瓦斯治理技術(shù)與瓦斯抽放研究的意義？

【專家解說(shuō)】：因此，為了保證選煤廠的安全生產(chǎn)，筆者根據(jù)自己多年的礦井治理瓦斯積聚問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合屯蘭選煤廠煤倉(cāng)瓦斯情況，研制了一種“選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理裝置”，徹底解決了現(xiàn)有選煤廠煤倉(cāng)存在的瓦斯超標(biāo)易造成瓦斯爆炸和治理費(fèi)用昂貴等難題。 2選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理裝置的研究 2.1屯蘭選煤廠煤倉(cāng)瓦斯情況 屯蘭選煤廠始建于1997年10月，是設(shè)計(jì)入選原煤40Mt/a的特大型煉焦選煤廠，1997年10月31日正式投產(chǎn)?，F(xiàn)有原煤倉(cāng)4個(gè)，產(chǎn)品倉(cāng) 4個(gè)，2個(gè)轉(zhuǎn)載站。屯蘭礦生產(chǎn)的原煤由帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)向屯蘭選煤廠4個(gè)原煤倉(cāng)儲(chǔ)存待選，原煤經(jīng)洗選后，其產(chǎn)品由帶式運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入4個(gè)不同的產(chǎn)品倉(cāng)等待外運(yùn)。緩沖倉(cāng)2個(gè)暫不用，只是在生產(chǎn)緊張時(shí)使用。 原煤倉(cāng)4個(gè)每個(gè)倉(cāng)直徑φ21m、高42.00m(儲(chǔ)煤凈高34.62m)、最大儲(chǔ)存煤量3600t，原煤倉(cāng)內(nèi)的瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)8.2%。 產(chǎn)品倉(cāng)4個(gè)每個(gè)倉(cāng)直徑φ21m、高44.87m(儲(chǔ)煤凈高39.00m)、最大儲(chǔ)存煤量3300t，產(chǎn)品倉(cāng)內(nèi)的瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)9.0% 2.2新型瓦斯治理裝置的研究 2.2.1新型瓦斯治理裝置的試驗(yàn)研究 為了解決屯蘭選煤廠煤倉(cāng)瓦斯問(wèn)題，筆者多次到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)選煤廠大氣參數(shù)和多種氣體(等20多種)，調(diào)查和分析屯蘭選煤廠歷年的大氣壓力、溫度、濕度變化規(guī)律。并結(jié)合現(xiàn)有的理論結(jié)合大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)屯蘭選煤廠煤倉(cāng)和運(yùn)輸長(zhǎng)廊瓦斯參數(shù)進(jìn)行正交理論分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)分析，從而得出最佳的試驗(yàn)方案。 對(duì)確立的最優(yōu)方案再進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，在試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)參數(shù)不斷修正。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有存在的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的比較、分析、歸納、總結(jié)，并借助現(xiàn)代分析技術(shù)和手段，得出了最佳治理屯蘭選煤廠煤倉(cāng)及運(yùn)輸長(zhǎng)廊瓦斯積聚問(wèn)題的試驗(yàn)方案。 2.2.2煤倉(cāng)新型瓦斯治理系列裝置設(shè)計(jì) 煤倉(cāng)新型瓦斯治理技術(shù)方案是：選煤廠煤倉(cāng)瓦斯積聚治理裝置由若干個(gè)煤倉(cāng)瓦斯分離器、風(fēng)幛、雙向風(fēng)窗和焚風(fēng)通風(fēng)塔組成，煤倉(cāng)瓦斯分離器設(shè)在煤倉(cāng)的周邊，風(fēng)幛設(shè)在煤倉(cāng)頂部的中央，雙向風(fēng)窗設(shè)在煤倉(cāng)外壁的上方，檒風(fēng)通風(fēng)塔設(shè)在煤倉(cāng)頂部的兩邊或煤倉(cāng)外壁的上方。 煤倉(cāng)瓦斯分離器由筒體、瓦斯釋放帽、瓦斯釋放孔和過(guò)濾網(wǎng)等構(gòu)成，瓦斯釋放帽設(shè)在筒體得頂部，瓦斯釋放孔設(shè)在瓦斯釋放帽上，過(guò)濾網(wǎng)均勻設(shè)在筒體上，煤倉(cāng)瓦斯分離器主要功能是將煤體內(nèi)或煤體上方的瓦斯，按所要求的方向分離出來(lái)。 