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，嚴重威脅選煤廠的安全生產。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通風孔并用阻燃材料充填倉下隅角的技術方案。安裝局部通風機，加強自然通風，從根本上解決煤倉倉下隅角瓦斯超限問題。

關鍵詞：瓦斯超限 ?隅角充填 ?局部通風

1 選煤廠瓦斯超限

選煤廠煤倉是原煤和經過洗選后的產品儲存的主要場所，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。煤倉倉內為全封閉式結構，上部有四扇窗戶，外部有懸梯，用于檢修作業。煤倉按其上下空間結構可以分為倉上、倉內和倉下三部分。倉內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。現以原煤倉為例，圖中形成渦流的區域就是隅角，如圖1所示。

隨著科學技術的進步，選煤廠煤倉監測設備已經實現風電閉鎖、風與瓦斯閉鎖。煤倉倉下隅角瓦斯超限會引起瓦斯監測儀的報警、風機啟動，直至瓦斯濃度降低到安全濃度以下;如果瓦斯濃度突然超過最大限制濃度，必須斷電、風機停運。瓦斯超限不但影響正常生產，更嚴重的是由于風機停運，煤倉倉下隅角處瓦斯濃度急劇上升，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 放煤口瓦斯濃度 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、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，倉內瓦斯濃度和倉下能達到的最大瓦斯濃度是一致的。因此，通過現場測量煤倉內瓦斯濃度可以確定放煤口的最大瓦斯濃度。測量結果如圖2所示。

從圖2中可以看出，在煤倉儲量達到90%的時候，煤倉底部瓦斯濃度達到最大值12%。即隨放煤過程可能進入煤倉倉下的最大瓦斯濃度為12%。隨放煤過程進入煤倉倉下的瓦斯濃度越大，越容易使得煤倉倉下隅角位置的瓦斯濃度超限。因此，采取相應通風措施，加強煤倉倉內瓦斯排放，降低煤倉倉內瓦斯濃度，可以有效降低煤倉倉下隅角處瓦斯濃度超限的概率。

2.2 通風窗與主導風向

圖3 ?主導風向與通風窗位置關系示意圖

根據選煤廠當地天氣統計結果，主導季風方向為東南方向、北方和西北方向，風向頻率分別占全年風向的37.81%、22.47%和21.10%。①當主導風向與通風窗開口方向一致時，進入煤倉倉下的有效通風風量就越多，反之越小。②當主導風向與通風窗存在夾角時，風流進入煤倉倉下的方向將不能充分發揮風流的作用、有效風量也會降低。③當主導風向與通風窗存在夾角時，會出現多個通風窗輔助通風的情況，事實證明：多個通風窗入風，也可以保證煤倉倉下的需風量。

2.3 通風窗入口風速 通風窗入口風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備增加供風量。根據現場測量，選煤廠所在地風速范圍是0～5.4m/s。根據自然通風的原理，增加通風窗入口風速，可以增加單位時間的供風量，通風效果更好。如圖3所示，當主導風向與皮帶運輸方向相反，風速越大，煤倉倉下揚起的粉塵越多，生產環境越惡劣。如果風速過小，不能保證煤倉倉下的需風量，也不能達到降低煤倉倉下瓦斯濃度的目的。因此，需要通過需風量的計算來確定通風窗入口處的風速。

根據破碎后原煤的瓦斯釋放速率實驗結果，1t原煤在30分鐘后釋放出約18.1m3的瓦斯。因此，單位時間內產生瓦斯的速率為L= =0.603m3/min。則稀釋瓦斯的需風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量（m3/s）;kx為考慮爆炸有毒有害氣體散發的不均勻性、分布狀況及通風氣流的組織等因素的安全系數，對于一般的通風房間取kx=3～10，對于生產車間的全面通風取kx≥6，由于煤倉采用混合式通風系統，送風系統風量取kx=6;L為生產過程中單位時間產生的瓦斯量，取值為0.603m3/min;C為瓦斯的安全允許濃度（%），其值取0.5%;Ci為進風中的瓦斯濃度，一般為0。

經計算，Q需= = ×100=0.0724m3/

min=4.344m3/s

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

3 治理方案

為了解決煤倉倉下瓦斯積聚的問題，人們提出加大通風風量，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方案。無論采用哪種技術方案，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，開通風孔、利用阻燃材料充填隅角位置，消除瓦斯積聚的環境，可以從根本上解決瓦斯在隅角位置積聚超限的問題。在通風窗處安裝局部通風機，保證煤倉倉下的需風量，可以達到更好的效果。

圖4 ?煤倉倉下隅角充填示意圖

4 結論

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，并在倉壁開設通風口和安裝通風機的措施，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律，有待進一步的研究分析。

參考文獻：

[1]張盼福，呂愛平.屯蘭礦選煤廠瓦斯治理的實踐[J].選煤技術，2009（3）：60-64.

[2]張東晨，趙志國，王濤.高瓦斯礦井選煤廠煤倉瓦斯災害的防治[J].選煤技術，2011（3）：32-344.

[3]尹傳理，李化敏.我國煤礦深部開采問題探討[J].煤礦設計，1998（8）：7-11.

[4]王國華.原煤倉瓦斯治理技術研究[J].現代工業經濟和信息化，2013（16）：56-57+60.

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。