礦井通風(fēng)與安全實驗報告

遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告實驗一 礦井風(fēng)流狀態(tài)參數(shù)測定實驗日期指導(dǎo)教師成績 一、 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用測定礦井通風(fēng)風(fēng)流狀態(tài)參數(shù)的各類儀器儀表，熟悉它們的原理、結(jié)構(gòu)。加深在不同通風(fēng)方式下，對全壓、靜壓和速壓及其相互關(guān)系的理解。掌握某斷面的平均風(fēng)速的測定方法，并計算風(fēng)量。二、 實驗儀器、設(shè)備及工具空盒氣壓計空盒氣壓計（圖1-1）是由一個波紋形金屬真空盒和一套杠桿傳動機(jī)構(gòu)組成，（真空合內(nèi)實際還有50-60毫米水銀柱的壓力）。（a）外形 （b）結(jié)構(gòu)示意1-金屬盒；2-彈簧；3-傳遞機(jī)構(gòu)；4-指針；5-刻度盤；6-鏈條；7-彈簧絲；8-固定支點圖1-1空盒氣壓計外形和結(jié)構(gòu)示意圖干濕球溫度計礦井空氣的濕度一般用相對濕度來表示，測定相對濕度常用手搖濕度計（圖1-2）和風(fēng)扇式濕度計（圖1-3）兩種，它們的測定原理一樣，濕度計是由兩支溫度計組成。一支為干溫度計，一支為濕溫度計（在溫度計的水銀球面上包裹濕紗布）。3.U形水柱計U形水柱計如圖1-3所示，它是由一根內(nèi)徑相同的玻璃管彎成U3.U形水柱計U形水柱計如圖1-3所示，它是由一根內(nèi)徑相同的玻璃管彎成U型水柱。并在其中裝入蒸餾水，在U形管中間有一刻度尺所組成，其測壓原理是：在測壓前U形管兩端的水面處于水平位置，當(dāng)一端加入較大的壓力時，此端液面下降，另一端液面上升，此時兩端液面的距離若為L毫米時，就表明水柱計的兩端壓力差為L毫米水柱。風(fēng)表風(fēng)表的種類有很多，本實驗采用葉片式風(fēng)表（圖1-4）測量風(fēng)速。葉輪式風(fēng)表由葉輪、傳動機(jī)構(gòu)、表盤及外殼四部分組成。按其測風(fēng)范圍又可分為微速（0.3~5m/s）、中速（1~10m/s）、高速（1~30m/s）風(fēng)表三種。1-葉輪；2-蝸桿軸；3-表盤；4-開關(guān)桿；5-回零桿；6-表殼圖1-4卡它計卡它計（圖1-5）是一種模擬人體表面在空氣中的溫度、濕度和流動速度三種因素綜合作用下散熱遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)(獨立本科段)《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告情況的儀器。它下端的圓形貯液器長約40mm，直徑16mm，表面積約為22.6cm2，內(nèi)貯酒精。儀器中部刻有38^和35^兩個刻度，其平均值為36.5°C，恰好相當(dāng)于人體溫度?？ㄋ嬘懈煽ㄋ嫼蜐窨ㄋ媰煞N，前者只能測出對流和輻射形式的散熱效果，濕卡它計的貯液器用紗布包起來，能測出對流、輻射和蒸發(fā)的綜合散熱效果。TOC\o"1-5"\h\z三、實驗原理、方法和手段 A空盒氣壓計 ni當(dāng)大氣壓變化時，真空盒面變形，變形值經(jīng)杠桿傳動機(jī)構(gòu)放大，傳動到盒 ￥面使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使用前需要用固定水銀氣壓計來校正，校正時用小螺絲刀微微調(diào)節(jié)盒側(cè)面調(diào)節(jié)孔內(nèi)的螺釘，使其指針指示值與水銀氣壓計一致。 ，：說干濕球溫度計根據(jù)從溫度計上分別讀出的干溫度t干和時溫度t濕查氣象常用表可得到相 ?對濕度值寸。 *3絕對濕度可用下式計算： ’’f=WF*飽式中：f一絕對濕度，(g/m3)W一相對濕度，(％) JF飽一一同一溫度下的飽和水蒸氣量，(g/m3) H點壓力測定絕對壓力測定 圖1-5卡它計就絕對壓力而言，無論是抽出式還是壓入式通風(fēng)，其絕對全壓均可用下式表示：pti=pi+七式中：Pti——風(fēng)流中i點的絕對全壓，Pa；Pi 風(fēng)流中i點的絕對靜壓，Pa；、 風(fēng)流中i點的動壓，Pa。相對壓力測定就相對壓力而言，則與通風(fēng)方式有關(guān)，風(fēng)流點壓的相互關(guān)系如下：抽出式通風(fēng) hti=hi+hvi(1)壓入式通風(fēng) hti=hi-hvi(2)式中：hti——風(fēng)流中i點的相對全壓，Pa；hi 風(fēng)流中i點的相對靜壓，Pa；hvi 風(fēng)流中i點的動壓，Pa。本次實驗的主要目的，就是對兩公式進(jìn)行驗證。不同通風(fēng)方式下，風(fēng)流中某點各種壓力之間的相互關(guān)系如圖1-6所示。U—? iX—i，hiiU—? iX—i，hii1h.1 Vi!hvi1jPr11iiih(a)h真空（0）1p011'Lh.,、i(-)r1ti1h\Vi1 110真空p(0)(b)8）壓入式通風(fēng);（b）抽出式通風(fēng);8）壓入式通風(fēng);圖1-6不同通風(fēng)方式風(fēng)流中某點各種壓力間的相互關(guān)系平均風(fēng)速測定風(fēng)流產(chǎn)生的壓力作用在葉片上，使葉輪轉(zhuǎn)動，與葉輪轉(zhuǎn)速成正比，因而也與指針的轉(zhuǎn)速成正比:平均風(fēng)速測定風(fēng)流產(chǎn)生的壓力作用在葉片上，使葉輪轉(zhuǎn)動，與葉輪轉(zhuǎn)速成正比，因而也與指針的轉(zhuǎn)速成正比:葉輪通過一套齒輪傳動機(jī)械帶動指針轉(zhuǎn)動。由于風(fēng)速而且是線性關(guān)系，即：=a+bV表式中：’真 真實風(fēng)速，m/s或m/min；V表 風(fēng)表讀數(shù)或稱為表速，m/s或m/min（或格/秒、格/分）；a、b——風(fēng)表校正系數(shù)。卡它度的測定取干、濕卡它計各一支，記下各自的卡它常數(shù)F，將卡它計下部貯液器置于熱水瓶中，使酒精液柱水氣泡完全排出。酒精液面上升到上端圓柱形空間內(nèi)的1/2?1/3處取出，若為干卡它計，則用布將儀器檫干，如為濕卡它計則將下端貯液器紗布內(nèi)過多的水分?jǐn)Q掉，將儀器置于測定地點，手持秒表，記錄酒精液面由38°C下降到35°C的時間t（秒），按下式求出卡它度：W/(S-m2W/(S-m2)t遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告式中：H——干或濕卡它度；F——卡它常數(shù)，其數(shù)值為溫度從38r降至35r時每平方厘米貯液器表面所散失的熱量，W/m2；t——酒精液面由38r降至35r所經(jīng)過的時間，秒。四、 實驗內(nèi)容本次實驗主要測定的礦井通風(fēng)風(fēng)流狀態(tài)參數(shù)有：①礦井干濕溫度；②礦井大氣壓力；③礦井大氣密度計算；④點壓力；⑤平均風(fēng)速；⑥卡它度。五、 實驗步驟1、 測定礦井大氣壓力測定時，在測定地點將空盒氣壓計水平放置，并用手輕輕敲擊合面數(shù)次，消除指針的蠕動現(xiàn)象，待20分鐘左右可讀數(shù)，讀數(shù)值還需根據(jù)儀器所附檢定證進(jìn)行刻度、溫度和補(bǔ)充校正。