選煤廠煤倉瓦斯積聚規(guī)律探討及治理

張 鋒

（山西晉煤集團沁秀煤業(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，采用局部通風機排放瓦斯，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，對選煤廠煤倉通風管理造成很大隱患：一是選煤廠采用局部通風機抽排瓦斯，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。當煤倉貯存量達到85%時，煤倉上部瓦斯?jié)舛认募緯r間達到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)整給煤機運量三次，每次通過在煤倉內(nèi)布置的3個甲烷傳感器，進行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 不同給煤機運量塊煤倉內(nèi)瓦斯分布規(guī)律（2017.10.24）

表3 不同給煤機運量末煤倉內(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，有必要對煤倉進行自然通風優(yōu)化改進，從根本上杜絕隱患的發(fā)生。

3 煤倉改進方案

3.1 加裝對流通風口

通過在煤倉頂部增加進風口等方式，加強煤倉頂部的對流通風，見圖2。

圖2 進風口開孔優(yōu)化

圖2中，分別在倉頂壁和截錐殼增加進風口，進風口的數(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)，進風口安裝完畢后要對孔口進行加固并安裝擋雨欄，確保對流通風順暢。

3.2 加裝瓦斯收集器

在煤倉頂部加裝自然通風器和瓦斯收集器，見圖3。

圖3 自然通風管及瓦斯收集器加裝

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

4 改進效果

對筒倉優(yōu)化改進后，對煤倉頂部、中部、給煤機出煤口及皮帶轉(zhuǎn)載處瓦斯?jié)舛冗M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口和瓦斯收集器等方式加強該區(qū)域瓦斯的自然通風。經(jīng)通風部門測定，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。