風(fēng)幛是一個(gè)圓臺(tái)型的筒體，雙向風(fēng)窗由向上風(fēng)葉、向下風(fēng)葉和框架組成，向上風(fēng)葉設(shè)在框架的上部，向下風(fēng)葉設(shè)在框架的下部， 檒風(fēng)通風(fēng)塔由焚風(fēng)曲線體、變線體、集風(fēng)道和三叉排風(fēng)器等構(gòu)成，主要功能是形成強(qiáng)大的焚風(fēng)效應(yīng)，按所要求的方向?qū)⑼咚古诺矫簜}(cāng)外。 由于屯蘭選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理系列裝置采用了煤倉(cāng)瓦斯分離器、風(fēng)幛、雙向風(fēng)窗和檒風(fēng)通風(fēng)塔，構(gòu)成了一個(gè)綜合治理裝置，能夠降低或消除煤倉(cāng)中的全部瓦斯，徹底治理選煤廠瓦斯積聚的問(wèn)題。 3實(shí)施效果 3.1安全效果 根據(jù)屯蘭選煤廠特定的地理環(huán)境和氣候條件影響的實(shí)際情況，根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)理論，確定采用風(fēng)幛、風(fēng)窗、通風(fēng)塔、焚風(fēng)通風(fēng)塔等通風(fēng)設(shè)施后，屯蘭選煤廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要害部位和各個(gè)局部地點(diǎn)的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到以下效果,符合煤礦法律、法規(guī)和《煤礦安全規(guī)程》要求。 1］原煤倉(cāng)［包括產(chǎn)品倉(cāng)］頂部皮帶長(zhǎng)廊的采用通風(fēng)設(shè)施后瓦斯?jié)舛瘸Ｄ赀_(dá)到0.5%以下。 2］原煤倉(cāng)［包括產(chǎn)品倉(cāng)］內(nèi)部上隅角(死角)采用通風(fēng)設(shè)施后，瓦斯?jié)舛仍谡Ｉa(chǎn)情況下0.5%以下。 3］原煤倉(cāng)［包括產(chǎn)品倉(cāng)］底部溜煤口倉(cāng)內(nèi)，采用通風(fēng)設(shè)施后，瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)到0.5%以下。 4］原煤倉(cāng)［包括產(chǎn)品倉(cāng)］頂部皮帶長(zhǎng)廊的(有工作人員的場(chǎng)所)的地點(diǎn)，采用通風(fēng)設(shè)施后達(dá)到達(dá)到各自的《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》和《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》安全濃度。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明瓦斯?jié)舛扔稍瓉?lái)的8.2%,常年可降低到0.5%以下，瓦斯?jié)舛韧耆蠂?guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的安全濃度。具有治理瓦斯安全可靠，使企業(yè)的安全生產(chǎn)和從業(yè)人員的生命安全以及企業(yè)財(cái)產(chǎn)得到保證，真正意義地實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。 3.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià) 根據(jù)屯蘭選煤廠現(xiàn)有情況概算其經(jīng)濟(jì)效益。 3.2.1軸流式通風(fēng)機(jī)方案 該選煤廠原煤倉(cāng)4個(gè)，每倉(cāng)1臺(tái)5.5KW軸流式通風(fēng)機(jī)，2#倉(cāng)另安裝1臺(tái)2×15KW軸流式通風(fēng)機(jī),倉(cāng)上走廊有2臺(tái)5.5KW移動(dòng)式通風(fēng)機(jī),倉(cāng)下安裝有1臺(tái)2×15KW軸流式通風(fēng)機(jī)，放煤溜槽口有2臺(tái)5.5KW移動(dòng)式通風(fēng)機(jī);精煤倉(cāng)4個(gè)，每倉(cāng)2臺(tái)5.5KW軸流通風(fēng)機(jī)，倉(cāng)上走廊有1臺(tái)5.5KW 移動(dòng)式通風(fēng)機(jī),倉(cāng)下安裝有1臺(tái)2×15KW軸流式通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)載點(diǎn)落煤處安裝1臺(tái)5.5KW移動(dòng)式通風(fēng)機(jī)。 