2、 測定礦井干濕溫度用風(fēng)扇式濕度計測定時，用專用鑰匙將小風(fēng)扇的發(fā)條上緊，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，使空氣以1.7?3.0m/s的流速經(jīng)過干濕溫度計的水銀球面周圍，待1?2分鐘，兩支溫度計示數(shù)穩(wěn)定后即可讀值計算。3、 點壓力測定步驟1） 只將皮托管（一）與壓差計連接，測定i點的相對靜壓；2） 同時將皮托管的（+）、（一）接頭連至壓差計上，測定i點的相對動壓；3） 只將皮托管（+）與壓差計連接，測定i點的相對全壓。具體接法如圖1-6所示。4、 平均風(fēng)速測定步驟1） 測量前關(guān)閉開關(guān)板閘，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動而指針不動，壓下回零桿，使大小指針均回歸“0”位，準(zhǔn)備好一塊秒表，也使秒表回零，準(zhǔn)備使用；2） 為了克服風(fēng)表運(yùn)轉(zhuǎn)部分的慣性抵抗力，將風(fēng)表處于測風(fēng)位置，在風(fēng)吹動下空轉(zhuǎn)20~30s，并調(diào)整風(fēng)表的葉輪旋轉(zhuǎn)面，盡量與風(fēng)流方向垂直；3） 開始測風(fēng)時，應(yīng)使風(fēng)表開關(guān)板閘與秒表同時動作，并且又不要太用力導(dǎo)致風(fēng)表抖動；4） 按測風(fēng)要求，移動風(fēng)表并計時，到達(dá)規(guī)定時間、走完規(guī)定路徑，即制動風(fēng)表指針，從表盤上讀取格數(shù)，再由校正曲線上查處對應(yīng)的實際風(fēng)速。風(fēng)量計算：Q=V均XS式中：S——管道斷面積，米2。六、 數(shù)據(jù)處理測算記錄表1-1干濕溫度測定記錄表測定次數(shù)干球溫度（r）濕球溫度（r）相對濕度備注12311.252022411.892032210.602042210.6020計算空氣密度精確計算公式:0.003484(P-0.379qP)P= b-273.15+1式中：p一空氣密度，Kg/m3P—測點空氣的絕對靜壓，Pa；t一測點處空氣的干溫度，°C；中一t、tw（濕溫度）時空氣的相對濕度，%；P”一空氣在t溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa。b七、注意事項井下用空盒氣壓計測大氣壓時，應(yīng)使合面平行于風(fēng)流方向以消除速壓影響。用濕度計測定空氣的相對濕度時，讀數(shù)時應(yīng)首先讀濕溫度計的示值，然后再讀干溫度計的示值。風(fēng)表的測量范圍要與所測風(fēng)速相適應(yīng)，避免風(fēng)速過高、過低造成風(fēng)表損壞或測量不準(zhǔn)；風(fēng)表不能距離人體和巷道壁太近，否則會引起較大誤差；按線路法測風(fēng)時，路線分布要合理，風(fēng)表的移動速度要均勻，防止忽快忽慢，造成讀數(shù)偏差;有車輛或行人時，要等其通過后風(fēng)流穩(wěn)定時再測；同一斷面測定三次，三次測得的計數(shù)器讀數(shù)之差不應(yīng)超過5%，然后取其平均值。遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告實驗二 風(fēng)流點壓力測定實驗日期指導(dǎo)教師成績 一、 實驗?zāi)康氖煜わL(fēng)壓測定儀表的構(gòu)造和使用方法。掌握測定點風(fēng)壓和點風(fēng)流的方法。