一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，包括抽气泵、主动式活性炭盒、干燥装置、集气装置等四部分，各部分之间通过硅胶软管连接。主动式活性炭盒侧壁上对称设置有进气口和出气口；干燥装置中间部分为变色硅胶，两端为过滤棉；集气装置为一个抽气杆，抽气杆的底部布置有气孔。本实用新型通过主动式活性炭盒吸附氡气，可以提高氡气采样效率，能减少水分对检测结果的影响，提高检测结果的可靠性。本实用新型适用于煤矿井下氡气浓度的监测工作，可以实现对煤矿井下空气和煤壁钻孔内氡气浓度的测定，并且操作简单，测定结果稳定。
【专利说明】一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿业工程【技术领域】，涉及一种煤矿井下煤炭开采过程氡气的检测装置，尤其涉及一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置。
【背景技术】
[0002]氡气是一种无色无味的放射性气体，当氡气的浓度超过一定水平时就会对人体产生一定的危害。氡气被人体吸入后，储存在肺的组织内，会发生进一步衰变，放出α粒子，破坏周边的细胞。研究表明，氡气是导致肺癌的因素之一，它的危害时间一般是在数年到几十年之间，人们习惯称氡气的危害为“隐形杀手”。
[0003]氡是镭元素在衰变过程中释放出α粒子或Y射线形成的一种放射性气体，它的密度是空气的7.7倍，常积累在空气的底层。国内外研究证实，非铀矿山井下氡气主要来自于岩石裂隙，巷道岩壁，崩落的矿石、岩石，采空区以及地下水。调查结果显示，煤矿井下氡气浓度约是地面环境的10倍，井下工人内照射年有效剂量总值是地面人群的2倍，煤矿井下空气中氡及其子体超过国家卫生标准几倍甚至几十倍。因此，加强煤矿井下空气氡气浓度的监测管理显得尤为重要，这也是加强矿山辐射防护的当务之急。
[0004]氡在地壳中的分布非常广泛，几乎在各种岩石中都能找到它的踪迹。氡气在煤岩层中以自由氡、吸附氡和封闭氡的形式存在，在地下水中以溶解氡和逸出氡的形式存在。煤岩层开采过程中，自由氡伴随煤岩释放，煤岩体破裂吸附氡和封闭氡也会随之大量析出。国内外一些研究表明，地震、火山等地质灾害发生时均会出现氡异常现象，可以通过氡监测来进行地震等地质灾害探测。目前，氡气监测在煤层自燃区域和采空区探测等领域也逐步得到应用，在煤矿安全监测领域，氡气监测预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩瓦斯动力灾害也逐步得到关注。
[0005]氡气监测技术作为一种很有发展前途的地球物理勘探方法，煤矿井下空气及煤壁钻孔中氡气浓度监测，可以为合理制定矿山辐射防护方案提供重要依据，也可以作为一种有前景的煤岩瓦斯动力灾害预测手段。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种煤矿井下采煤工作面、掘进工作面、煤岩巷道以及煤壁钻孔中氡气的快速采集与测量的装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，包括抽气泵1、主动式活性炭盒2、干燥装置3和集气装置4四部分，各部分之间通过硅胶软管连接。本实用新型在抽气泵I作用下，主动式活性炭盒2内的活性炭吸附氡气，大大减少了活性炭吸附氡气的时间，提高采样效率。
[0008]所述抽气泵I为防爆型装置，抽气流量为lL/min。
[0009]所述主动式活性炭盒2为方形，不锈钢材质，主动式活性炭盒2顶端为圆形活动盖帽21，两侧侧壁上对称设有出气口 25和进气口 26，侧壁内侧对称设有多孔板23，多孔板23与活性炭盒内壁形成一个气室空腔24，多孔板23可以使气室空腔24内的气体均匀穿过活性炭盒腔体内的活性炭，使活性炭对气样的吸附力度分布均匀。
[0010]所述干燥装置3两端为过滤棉32、33，中间为变色硅胶31，水分的存在会影响活性炭对氡气的吸附作用，干燥装置3的设计可以减少水分对检测结果的影响。
[0011 ] 所述集气装置4主要为一个铁质的抽气杆41，抽气杆41底端设置有气孔42，煤壁钻孔氡气采集时，集气装置4需配合黄泥进行封孔抽气。
[0012]本实用新型所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其有益效果如下:
(I)主动式活性炭盒2内装有优质椰壳颗粒活性炭，在抽气泵I的作用下，加快了含氡气体与活性炭的接触，大大缩短了气体采样时间。(2)煤矿井下空气湿度大,水分的存在会影响活性炭对氡气的吸附作用，干燥装置3可以减少水分对检测结果的影响。(3)集气装置4增加了本实用新型的使用范围，使煤壁钻孔内氡气采集变成了可能。
[0013]本实用新型适用于煤矿井下氡气浓度的监测工作，通过对煤矿井下空气和煤壁钻孔内氡气浓度的测定，为合理制定矿山辐射防护方案提供重要依据，也为氡监测预测预报煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害提供了技术支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型制作时所用的装置结构示意图。
