摘要：本文主要针对煤矿井下瓦斯浓度的检测方法进行分析，较为常见的检测方法有光学分析法与非光学分析法，详见下述。
关键词：煤矿井下;瓦斯浓度;检测方法
众所周知，我国地大物博、自然资源丰富，特别是煤炭资源，煤炭资源作为国家基础性能源，开采技术条件对于煤炭行业的发展具有极大的影响，在煤炭开采过程中面临着各类的安全隐患，煤炭开采事故时有发生，而引发安全事故的最终诱因无疑是开采环境内的瓦斯浓度过高，引发瓦斯爆炸，造成重大安全事故。因此，煤炭开采过程中必须重视煤矿井下瓦斯浓度的检测，检测达标后方可进行开采，而本文则主要针对瓦斯浓度的检测方法进行探讨。分别从非光学分析法与光学分析法角度两个方面入手进行分析。
一、光学分析法
第一，干涉式光学分析法。光干涉式测量技术的应用，主要结合光在瓦斯与空气中的传播速度，对相关数值进行分析，从而确定瓦斯浓度。此方法利用光学系统，对光进行分解，而后经过标准气室与瓦斯气室后，过程中将会出现光程差，造成光干涉，进一步确定瓦斯浓度与干涉条纹移动量两者间的关系，最终明确瓦斯浓度。
光干涉测量法的优势较为显著，比如，可操作性强、较为便捷、占用体积小、测量速度快等等。但是，它的应用过程中也会存在不足，比如，在实际测量过程中会受温度、压力以及湿度等各类因素的影响，从而产生误差，不仅如此，由于甲烷与二氧化碳两者的折射率相似，如若干燥管内钠石灰完全失效，那么就会导致检测结果出现误差，测量值过高，进而出现误判的问题[1-2]。
第二，红外光谱吸收式测量法。光透过介质会受气体分子性质的影响，气体分子具有吸收谱的属性，所以，气体吸收谱与光的发射光谱两者处于重叠状态，那么此部分将会被吸收，而剩余部分则会被透射。运用红外光谱吸收式检测法主要运用以上原理，在利用此检测方法的过程中，需要事先构建红外吸收光谱检测瓦斯浓度技术模型，而后再控制激光器的温度与波长，同时把控信号电路，再将激光对准气体池，如遇障碍那么激光将向其他方向反射，借助光电探测器进行转换，转换为电信号，最后输送至计算机，分析并对比信号，进一步确定检测结果。
第三，散射式检测法。此检测方式主要运用激光将其直接照射于透明物质、气体或液体上，而后产生非弹射散射与弹性散射效应。值得一提的是，拉曼散射主要涉及反斯托克斯散射与斯托克斯散射。拉曼散射检测技术的优势较为明显，检测过程时间短，检测手段简单，灵敏度强，同时不会给气体分子浓度结果带来不利影响。反斯托克斯散射主要指的是频率大于激光频率的散射光。以此类推，频率小于激发光频率的散射光被称作斯托克斯散射。需要注意的是，浪漫散射检测技术的应用过程中容易受信号强弱的影响，很多时候信号处于较弱的状态，无法保证检测结果的精准度，也很难与多个设备协同运作，所以，煤矿井下瓦斯浓度的检测过程中运用磁检测技术具有极大的难度[3]。
二、非光学分析法
第一，半导体气敏法。半导体气敏法的应用主要是借助气敏传感器，并对煤矿井下瓦斯浓度进行有效检测，检测所运用的基本原理是根据氧化物半导体在不同浓度环境与气体环境下所产生的变化规律，进一步检测瓦斯气体浓度，保证检测结果的准确性。半导体气敏所运用的氧化物半导体材料相对较多，比如，氧化钛以及氧化錫等等，都可有效利用。基本元件的敏感功能及元件性能受材料制作工艺、类型及结构等各类因素的影响，同时也制约着瓦斯气体浓度检测的准确性。气敏传感器的应用过程中体现了反应速度的优势，但其反应速度也受外界环境的影响，如若环境不理想那么最终的反应速度也会减缓。
第二，超声波检测技术。在煤矿井下瓦斯气体浓度检测过程中应用超声波检测技术，超声波在不同气体传播的过程中，会受介质种类的影响而发生变化，应用此原理完成瓦斯气体浓度检测工作，超声波在瓦斯中的传播速度与空气中的传播速度具有较大的差异，如若传播距离相同，那么所用时长却会体现较大区别，通过两者间的差异反映瓦斯浓度。但是，在煤矿井下两者间的差异却相对较小，很多时候很难达到精度上的要求[4-5]。
第三，载体催化法。此方法在煤矿井下瓦斯浓度检测过程中应用较为广泛，其基本原理主要是将瓦斯在某元件表面进行充分燃烧，而后再根据元件温度的变化，进一步确定煤矿井下的实际瓦斯浓度。载体催化法的应用已较为成熟，同时应用范围较广。但是，需要注意的是，在应用此检测技术的过程中，元件的长期利用容易出现劣化现象，导致检测结果不准。针对这一问题，现阶段已具有对应的解决方案，通过甲烷检测法恢复催化剂活性，进而提高传感器的实际灵敏，从而解决催化剂长期应用所产生的劣化问题。
三、结束语
综上所述，现阶段教育常见的矿井下瓦斯浓度检测方法有非光学检测法与光学检测法，经笔者分析非光学瓦斯浓度检测方式的应用体现了寿命短、检测要求高等多项缺陷，应用此方法进行检测的过程中，容易受煤矿井下环境的影响，导致最终的检测结果不准确。而光学检测方法的应用范围却较为广泛，它的检测结果准确性较高，可应用于现场实时监测，与此同时，此检测方法的应用过程中优势同样显著，比如，成本低、灵敏度高等等。在煤矿井下瓦斯浓度检测过程中，选择光学分析法亦或是非光学分析法，必须结合实际情况，选择最为适宜的检测方式，尽可能确保检测结果的准确性与真实性，从而为相关技术人员所借鉴，体现检测数据的价值。
参考文献：
[1]李浩宇，薛芳斌，刘建强等.煤矿井下巷道喷涂材料的现场试验研究[J].能源化工，2015，36（4）：73-76.
[2]李童童，童紫原，唐守锋等.煤矿井下瓦斯浓度检测方法综述[J].现代矿业，2018，12（5）：13-17.
[3]陆亚鹏.基于光谱吸收煤矿瓦斯检测技术的研究[J].煤炭技术，2013，32（5）：100-102.
[4]付华，舒丹丹，王新鑫等.基于自适应随机共振的瓦斯检测方法研究[J].压电与声光，2013，35（4）：467-472，477.
[5]刘健，李国民.单壁碳纳米管无线瓦斯浓度传感器设计研究[J].煤炭科学技术，2013，41（12）：80-83，88.
作者简介：
乔双双，河南省工业和信息化高级技工学校，助理讲师，本科学历。