通過實驗更好地理解壓人式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)時風(fēng)流任一點的全壓、靜壓和動壓的相互關(guān)系，以及風(fēng)流某一斷面上的風(fēng)速分布。二、 實驗設(shè)備和儀表扇風(fēng)機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)，皮脫管，U型壓差計，單管壓差計，空盒氣壓計，膠皮管。扇風(fēng)機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)如圖2-1所示。OOQO0OOJ圖2-1扇風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)系統(tǒng) 圖2-2皮托管皮托管如圖2-2所示，它是傳遞風(fēng)流壓力的儀器，由內(nèi)外兩根細(xì)金屬管組成，內(nèi)管前端中心有孔與標(biāo)有“+”號的管腳相同。外管前端封閉，在其管壁開有4~6個小孔與標(biāo)有“-”號的管腳相同，測定時使管嘴與風(fēng)流平行，中心孔正對風(fēng)流傳遞測點風(fēng)流的絕對全壓（絕對靜壓與動壓之和），而管壁上的小孔則只傳遞測點的絕對靜壓。U型壓差計如圖2-3,有一根彎成U型的玻璃管1（其中裝如蒸餾水或酒精），刻度尺2和支撐板組成，測定時，用膠皮管將風(fēng)流壓力接引（傳遞）到玻璃管內(nèi)，垂直U型管的兩液面差乘以工作液（U形管內(nèi)所裝液體）的比重，即為測定的壓差h（mmH2O），如為傾斜U形壓差計，它的壓差為：H=LOsina mmHO2式中：L——U形管內(nèi)的液面高差（mm）；a——U形管的傾角（°）；6——工作液比重。單管壓差計單管壓差計工作原理如圖1-4所示。它是由一個具有大斷面的容器A（面積為F1）與一個小斷面的遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)(獨立本科段)《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告傾斜管B(面積為F2)互相連通，并在其中裝有適量酒精的儀器。若徊1與P2壓差作用下，具有傾斜度a的管子B內(nèi)的液體在垂直方向升高了一個高度Z1，而A容器內(nèi)的液面下降了勺，這時儀器內(nèi)液面的高差為：Z=Z1+Z2由于A容器液體下降的體積與B管液體上升的體積相等，即：Z2F1=LF2貝0： Z2=LF2/F1并 Z1=Lsina把z1與勺代入上式，得：Z=Z1+Z2=L(sina+F2/F1)故用此壓差計測得七與P2之壓差h為：h=Z6=L6(sina+F/F)式中：6——酒精的比重；令： K=6(sina+F2/F1)則： h=KLmmHO2式中：K——儀器的校正系數(shù)；L 傾斜管上的讀數(shù)，mm。圖2-4單管傾斜壓差計測壓原理圖2-5a，是Y-61型傾斜微壓計的結(jié)構(gòu)圖，在三角形的底座1上裝設(shè)容器2與帶刻度的玻璃3,并用膠皮管4將其連通。容器2的頂蓋上有注液孔螺絲5,三通旋塞6及調(diào)零螺絲7,儀器的底座上有水準(zhǔn)泡8和調(diào)平螺絲9。玻璃管3的傾角可借弧形板10與銷釘來調(diào)節(jié)。為了讀數(shù)準(zhǔn)確，玻璃管3上裝有活動游標(biāo)11。零位調(diào)整螺絲下部是一個浸入液體的圓拄體，若轉(zhuǎn)動螺絲就可改變圓柱體浸入液體的深度。三通旋塞如圖4-5b所示，當(dāng)反時針方向轉(zhuǎn)動其旋鈕至極限位置(圖2-5b左)時玻璃管3借膠皮管12與容器2連通，并經(jīng)三通旋塞孔與大氣相通，而標(biāo)有“+”、"-”兩管接頭則被隔斷，此時為調(diào)整零位位置，當(dāng)順時針方向轉(zhuǎn)動其旋鈕至極限位置（圖2-5b右）時，管接頭“+”端與容器2相通，標(biāo)有“-”管接頭借膠皮管12通向玻璃管液面，此時三通旋塞孔與大氣的通路則被隔斷，此即為測壓位置。