1)瓦斯處理主要費(fèi)用。根據(jù)該選煤廠提供的實(shí)際費(fèi)用：①電費(fèi)：5.5KW移動(dòng)式通風(fēng)機(jī)月電耗1980元，年電耗23760元;2×15KW倉(cāng)下通風(fēng)機(jī)月電耗10800元，年電耗129600元。 2)風(fēng)機(jī)折舊費(fèi)。2×15KW倉(cāng)下通風(fēng)機(jī)原價(jià)5萬(wàn)元服務(wù)年期7a，年折舊費(fèi)7143元;2.86臺(tái)為20429元/a;5.5KW移動(dòng)式通風(fēng)機(jī)原價(jià)2.7萬(wàn)元服務(wù)年期7a，年折舊費(fèi)3857元，2.86臺(tái)為11031元/a。 新型瓦斯積聚治理裝置一個(gè)相當(dāng)于2.86臺(tái)軸流式通風(fēng)機(jī)，且效果比軸流式通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定、可靠。 3.2.2新型瓦斯積聚治理裝置方案經(jīng)濟(jì)效益 若停用風(fēng)機(jī)，改用瓦斯積聚治理裝置則： 1)停1臺(tái)5.5KW通風(fēng)機(jī)年省費(fèi)用:23760+11031=34791元/a;停1臺(tái)2×15KW軸流式通風(fēng)機(jī)其費(fèi)用:129600+20429=150029元/a。 2)4個(gè)原煤倉(cāng)通風(fēng)機(jī)全部停用(8臺(tái)5.5KW;2臺(tái)2×15KW)，其費(fèi)用為:34791×8+150029×2=278328+300058=578386元/a。 3)4個(gè)精煤倉(cāng)通風(fēng)機(jī)全部停用(10臺(tái)5.5KW;1臺(tái)2×15KW),其費(fèi)用為:34791×10+150029=347910+150029=497939元/a。 3.2.3費(fèi)用 服務(wù)年限按20a計(jì)算：4個(gè)原煤倉(cāng)為1156.77萬(wàn)元,4個(gè)精煤倉(cāng)為995.88萬(wàn)元，合計(jì)156.77+995.88=2152.65萬(wàn)元。 新型瓦斯積聚治理裝置的一次性制造加工成本費(fèi)用為128萬(wàn)元，則節(jié)省費(fèi)用為2024.65萬(wàn)元。 可見(jiàn)在屯蘭選煤廠安裝“選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理系列裝置”以后，由于該裝置是安全、經(jīng)濟(jì)、永固、無(wú)動(dòng)力的構(gòu)造設(shè)施，以其取代原設(shè)計(jì)的軸流式通風(fēng)機(jī)，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。 3.2社會(huì)效益： 新裝置填補(bǔ)了我國(guó)選煤廠瓦斯治理的空白，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)無(wú)動(dòng)力治理瓦斯新經(jīng)驗(yàn)和先例，對(duì)所有高瓦斯選煤廠的瓦斯治理開(kāi)辟了一條新途徑，為以后大型選煤廠設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大型選煤廠永久性的瓦斯治理。同時(shí)由于該系列裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，不需經(jīng)常維修，無(wú)需專人操作，具有簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此易于在全國(guó)煤炭行業(yè)［以及礦山］推廣使用，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 4、結(jié)論 總結(jié)“選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理裝置”有以下特點(diǎn)： 1)、該技術(shù)的發(fā)明屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，世界先進(jìn)，具有技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)合理，填補(bǔ)了我國(guó)選煤廠瓦斯治理的空白。屬于世界性先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到世界先進(jìn)水平。 2)、該裝置的使用將有效的治理選煤廠煤倉(cāng)瓦斯積聚問(wèn)題。它的研制成功將對(duì)所有高瓦斯選煤廠煤倉(cāng)瓦斯治理開(kāi)辟一條新途徑。 