新匍京集团-最全网站手机版app官方下载 新匍京铁丝网 低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区却时有瓦斯爆炸事故发生,CO排放量减少97%

低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区却时有瓦斯爆炸事故发生,CO排放量减少97%



1 引言
在矿井辅助运输中,主运斜巷占有极其重要的位置,它是连接主要运输大巷和采区内部的咽喉,主运斜巷多采用串车提升,有的主运斜巷还兼做行人巷道,因此,主运斜巷的安全管理尤为重要,煤矿安全规程370条1-6款对倾斜井巷内使用串车提升的安全装备做出了具体规定;可归纳总结如下:一是斜巷跑车防护装置;二是防跑车、防误入装置;三是斜井信号装置。此三项装备是保证斜巷安全提升,防止各类运输事故发生的根本保障。随着科学技术的不断进步,斜巷安全装备由不规范的设施逐渐向规范的智能化的定型产品发展。例如,跑车防装置:目前较为普遍推广使用的有陕西航泰电气有限公司生产的FJB-A型双余度常闭式跑车防护装置和江苏常熟煤矿井筒专用设备厂生产的KHG6-127/B型常闭式跑车防护装置,均采用了PLC控制,FJB-A装置采用PLC分散控制,KHG6-127/B装置采用PL集散控制。其功能均能满足斜井跑车防护的需要。斜井信号装置:唐山开诚电器有限公司生产的PXK-3型PLC控制的信号装置不仅实现了信号闭锁、信号转发、位置显示和行车语音报警,而且还有双工通讯功能。防跑车、防误入装置:虽然目前尚无定型产品,但利用对道岔进行位置控制和位置显示的防误入装置已有厂家在做,并且也是利用PLC进行控制。
2 问题的提出
随着PLC控制技术的不断完善,采用分散和集散控制系统对斜井的安全装备实施过程控制和检测已成为不争的事实,但也随之产生了一些问题:
各类安全装备控制系统相互独立,给安装、维护工作带来较大的困难。现以朔里矿北三轨道装备为例,北三轨道跑车防护装置使用常熟KHG6-127/B跑车防护装置,斜井信号使用唐山PXK-3斜井信号装置。让我们先来看绞车房的设备,绞车房用于二套系统的PLC控制主站2台,各自的显示屏2台,同样用于绞车位置检测的传感器4台,各类控制、通讯电缆11根。如果再加上道岔位置控制装置,绞车房将有PLC控制主站3台,显示屏3台,传感器6台,通讯、控制电缆增加到14根,其中最多的电缆芯数是17芯/根。再来看看斜井各偏口的设备,每一个斜井偏口有PCL控制分站2台,用于各自的执行机构的动力控制箱2台,其最大壳体尺寸为460mm×470mm×210mm,最小壳体尺寸为320mm×210mm×150mm。再来看巷道内敷设的电缆,127V、660V电力线2根,KHG6-127/B用通讯、控制电缆3根,PXK-3用通用电缆,PLC控制,通讯电缆1根,合计电力电缆敷设的长度达到1000m,通
讯、控制电缆敷设的长度达到2000m,(北三轨道斜长500m)。最后来看控制系统的PLC,PXK-3信号装置采用日本三菱的FX系列PCL,KHG6-127/B装置采用德国西门子公司的S7系列的PLC。目前,虽然PLC正向开放式方向发展,但是各自的PLC在程序的编写,硬件配置仍存在较大的差别,彼此互不兼容,使用谁的PLC就必须掌握谁的PLC技术,这对煤矿的工程技术人员和日常维护人员来说,存在较大的难度,不利于日常维护。
由于系统的各自独立、互不兼容,形成重复性投入,造成较大的资源和资金的浪费。一个通讯、控制主站可以解决的问题,现有2个主站,用于绞车位置检测的传感器2个就能满足,现用4个传感器,如果系统能够兼容,利用串行数据传输,一根通讯电缆就能满足信号传输的需要。
3 解决方案
建立斜巷安全装备智能型综合控制平台。利用PC+PLC集散控制技术,设立小型工业以太网络,实施对斜巷的安全设施进行过程控制和实时检测,各个偏口的防跑车、防误入、斜井信号采用PLC控制分站进行信号采集,并通过通讯协议接口将信号上传主控PLC进行分析处理,并发出指令控制PLC控制分站对各个执行机构进行操作控制。具体如图1所示。
图片 1图1
斜巷安全装备智能控制网络系统结构
网络结构。如图1所示,整个系统采用现场总线技术组成一个小型的工业以太网,系统主要由工作站、交换机以及PLC构成。上位机与PLC之间采用以太网+交换机网络冗余结构通讯,系统的可靠性较高,信号传输的速率较快,完全可以满足防护装置挡车拦、道岔转辄机以及斜巷信号的控制和检测的需要。
PLC控制结构。PLC控制系统的CPU采用双机备份系统,可以在主CPU出现故障的情况下自动切换到备用CPU上,远程工作站采用双网冗余,保证了网络通讯的可靠性。一般的主提升斜巷偏口在2~5个,因此,远程工作站一般情况下不会超过6个,每一个远程工作站控制3个执行机构,负责38个I/O点的开关量的传输,并且主站与远程控制站之间的网络也采用双网冗余的通讯方式,现场的I/O点全部采用继电器进行隔离,可使控制系统具有更高的可靠性。
PLC配置。可选用日本三菱的Q系列PLC或施耐德公司的Quantum系列的PLC,这些公司生产的PLC用来组建以太网技术较为完善,使用效果也较好,以太网模板、通讯交换机、远程I/O适配器均是套件,用来完成斜巷3项安全设施的控制是绰绰有余的,并且选用一个公司的系列产品用来组网。系统稳定。可靠性高。
来源:湖北安全生产信息网