圖4-5Y-61型傾斜微壓計儀器的使用（1） 注入酒精，將調(diào)整螺絲7置于中間位置，擰開注液孔螺絲5,把配置好的酒精（比重0.81）漫漫注入容器2內(nèi)，直到玻璃內(nèi)酒精液面在“0”附近為止。（2） 調(diào)平儀器，將玻璃管按所測壓力大小固定到合適位置，用調(diào)平螺絲9將儀器調(diào)平，轉(zhuǎn)動三通旋塞6至“調(diào)零”位置，玻璃管液面如不在“0”刻度上，則調(diào)整零位調(diào)整螺絲7使液面恰好位于“0”刻度上。（3） 測壓；將高壓接到儀器的“+”接頭上，將低壓接到儀器的“-”接頭上，然后轉(zhuǎn)動三通旋塞到“測壓”位置，管內(nèi)液面上升，待液面穩(wěn)定后，即可讀數(shù)，記作L，將其乘以玻璃管所在位置的校正系數(shù)K，即為測得的壓差。三、實驗內(nèi)容與方法（1）熟悉實驗用儀表的構(gòu)造和使用方法。用比重計測酒精比重后（0.81），注入壓差計內(nèi)，將壓差計調(diào)平、對零，檢查皮托管，用嘴在皮托管的管腳上吹氣，從管咀尖端出氣的那個管腳為傳遞全壓的“+”管腳，另一則為傳遞靜壓的“-”管腳。（2） 測風(fēng)流中任一點的風(fēng)壓。在風(fēng)道的平直段選定一個斷面，將皮托管插入風(fēng)道內(nèi)，管嘴位于斷面的中心并正對風(fēng)流方向。開動扇風(fēng)機(jī)，作壓人式通風(fēng)，用膠皮管將皮托管的相應(yīng)管腳與壓差計連接，測該點的相對全壓，相對靜壓和動壓。此外，將皮托管沿風(fēng)道斷面垂直上下移動，觀察相對靜壓有無變化。將皮托管轉(zhuǎn)動180°，開動扇風(fēng)機(jī)，作抽出式通風(fēng)，測相對全壓、測相對靜壓和動壓。用空盒氣壓計或水銀氣壓計測大氣壓力。用坐標(biāo)圖分析比較壓人式和抽出式通風(fēng)時，測點的絕對全壓、絕對靜壓、動壓和相對全壓、相對靜壓、動壓之間的關(guān)系。（3） 測定風(fēng)道的斷面風(fēng)速分布。測點布置：為了準(zhǔn)確測得斷面風(fēng)速分布，必需合理的布置動壓測點。通常是將圓斷面分成若干等面積環(huán)，并在各等面積的面積平分線上布置測點，如圖2-6所示為三等面積環(huán)的測點布置。如速度場縱橫對稱，也可以只在縱向（或橫向）上布置測點。等面積環(huán)數(shù)越多，測點越多，則測試精度越高。一般都按風(fēng)筒直徑大小確定等面積環(huán)數(shù)，可參考表2-1。各測點距風(fēng)筒中心的Ri用下式計算：R=以'⑵-1）/8〃=RJ⑵—1）/2nmm式中：i——從風(fēng)筒中心算起的等面積環(huán)的編號數(shù)；n 等面積環(huán)數(shù)；D——風(fēng)筒直徑，mm；R 風(fēng)筒半徑，mm。表2-1 等面積環(huán)數(shù)查用表風(fēng)筒直徑D（皿）3004005003600等面積環(huán)的數(shù)目n（i）2~33~44~55~6通常皮托管是從風(fēng)筒一側(cè)插入到測點的（如圖2-7），由Ri可以算得皮托管插入深度li。圖2-6 圖2-7風(fēng)速分布測定，在測定斷面直徑上，按三個等面積環(huán)布置七個測點，測各點的動壓，計算各點的風(fēng)速。