浅谈GC-4085型气相色谱仪在矿井防灭火工作中的应用

浅谈GC-4085型气相色谱仪在矿井防灭火工作中的应用

李刚

贵州盘江精煤股份公司李刚

摘要：安全生产是煤矿管理中永恒的主题，防灭火工作是煤矿安全工作中的重中之重。应用气体分析方法早期预测预报矿井火灾，是做好矿井防灭火工作最有效的方法。本文重点论述GC-4085型矿井气体多点参数色谱自动分析仪在煤矿中的应用。

关键词：气相色谱仪；性质；应用

安全生产是煤矿管理中永恒的主题，防灭火工作是煤矿安全工作中的重中之重。近几年来矿井频繁发生的火灾事故，严重的威胁着矿工的生命安全（如盘南公司的11171采面火灾事故，月亮田矿的11617采面上隅角CH4燃烧事故、131015采面局部出现高温，CO异常等）同时，随着开采深度的增加和采面留管抽放CH4导致老空区大面积漏风等因素，我们的防灭火工作任务越来越艰巨，这将严重的挑战着我们的安全生产秩序。

我们公司现在所有的矿井都配备了矿井专用气相色谱仪和束管检测系统。

1、GC-4085型矿井气体多点参数色谱自动分析仪

为做好煤矿的防灭火工作，保障煤矿职工生命财产安全，国家投入了大量的人才、物力和资金，开展了多方面的研究和现场实践，取得了可喜的成果。如《火灾气体爆炸危险性检测方法》《矿井火灾多点参数检测方法》《各煤种自然发火标志气体指标的研究》《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的研究》《煤吸附流态氧的燃烧持性及其在矿井火灾预测中的应用》等。GC-4085型矿井气体多参数色谱自动分析仪是国家“八五”科技攻关项目。自动气相色谱仪主要由双柱箱，专用气相色谱仪，自动取样器，色谱数据处理工作站组成。应用微机汉化操作实现了从取样—分析—检测—报告打印全过程自动化。色谱仪具有热导检测器TCD，双氢火焰离子化检测器FID，甲烷测量系统及三个自动进样阀。《矿井火灾多点参数色谱检测系统》应用气相色谱分析技术对煤层自燃升温过程中多种气体进行分析，预测煤层自然发火过程。在实际应用中以CO、C2H4、C2H2作为预测煤层缓慢氧化、加速氧化、激烈氧化阶段的主要指标，其他烷烃气体组份为辅指标，以C2H2、C2H4、CO组份浓度的下降值作为判断密闭火区熄灭程度指标，掌握煤层自然发火变化趋势，指导矿井有针对性采取相应的防灭火措施，达到早期预测预报煤层自然发火状态和启封火区的目的。

2、气相色谱分析技术在煤矿生产中发挥的作用

应用气相色谱分析技术进行矿井气体成分分析，特别是对微量CO的分析。我们盘江公司90年代以前一直采用比长式或比色式CO检测管检测，其中还要经过浓度换算，不但费时，还因检测管内的药品质量因素，人为操作误差等影响检测精度，并且近年来的研究测试表明，在矿井火灾早期预测预报中，CO并不是唯一的指标，其他烷烃、烯烃（如C2H4）、炔烃气体组份具有更好的预测特性。现在我们盘江公司所有的矿井都装备了束管检测系统，实时将有自燃发火倾向的工作面（头）气体气样自动采集输送给气相色谱仪进行分析，测定自然发火综合标志气体指标，达到了定点，实时，连续监控的目的。

3、GC-4085型煤矿专用气相色谱仪的构造

煤矿专用气相色谱仪主要由气源、进样部分、色谱柱、柱温箱、检测器和数据处理系统组成。

（1）、气源，把额定量的载气样品送到色谱柱和检测器中。

（2）、进样部分，把样品气体送入色谱柱的元件，一般使用六通阀。

（3）、色谱柱，把混合物分离成单一组份，一般采用填充固定相用不锈钢细管或铜管制成。填充固定相的不同分离物质不同。在检测矿井空气中的烃类CH4、C2H2、C2H6、C2H2时，固定相为GDX-502（二乙烯萃、含氮极性单体共聚）。

（4）、柱温箱，采用空气恒温方式，是为了保持色谱柱和检测器在工作温度内。

（5）、自动记录仪，将检测器输出信号记录下来，作定性定量分析

4、GC-4085型矿井气体多点参数色谱自动仪应用范围

①、早期预测预报煤层自然发火，监测煤自燃过程中标志气体组份，浓度变化规律。防止自然发火和CH4爆炸，如月亮田矿的21124采面，131611采面出现CO异常，因监控处置得当及时得到遏制。

②、判断密闭火区的发展情况和火区熄灭程度，为启封火区提供科学数据。在采用惰性气体防灭火作业中，跟踪了解作业区惰化情况，为灭火提供保障，如我们在处理土城矿的21127采面火灾事故、盘南公司11171采面的火灾事故中都得到了很好的应用。

5、GC-4085型气相色谱仪的性能特点

①、工作效率高，操作全自动化

仪器由微机自动控制，仪器全中文操作控制，可实现1-32点不间断循环采样。实现无人职守与人工设定双重监控，三柱同时自动进样和分析。同时自动打印分析报告，还可以通过网络传输数据。

②、稳定性好，灵敏度高

双柱箱（高、低温）分别控温、三柱并联和甲烷转化装置。双柱箱装置确保了在不同柱箱以不同温度对气体组份进行分析，低温柱箱分析永久性气体：O2、N2、CH4、CO、CO2（CO、CO2通过转化炉进行分析）；高温柱箱对CO2、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8进行分析，极大地提高了分析速度和分析精度，保证预测预报的可靠性。具有连续监测功能，系统运行稳定，无故障，运行环境参数不超标，还具有故障提示、显示、保护功能，防止设备损坏。同时还具有自动/手动转换功能，自动控制，手动（球胆取样）和自动进样可选，检测点可设置1-32路，各监控点连续，巡回采样监控。

③、安全防护性能好

设备装有三根顶柱装置，能有效防止三根分析柱被污染，使H2S等有腐蚀性的气体不受干扰。不影响使用寿命和分析精确度，并能确保整套仪器长期不间断工作。

专用色谱柱和预切柱系统，满足煤矿气体常量、微量组份和无机、有机组份全分析的特定需要。实现煤矿气体全组份的自动分析，含矿井空气，火灾气体，瓦斯爆炸气体的常量（%浓度）及微量（PPm浓度）组份的分析。常量：H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2；微量：CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10、C2H2。

结束语

总之，由于气相色谱仪具有灵敏度高，实时监测快，分析数据准确，分析的气体参数多等优点。我们盘江公司自应用以来，在矿井安全生产和矿山救护工作中发挥了极为重要的作用，特别是在预测预报井下工作面火情方面发挥了极其重要的作用，为矿井赢得了宝贵的防灭火时间（如月亮田矿的131015采面等）。从而保障了安全生产。