摘要:国内外统计资料表明,高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故的机率并不是很高,低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区却时有瓦斯爆炸事故发生。本文根据枣庄矿区低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区的实际情况,从低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区的成因着手分析,详细地探讨了低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区的治理对策。实践证明,本文提出的方法、对策既简单可行、又实用有效,对于其它矿区的瓦斯涌出异常区的有效治理具有较高的借鉴意义。
关键词:瓦斯涌出异常区;成因;治理对策;技术措施1引言
近年来,全国瓦斯爆炸事故时有发生,给国家财产和人民生命安全造成巨大损失,在社会上造成很坏影响。国内外统计资料表明高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故的机率并不是很高,低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区(瓦斯涌出异常区:按照瓦斯相对涌出量和绝对涌出量属于低瓦斯矿井,但在日常生产中瓦斯涌出量忽高忽低,瓦斯绝对涌出量偏大,局部区域瓦斯浓度经常接近或超过《煤矿安全规程》规定,给安全生产造成潜在威胁)却时有瓦斯爆炸事故发生。究其原因,主要是高瓦斯矿井从管理人员到广大职工非常重视瓦斯管理,装备先进,要求标准高,严格按规定操作,所以一般不会发生爆炸事故。与此相反,低瓦斯矿井职工特别是管理人员对瓦斯管理不到位,存有侥幸心理,
安全年投入不足(说起来重要,干起来次要,忙起来不要),一旦局部瓦斯超限,就有可能发生瓦斯爆炸事故。
2 矿区概况
枣庄矿业有限责任公司共有11对矿井,均为低瓦斯矿井,其中付村煤业有限公司、田陈矿、柴里矿三对矿井有瓦斯涌出异常区。
2.1 付村煤业有限公司东二采区
2000年4月,该采区210综采放顶煤工作面瓦斯涌出异常,涌出量偏高,在每年一度的矿井瓦斯等级鉴定中,被省局定为瓦斯异常区。2002年7月,3上215运顺掘进期间瓦斯涌出量曾达到5.25m3/min;2002年12月,3上215工作面投产后,瓦斯绝对涌出量为5~5.5m3/min,工作面风量为1100m3/min,回风流中瓦斯浓度为0.5%左右,回风隅角瓦斯浓度经常处于1%左右。2001、2002年仍被省局定为瓦斯异常区。
2.2 田陈矿北三采区
在1999年10月掘进304施工期间,发现炮眼中瓦斯浓度很高,后经有关专家认定,是受火成岩侵入影响所致。在后来的掘进、采煤过程中又多次出现瓦斯涌出异常,多次被迫停头、停面,2000、2001、2002年均被省局定为瓦斯异常区。
2.3 柴里矿233中部采区