Vi=』2h/P m/svl式中：Vi 1點的風(fēng)速，m/s；遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)(獨立本科段)《礦井通風(fēng)與安全》一實驗報告hvi i點的風(fēng)流動壓，Pa；P 空氣密度，kg/m3以縱坐標(biāo)表示測點位置，橫坐標(biāo)表示風(fēng)速，用坐標(biāo)紙按一定的比例繪制該斷面的風(fēng)速分布圖。計算斷面平均風(fēng)速：V均=(277](龍1+h2+???+h)/n式中：h11-hv2…七——分別為1、2、?n號測點動壓測值，Pa；n——測點總數(shù)。注意；求平均風(fēng)速時，中心點的風(fēng)速不應(yīng)參與平均。計算斷面的風(fēng)量Q和風(fēng)速分布系數(shù)Kv；Q=S*V, ma/skv=v均n式中：S——風(fēng)筒斷面積，m2；V 平均風(fēng)速，m/s；V中 中心點風(fēng)速，m/s。遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告實驗三 礦塵濃度測定實驗日期指導(dǎo)教師成績 一、 實驗?zāi)康姆蹓m測定的主要目的是為了了解生產(chǎn)環(huán)境空氣中礦塵對人體健康的危害情況，它對防止礦塵的危害，搞好預(yù)防工作，以及鑒定防塵措施的衛(wèi)生效果提供了科學(xué)依據(jù)。學(xué)習(xí)使用礦用采樣器和扭力天平。學(xué)習(xí)濾膜測塵的方法、步驟，了解測定礦塵的其它儀器。二、 實驗儀器KBC型礦用隔爆兼安全火花型采樣器、扭力天平、礦塵發(fā)生箱以及其它礦塵測試儀器三、 實驗內(nèi)容掌握濾膜測塵的原理、方法、和步驟。了解測定礦塵濃度方法和個體粉塵采樣器的使用。四、 實驗原理我國規(guī)定采用重量法來表示空氣中的含塵量，即每立方米空氣中含有多少毫克的礦塵。因此，測定方法均采用重量法，其原理是用抽氣裝置作動力，抽取一定量的含塵空氣使其通過裝有濾料的采樣器，濾料將礦塵截留，然后根據(jù)濾料所增加的重量和通過的空氣量計算出礦塵濃度。本次實驗就是根據(jù)上述原理設(shè)計而成的。五、 實驗步驟慮膜稱重，用鑷子取下慮膜兩面的襯紙，將慮膜在分析天平上稱重后裝入慮膜夾。裝慮膜，扭下慮膜夾的固定蓋，將慮膜中心對準(zhǔn)慮膜夾的中心，鋪于錐形環(huán)上，套好固定蓋，將慮膜夾緊，倒轉(zhuǎn)過來將螺絲底座擰入固定蓋，放入樣品盒中備用。取樣，將慮膜夾放入采樣漏斗1內(nèi)（圖3-1），蓋好頂蓋2,擰緊。按圖3-2所示，將采樣器連接于流量計和抽氣裝置，采樣器應(yīng)置于產(chǎn)塵箱采料口（在現(xiàn)場，采樣器的高度應(yīng)在人的呼吸帶內(nèi)距底板1.3?1.5米）。取出慮膜夾，使受塵面向上裝入樣品盒內(nèi)，準(zhǔn)備稱重。為了保證測塵精度，要求在同一測定以相同流量平行采取兩個試樣，兩者之差不得超過20%。本實驗只采取單獨試樣。稱重，仔細(xì)地將慮膜由夾內(nèi)取出，將含塵一面向里折2?3折。一般情況下，慮膜先放在干燥器內(nèi)干燥30分鐘后在稱量，如慮膜表面有小水珠，則置于干燥箱內(nèi)。每隔30分鐘稱重一次，直到相鄰兩次稱重差不超過0.2mg。計算空氣中礦塵濃度。用下式計算礦塵濃度：八1000AWG= Qt式中：AW 慮膜的增重，mg；Q——通過慮膜的空氣量，L/min；t 米樣時間，min。兩個平行樣品分別計算之后，其偏差小于20%時，方屬合格。平行樣品的差值按下式計算：P=2AG/(G1+G2)X100%式中：△G■——平行樣品計算結(jié)果之差；G「G2——分別為兩個平行樣品計算結(jié)果。合格的兩個平行樣品，用他們計算結(jié)果的平均值，作為測點的礦塵濃度。(a) (b)a.