煤矿低浓度瓦斯管道输送安全标准新动向

在煤炭开采过程中，煤层气，即人们常说的“煤矿瓦斯”是最让人头疼的问题。

瓦斯是从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体。当空气中的瓦斯含量为5%—15%时，遇火就会引起爆炸，属于生产中的有害因素。它的温室效应是二氧化碳的21倍，直接排放会严重破坏人类的生存环境。

矿瓦斯利用的难点在于，所含甲烷的浓度受各种因素影响，变化较大。当前，瓦斯应用通常按照不同浓度进行梯度利用。而抽采浓度3%～9%的低浓度瓦斯之前没有成熟的直接利用技术。

煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于25%的瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于25%的瓦斯。

据了解，我国煤矿瓦斯甲烷浓度超过80%的只有1%，浓度在30%—80%的占了5%，浓度在10%-30%的占比10%，浓度低于1%的占比达80%。

据报道，中美就甲烷等非二氧化碳温室气体管控形成共识，国家已将甲烷排放管控纳入“双碳”工作布局，对甲烷全浓度利用基础创新提出更高要求。

对煤矿瓦斯进行利用，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，实现绿色健康发展。

我国煤矿瓦斯利用起步较早，随着研究的深入，瓦斯利用技术攻关已取得积极进展，初步形成内燃机发电、瓦斯提纯、蓄热氧化等涵盖不同浓度的利用技术装备体系。

安全采集和输送是实现有效利用的前提，2021年10月11日，国家强制性标准《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》（GB 40881-2021）正式发布，将于2022年5月1日起正式实施。

规范规定了甲烷体积浓度大于或等于3%且小于30%的煤矿瓦斯管道输送安全保障系统设计的基本要求、安全设施的安装要求等内容。

设计规范中提到了瓦斯发电利用系统、地面瓦斯排空系统、采空区抽采低浓度瓦斯系统、低浓度瓦斯混配利用系统安全设施的安装要求。

我们知道，煤矿安全系统中最常用的一类传感器是甲烷气体传感器，通过对煤矿空气中甲烷含量的测量，来保障生产安全。推荐日本Figaro 甲烷传感器 CH4传感器TGS6814和英国alphasense 催化燃烧式甲烷传感器 (CH4传感器) - CH-A3来监测甲烷含量：

TGS6814是催化燃烧式的气体传感器，可以检测100%LEL水平爆炸下限的甲烷气体。此传感器不但具有优异的耐久性与快速响应能力，与此同时，线性输出与输出的高度稳定性也是其主要特征。TGS6814的盖帽内有特殊设计的过滤层，使其对有机蒸汽的交叉灵敏度很低。此外，此传感器对硅化合物的耐受性更佳，更适应恶劣环境。

CH-A3是利用催化燃烧的热效应原理，由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥，当遇到可燃性气体时，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生燃烧，载体温度就升高，通过它内部的铂丝电阻也相应升高，从而使平衡电桥失去平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。

同时《煤矿安全规程》中规定，采掘工作面进风流中，氧气浓度不低于20%。

近年来，我国煤矿多次发生井下事故，伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半。常见的井下瓦斯灾害主要有三种不同的类型：瓦斯爆炸、瓦斯突出和瓦斯燃烧。为避免煤矿事故的发生，井下气体的检测非常重要。与此同时，下井作业前必须实时监控井下环境氧气浓度的变化；保证作业环境符合安全管理要求。这需要管理人员在井下多点安装氧气浓度报警器，以防氧气浓度剧烈变化导致的一系列不安全因素发生。同时也能预防井下意外发生。

煤矿用氧气浓度报警器中氧气传感器,推荐工采网代理的英国Alphasense电化学原理氧气传感器O2-M2和氧气传感器（O2-A2），专业用于O2浓度监控和报警。具有稳定性好，灵敏度高，快速响应以及性价比高等特点。

长期以来，煤矿作为我国国民经济的重要组成部分，一直都是能源安全稳定供应的“压舱石”，支撑能源结构调整和转型发展的“稳定器”。传感器技术保驾护航，让煤矿生产在安全的前提下，做到高效、集约的智能化发展！

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