2001年,在对采空区密闭内进行气体检查时,发现在采空区密闭内存在CO气体的同时,还存在高浓度的瓦斯,在2333工作面溜子道向2334采空区施工的钻孔内,瓦斯浓度为1.62%—11.3%,根据监测结果和有关资料,认定233采空区内存在一个瓦斯异常区,范围大致为2334、2335采空区及联络巷,据分析瓦斯涌出异常的主要原因是火区周围煤岩体温度升高,使原来残存在煤岩体内瓦斯解吸加快,导致瓦斯涌出量增加。2001、2002年均被省局定为瓦斯涌出异常区。
3 枣庄矿区低瓦斯矿井瓦斯涌出异常区的成因分析3.1岩浆岩侵入
由于岩浆岩侵入的过程,是该区具有高温高压并携带一些热液气体,促使煤层变质程度加深,产生新的CH4气体,岩墙本身作为一个非透气墙,阻止了气体外逸,因此形成了CH4富集区。
3.2断层 大部分9 7 3 123 4 8 :
来源:湖北安全生产信息网断层封闭性好,对瓦斯的释通、排放条件差,落差较大的断层伴生构造因受断层形成时的应力破坏,自身比较破碎,微孔隙、节理、裂隙发育,为瓦斯提供了赖以赋存的空间,形成了伴生构造复杂区域的瓦斯富集区,一旦受采动影响或放炮振动,瓦斯会迅速向外运移、释放,形成瓦斯涌出异常区。
3.3采空区
枣庄矿区开采的三层煤,中间有0~20m厚的夹矸,分为3上、3下两层,开采顺序一般是先采3上煤后采3下煤,3上煤采完后,采空区积存大量瓦斯。当3下煤层的采煤工作面开采时,随着顶板初次垮落,大量瓦斯涌出。如2002年元月,集团公司所属付村煤业有限责任公司的3下212面和2002年11月3下203面顶板初次垮落,工作面瓦斯绝对涌出量达到15~19m3/min,工作面回风流中瓦斯浓度达到2.2%,分别造成工作面停产30和42小时。
4 瓦斯治理技术
枣庄矿区是一个具有较长开采历史的老矿区,许多矿井都面临资源枯竭的问题,经济上比较困难。我们根据枣庄矿区的生产地质条件和经济状况,本着“保障生产、消除隐患、全面治理、突出预防、点面结合、注重实效”的原则,通过认真调查研究掌
握了矿区内瓦斯涌出异常区的基本情况,在高等院校和专业科研院所的帮助下,在长期的瓦斯涌出异常区的管理工作中,逐步形成了一套简单可行有效、实用有效的治理技术体系。
4.1均压通风技术
均压通风技术适用于“孤岛”采煤工作面。为减少采空区瓦斯涌出,在采煤工作面回风巷构筑调节风门调节风量,通过回风巷增阻升压,达到抑制采空区瓦斯涌出的目的。调压的幅度要进行事先预测,为了克服调压的盲目性,应事先进行阻力测定,并绘出压力分布图,通过分析计算,确定出合理的调节值。一般控制与邻近采空区的压差在10Pa为宜。矿井通风系统是一个受多因素影响的动态系统。严格地说,绝对或长期平衡是不现实的。只能作到尽量减小压差,达到暂时平衡,由于采空区与采面的压力关系随采面的推进而不断变化,相对平衡可能演变为新的不平衡。因此,要定期进行均压状态测定,当系统或风量发生变化时,应及时进行风压调正。
4.2抽排回风隅角瓦斯
根据采面开采的特殊性,把回风顺槽靠近采空区的最后一排切顶柱定为分界线,往里为采空区,往外到与采面风流交汇处的范围内定为采面回风隅角。以U型通风为例,瓦斯易于在回风隅角形成涡流区。在实验室的条件下,对回风隅角的风流进行的科学研究,发现回风隅角易发生瓦斯积聚或超限与其风流状况有密切关系,如图1。
图片 2
从图1中可以看出,风流转弯时,在隅角处(ADE)形成涡流,风流转弯后在内边壁也形成涡流区,一般X≤1.2d,风速分布变异长度L随摩擦阻力系数的增大而减少,对于工字钢支护和锚网支护巷道,L为(8-10)d,当然,对于实际采煤面开采时,影响回风隅角瓦斯涌出的因素还很多,但可以确定采空区瓦斯是回风隅角瓦斯的主要来源。
