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煤仓下口封闭式全风压排瓦斯装置实践研究

时间:2018-08-04 12:49作者:admin打印字号:

煤仓下口封闭式全风压排瓦斯装置实践研究
刘晋隆 韩剑
(山西晋城无烟煤矿业集团有限公司通风处 山西 晋城 048006)
摘  要:成庄矿井下东、西主煤仓给煤机同时给煤时,放煤口及下风侧瓦斯与粉尘浓度往往超限。通过分析现场瓦斯及粉尘参数,结合现场条件,实践了“封闭式全风压排瓦斯装置”方案,成功解决了煤仓下口瓦斯及粉尘超限问题,确保了矿井安全高效生产。
关键词:全风压;煤仓;瓦斯超限
The practice of closed full pressure exhaust gas equipment under the bunker
 JinLong Liu  Jack Han
(JinCheng anthracite coal mining group co.ltd ,JinCheng  454000,China)
Abstract In ChengZhuang Coal Mining,When the east and west main bunkers underground put coal in the same time, gas and dust concentration often over limited in the putting coal port and downwind . By analyzing the gas and dust parameters with the conditions, practice a “closed full pressure exhaust gas equipment”,successfully resolved the problems of gas and dust over limited at coal bunker, to ensure the safe and efficient production.
Key words full pressure; bunker; gas over limited

1 背景
在高瓦斯矿井中,煤仓是瓦斯事故的重大危险源。 煤仓原煤的贮存地点多为封闭、半封闭立式煤仓。井下煤炭采掘后由皮带运送进入主煤仓后,煤仓下部贮煤堵严煤仓下口,主煤仓内空间形成盲仓,瓦斯能长时间、均匀地从煤体中释放出来,造成仓间瓦斯局部积存。有些高瓦斯矿井主煤仓内瓦斯浓度可达4%及以上,因此当贮煤仓内积有存煤时,仓内瓦斯浓度超限,极有可能发生燃爆事故,从而给矿井的安全生产管理带来威胁[1]
针对于此,主要采取的方法有:一是在主要瓦斯区域安装了大量的轴流式通风机、瓦斯传感器、通风机闭锁传感器等装置,实现了瓦斯风电闭锁[2]。新开掘巷道将放煤口高浓度瓦斯直接引入回风巷,风排稀释瓦斯。前者做法是在主斜井胶带机尾给煤机处还安装了两台局扇,利用局部通风机送风稀释瓦斯,就需要派专人看护局部通风机,增加劳力物力;倘若局部通风机出现故障停运,放煤点瓦斯又会积聚瓦斯。后者做法是在给煤点附近重新掘出一条巷道,风排瓦斯,这样固然可行,但增加人力物力不经济。
而利用自然通风、全风压和焚风效应把仓内瓦斯稀释、抽出并释放于安全地点,是目前无论是井下还是地面煤仓解决瓦斯问题的新兴研究方向,国外探索较早,实施项目较多,技术已趋于成熟;国内正处于探索、推广阶段。该技术的研究、推广和应用,可为我国高瓦斯矿井选煤厂治理煤仓瓦斯开辟一条新途径[3]
2 概况
成庄矿位于山西晋城市井田面积为74.338km2,设计生产能力为4.0Mt/a,高瓦斯矿井,为分区抽出式通风方法。矿井有两个水平,井田采用盘区布置方式。一盘区现已回采完毕,二、三、四、五盘区在生产。该矿出煤胶带系统布置在主斜井中,采用带式输送机运输,主斜井机尾东、西两个煤仓下口分别安装有两台型号为GZY-1530给煤机。随着成庄矿开采区域的延伸,所有采掘工作面均已经进入高瓦斯区域,造成相对瓦斯涌出量升高,这就导致井下煤炭储存点或转运点的空气中瓦斯浓度的升高,极易造成局部瓦斯积聚。
由于该矿分东、西两个区域开采,所采煤炭分别从盘区胶带巷东西两个方向转运到各自煤仓,后再由煤仓落煤至主斜井皮带机头位置经皮带传送至地面,详见图1。如果同时开启东、西主煤仓落煤,这就导致主斜井皮带机头下风侧瓦斯浓度会达到或超过《规程》规定临界值。
目前成庄矿主斜井未设置调风窗等通风设施,巷道内风量无法实现风量再提升,东西主煤仓放煤点下侧没有直通盘区回风巷的联络巷道,无法形成独立的通风系统风排瓦斯,如图1所示。这样一来时间一长就难免造成瓦斯积聚超限,给矿井的安全生产管理带来不利影响。因此,该矿从实际出发,分析、研究和实践了新的“封闭式全风压排瓦斯装置”,从现场应用来看取得了良好的效果。

