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        選煤廠煤倉瓦斯積聚規(guī)律探討及治理

        2020-03-03 03:21:44
        江西煤炭科技 2020年1期

        張 鋒

        (山西晉煤集團(tuán)沁秀煤業(yè)有限公司岳城煤礦,山西 晉城 048006)

        1 概述

        岳城煤礦為高瓦斯礦井,建有一座年入洗能力2.40 Mt的選煤廠。選煤廠共修建3個煤倉,倉高40 m,采用局部通風(fēng)機(jī)排放瓦斯,見圖1。

        圖1 煤倉排瓦斯

        岳城煤礦3#煤層工作面回采期間,瓦斯相對涌出量為7.79 m3/t,絕對涌出量為1.2 m3/min。隨著井下3#煤量的不斷增加,煤層瓦斯含量和煤倉瓦斯含量也在不斷增加,在選煤廠洗選、轉(zhuǎn)載原煤過程中,煤塊跌落分離,也會釋放出一定濃度的瓦斯,對選煤廠煤倉通風(fēng)管理造成很大隱患:一是選煤廠采用局部通風(fēng)機(jī)抽排瓦斯,由于瓦斯運動積聚原理與井下有很大差異,很難排查瓦斯異常區(qū),成為潛在的爆炸危險源;二是精煤分級篩處煤塵大,環(huán)境粉塵濃度高,極易導(dǎo)致次生災(zāi)害。當(dāng)煤倉貯存量達(dá)到85%時,煤倉上部瓦斯?jié)舛认募緯r間達(dá)到2.5%~4%,給運煤作業(yè)造成很大威脅。因此,非常有必要分析研究煤倉瓦斯放散規(guī)律,制定瓦斯治理方案,確保煤倉運行安全。

        2 瓦斯放散規(guī)律分析

        2.1 影響因素分析

        煤倉瓦斯涌出量與原煤的多項參數(shù)有關(guān),如原煤瓦斯含量、瓦斯放散速度、煤的塊狀大小、開采落煤至運至煤倉時間、煤倉容積、通風(fēng)條件及貯存時間等因素,即原煤開采時間越長,煤的變質(zhì)程度越高,煤的塊率越大,煤倉容積越大,貯存時間越長,煤倉瓦斯涌出量越大。

        2.2 煤倉料位與煤倉內(nèi)瓦斯賦存規(guī)律分析

        由選煤廠調(diào)整給煤機(jī)運量三次,每次通過在煤倉內(nèi)布置的3個甲烷傳感器,進(jìn)行24 h不間斷瓦斯?jié)舛葯z測,通過煤倉料位計及時記錄不同時間段煤倉的存煤線高度,總結(jié)出三者之間的規(guī)律。

        在現(xiàn)場設(shè)置塊煤倉和末煤倉不同料位高度,即塊煤倉分別距煤倉頂部為5 m、8 m、10 m、13 m、15 m,末煤倉分別距煤倉頂部為5 m、8 m、10 m、13 m、15 m、18 m、20 m,利用獨立的瓦斯在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)測定,實測數(shù)據(jù)見表1。

        表1 不同料位塊煤倉及末煤倉內(nèi)瓦斯分布規(guī)律(2017.10.16)

        由表1可以看出:由于煤倉頂部封閉空間所致,雖然頂部有諸多瓦斯排放孔,但仍然呈現(xiàn)出距煤倉頂部距離越近,瓦斯?jié)舛仍礁叩囊?guī)律;數(shù)據(jù)顯示,塊煤倉三個甲烷探頭平均濃度隨著距煤倉頂部的距離變化最高為0.33%,最低為0.18%;末煤倉三個甲烷探頭平均濃度隨著距煤倉頂部的距離變化最高為0.35%,最低為0.23%;末煤倉瓦斯明顯高于塊煤倉瓦斯,且都逼近距離報警臨界值0.5%。

        2.3 煤倉料位與煤倉內(nèi)瓦斯賦存規(guī)律分析

        在現(xiàn)場設(shè)置塊煤倉和末煤倉不同給煤機(jī)運量,即塊煤倉分別為1040、1300、1560 t/h三個檔位,末煤倉分別為2400、3000、3600 t/h三個檔位,采用獨立的瓦斯在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)測定,塊煤倉、末煤倉實測數(shù)據(jù)見表2、表3。

        表2 不同給煤機(jī)運量塊煤倉內(nèi)瓦斯分布規(guī)律(2017.10.24)