在瓦斯涌出异常区,遇到最多的问题就是采煤工作面回风隅角瓦斯浓度超限。最有效的治理方法就是在回风巷中安设抽排风机,通常的做法是在距工作面煤壁60~80m处安设FSD2×18.5kw对旋抽压式局部通风机,在风机吸风侧安装使用可缩刚性风筒,将风筒吸风口延至上隅角切顶柱之间顶板下0.5m处,排风侧安装使用普通柔性风筒,将抽排的瓦斯直接引入采区回风巷中,并在吸风侧风筒内与排风侧风流汇合处安设甲烷传感器,调节抽排风机吸风量,使抽排风筒内风流中瓦斯浓度不超过3%,排风侧风流汇合处瓦斯9
7 3 123 4 8 : 来源:湖北安全生产信息网浓度不超过1%。
4.3合理加大风量,降低瓦斯浓度 4.3.1采煤工作面
当采煤工作面初次放顶和周期来压时,由于顶板垮落,采空区瓦斯(包括本面已采区、上分层已采区、上层煤已采区)大量涌出时
,可以通过合理加大工作面风量稀释瓦斯,并把瓦斯尽快排走。最大风量以工作面风速不超过4m/s为限,一般可达到1500~1800m3/min,同时要加强工作面的综合防尘工作,确保回风流中煤尘不超限。
4.3.2掘进工作面
当掘进工作面遇到地质变化时,瓦斯涌出量会突然增大,此时,为确保正常的安全生产,可采用的双风机供风,使掘进工作面风量达到400~800m3/min,最大风量以掘进巷道风速不超过4m/s为限。同时要加强掘进工作面的综合防尘工作,防止回风流中煤尘超限。
4.4设置导风帘
为降低回风隅角瓦斯浓度,可用风筒布等材料在工作面中安设一道斜帘子,把经过工作面的风量尽可能多地引向回风隅角,冲淡瓦斯,确保回风隅角瓦斯浓度不超限。
4.5安设安全监控系统
对矿井所有采掘工作面和其它一些重要地点安设瓦斯传感器,并具有断电功能,当某点瓦斯浓度超限时,能自动报警并断电,确保不发生瓦斯爆炸事故。地面中心站主机内设有语言报警装置,当瓦斯超限时,发出语音报警提示,根据需要,中心站也可手动控制断电或复电。
4.6双风机、双电源、自动切换分风
对瓦斯涌出异常区,局部通风管理难度最大。为提高局部通风的可靠性,近年来我们在部分矿井采用双风机、双电源,通过JDQB——2J局部通风机双电源自动切换装置(无锡吉安防爆电器厂)实现自动切换,大大提高了局部通风机的可靠性。即安装两台局部通风机,两路电源,一台运转,一台备用。档其中一台因故停风时,另一台会在5分钟之内自动启动。当故障消除后,会自动切换到另一台风机。
4.7布置钻孔预抽排瓦斯
为掌握瓦斯治理的主动性,对采空区或地质构造带积存的高浓度瓦斯,可以提前布置钻孔,利用瓦斯抽排泵抽排瓦斯,把瓦斯浓度抽排带安全线以下,确保今后采掘活动的安全可靠。
5治理效果 我们推行上述
技术措施以后,枣庄矿区瓦斯涌出异常区的安全状况明显好转,瓦斯超限的地点和次数大幅下降,杜绝了瓦斯爆炸事故的发生,瓦斯治理效果非常明显。
6结论
瓦斯涌出异常区给矿井安全生产带来了严重威胁,但是,只要我们对瓦斯涌出异常区的安全工作给与充分重视,因地制宜采取相应措施并实施到位,完全可以对其进行有效控制,保障生产全顺利地进行。
实践证明,我们通过研究制定的上述方法、对策是有效的、可行的,对瓦斯涌出异常区的有效治理具有较高的借鉴意义。
9 7 3 1234 8 : 来源:湖北安全生产信息网$False$$False$

