選煤廠煤倉倉下隅角瓦斯超限原因及治理方案

摘要：煤倉倉下隅角瓦斯積聚超限，嚴(yán)重威脅選煤廠的安全生產(chǎn)。通過對隅角處瓦斯超限的原因分析，提出了在煤倉倉壁開設(shè)通風(fēng)孔并用阻燃材料充填倉下隅角的技術(shù)方案。安裝局部通風(fēng)機，加強自然通風(fēng)，從根本上解決煤倉倉下隅角瓦斯超限問題。

關(guān)鍵詞：瓦斯超限 ?隅角充填 ?局部通風(fēng)

1 選煤廠瓦斯超限

選煤廠煤倉是原煤和經(jīng)過洗選后的產(chǎn)品儲存的主要場所，按照不同作用類型可以分為原煤倉、塊煤倉、精煤倉和末煤倉。煤倉多是圓筒倉，上部為給煤刮板機，給煤刮板機外接運煤皮帶走廊皮帶。煤倉倉下有喂煤機連接運煤皮帶或者機車運輸。煤倉倉內(nèi)為全封閉式結(jié)構(gòu)，上部有四扇窗戶，外部有懸梯，用于檢修作業(yè)。煤倉按其上下空間結(jié)構(gòu)可以分為倉上、倉內(nèi)和倉下三部分。倉內(nèi)是儲存煤炭成品的主要空間，也是煤倉倉下瓦斯的主要來源?，F(xiàn)以原煤倉為例，圖中形成渦流的區(qū)域就是隅角，如圖1所示。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，選煤廠煤倉監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖、風(fēng)與瓦斯閉鎖。煤倉倉下隅角瓦斯超限會引起瓦斯監(jiān)測儀的報警、風(fēng)機啟動，直至瓦斯?jié)舛冉档偷桨踩珴舛纫韵?如果瓦斯?jié)舛韧蝗怀^最大限制濃度，必須斷電、風(fēng)機停運。瓦斯超限不但影響正常生產(chǎn)，更嚴(yán)重的是由于風(fēng)機停運，煤倉倉下隅角處瓦斯?jié)舛燃眲∩仙?，可能引起煤倉倉下瓦斯燃燒和爆炸事故。

2 倉下隅角瓦斯超限的影響因素

2.1 放煤口瓦斯?jié)舛?近年來，由于開采深度增加，煤體中瓦斯含量增大。隨著煤礦機械化的普及，生產(chǎn)、運輸能力大幅度提升，使得井下煤炭的運輸周期縮短，煤體中的吸附瓦斯來不及釋放就進(jìn)入到選煤廠煤倉。在煤倉倉下給煤機放煤的過程中，給煤機振動加劇了吸附瓦斯的釋放，造成煤倉倉下隅角瓦斯的積聚超限。理論上來說，倉內(nèi)瓦斯?jié)舛群蛡}下能達(dá)到的最大瓦斯?jié)舛仁且恢碌?。因此，通過現(xiàn)場測量煤倉內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤梢源_定放煤口的最大瓦斯?jié)舛?。測量結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，在煤倉儲量達(dá)到90%的時候，煤倉底部瓦斯?jié)舛冗_(dá)到最大值12%。即隨放煤過程可能進(jìn)入煤倉倉下的最大瓦斯?jié)舛葹?2%。隨放煤過程進(jìn)入煤倉倉下的瓦斯?jié)舛仍酱?，越容易使得煤倉倉下隅角位置的瓦斯?jié)舛瘸?。因此，采取相?yīng)通風(fēng)措施，加強煤倉倉內(nèi)瓦斯排放，降低煤倉倉內(nèi)瓦斯?jié)舛?，可以有效降低煤倉倉下隅角處瓦斯?jié)舛瘸薜母怕省?/p>

2.2 通風(fēng)窗與主導(dǎo)風(fēng)向

圖3 ?主導(dǎo)風(fēng)向與通風(fēng)窗位置關(guān)系示意圖

根據(jù)選煤廠當(dāng)?shù)靥鞖饨y(tǒng)計結(jié)果，主導(dǎo)季風(fēng)方向為東南方向、北方和西北方向，風(fēng)向頻率分別占全年風(fēng)向的37.81%、22.47%和21.10%。①當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與通風(fēng)窗開口方向一致時，進(jìn)入煤倉倉下的有效通風(fēng)風(fēng)量就越多，反之越小。②當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與通風(fēng)窗存在夾角時，風(fēng)流進(jìn)入煤倉倉下的方向?qū)⒉荒艹浞职l(fā)揮風(fēng)流的作用、有效風(fēng)量也會降低。③當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與通風(fēng)窗存在夾角時，會出現(xiàn)多個通風(fēng)窗輔助通風(fēng)的情況，事實證明：多個通風(fēng)窗入風(fēng)，也可以保證煤倉倉下的需風(fēng)量。