        表3 不同給煤機(jī)運量末煤倉內(nèi)瓦斯分布規(guī)律(2017.10.24)

        由上表可知:給煤機(jī)運量越大,瓦斯?jié)舛仍礁?;塊煤倉三個甲烷探頭平均濃度隨著給煤機(jī)運量的變化最高為0.23%,最低為0.11%,但均都小于0.5%;末煤倉三個甲烷探頭平均濃度隨著給煤機(jī)運量的變化最高為0.20%,最低為0.06%,也均都小于0.5%;由于試驗煤倉為產(chǎn)品倉,經(jīng)過洗選工藝后,煤質(zhì)內(nèi)已經(jīng)逸散出一大部分瓦斯,本來瓦斯涌出量都小于原煤倉,一般情況下,即是給煤機(jī)運量處于最大檔位也不會帶來瓦斯超限。但實際系統(tǒng)監(jiān)測顯示,有時放煤過程中瓦斯會出現(xiàn)異常涌出,導(dǎo)致傳感器因瞬間甲烷濃度超過0.5%而報警。因此,為了防范煤倉放煤時瓦斯的異常涌出,避免瓦斯瞬間積聚,有必要對煤倉進(jìn)行自然通風(fēng)優(yōu)化改進(jìn),從根本上杜絕隱患的發(fā)生。

        3 煤倉改進(jìn)方案

        3.1 加裝對流通風(fēng)口

        通過在煤倉頂部增加進(jìn)風(fēng)口等方式,加強煤倉頂部的對流通風(fēng),見圖2。

        圖2 進(jìn)風(fēng)口開孔優(yōu)化

        圖2中,分別在倉頂壁和截錐殼增加進(jìn)風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口的數(shù)量、角度、大小如圖所示,開口位置避開筒倉主體承重結(jié)構(gòu),進(jìn)風(fēng)口安裝完畢后要對孔口進(jìn)行加固并安裝擋雨欄,確保對流通風(fēng)順暢。

        3.2 加裝瓦斯收集器

        在煤倉頂部加裝自然通風(fēng)器和瓦斯收集器,見圖3。

        圖3 自然通風(fēng)管及瓦斯收集器加裝

        通過加裝自然通風(fēng)管及瓦斯收集器,能夠在倉頂和進(jìn)風(fēng)口之間形成風(fēng)壓差,將倉內(nèi)瓦斯通過通風(fēng)器和進(jìn)風(fēng)口自然排出,達(dá)到稀釋瓦斯的目的。

        4 改進(jìn)效果

        對筒倉優(yōu)化改進(jìn)后,對煤倉頂部、中部、給煤機(jī)出煤口及皮帶轉(zhuǎn)載處瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行為期7天的實測,得瓦斯?jié)舛却笮∫姳?。

        表4 改造后煤倉不同區(qū)域瓦斯?jié)舛龋?018.9)

        由上表可知,經(jīng)過改造后,煤倉頂部甲烷濃度最大值為0.04%,平均濃度為0.028%;中部甲烷濃度最大值為0.06%,平均濃度為0.04%;給煤機(jī)出煤口甲烷濃度最大值為0.12%,平均濃度為0.09%;轉(zhuǎn)載點甲烷濃度最大值為0.12%,平均濃度為0.09%。筒倉各主要位置的瓦斯均降到0.5%以下,能夠滿足生產(chǎn)要求,同時有效緩解了區(qū)域瓦斯積聚情況,消除了現(xiàn)場安全隱患。

        5 結(jié)語

        通過分析選煤廠筒倉內(nèi)瓦斯放散規(guī)律,明確了煤倉給煤機(jī)出煤口和皮帶轉(zhuǎn)載處屬于瓦斯富集區(qū)域,并通過加裝對流通風(fēng)口和瓦斯收集器等方式加強該區(qū)域瓦斯的自然通風(fēng)。經(jīng)通風(fēng)部門測定,煤倉改造后,煤倉頂部甲烷濃度最大值為0.04%,平均濃度為0.028%;中部甲烷濃度最大值為0.06%,平均濃度為0.04%;給煤機(jī)出煤口甲烷濃度最大值為0.12%,平均濃度為0.09%;轉(zhuǎn)載點甲烷濃度最大值為0.12%,平均濃度為0.09%。甲烷濃度值均低于0.5%,有效降低煤倉瓦斯,滿足安全生產(chǎn)要求。

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