线遇到和该读数重合,由微调读数盘上读数读出小数,例如,位移的整数为2,,%。该仪器还可以用来测定其它气体,但是必须加装专门的吸收管并进行测定结果校正。CO2浓度的测定,空气中同时存在CH4和CO2时,先测出CH4浓度浓度,然后取下吸收管,测出CH4浓度和CO2的混合浓度。因为CO2的折射率()与CH4浓度的折射率()相差不大,一般测定时,后一读数减去前一读数即为CO2浓度。精度测定时,还要乘以校正系数k,kCO2=。试验内容和方法在掌握了仪器的构造,原理和使用方法以后,分别由瓦斯缸内取样测缸内浓度各二次,取其平均值。实验八空气中矿尘浓度测定试验目的掌握重量法中虑膜测尘的方法试验原理和设备虑膜法测尘是使一定体积的空气通过特制的虑膜,粉尘被截留在虑膜上,由虑膜的增重(ΔW)和通过的空气量算出空气中的矿尘浓度。式中——虑膜的增重,mg;——通过虑膜的空气量,L/min;——采样时间,min。虑膜由直径很细的合成纤维制成,有良好的静电吸附作用,阻尘率高(~),对空气的阻力比集尘管低得多,吸湿性小,容易干燥,近年国内广泛采用这一方法测尘。虑膜测尘的设备有:抽气装置、秒表、采样器、胶皮管、采样器固定架、万分之一天平或扭力天平、干燥器等。试验方法(1)虑膜称重,用镊子取下虑膜两面的衬纸,将虑膜在分析天平上称重后装入虑膜夹。(2)装虑膜,扭下虑膜夹的固定盖,将虑膜中心对准虑膜夹的中心,铺于锥形环上,套好固定盖,将虑膜夹紧,倒转过来将螺丝底座拧入固定盖,放入样品盒中备用。(3)取样,将虑膜夹放入采样漏斗1内(图8-1),盖好顶盖2,拧紧。按图8-2所示,将采样器连接于流量计和抽气装置,采样器应置于产尘箱采料口(在现场,~)。软管采样器流量计抽气装置尘箱图8-3粉尘采样系统取出虑膜夹,使受尘面向上装入样品盒内,准备称重。为