—漏斗 b—濾膜夾1——漏斗頂莆 2—漏斗 3——錐形環(huán)4—-國定蓋 5-一底座圖3-1米樣器圖3-2粉塵采樣系統(tǒng)遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告實驗四 有毒有害氣體檢測（甲烷濃度檢測）實驗日期指導(dǎo)教師成績 一、 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)并掌握光學(xué)瓦斯檢定器的構(gòu)造，原理和使用方法。二、 實驗原理煤礦井下普遍使用AQG-1型光干涉式瓦斯檢定器測CH4和CO2的濃度，它的外形和內(nèi)部構(gòu)造見圖4-1。圖4-1AQG-1型光干涉式瓦斯檢定器檢定器根據(jù)光干涉原理制成，它的關(guān)學(xué)原理如圖4-2所示。燈泡1發(fā)出的一束白光，經(jīng)光柵2和透鏡3變成一束平行光射到平行平面鏡4后，分成兩束光線。其中一束自平面鏡的a點反射，經(jīng)右空氣室，大三棱鏡和左空氣室回到平行平面鏡，再經(jīng)鏡底反射鏡面的b點，另一束在a點折射進(jìn)入鏡底后反射出來，往返經(jīng)過瓦斯室也回到平面鏡，于b點反射后與第一束光一同進(jìn)入三棱鏡6再經(jīng)90度反射進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡。這兩束光由于光程差（光程為光線通過的路程和所遇過的介質(zhì)的折射率的乘積），在透鏡7的焦點平面上就白色光特有的干涉條紋（通常稱“光譜”）條紋中有兩條黑紋和若干條彩紋。光通過氣體介質(zhì)的折射率與氣體密度有關(guān)，如果以空氣和瓦斯室都充滿新鮮空氣時干涉條紋的位置為基準(zhǔn)（即為零點），當(dāng)含CH4的空氣進(jìn)入瓦斯室時由于氣體密度的變化，光程也隨之發(fā)生變化，于是干涉條件產(chǎn)生位移，位移量的大小與CH濃度的高低成線性關(guān)系。所以根據(jù)干涉條紋中任一條紋（通常為黑色條紋）的4移動距離的大小，就能直接測出空氣中的CH濃度。4三、儀器的使用方法儀器使用前要進(jìn)行下列準(zhǔn)備：（1）充填吸收劑水分吸收管中裝入氯化鈣（或硅膠），二氧化碳吸收管中裝入石灰，吸收劑顆粒過大不能充分起吸收作用，過小則阻塞氣路，吸收管兩端填以脫脂棉，以免煤塵及吸收劑進(jìn)入儀器內(nèi)部，吸收劑變質(zhì)時應(yīng)及時更換。（2） 氣密性檢查，堵住進(jìn)氣口，用手捏扁吸氣球，然后放松，球體不起表明儀器不漏氣，放開進(jìn)氣口，球體即膨起，表明氣路暢通可以使用。（3） 光路系統(tǒng)檢查，裝好電池后，按下光源電門8，由目鏡觀察并轉(zhuǎn)動目鏡筒，調(diào)整到分劃板刻度清晰時，再看干涉條紋是否清晰，如不清晰可轉(zhuǎn)動光源電門7，由微讀數(shù)觀測窗看微讀數(shù)電源是否接通。圖4-2檢定器的光學(xué)系統(tǒng)1一光源2—光柵3—透鏡4—平行平面鏡5—大三棱鏡6—三棱鏡7—物鏡8—測微玻璃9—分劃板10—場鏡11—目鏡12—目鏡保護(hù)玻璃13—空氣室14—瓦斯室四、CH4濃度測定首先，在新鮮風(fēng)流中對零：按壓微讀數(shù)電門7,逆時針轉(zhuǎn)動微調(diào)螺旋3,將微讀數(shù)調(diào)到零點，捏放橡皮球5?6次，使瓦斯室內(nèi)充滿新鮮空氣，按壓下光源電門8，由目鏡觀察干涉條紋的同時，轉(zhuǎn)動主調(diào)螺旋2,使條紋中的某一黑線正對分劃板的零點，蓋緊主調(diào)螺旋蓋15,就可以進(jìn)行測定了。