煤矿井下光学瓦斯检定器CO₂吸收剂的时效特性及失效机制研究

摘要

矿井火灾或瓦斯爆炸后，准确检测甲烷浓度对救灾决策至关重要。然而，火灾产生的高浓度CO₂会导致光学瓦斯检定器测量偏差，严重影响救灾决策，这种偏差源于光学瓦斯检定器中钠石灰吸收剂吸收CO₂性能的退化。为研究煤矿井下灾区环境中影响光学瓦斯检定器检测准确性的因素及其规律，文中搭建模拟试验系统对不同条件下钠石灰的CO₂吸收特性进行试验，探讨其时效特性和失效机制，并建立了CO₂气氛下的甲烷浓度修正模型。结果表明，钠石灰的CO₂有效吸收次数与CO₂浓度负相关，CO₂体积分数分别为5%、10%、15%、20.99%、27.18%和32.09%时，有效吸收次数分别为20、18、12、8、5和3次；不同CO₂浓度和流速下，钠石灰吸收CO₂的时效曲线均表现出“S”型的非线性特征；CO₂浓度和流速的增加会显著提高单位时间吸收量，同时缩短高吸收效率持续时间，加速饱和失效进程。改变钠石灰的使用量、优化采样流速，对提高光学瓦斯检定器在高CO₂浓度环境中的检测准确性有重要的指导意义。

关键词

高CO₂环境 / 光学瓦斯检定器 / 钠石灰吸收剂 / 检测误差 / 时效特性