3)、該裝置是安全、經(jīng)濟(jì)、永固、無(wú)動(dòng)力的構(gòu)造設(shè)施，以其取代常用的軸流式通風(fēng)機(jī)，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。 4)、該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，不需經(jīng)常維修，簡(jiǎn)便易行，無(wú)需專人操作，易于推廣使用，且開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)選煤廠無(wú)動(dòng)力治理瓦斯經(jīng)驗(yàn)和先例。 5)、這項(xiàng)新技術(shù)的成功運(yùn)用到設(shè)計(jì)上將對(duì)我國(guó)大型選煤廠煤倉(cāng)瓦斯積聚治理產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義。給以后大型選煤廠設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)的新技術(shù)。 6)、開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)無(wú)動(dòng)力治理瓦斯新經(jīng)驗(yàn)，不需要巨資安裝帶動(dòng)力的通風(fēng)設(shè)備，一次安裝，永久使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安全可靠，以確保該系統(tǒng)的安全性。 7)特別指出選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理裝置是無(wú)噪音、無(wú)動(dòng)力、無(wú)污染的通風(fēng)構(gòu)造設(shè)施，純屬于環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品。 8)、本裝置的原理，可以拓展到所有需要排氣、排污的建筑、工廠、礦山，以及民宅、廚房無(wú)動(dòng)力排油煙機(jī)等等領(lǐng)域。 該技術(shù)可以取消全國(guó)選煤廠所有的通風(fēng)機(jī)，而且完全徹底永久解決瓦斯積聚問(wèn)題。 選煤廠煤倉(cāng)新型瓦斯治理裝置在全國(guó)乃至全世界推廣使用,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)瓦斯治理的先驅(qū)，具有推廣使用價(jià)值。 瓦斯抽放研究 煤礦礦井中瓦斯涌出量很大，靠通風(fēng)難以稀釋排除時(shí)，可用抽放的方法,排除瓦斯,減少通風(fēng)負(fù)擔(dān)。40年代末,中國(guó)在撫順煤田進(jìn)行抽放瓦斯試驗(yàn),50年代應(yīng)用于生產(chǎn)，抽出數(shù)量逐年增加。其后陽(yáng)泉、天府、中梁山、包頭、南桐、北票等礦區(qū)也陸續(xù)開(kāi)展抽放瓦斯工作。1981年全國(guó)一百多個(gè)礦井安設(shè)了抽放瓦斯設(shè)備，每年抽放瓦斯達(dá)3億米3，供給工業(yè)、民用燃料和作化工原料，變害為利。 抽放工藝 在地面建立瓦斯泵站，經(jīng)井下抽放瓦斯管道系統(tǒng)與抽放鉆孔連接，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成負(fù)壓，將瓦斯抽出，送入瓦斯罐，或直接供給用戶。如抽出瓦斯數(shù)量較小，或很不穩(wěn)定，可直接排放到大氣中。 抽放方法 按瓦斯來(lái)源不同，可分三類：①抽放開(kāi)采煤層本身的瓦斯。開(kāi)采高沼氣厚煤層時(shí)，瓦斯主要來(lái)自開(kāi)采層本身。撫順煤礦在煤巷掘進(jìn)前，從底板巖石巷道打鉆穿透煤層,鉆孔中插入鋼管并將孔口周圍密封,瓦斯從插管中抽出。因抽放超前于掘進(jìn)、回采，使采掘工作減少了瓦斯威脅，此法又稱“鉆孔預(yù)抽瓦斯”。②抽放鄰近煤層中的瓦斯。在多煤層礦井，用長(zhǎng)壁工作面回采時(shí)，頂?shù)装鍘r層和煤層（包括可采層與不可采層）卸壓，瓦斯流動(dòng)性增加，大量涌入工作面，危害生產(chǎn)。通常在回采前打鉆孔到頂板或底板的鄰近煤層，回采后瓦斯大量流入鉆孔，通過(guò)孔口插管，將瓦斯抽出。③抽放采空區(qū)的瓦斯。有的礦井采空區(qū)大量涌出瓦斯，可在采空區(qū)周圍密閉墻上插入鋼管；也可以從巷道向采空區(qū)打鉆孔，抽放瓦斯。 在條件適宜時(shí)還可從地面鉆孔抽放瓦斯。優(yōu)點(diǎn)是不受井下采煤工作的限制和干擾，鉆孔抽放工作可超前于采掘工作，抽放時(shí)間較充裕。缺點(diǎn)是鉆孔較深，需排除孔內(nèi)積水。 發(fā)展趨勢(shì) 目前中國(guó)瓦斯抽放量只占抽放瓦斯礦井全部涌出量的20％。正在研究瓦斯流動(dòng)規(guī)律，加大煤層的透氣性和改進(jìn)抽放工藝，進(jìn)一步提高瓦斯抽放量。