測定時，在測定地點捏放橡皮球5?6次，將待測氣體吸入瓦斯室，按下光源電門8,讀出黑基線位移后的整數(shù)值，再轉(zhuǎn)動微調(diào)位螺旋3,使黑線遇到和該讀數(shù)重合，由微調(diào)讀數(shù)盤上讀數(shù)讀出小數(shù)，例如，位移的整數(shù)為2,微讀數(shù)為0.46，則如4濃度為2.46%。遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告該儀器還可以用來測定其它氣體，但是必須加裝專門的吸收管并進(jìn)行測定結(jié)果校正。CO2濃度的測定，空氣中同時存在CH4和CO2時，先測出CH4濃度濃度，然后取下吸收管，測出CH4濃度和CO2的混合濃度。因為CO2的折射率（1.000418）與CH4濃度的折射率（1.000411）相差不大，一般測定時，后一讀數(shù)減去前一讀數(shù)即為CO濃度。精度測定時，還要乘以校正系數(shù)k，k=0.952。2 CO2五、實驗內(nèi)容和方法在掌握了儀器的構(gòu)造，原理和使用方法以后，分別由瓦斯缸內(nèi)取樣測缸內(nèi)濃度各二次，取其平均值。遼寧工程技術(shù)大學(xué)高教自考采礦工程專業(yè)（獨立本科段）《礦井通風(fēng)與安全》實驗報告實驗五 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤的自燃發(fā)火期測試實驗日期指導(dǎo)教師成績一、 實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗了解煤的自然發(fā)火期測定方法，掌握煤自然發(fā)火從流變到突變的原因和條件。二、 實驗儀器北京東西電子研究所煤自燃性測定儀，型號ZRJ-1。三、 儀器介紹ZRJ-1型煤自燃傾向測定儀是煤礦安全分析儀器定點產(chǎn)品，國家《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定使用的“煤自燃傾向性色譜吸氧法”的專用儀器。煤炭系統(tǒng)百項推廣項目之一。利用雙氣路流動色譜吸氧法，測定煤低溫吸附流態(tài)氧的特性，根據(jù)煤在既定條件下的吸氧量值，對煤進(jìn)行自燃傾向性等級進(jìn)行分類。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：MT/T707-1997《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》、MT/T708-1997《煤自燃性測定儀技術(shù)條件》。特點：①儀器設(shè)計專用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、操作簡單；采用抗氧化熱絲元件和恒定熱絲平均溫度橋路供電方式；四路樣品同時處理系統(tǒng)，測試效率高；微機(jī)控制，自動恒溫，自動打印分析結(jié)果，并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自動分類。測量范圍吸氧量0.05-4ml（毫升）/g（煤）測量誤差W5%基線漂移W0.6mv/hr靈敏度310mv/ml（N2載氣，O2峰高）電源220V±20%，50Hz±0.5，500W。四、 煤的自燃傾向性鑒定方法著火點鑒定法著火點法實際上就是利用煤炭經(jīng)過氧化后（空氣或者其他氧化劑）其著火點溫度相對降低的原理來進(jìn)行分類的。煤炭經(jīng)過一定氧化后其著火溫度降低的越多越易自燃，而且不隨氧化劑而變。我國20世紀(jì)50年代依照此原理建立了煤自燃傾向性鑒定方法，并沿用至上個世紀(jì)90年代。流態(tài)色譜吸氧鑒定法流態(tài)色譜吸氧鑒定法是煤科總院撫順分院依據(jù)我國的實際情況，并參照其他產(chǎn)煤國家正在使用的煤自燃傾向