我国对煤矿“头号杀手”瓦斯的治理,由“点天灯”式的简单抽采排空,到“以利用促抽采,以抽采保安全”,这才是瓦斯治理的治本之策!

2006年6月21日,国家发改委、安全监管总局、煤矿监察局、科技部在山西晋城召开了全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会。此次会议的主题是“瓦斯治理和利用”,不仅将瓦斯由“头号杀手”视为宝贵能源,而且将简单抽采排空扭转为一举两得的综合利用,开辟了瓦斯治理的新途径。

以抽促采 一举两得

瓦斯是煤层气的俗称,其主要成分是CH4,瓦斯浓度达到5%~16%时,遇明火就会爆炸,因此被人们冠以煤矿安全的“头号杀手”。实际上,煤层气是害又是宝,其作为一种清洁能源,发热量高,无污染,是常规天然气最现实可靠的补充或替代能源。1m3煤层气热值高达8
000~9
000kcal,替代汽油作为汽车燃料使用,1m3发热量相当于1L97#汽油,价格仅为汽油的1/2,可以节约燃料成本50%;同时,以瓦斯为燃料的汽车尾气排放中不含铅,基本不含硫化物。和以普通汽油为燃料的汽车尾气相比,CO排放量减少97%,碳氢化合物排放量减少72%,氮氧化物排放量减少39%。瓦斯作为民用燃气和工业燃料,1m3发热量相当于1.3kg标准煤,燃用起来更洁净方便、节能高效。
我国煤层气资源十分丰富,已探明储量位居世界第3位。根据国家最新一轮资源评估调查,我国深埋在2
000m以内的煤层气含量约为36万亿m3,相当于450多亿t标准煤或350多亿t标准油,与陆上常规天然气资源量相当。煤层气不加以利用,直接排放到大气中,不仅白白浪费了宝贵的资源,而且污染着环境。其温室效应约为CO2的21倍,对臭氧层的破坏力是CO2的7倍。加强煤层气抽采利用,不仅可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件,而且有利于增加洁净能源、缓解资源消耗、减少温室气体排放,调整产业结构,促进煤炭工业可持续发展,并且能实现保护生命、保护资源、保护环境的多重目标,创造巨大的社会、经济效益。

以利用促抽采

全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会期间,与会代表先后参观了具有国际先进水平的晋城煤业集团寺河120MW煤层

