葛亭煤矿交流文稿详解.ppt

应用氮气置换法治理采空区有害气体 淄博矿业集团公司葛亭煤矿 各位领导，大家好！ 淄矿集团葛亭煤矿是2001年1月10日建成投产。矿井设计生产能力60万t/a，核定生产能力为120万t/a。矿井主采煤层为3层煤，开采工艺为综采放顶煤。3层煤干煤吸氧量为0.62ml/g，最短发火期34天，为自燃煤层；煤尘爆炸指数40.87%，具有强爆炸性。矿井虽然是低瓦斯矿井，但由于受开采条件和断层等赋存条件的影响，呈块段不均衡缓慢涌出，存在瓦斯异常现象，个别块段瓦斯含量较高。随着矿井开采的不断扩展和延伸，采空区面积越来越大，这些采空区积存着大量的瓦斯和其他有害气体，例如2311、2305采空区都积存着大量的瓦斯，瓦斯浓度在10-30%。 由于煤柱小、裂隙多，对相邻的工作面造成极大的安全隐患。因此，对采空区的瓦斯治理是我矿瓦斯防治的重点工作。但是采空区同时存在着自然发火的危险，给我们的治理工作带来了极大的难度。通过研究分析，我们与抚顺煤科分院合作研究，提出了“氮气置换法治理采空区有害气体”技术。即利用现有的DM-400型井下移动式膜分离注氮系统和ZWY-12/22型井下移动瓦斯抽放系统，对2311采空区进行注氮置换抽放采空区瓦斯。下面将主要技术和做法汇报如下： 一 总体技术方案 1.进行采空区有害气体的观测，研究采空区有害气体成分、变化规律及影响因素，为评估采空区的安全状况，制定与实施气体置换方案提供依据。 2.实施采空区漏风的检测与漏风通道的封堵措施，为采空区有害气体的治理提供可靠保障。 3.进行采空区煤的氧化与惰化模拟试验，研究煤的低温氧化规律，CO的来源及变化规律，采空区的最低氧浓度值等多项内容，为预防和控制煤炭的自燃，为氮气置换法治理采空区有害气体提供准确的基础参数。 4.进行煤升温氧化热力学特性试验以及自然发火标志气体的研究，为煤炭自然发火的预测预报提供基础参数。 5.本着安全可靠、先进实用的原则，制定采空区自燃火灾的应急措施。 6.进行采空区氮气置换工艺研究，综合运用采空区瓦斯抽放技术、注氮惰化技术以及监测监控技术，制定并实施气体置换方案，实现同时治理采空区瓦斯灾害与煤炭自燃灾害的目标。 二 技术原理 三 采空区气体置换的基本原则 现场实践表明，采空区气体置换技术需要研究解决的关键问题，不仅仅是采空区瓦斯抽放和注氮的问题，更重要的是采空区状况的适时观测、有害气体的来源与影响因素的研究、采空区漏风的检测与封堵措施、气体置换过程中气体成分的测控、自然发火的防治以及各种相关技术的综合运用等问题。因此，对2311采空区实施气体置换时，本着“先注后抽，边抽边注，控制抽量，监测监控”的原则进行，即向采空区先注入一定量的氮气再进行抽放瓦斯，抽放的同时连续向采空区注氮。为防止向采空区漏风，保障氮气惰化带平稳向采空区深部推移，要控制抽放量，原则上注入氮气量大于瓦斯抽放量的1.1倍。为保障置换过程的安全，在方案实施过程中，应采取周密的监测监控措施。 四 采空区注氮工艺与技术要求 注氮装置选用DM-400膜分离制氮机，最大注氮量为400m3/h。注氮机安设在2307施工道硐室内，采用封闭式持续性注氮方法。采空区注氮的技术要求是： 1.建立注氮设备的操作规程，工作岗位责任制和注氮防灭火管理暂行规定等规章制度。 2.在注氮过程中，工作场所的氧浓度不得低18.5%。 3.注氮量的多少，应根据采空区中的气体成分来确定，以采空区中的氧浓度不大于5%作为确定的标准。如果采空区中的CO浓度较高（＞100ppm），或出现高温、异味等自燃征兆，都应加大注氮强度。 4.合理设置监测传感器，加强对采空区中O2、N2和CO的监测；同时，由瓦斯检查员随时对密闭外的O2、CO和CH4浓度进行检测。 5.注入氮气的纯度不得低于97%。 五 采空区瓦斯抽放 瓦斯抽放泵选用ZWY-12/22型移动式瓦斯抽放泵站,其最大抽放量为12 m3/min，抽放泵为水环式真空泵。瓦斯抽放管材选用钢丝网聚乙烯瓦斯抽放管路。 根据采空区注氮量，瓦斯抽放采用间断式，由于瓦斯抽放小时量大于注氮小时量，故先注氮，后抽放，抽放达到或接近注氮量时，停止抽放，等待一段时间后，再进行抽放。抽放前要将抽放钻孔积水放净，抽放结束时，将阀门关闭，打开抽放管进气阀将管内瓦斯排出。 六 气体置换过程中的监测与监控 在进行采空区气体置换时，有效的监测数据是工作的基础参数，我们主要利用