kqj—1礦用瓦斯自動(dòng)引排系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

1、2 0 0 3 年6月礦 業(yè)安 全 與環(huán) 保 第3 0 卷第3 期K Q J - 1 礦用瓦斯 自 動(dòng)引排系統(tǒng) 劉見(jiàn) 中 ， 王正輝 ， 牛保 爐 ( 1 ， 煤炭科 學(xué)研 究總院重慶分院 ， 重慶 4 0 0 0 3 7 ； 2 ． 山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集 團(tuán)有限責(zé)任公 司 ， 山西 晉城 O 4 8 O O 6 )摘 要 ： 簡(jiǎn)要介紹 了K Q J 一 1 礦用 瓦斯 自動(dòng)引排系統(tǒng) 的用途 、 工作原理 、 主要技術(shù)指標(biāo) 、 安

2、裝使用方 法。該 系統(tǒng)的使用實(shí)現(xiàn) 了對(duì)上隅角和掘進(jìn)工作面積聚瓦斯的安全排放 ， 為解決積聚瓦斯 的事故隱患提 供了有效 的技術(shù)和裝備。關(guān)鍵詞： 積聚瓦斯； 自 動(dòng)排放 ； 安全控制中圖分類號(hào)： T D 7 1 2 + ． 5 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： A文章編號(hào)： 1 0 0 8 - 4 4 9 5( 2 0 0 3 ) 0 3 — 0 0 2 8 — 0 2當(dāng)瓦斯積聚時(shí) ，采用安全可靠的裝備來(lái)排放瓦 斯是解決積聚瓦斯的有效途徑之一 。但在排放

3、高濃 度積聚瓦斯 時(shí) ， 中煤 總安字 ( 1 9 9 1 ) 第4 2 8 號(hào)文件 中規(guī)定 ：瓦斯排放巷道和風(fēng)筒內(nèi)的瓦斯?jié)舛炔?能超過(guò) 3 ％； 《 煤礦安全規(guī)程 》 第 1 3 6 ， 1 4 1 條規(guī)定 ： 瓦斯?jié)?度 超過(guò)l ％ 或二氧化碳濃度超過(guò) 1 ． 5 ％時(shí) ， 必須制定排除 瓦斯和二氧化碳 的安全措施 ， 控制風(fēng)流 ， 使排 出的風(fēng) 流在同全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度都 不得超過(guò) 1 ． 5 ％。 為此 ， 在

4、排放上隅角積聚的高濃度瓦 斯時(shí) ， 必須加強(qiáng)對(duì)風(fēng)筒 內(nèi)的瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)監(jiān)控 ， 在排 放掘進(jìn)工作面( 盲巷) 積聚的高濃度瓦斯時(shí) ， 也必須加 強(qiáng)對(duì)風(fēng)流混合處的瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)控。通過(guò)對(duì) 瓦斯?jié)?度的 自動(dòng)監(jiān)測(cè)和對(duì)調(diào)控裝置的 自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)積聚 瓦斯的 自 動(dòng) 、 安全 、 可靠 和高效地排放 。煤炭科學(xué)研 究總院重慶分 院在 “ 九 · 五 ” 國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng) 目 “ 無(wú) 火花風(fēng)機(jī)引排上 隅角瓦斯技術(shù)及配套裝置 的研究 ”的基礎(chǔ)上

5、成功研究開(kāi)發(fā) 了集上隅角積聚瓦斯 和掘進(jìn) 工作面積聚瓦斯 自動(dòng)排放于一體 的 “ K Q J - 1 礦用瓦 斯 自動(dòng)引排系統(tǒng)”( 以下簡(jiǎn)稱引排系統(tǒng) ) 。1 工作原理 引排系統(tǒng) 由吸風(fēng)器 、 調(diào)風(fēng)裝置 、 控制箱 、 低濃度 瓦斯傳感器 、 測(cè)試風(fēng)筒及4 節(jié)硬質(zhì)風(fēng)筒等組成 。收稿 日期： 2 0 0 2 - 1 1 - 2 1作者簡(jiǎn)介 ： 劉見(jiàn)中 ( 1 9 7 3 -) ， 男 ， 工程師 ， 1 9 9 6 年 畢業(yè)于重慶 大學(xué)資

6、源及環(huán)境 工程學(xué)院采礦 工程專 業(yè) ， 2 0 0 0 年6 月在 煤炭 科 學(xué)研 究總院重慶分院獲碩士學(xué)位 。 一直從事煤礦安全技術(shù) 的研 究工作 ， 在 瓦斯 災(zāi)害 治理 、 通風(fēng) 和防滅火 等方面主持或 參加 完成 了 7 個(gè)研究項(xiàng) 目， 發(fā)表論文4 篇 。· 2 8 ·1 ． 1 排放回采工作面上隅角積聚瓦斯 引排系統(tǒng)排放回采面上隅積聚瓦斯時(shí)的安裝布 置如圖l 所示。34摻入新風(fēng) 56角 l 一軟風(fēng)筒 ； 2