图1 主煤仓附近进回风巷示意图
3 问题与实践
(1)积聚瓦斯量计算
东、西煤仓下口利用主斜井进风稀释放煤瓦斯。根据现场采集数据,主斜井配风量约为638m3/min左右。
在东仓单独落煤时,环境中瓦斯监测平均浓度为0.57%CH4;根据瓦斯浓度、风量及瓦斯量关系可以得出东仓单独放煤时落煤点瓦斯涌出量q为:                               =638m3/min×0.57%=3.64m3/min
在西仓单独落煤时,环境中瓦斯监测平均浓度为0.63%CH4(四盘区煤体瓦斯含量平均较高);可以得出西煤仓单独放煤时落煤点瓦斯涌出量q西为: 
 =638m3/min×0.63%=4.02m3/min
如果东、西主煤仓同时给煤放煤的话,现场环境中瓦斯浓度将发生叠加,则ρ为:
=(3.64+4.02)/638×100%=1.2% CH4
综上所述,如果东、西主煤仓同时放煤,则现场瓦斯浓度将达到1.2% CH4,在距离放煤口200mm下风侧位置实测的瓦斯浓度甚至达到过3% CH4以上,超规定。特别是现场巷道断面大、风速低,给煤机等机电设备相对集中,部分风流不畅的地点极易发生瓦斯积聚,引起瓦斯超限事故。
(2)以往措施存在的问题
为杜绝瓦斯事故,有效控制主煤仓瓦斯,在煤仓上下都配备了风机,强制性地抽出和稀释瓦斯;同时还装设了瓦斯监测监控系统、瓦斯电闭锁、风电闭锁保护[4]。这样一来又带来其他问题:①风机长时间运行,难免发生故障,会导致瓦斯超限断电事故;②煤仓上、下口处机械设备较多,风机检修不便,工作不仅危险,且工作量大。③风机不间断不间断运行,不仅需要人力物力成本,且耗电量也相当大。
(3)具体解决实践

为彻底解决主煤仓下口放煤瓦斯问题,成庄矿对主煤仓附近至回风巷通道机通风系统进行了总体分析,根据现场情况提出了“封闭式全风压排瓦斯管道装置”解决煤仓下口瓦斯排放方案,该装置安装线路为“主斜井皮带机尾主煤仓—3#联络巷—1#横川—盘区回风巷”,具体线路见图1。
具体实施方法是先在东、西主煤仓相对的给煤机上方加装瓦斯“瓦斯收集罩”(见图2),其实现放煤端口瓦斯的人为“积聚”;再将溜槽口和簸箕上方全部密闭,在“瓦斯收集罩”正上方开一抽放口,与下游端全负压通风管道相联接,实现全负压瓦斯排放,避免瓦斯超限报警或断电。
全负压通风管道直径为600mm的硬质导风管(抗静电阻燃),并通过最近的线路延伸至总回风巷,利用总进总回间挡风墙隔开进回风形成独立的回风通道,在原有的全风压通风巷道内形成“给煤机下口—瓦斯收集罩—φ600mm管路—调节阀”的独立通风通道,即在煤仓给煤机下口形成直通总回风巷的独立通风系统。该系统通过“调节阀”来控制管路中风量,经实地测量管道中最大风量可达200m³/min,管道中瓦斯浓度最大为1.91% CH4,能排走主煤仓瓦斯量为3.83m³/min,同时主斜井皮带机头下风侧瓦斯浓度将为0.6%以下,最终解决了煤仓下口给煤机放煤瓦斯超限问题。具体如图2所示。

2 封闭式全风压排瓦斯装置工作原理图

4 实施效果
(1)现场实际效益
“封闭式全风压排瓦斯装置”完成后使主煤仓给煤机出煤口瓦斯源直接通过硬质导风管路进入总回风巷,避免了放煤瓦斯进入盘区进风大巷,成功解决了煤仓下口瓦斯积聚问题,使井下主煤仓附近及下风侧瓦斯浓度一直维持在0.5%以下,达到瓦斯治理的目的,继而实现东、西仓给煤机同时出煤,解决了瓦斯超限制约煤炭提升的问题。同时“瓦斯收集罩”还起到落煤点、转载点封闭仓效果,防止落煤时粉尘飞扬,起到降尘目的,有效改善了井下作业环境,为职工身心健康提供了保障。
(2)经济核算效益
①按照成庄矿目前的巷道工程造价3万元/米来计算,本次系统优化通过硬质导风管路形成的“封闭式全风压排瓦斯管道装置”独立通风系统,这样可以省掉一条约120m的巷道工程量,节约通风瓦斯成本3万元×120m=360万元。
②取消原局部通风机压风解决瓦斯方案,以局部通风机每天开启16h计算,每年可节约电费11×16×330×1.3=7.5万元。
③人工成本核算,原方案每班需要配备至少一名风机看护人员,每天三班需要三人,没人每年工资支出为10万元,三人为3×10=30万。
三方面汇总来看,每年共花费约397.5万元,而新方案“封闭式全风压排瓦斯装置”费用廉价,核算成本为30万,且新方案不需要配置专职人员看护,仅需要瓦斯检查员定期巡检就行。这样一来就可以每年节省367.5万元。
5 小结
 “封闭式全风压排瓦斯装置” 仅用少量的投资就保证了井下主煤仓放煤时通风安全问题,该装置不仅可以在煤炭行业利用,也可以为其他行业系统管理提供借鉴。另外该装置通风管道中未考虑内置降尘喷雾,如果在通风管道中部或是末端“调节阀”位置安设防尘喷嘴降尘将会使该装置更加完美。

 
参考文献
[1] 张东晨,赵志国,王涛. 高瓦斯矿井选煤厂煤仓瓦斯灾害的防治[J]. 选煤技术,2011, (01):32-33.
[2] 王志强.望峰岗选煤厂煤仓瓦斯治理的几点措施[J]. 煤炭加工与综合利用,2009(04): 26.
[3] 李树军.依靠自燃通风治理地面煤仓瓦斯[J]. 山西焦煤科技,2011(11):21.
[4] 张春平.浅谈高瓦斯矿井选煤厂煤仓瓦斯治理新途径[J]. 科技情报开发与经济,2011,21(01):226-227.
 
作者简介:刘晋隆,男,1974年生,山西晋城人,毕业于华北科技学院,工程师,现在晋煤集团从事煤矿通风安全技术管理工作。
 
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