侯俊波

（晋能控股集团责任公司煤峪口矿，山西 大同 037003）

引言

目前，随着我国煤矿开采深度的增加，大地压、岩爆或瓦斯涌出等安全隐患显著增加。超过55%的煤矿中含瓦斯，因此瓦斯突出和爆炸、顶板塌落和煤岩突出导致水浸、电机故障等安全事故。大型伤亡事故中，约80%是由甲烷爆炸引起的[2]。为此，重点开展了沼气监测与控制工作，对所有安全隐患进行在线监测，使事故得到提前处理和预防[3]。首先，需要对煤矿各关键位置的环境甲烷气体分布和动态进行高精度、高可靠性的连续监测。光纤甲烷传感器提供了0~100%全范围监测的潜力，无需重新校准。

2 光纤甲烷气体传感器

甲烷（CH4）是目前煤矿安全监测中最重要的瓦斯，当空气中甲烷含量达到5~16%时[4]，即发生爆炸。传统的催化型甲烷气体传感器含有铂加热器的传感电阻元件，该元件在可燃气体中燃烧，引起电阻随气体浓度的变化。惠斯通电桥电路用于监测传感器内部有源传感器电阻和惰性补偿电阻之间的差异。催化剂甲烷气体传感器的测量范围小，一般在0~4%之间，灵敏度随时间衰减，需要频繁的重新校准和维护。催化剂甲烷传感器对可燃气体敏感，缺乏选择性，它在低氧水平下也不能正常工作，容易中毒。红外甲烷传感器采用宽带红外LED光源和涂有红外滤波器的光电二极管探测器来检测甲烷吸收信号，同时也会受到湿度和温度漂移的干扰。近红外范围的半导体激光二极管或LED具有良好的选择性和灵敏度，可与光纤传感器头配套使用。……