7、 一抽出式局部通風(fēng)機(jī)； 3 一 瓦斯傳感器； 4 一調(diào)風(fēng)裝置 5 一硬質(zhì)風(fēng)筒； 6 一吸風(fēng)器； 7 一控制箱 ； 8 一報(bào)警器； 9 一風(fēng)機(jī)電源開(kāi)關(guān)。圖1排放 上隅角積聚瓦斯工作原理 圖抽出式局部通風(fēng)機(jī)為排放上隅角瓦斯提供動(dòng)力，上隅角積聚的高濃度瓦斯風(fēng)流經(jīng)吸風(fēng)器過(guò)濾進(jìn)入硬質(zhì) 風(fēng)筒 ， 再與調(diào)風(fēng)裝置摻人的新風(fēng)混合后一起進(jìn)入主風(fēng) 筒， 雙級(jí)瓦斯傳感器檢測(cè)經(jīng)過(guò)調(diào)風(fēng)裝置調(diào)節(jié)( 摻新 后 主風(fēng)筒內(nèi)的瓦斯?jié)舛戎?，并把瓦斯?jié)舛刃盘?hào)傳送給控 制箱，控制

8、箱內(nèi)的單片機(jī)控制軟件在硬件的支持下 自動(dòng)檢測(cè)瓦斯?jié)舛戎挡⑦M(jìn)行運(yùn)算和判斷 ， 確定調(diào)風(fēng)裝置 中調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的開(kāi)或關(guān)及開(kāi)關(guān)角度的大小?？刂葡鋬?nèi)的 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制指令驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作 ，使調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén) 達(dá)到所要求的角度， 調(diào)節(jié)摻入調(diào)風(fēng)裝置的新風(fēng)量 ， 使風(fēng) 筒內(nèi)瓦斯?jié)舛戎悼刂圃? ． 8 ％以下。當(dāng)調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié) 風(fēng)門(mén)全開(kāi) ， 風(fēng)筒風(fēng)瓦斯?jié)舛热愿哂诎踩刂葡?彩 時(shí)，引排系統(tǒng) 自 動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)斷電并報(bào)警。1 ． 2 排放掘進(jìn)工作面( 盲巷) 積聚瓦斯 引

9、排系統(tǒng)排放掘進(jìn)工作面( 盲巷) 積聚瓦斯 時(shí)的 安裝布置如圖2 所示。壓人式局部通風(fēng)機(jī)提供排放積聚瓦斯的通風(fēng)動(dòng) 力。 在各測(cè)控點(diǎn)安設(shè)低濃度瓦斯傳感器， 控制箱接收到 各測(cè)點(diǎn)傳感器瓦斯?jié)舛戎?，?jīng)過(guò)控制箱中單片機(jī)控制 《 《 《 { ； } t ； l }l } } ； S } I} f } f 維普資訊 http://www.cqvip.com 2 0 0 3 年6 月礦 業(yè)安 全 與環(huán) 保 第3 0 卷第3 期∞

10、魚(yú)蟶 風(fēng) 量 ／ ( m3 ／ S )圖3 某礦地下巷道中氡 濃度 與風(fēng)量 的關(guān)系 總之 ，對(duì)礦井氡的控制 ，必須首先查明氡 的來(lái) 源、 氡析出的性質(zhì)和特征 ， 充分發(fā)揮通風(fēng)的兩大基本 作用 ，合理地調(diào)整系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 中的風(fēng)壓分布對(duì)礦井氡 析 出的控制 ， 減少礦井 中的氡析出 ， 提 高風(fēng)流的稀釋 能力和利用率。2 ． 3 加強(qiáng)對(duì)廢渣的治理 鈾礦山廢石及部分尾礦應(yīng)盡可能用來(lái)充填地下 采空 區(qū)， 以減少地表的堆存量 ， 從而減輕環(huán)境污染 ，

11、這是鈾礦 山廢石無(wú)害處理的重要途徑 ；在沒(méi)有充填 條件的礦山 ， 應(yīng)建造安全可靠 的廢石場(chǎng) ， 在選址時(shí)應(yīng) 根據(jù)風(fēng)向和居民點(diǎn)的位置來(lái)確定 ，并應(yīng)建有防洪設(shè) 施 。 在廢石堆放 的同時(shí)應(yīng)盡可能邊堆放邊復(fù)土植被 ，以控制氡析出率 、 降低 y 輻射 ， 并進(jìn)行 固化處理 以確 保安全。 覆蓋封閉防氡在 國(guó)內(nèi)外已有不少實(shí)驗(yàn) ， 當(dāng)覆 蓋層黃 土厚0 ． 5 - 2 ． 0m 時(shí) ，氡 的析 出率 可降低6 9 ％-9 9 ％， 防 y 輻射率