2.3 通風(fēng)窗入口風(fēng)速 通風(fēng)窗入口風(fēng)速是由選煤廠所在地的天氣情況決定的，有時需要安裝機械設(shè)備增加供風(fēng)量。根據(jù)現(xiàn)場測量，選煤廠所在地風(fēng)速范圍是0～5.4m/s。根據(jù)自然通風(fēng)的原理，增加通風(fēng)窗入口風(fēng)速，可以增加單位時間的供風(fēng)量，通風(fēng)效果更好。如圖3所示，當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與皮帶運輸方向相反，風(fēng)速越大，煤倉倉下?lián)P起的粉塵越多，生產(chǎn)環(huán)境越惡劣。如果風(fēng)速過小，不能保證煤倉倉下的需風(fēng)量，也不能達(dá)到降低煤倉倉下瓦斯?jié)舛鹊哪康?。因此，需要通過需風(fēng)量的計算來確定通風(fēng)窗入口處的風(fēng)速。

根據(jù)破碎后原煤的瓦斯釋放速率實驗結(jié)果，1t原煤在30分鐘后釋放出約18.1m3的瓦斯。因此，單位時間內(nèi)產(chǎn)生瓦斯的速率為L= =0.603m3/min。則稀釋瓦斯的需風(fēng)量可以按照下式計算：

Q需=

式中：Q需為稀釋爆炸有毒有害氣體的需風(fēng)量（m3/s）;kx為考慮爆炸有毒有害氣體散發(fā)的不均勻性、分布狀況及通風(fēng)氣流的組織等因素的安全系數(shù)，對于一般的通風(fēng)房間取kx=3～10，對于生產(chǎn)車間的全面通風(fēng)取kx≥6，由于煤倉采用混合式通風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量取kx=6;L為生產(chǎn)過程中單位時間產(chǎn)生的瓦斯量，取值為0.603m3/min;C為瓦斯的安全允許濃度（%），其值取0.5%;Ci為進(jìn)風(fēng)中的瓦斯?jié)舛?，一般?。

經(jīng)計算，Q需= = ×100=0.0724m3/

min=4.344m3/s

主導(dǎo)風(fēng)向作為通風(fēng)入口時，通風(fēng)窗面積為S=l×d=1.2×1=1.2m2，滿足需風(fēng)量要求的風(fēng)速為v= = =3.62m/s。如果兩個通風(fēng)窗一起供風(fēng)，每個通風(fēng)窗的風(fēng)速只需要1.81m/s。

3 治理方案

為了解決煤倉倉下瓦斯積聚的問題，人們提出加大通風(fēng)風(fēng)量，在放煤口上加裝瓦斯收集罩，在皮帶上安裝防護罩，在隅角處安裝瓦斯抽放管路等技術(shù)方案。無論采用哪種技術(shù)方案，都難以從根本上解決煤倉倉下隅角處瓦斯積聚超限的問題。因此，開通風(fēng)孔、利用阻燃材料充填隅角位置，消除瓦斯積聚的環(huán)境，可以從根本上解決瓦斯在隅角位置積聚超限的問題。在通風(fēng)窗處安裝局部通風(fēng)機，保證煤倉倉下的需風(fēng)量，可以達(dá)到更好的效果。

圖4 ?煤倉倉下隅角充填示意圖

4 結(jié)論

通過對原煤倉倉下隅角瓦斯積聚原因的分析，利用隅角充填阻燃材料，并在倉壁開設(shè)通風(fēng)口和安裝通風(fēng)機的措施，有效解決了原煤倉倉下瓦斯積聚問題。煤倉倉下隅角瓦斯運移及分布規(guī)律，有待進(jìn)一步的研究分析。

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作者簡介：劉亞飛（1987-），男，河南商丘人，在讀碩士，主要從事煤礦安全與瓦斯防治方面的研究。