[0015]图2为本实用新型制作时活性炭盒部分结构示意图。
[0016]图3为本实用新型制作时干燥装置部分结构示意图。
[0017]图4为本实用新型制作时集气装置部分结构示意图。
[0018]图中序号:1-抽气泵；2_活性炭盒；3_干燥装置；4_集气装置；21_盖帽；22_螺口 ；23_多孔板；24-气室空腔；25-出气口 ；26_进气口 ；31_变色硅胶；32，33-过滤棉；41-抽气杆；42_气孔。
【具体实施方式】
[0019]由图1至图4所示的基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，包括抽气泵1、主动式活性炭盒2、干燥装置3和集气装置4，所述主动式活性炭盒2内装有优质椰壳颗粒活性炭，活性炭盒2内两侧侧壁中心位置对称设有出气口 25和进气口 26，出气口 25和抽气泵I相连，进气口 26与干燥装置3相连，所述干燥装置3两端为过滤棉32、33，中间为变色硅胶31，干燥装置3与集气装置4相连，所述集气装置4主要为一个铁质的抽气杆41，抽气杆41底端设置有气孔42。本实用新型所述各部分之间均用Φ8_的硅胶软管连接。
[0020]具体操作过程如下。
[0021]1.活性炭盒的制备。
[0022]所用活性炭盒体尺寸:100mm (长)XlOOmm (宽)XlOOmm (高)，活性炭盒上部为圆形活动盖帽21，通过螺纹与活性炭盒体顶部的圆形螺口 22相连；盖帽内壁底部周边设有橡胶圈，可以压紧密封。采用的活性炭为优质椰壳颗粒活性炭，粒度在8-16目，比表面积为1000-1300m2/g。
[0023]A将椰壳颗粒活性炭置于干燥箱内，在120°C下烘烤6?7小时，以去除活性炭吸附的氡气和水分，将烘烤过的活性炭冷却后放入磨口玻璃瓶中密封保存，干燥好的活性炭要尽快用掉。
[0024]B关闭活性炭盒侧壁出气口 25和进气口 26的阀门，装入干燥好的活性炭，在天平上称重，活性炭盒装椰壳活性炭100g，然后密封待用。
[0025]C留I?2个新制备的没有暴露于氡和氡子体的活性炭盒于地面实验室中，作为Y能谱仪本底计数测量使用。
[0026]2.氡气收集。
[0027]A确定好测试的地点，按照附图1联接装置各个部分，记录测试地点、活性炭盒编号和测试起始时间。
[0028]B采集煤矿井下采煤工作面、掘进工作面以及煤岩巷道中氡气时，抽气杆41底端气孔42的放置高度应在测试地点离地面50cm以上，气孔42上方20cm不能有物体覆盖；采集煤矿井下煤壁钻孔中氡气时，应把抽气杆41放入钻孔，并用黄泥封孔。
[0029]C打开活性炭盒侧壁出气口 25和进气口 26的阀门，启动抽气泵1，开始采集氡气；待采集结束时，关闭活性炭盒侧壁出气口 25和进气口 26的阀门，记录采集结束时间。
[0030]D回收活性炭盒，将活性炭盒送回地面实验室，采用低本底多道Y能谱仪进行活性炭盒氡气测量工作。
【权利要求】
1.一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:包括抽气泵、主动式活性炭盒、干燥装置及集气装置，主动式活性炭盒内装有优质椰壳颗粒活性炭，活性炭盒两侧侧壁设有出气口和进气口，出气口和抽气泵相连，进气口与干燥装置一端相连，集气装置的抽气杆底端预留有气孔，抽气杆的出气口与干燥装置的另一端相连。
2.如权利要求1所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:所述的抽气泵为防爆型，其抽气口与主动式活性炭盒的出气口相连。
3.如权利要求1所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:所述的活性炭盒为主动式活性炭盒，其两侧侧壁中心位置对称设置有进气口和出气口，侧壁内侧对称设有多孔板，多孔板与活性炭盒内壁形成一个气室空腔。
4.如权利要求1所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:所述的活性炭盒为方形，活性炭盒上部为圆形活动盖帽，通过螺纹与活性炭盒体顶部的圆形螺口相连，盖帽内壁底部周边设有橡胶圈。
5.如权利要求1所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:所述的干燥装置两端为过滤棉，中间为变色娃胶。
6.如权利要求1所述的一种基于活性炭盒法的煤矿氡气测量装置，其特征在于:所述的集气装置为一个铁质的抽气杆，抽气杆底端设置有气孔。
【文档编号】E21B49/08GK204126642SQ201420514795
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月7日 优先权日:2014年9月7日
【发明者】魏建平, 李恩福, 徐向宇, 王云刚, 刘雯, 任喜超, 宋会磊 申请人:河南理工大学