12、可達(dá)6 5 ％- 9 5 ％?；炷?、 瀝青 的降 氡析出效率較高 ， 2c m 厚的混凝 土相 當(dāng)于1m 厚 的黃 土 ， 1e m 厚的瀝青相當(dāng)于2m 厚 的黃土層 ，但 由于造 價(jià)和施工等原因， 目 前仍廣泛地使用黃土_ 覆蓋材料。3 對(duì)我 國(guó)鈾礦 山環(huán)境治理 的幾 點(diǎn)建議 1 ) J 1 1 1 強(qiáng)對(duì)退役礦山尾礦 、堆浸和原地浸出設(shè)施 、廢石場(chǎng)的處置 ，采取覆蓋 、封存 、植被等環(huán)境治理 措施。2 ) 樹(shù)立環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。 對(duì)

13、放射性廢物的處置要 考慮安全和經(jīng)濟(jì)因素 ， 從效果 和時(shí)間上講 ， 既要看到 現(xiàn)在 ， 又要想到將來(lái) ， 治理要達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定。3 ) J j I l 強(qiáng)礦山的輻射監(jiān)測(cè)。處置后 的尾礦 、 廢石場(chǎng) 和廢水要加強(qiáng)輻射監(jiān)測(cè)工作 ， 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)補(bǔ)救 ， 防 止輻射擴(kuò)大 ， 并嚴(yán)格控制氡析出率 4 ) 對(duì)鈾開(kāi)采要進(jìn)行新技術(shù)研究 ， 近年來(lái)應(yīng)用地浸 采礦技術(shù) ， 既能最大限度地減少對(duì) 自然環(huán)境的污染 ，又能較好地解 決鈾礦開(kāi)采 中的放射性輻射危

14、害問(wèn) 題。目前遍布于巷道 中的礦渣 、 礦泥 ， 在井下也可 以進(jìn)行小規(guī)模的堆浸和溶浸處理 ，以防止礦渣和礦泥 的流失而造成環(huán)境污染。( 責(zé)任編輯： 熊云威)( 上接第2 9 頁(yè) )在 風(fēng)機(jī)風(fēng)量一定 的情 況下 ，進(jìn)入 掘進(jìn)工作 面 ( 盲巷)的風(fēng)量Q 。 取決 于調(diào)控裝置 的漏風(fēng)量Q 2 ，Q 。 +Q 2 = Q 風(fēng) 機(jī) 。對(duì)不同風(fēng)簡(jiǎn)直徑 ， Q 。 ／ Q 2 與風(fēng)筒長(zhǎng)度 關(guān)系應(yīng) 滿足如下關(guān)系式 。o4 0 o 風(fēng)筒 — 1．

15、3 L — + 4 3風(fēng) 筒= √ ／風(fēng)筒 - ／3 ． 2 吸風(fēng)器的合理設(shè)置 采空區(qū)高濃度瓦斯經(jīng)擴(kuò)散和漏風(fēng)風(fēng)流的傳質(zhì)作 用 ， 向工作面上隅角區(qū)域涌出， 加之上隅角風(fēng)流外側(cè) 呈現(xiàn)出渦流狀態(tài) ，使涌出的高濃度瓦斯不能及時(shí)有 效排出；同時(shí)因隅角附近支架滯后或 由于集 中壓力 的影響導(dǎo)致隅角處垮塌冒落 ，往往在隅角處形成凹 陷或冒落空間 ，因而不少工作面在隅角區(qū)域都出現(xiàn) 了瓦斯積聚超限現(xiàn)象 ，成為影響工作面安全生產(chǎn)的 重大隱患。上隅角積聚瓦

16、斯的分布特征與煤層地質(zhì) ． 3 2 ．條件 、 開(kāi)采技術(shù)條件 、開(kāi)采煤層 和鄰近煤層瓦斯含 量 、 瓦斯抽放措施 、 通風(fēng)等 因素有關(guān) 。正是 因?yàn)橛绊?上隅角瓦斯積聚分布的因素很多 ， 所以各個(gè)礦井 ， 或 同一礦井不同工作 面上隅角瓦斯 的積聚分布都不一 樣。因此 ， 在安裝使用系統(tǒng)之前 ， 有必要對(duì)上隅角瓦 斯積聚形成 的原因 、 瓦斯分 布規(guī)律進(jìn)行研究。 根據(jù)上 隅角積聚瓦斯分布規(guī)律及特征 ， 改變吸風(fēng)器 的長(zhǎng)度 、形狀 、 大

17、小 及吸風(fēng)孔 的大小 、 密度等幾何參數(shù) ， 調(diào)整 安裝位置 ， 達(dá)到最佳的引排效果 。4 結(jié)語(yǔ) K Q J 一 1 礦用瓦斯 自動(dòng)引排 系統(tǒng)適 用于各種采掘 工作面積聚瓦斯的排放處理 ， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)上隅角 、 掘進(jìn) 工作面和其它局部空間積聚瓦斯 的安全 、可靠和高 效 的自動(dòng)排放。 經(jīng)國(guó)內(nèi)多家用戶使用證明 ， 該引排系 統(tǒng)適用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù) 自動(dòng)工作 ， 安裝 、 拆卸 、 移動(dòng)方 便 ，操作簡(jiǎn)單 。和其它積聚瓦斯處理方法和裝備相 比，