一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，包括抽氣泵、主動式活性炭盒、干燥裝置、集氣裝置等四部分，各部分之間通過硅膠軟管連接。主動式活性炭盒側壁上對稱設置有進氣口和出氣口；干燥裝置中間部分為變色硅膠，兩端為過濾棉；集氣裝置為一個抽氣桿，抽氣桿的底部布置有氣孔。本實用新型通過主動式活性炭盒吸附氡氣，可以提高氡氣采樣效率，能減少水分對檢測結果的影響，提高檢測結果的可靠性。本實用新型適用于煤礦井下氡氣濃度的監測工作，可以實現對煤礦井下空氣和煤壁鉆孔內氡氣濃度的測定，并且操作簡單，測定結果穩定。
【專利說明】一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于礦業工程【技術領域】，涉及一種煤礦井下煤炭開采過程氡氣的檢測裝置，尤其涉及一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置。
【背景技術】
[0002]氡氣是一種無色無味的放射性氣體，當氡氣的濃度超過一定水平時就會對人體產生一定的危害。氡氣被人體吸入后，儲存在肺的組織內，會發生進一步衰變，放出α粒子，破壞周邊的細胞。研究表明，氡氣是導致肺癌的因素之一，它的危害時間一般是在數年到幾十年之間，人們習慣稱氡氣的危害為“隱形殺手”。
[0003]氡是鐳元素在衰變過程中釋放出α粒子或Y射線形成的一種放射性氣體，它的密度是空氣的7.7倍，常積累在空氣的底層。國內外研究證實，非鈾礦山井下氡氣主要來自于巖石裂隙，巷道巖壁，崩落的礦石、巖石，采空區以及地下水。調查結果顯示，煤礦井下氡氣濃度約是地面環境的10倍，井下工人內照射年有效劑量總值是地面人群的2倍，煤礦井下空氣中氡及其子體超過國家衛生標準幾倍甚至幾十倍。因此，加強煤礦井下空氣氡氣濃度的監測管理顯得尤為重要，這也是加強礦山輻射防護的當務之急。
[0004]氡在地殼中的分布非常廣泛，幾乎在各種巖石中都能找到它的蹤跡。氡氣在煤巖層中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在，在地下水中以溶解氡和逸出氡的形式存在。煤巖層開采過程中，自由氡伴隨煤巖釋放，煤巖體破裂吸附氡和封閉氡也會隨之大量析出。國內外一些研究表明，地震、火山等地質災害發生時均會出現氡異常現象，可以通過氡監測來進行地震等地質災害探測。目前，氡氣監測在煤層自燃區域和采空區探測等領域也逐步得到應用，在煤礦安全監測領域，氡氣監測預測煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤巖瓦斯動力災害也逐步得到關注。
[0005]氡氣監測技術作為一種很有發展前途的地球物理勘探方法，煤礦井下空氣及煤壁鉆孔中氡氣濃度監測，可以為合理制定礦山輻射防護方案提供重要依據，也可以作為一種有前景的煤巖瓦斯動力災害預測手段。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種煤礦井下采煤工作面、掘進工作面、煤巖巷道以及煤壁鉆孔中氡氣的快速采集與測量的裝置。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，包括抽氣泵1、主動式活性炭盒2、干燥裝置3和集氣裝置4四部分，各部分之間通過硅膠軟管連接。本實用新型在抽氣泵I作用下，主動式活性炭盒2內的活性炭吸附氡氣，大大減少了活性炭吸附氡氣的時間，提高采樣效率。
[0008]所述抽氣泵I為防爆型裝置，抽氣流量為lL/min。
[0009]所述主動式活性炭盒2為方形，不銹鋼材質，主動式活性炭盒2頂端為圓形活動蓋帽21，兩側側壁上對稱設有出氣口 25和進氣口 26，側壁內側對稱設有多孔板23，多孔板23與活性炭盒內壁形成一個氣室空腔24，多孔板23可以使氣室空腔24內的氣體均勻穿過活性炭盒腔體內的活性炭，使活性炭對氣樣的吸附力度分布均勻。
[0010]所述干燥裝置3兩端為過濾棉32、33，中間為變色硅膠31，水分的存在會影響活性炭對氡氣的吸附作用，干燥裝置3的設計可以減少水分對檢測結果的影響。
[0011 ] 所述集氣裝置4主要為一個鐵質的抽氣桿41，抽氣桿41底端設置有氣孔42，煤壁鉆孔氡氣采集時，集氣裝置4需配合黃泥進行封孔抽氣。
[0012]本實用新型所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其有益效果如下:
(I)主動式活性炭盒2內裝有優質椰殼顆粒活性炭，在抽氣泵I的作用下，加快了含氡氣體與活性炭的接觸，大大縮短了氣體采樣時間。(2)煤礦井下空氣濕度大,水分的存在會影響活性炭對氡氣的吸附作用，干燥裝置3可以減少水分對檢測結果的影響。(3)集氣裝置4增加了本實用新型的使用范圍，使煤壁鉆孔內氡氣采集變成了可能。