气发电厂燃气发电机组及余热发电装置。
记者在现场了解到,目前,科技部在晋城矿区实施的“十五”国家科技攻关课题“煤层气勘探开发配套技术研究”,基本形成了沁南煤气田开采的钻井技术、完井技术、增产改造技术、排水采气技术、矿区井下煤层气规模开发与采煤一体化技术体系,建成了寺河矿井下煤层气规模开发与利用示范工程。
寺河矿绝对瓦斯涌出量479m3/s,相对瓦斯涌出量22.3m3/t,为全国之最。针对矿区煤层气的赋存条件,寺河矿建成投产并运行了矿井永久瓦斯抽放系统,地面瓦斯抽放泵站现安装有2台CBF-710水环式真空泵和2台2BE1-705型真空泵,井下抽放泵站安装有3台2BE1-705型真空泵。寺河矿坚持在采煤前采取井上钻孔的办法预抽采,采煤时同时抽采瓦斯,采煤后采空区抽采瓦斯,探索出了采煤采气一体化、开发利用产业化的生产格局。
利用抽采的瓦斯,寺河矿建成了装机容量1.5万KW的瓦斯发电试验厂。该厂拥有6台2
000KW的WJ6G1型燃气轮机和1台3
000KW的QFK-3-2型汽轮机。燃气轮机利用瓦斯发电后,其尾气通过余热锅炉产生蒸汽,再带动蒸汽轮机发电。冬季,寺河矿还利用余热为矿区供暖,实现热电联供,形成了一个闭路的多联产循环。该厂自2001年投运至2005年底,已累计发电3.31亿KWh,实现产值1.18亿元。
2006年5月18日,寺河扩建项目120MW瓦斯发电厂设备采购签字仪式9 7 3 12 4
8 : 来源:湖北安全生产信息网在京举行,亚洲开发银行决定向该项目提供了7
202万美元贷款,用于购买所需设备。寺河120MW瓦斯发电厂采用燃气发电机组及余热循环发电工艺,完全依靠寺河煤矿抽采的煤层气作为燃料,设计年利用瓦斯量约1.87亿m3,年发电量7.2亿KWh。项目一期工程60MW机组预计2006年12月投入运行,项目建成后,将成为世界上最大的煤层气发电厂。
此外,晋煤集团还应用CNG(压缩煤层气)技术,建成了我国最大的煤层气压缩站。压缩站日压缩能力达16万m
3,现利用26辆专用煤层气运输槽车,向矿区、晋城市、长治市以及河南省等2.6万户居民供应煤层气,2005年供气量已达到950万m3。2005年7月,晋煤集团还在晋城市建成了第一座CNG加气站,并改装完成第一辆CNG汽车。到目前为止,已改装CNG汽车500多辆,年利用煤层气近360万m3。
在工业用气方面,晋煤集团已实现了向晋城市陶瓷、玻璃等生产企业提供工业燃料,年利用煤层气530万m3。今后计划向阳城电厂供气,以煤层气代替重油助燃,年利用煤层气将达到3
000万m3左右。晋煤集团现有民用燃煤锅炉110台、总容量634t/h,年燃煤约30万t;目前已新上燃气锅炉23台、132t/h,年利用煤层气1
500万m3。集团现正逐步以燃气锅炉代替燃煤锅炉,全部完成后,年利用煤层气约1亿m3。

以抽采保安全和环境

几年来,晋煤集团以用促采,积极探索煤层气开发利用新途径,取得了良好的

安全、环境、经济和社会效益。
目前,晋煤集团已形成210口煤层气井组规模,运行的有150口,产气井约100口,形成了年产1.1~1.5亿m3煤层气生产规模。2005年,晋煤集团共抽采纯瓦斯1.8亿m3,总利用量达到1亿m3,利用率为55.6%。而据晋城矿区实测,地面一个钻孔的煤层气日抽采量达到2
500m3时,每年可使0.105km2范围内的吨煤瓦斯含量降低0.9~1.0m3。以晋城煤业集团2004年已投产的37口井、4.3
km2抽采面积、4100万t可采煤炭储量、日均产气达2000m3计算,经过7~8年预抽,吨煤瓦斯含量即可降低到10m3以下,达到相对安全条件。
在环境效益上,2004年12月,晋煤集团120MW煤层气电厂项目所产生的经核证的温室气体减排量被世行托管的碳化基金(PCF)收购,购买该项目CO2减排量450万t(7年期)和期权150万t,获得收益1
900万美元,这是中国第一个《碳基金减排购买协议》。2005年11月,晋煤集团与日本碳基金(JCF)签署了240万t等量CO2减排额度购买协议,获得收益1
700万美元。
在经济效益上,2005年,晋煤集团利用煤层气总量达到1亿m3,如按照1m3煤层气售价1.85元计,煤层气利用收入可达1.85亿元;以煤层气代替水煤气后,集团年节约优质块煤1.16万t、优质末煤2
500t,年可创销售收入640万元;以燃气锅炉代替部分燃煤锅炉后,年可节约优质末煤6万t,创销售收入1
680万元。全部使用燃气锅炉后,年可节约煤炭约36万t,创销售收入1.008亿元。
在社会效益上,晋煤集团开展的煤层气井上、井下规模开发与利用示范工程,不仅为我国其他矿井煤层气综合开发利用起到了很好的示范作用,而且使晋煤职工家属告别了使用23年的水煤气,解决了燃用水煤气CO中毒问题,大大提高了居民的安全健康和生活质量。9
7 3 124 8 : 来源:湖北安全生产信息网$False$$False$

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