選煤廠煤倉(cāng)瓦斯積聚規(guī)律探討及治理

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(gè)煤倉(cāng)，倉(cāng)高40 m，采用局部通風(fēng)機(jī)排放瓦斯，見(jiàn)圖1。

圖1 煤倉(cāng)排瓦斯

岳城煤礦3#煤層工作面回采期間，瓦斯相對(duì)涌出量為7.79 m3/t，絕對(duì)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(cāng)瓦斯含量也在不斷增加，在選煤廠洗選、轉(zhuǎn)載原煤過(guò)程中，煤塊跌落分離，也會(huì)釋放出一定濃度的瓦斯，對(duì)選煤廠煤倉(cāng)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(yùn)動(dòng)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(xiǎn)源；二是精煤分級(jí)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(cāng)貯存量達(dá)到85%時(shí)，煤倉(cāng)上部瓦斯?jié)舛认募緯r(shí)間達(dá)到2.5%～4%，給運(yùn)煤作業(yè)造成很大威脅。因此，非常有必要分析研究煤倉(cāng)瓦斯放散規(guī)律，制定瓦斯治理方案，確保煤倉(cāng)運(yùn)行安全。

2 瓦斯放散規(guī)律分析

2.1 影響因素分析

煤倉(cāng)瓦斯涌出量與原煤的多項(xiàng)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(kāi)采落煤至運(yùn)至煤倉(cāng)時(shí)間、煤倉(cāng)容積、通風(fēng)條件及貯存時(shí)間等因素，即原煤開(kāi)采時(shí)間越長(zhǎng)，煤的變質(zhì)程度越高，煤的塊率越大，煤倉(cāng)容積越大，貯存時(shí)間越長(zhǎng)，煤倉(cāng)瓦斯涌出量越大。

2.2 煤倉(cāng)料位與煤倉(cāng)內(nèi)瓦斯賦存規(guī)律分析

由選煤廠調(diào)整給煤機(jī)運(yùn)量三次，每次通過(guò)在煤倉(cāng)內(nèi)布置的3個(gè)甲烷傳感器，進(jìn)行24 h不間斷瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，通過(guò)煤倉(cāng)料位計(jì)及時(shí)記錄不同時(shí)間段煤倉(cāng)的存煤線高度，總結(jié)出三者之間的規(guī)律。

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置塊煤倉(cāng)和末煤倉(cāng)不同料位高度，即塊煤倉(cāng)分別距煤倉(cāng)頂部為5 m、8 m、10 m、13 m、15 m，末煤倉(cāng)分別距煤倉(cāng)頂部為5 m、8 m、10 m、13 m、15 m、18 m、20 m，利用獨(dú)立的瓦斯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

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

由表1可以看出：由于煤倉(cāng)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(cāng)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(cāng)三個(gè)甲烷探頭平均濃度隨著距煤倉(cāng)頂部的距離變化最高為0.33%，最低為0.18%；末煤倉(cāng)三個(gè)甲烷探頭平均濃度隨著距煤倉(cāng)頂部的距離變化最高為0.35%，最低為0.23%；末煤倉(cāng)瓦斯明顯高于塊煤倉(cāng)瓦斯，且都逼近距離報(bào)警臨界值0.5%。

2.3 煤倉(cāng)料位與煤倉(cāng)內(nèi)瓦斯賦存規(guī)律分析

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置塊煤倉(cāng)和末煤倉(cāng)不同給煤機(jī)運(yùn)量，即塊煤倉(cāng)分別為1040、1300、1560 t/h三個(gè)檔位，末煤倉(cāng)分別為2400、3000、3600 t/h三個(gè)檔位，采用獨(dú)立的瓦斯在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定，塊煤倉(cāng)、末煤倉(cāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3。

表2 不同給煤機(jī)運(yùn)量塊煤倉(cāng)內(nèi)瓦斯分布規(guī)律（2017.10.24）

表3 不同給煤機(jī)運(yùn)量末煤倉(cāng)內(nèi)瓦斯分布規(guī)律（2017.10.24）

由上表可知：給煤機(jī)運(yùn)量越大，瓦斯?jié)舛仍礁撸粔K煤倉(cāng)三個(gè)甲烷探頭平均濃度隨著給煤機(jī)運(yùn)量的變化最高為0.23%，最低為0.11%，但均都小于0.5%；末煤倉(cāng)三個(gè)甲烷探頭平均濃度隨著給煤機(jī)運(yùn)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(yàn)煤倉(cāng)為產(chǎn)品倉(cāng)，經(jīng)過(guò)洗選工藝后，煤質(zhì)內(nèi)已經(jīng)逸散出一大部分瓦斯，本來(lái)瓦斯涌出量都小于原煤倉(cāng)，一般情況下，即是給煤機(jī)運(yùn)量處于最大檔位也不會(huì)帶來(lái)瓦斯超限。但實(shí)際系統(tǒng)監(jiān)測(cè)顯示，有時(shí)放煤過(guò)程中瓦斯會(huì)出現(xiàn)異常涌出，導(dǎo)致傳感器因瞬間甲烷濃度超過(guò)0.5%而報(bào)警。因此，為了防范煤倉(cāng)放煤時(shí)瓦斯的異常涌出，避免瓦斯瞬間積聚，有必要對(duì)煤倉(cāng)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(cāng)改進(jìn)方案

3.1 加裝對(duì)流通風(fēng)口

通過(guò)在煤倉(cāng)頂部增加進(jìn)風(fēng)口等方式，加強(qiáng)煤倉(cāng)頂部的對(duì)流通風(fēng)，見(jiàn)圖2。

圖2 進(jìn)風(fēng)口開(kāi)孔優(yōu)化

圖2中，分別在倉(cāng)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(kāi)口位置避開(kāi)筒倉(cāng)主體承重結(jié)構(gòu)，進(jìn)風(fēng)口安裝完畢后要對(duì)孔口進(jìn)行加固并安裝擋雨欄，確保對(duì)流通風(fēng)順暢。

3.2 加裝瓦斯收集器

在煤倉(cāng)頂部加裝自然通風(fēng)器和瓦斯收集器，見(jiàn)圖3。

圖3 自然通風(fēng)管及瓦斯收集器加裝

通過(guò)加裝自然通風(fēng)管及瓦斯收集器，能夠在倉(cāng)頂和進(jìn)風(fēng)口之間形成風(fēng)壓差，將倉(cāng)內(nèi)瓦斯通過(guò)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(duì)筒倉(cāng)優(yōu)化改進(jìn)后，對(duì)煤倉(cāng)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(shí)測(cè)，得瓦斯?jié)舛却笮∫?jiàn)表4。

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

由上表可知，經(jīng)過(guò)改造后，煤倉(cāng)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(diǎn)甲烷濃度最大值為0.12%，平均濃度為0.09%。筒倉(cāng)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(shí)有效緩解了區(qū)域瓦斯積聚情況，消除了現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析選煤廠筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯放散規(guī)律，明確了煤倉(cāng)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(guò)加裝對(duì)流通風(fēng)口和瓦斯收集器等方式加強(qiáng)該區(qū)域瓦斯的自然通風(fēng)。經(jīng)通風(fēng)部門(mén)測(cè)定，煤倉(cāng)改造后，煤倉(cāng)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(diǎn)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(cāng)瓦斯，滿足安全生產(chǎn)要求。