[0013]本實用新型適用于煤礦井下氡氣濃度的監測工作，通過對煤礦井下空氣和煤壁鉆孔內氡氣濃度的測定，為合理制定礦山輻射防護方案提供重要依據，也為氡監測預測預報煤與瓦斯突出等煤巖動力災害提供了技術支持。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型制作時所用的裝置結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型制作時活性炭盒部分結構示意圖。
[0016]圖3為本實用新型制作時干燥裝置部分結構示意圖。
[0017]圖4為本實用新型制作時集氣裝置部分結構示意圖。
[0018]圖中序號:1-抽氣泵；2_活性炭盒；3_干燥裝置；4_集氣裝置；21_蓋帽；22_螺口 ；23_多孔板；24-氣室空腔；25-出氣口 ；26_進氣口 ；31_變色硅膠；32，33-過濾棉；41-抽氣桿；42_氣孔。
【具體實施方式】
[0019]由圖1至圖4所示的基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，包括抽氣泵1、主動式活性炭盒2、干燥裝置3和集氣裝置4，所述主動式活性炭盒2內裝有優質椰殼顆粒活性炭，活性炭盒2內兩側側壁中心位置對稱設有出氣口 25和進氣口 26，出氣口 25和抽氣泵I相連，進氣口 26與干燥裝置3相連，所述干燥裝置3兩端為過濾棉32、33，中間為變色硅膠31，干燥裝置3與集氣裝置4相連，所述集氣裝置4主要為一個鐵質的抽氣桿41，抽氣桿41底端設置有氣孔42。本實用新型所述各部分之間均用Φ8_的硅膠軟管連接。
[0020]具體操作過程如下。
[0021]1.活性炭盒的制備。
[0022]所用活性炭盒體尺寸:100mm (長)XlOOmm (寬)XlOOmm (高)，活性炭盒上部為圓形活動蓋帽21，通過螺紋與活性炭盒體頂部的圓形螺口 22相連；蓋帽內壁底部周邊設有橡膠圈，可以壓緊密封。采用的活性炭為優質椰殼顆粒活性炭，粒度在8-16目，比表面積為1000-1300m2/g。
[0023]A將椰殼顆粒活性炭置于干燥箱內，在120°C下烘烤6?7小時，以去除活性炭吸附的氡氣和水分，將烘烤過的活性炭冷卻后放入磨口玻璃瓶中密封保存，干燥好的活性炭要盡快用掉。
[0024]B關閉活性炭盒側壁出氣口 25和進氣口 26的閥門，裝入干燥好的活性炭，在天平上稱重，活性炭盒裝椰殼活性炭100g，然后密封待用。
[0025]C留I?2個新制備的沒有暴露于氡和氡子體的活性炭盒于地面實驗室中，作為Y能譜儀本底計數測量使用。
[0026]2.氡氣收集。
[0027]A確定好測試的地點，按照附圖1聯接裝置各個部分，記錄測試地點、活性炭盒編號和測試起始時間。
[0028]B采集煤礦井下采煤工作面、掘進工作面以及煤巖巷道中氡氣時，抽氣桿41底端氣孔42的放置高度應在測試地點離地面50cm以上，氣孔42上方20cm不能有物體覆蓋；采集煤礦井下煤壁鉆孔中氡氣時，應把抽氣桿41放入鉆孔，并用黃泥封孔。
[0029]C打開活性炭盒側壁出氣口 25和進氣口 26的閥門，啟動抽氣泵1，開始采集氡氣；待采集結束時，關閉活性炭盒側壁出氣口 25和進氣口 26的閥門，記錄采集結束時間。
[0030]D回收活性炭盒，將活性炭盒送回地面實驗室，采用低本底多道Y能譜儀進行活性炭盒氡氣測量工作。
【權利要求】
1.一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:包括抽氣泵、主動式活性炭盒、干燥裝置及集氣裝置，主動式活性炭盒內裝有優質椰殼顆粒活性炭，活性炭盒兩側側壁設有出氣口和進氣口，出氣口和抽氣泵相連，進氣口與干燥裝置一端相連，集氣裝置的抽氣桿底端預留有氣孔，抽氣桿的出氣口與干燥裝置的另一端相連。
2.如權利要求1所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:所述的抽氣泵為防爆型，其抽氣口與主動式活性炭盒的出氣口相連。
3.如權利要求1所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:所述的活性炭盒為主動式活性炭盒，其兩側側壁中心位置對稱設置有進氣口和出氣口，側壁內側對稱設有多孔板，多孔板與活性炭盒內壁形成一個氣室空腔。
4.如權利要求1所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:所述的活性炭盒為方形，活性炭盒上部為圓形活動蓋帽，通過螺紋與活性炭盒體頂部的圓形螺口相連，蓋帽內壁底部周邊設有橡膠圈。
5.如權利要求1所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:所述的干燥裝置兩端為過濾棉，中間為變色娃膠。
6.如權利要求1所述的一種基于活性炭盒法的煤礦氡氣測量裝置，其特征在于:所述的集氣裝置為一個鐵質的抽氣桿，抽氣桿底端設置有氣孔。
【文檔編號】E21B49/08GK204126642SQ201420514795
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月7日 優先權日:2014年9月7日
【發明者】魏建平, 李恩福, 徐向宇, 王云剛, 劉雯, 任喜超, 宋會磊 申請人:河南理工大學