甄立民(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)指揮中心,寧夏銀川 750000)

神寧集團(tuán)寧東礦區(qū)阻化劑防滅火的技術(shù)應(yīng)用

甄立民(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)指揮中心,寧夏銀川 750000)

為了更好的解決神寧集團(tuán)寧東礦區(qū)采空區(qū)遺煤自然氧化的問題,本文就阻化劑防滅火系統(tǒng)在寧東礦區(qū)梅花井煤礦的應(yīng)用進(jìn)行了科學(xué)分析,提出了阻化劑防滅火系統(tǒng)的技術(shù)管理手段,解決了采空區(qū)遺煤自然氧化的問題,保證的煤礦的安全生產(chǎn)。

采空區(qū)遺煤氧化 阻化劑 防滅火 實(shí)踐

1 概況

梅花井煤礦為鴛鴦湖礦區(qū)五對特大型礦井之一。礦井地質(zhì)儲(chǔ)量2510.54Mt,可采儲(chǔ)量為1229.79Mt,可采煤層17層,可采煤層平均總厚28.19m,傾角5～25°,均屬傾斜煤層,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。井田煤層煤種為低變質(zhì)程度的長煙煤和不粘煤,煤層自燃等級(jí)均為容易自燃,均有自燃傾向性。

根據(jù)對礦井112203綜采工作面上隅角及其回風(fēng)流的CO、O2濃度進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)采用注氮、灌漿等防滅火措施后,上隅角CO濃度仍不能得到有效的控制,經(jīng)常出現(xiàn)上隅角、綜采支架架間的CO濃度超過24ppm,O2濃度低于18%,嚴(yán)重威脅綜采工作面作業(yè)人員的安全,為此該礦先后在112203綜采工作面、114202綜采工作面等安裝了遼寧華科生產(chǎn)的BZ4/15-G型阻化泵整套設(shè)備,在近4年的使用過程中,有效的解決了綜采工作面及其上隅角的CO濃度,確保了綜采工作面的安全生產(chǎn)。

2 阻化劑防滅火機(jī)理

在化學(xué)上,凡是能減小化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)皆稱為阻化劑(inhibitors)。

2.1 阻化劑的作用機(jī)理

(1)增加煤在低溫時(shí)的化學(xué)惰性,或提高煤氧化的活能;(2)形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面;(3)充填煤柱內(nèi)部裂隙;(4)增加煤體的蓄水能力。

2.2 阻化劑的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其影響因素

我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個(gè)指標(biāo)。

阻化率：含硫量小于2%的煤采用煤樣在阻化前后放出CO氣體的相對變化量作為評(píng)定指標(biāo);含硫量大于2%的煤(一般稱為高硫煤)采用煤樣在阻化前后放出SO2氣體的相對變化量,作為評(píng)定指標(biāo)。此指標(biāo)稱之為阻化率。測定阻化率時(shí)要準(zhǔn)備兩種煤樣：一種經(jīng)過阻化劑處理過的煤樣;另一種是原煤樣分裝在兩個(gè)試管中;其粒度為0.35～0.66mm,重量70g。實(shí)驗(yàn)條件保持一定。測定反應(yīng)試管釋放的CO或SO2氣體的濃度,按下式計(jì)算阻化率：

式中 E-煤的阻化率%，A、B分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下氧化5小時(shí)放出的CO(ppm)或SO2(mg)。阻化率越大,說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。

2.3 阻化劑防火工藝

應(yīng)用阻化劑防火的主要方法是：表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。

根據(jù)實(shí)際情況,該礦采用的阻化劑是氯鹽類阻化劑,該阻化劑的阻化機(jī)理主要是阻化劑與煤分子發(fā)生取代作用和絡(luò)合作用生成穩(wěn)定的鏈環(huán),提高煤與氧化合的活化能,其反應(yīng)方程式如下：

3 BZ4/15-G型阻化泵工作原理

3.1 BZ4/15-G型阻化泵的技術(shù)參數(shù)

BZ4/15-G型阻化泵整套設(shè)備由泵車、儲(chǔ)液攪拌車、霧化器、膠管組成。泵車由高壓柱塞泵、防爆電動(dòng)機(jī)、真空磁力起動(dòng)器、缺液斷電保護(hù)裝置、底盤車等組成。阻化泵主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3.2 BZ4/15-G型阻化泵的工作原理

BZ4/15-G型阻化泵整套設(shè)備安放在綜采工作面機(jī)巷電氣列車處的平板車上。在工作面下隅角向采空區(qū)漏風(fēng)點(diǎn)設(shè)置2～3個(gè)霧化器向采空區(qū)直接噴灑。阻化泵站主機(jī)和綜采工作面電氣列車放在一起,通過高壓膠管和霧化器連接。

表1 阻化泵主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)

表2 阻化劑使用前后工作面上隅角CO濃度對比

阻化泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柱塞泵吸取低壓阻化液通過高壓膠管在采煤工作面下隅角處及其支架的霧化器,向采空區(qū)直接噴灑,排出高壓液體到霧化器形成直徑10～30μs,利用采空區(qū)漏風(fēng)將霧狀、細(xì)小的阻化劑溶液帶入采空區(qū),在采空區(qū)煤矸表面形成阻化液膜,降低采空區(qū)遺煤氧化速度,延長自然發(fā)火期,從而達(dá)到防火的目的。目前該礦采用阻化泵所采用的阻化劑為鹵塊、鹵片、鹵粒,其水料比3：1,濃度為25%。

3.3 BZ4/15-G型阻化泵的優(yōu)點(diǎn)

(1)無動(dòng)力自動(dòng)攪拌裝置例用泵站自身動(dòng)力采用液力攪拌,無需再增加電動(dòng)攪拌或者人工攪拌的螺旋槳裝置。采用的液力攪拌能使阻化劑溶劑在水里更好的溶解,更好的發(fā)揮防火的作用。(2)為了適應(yīng)礦里的高壓要求,而系統(tǒng)不發(fā)熱。高壓泵的壓力調(diào)節(jié)閥采用YF-0型,壓力可以隨時(shí)調(diào)節(jié)。(3)缺液斷電保護(hù)裝置,當(dāng)儲(chǔ)液箱內(nèi)的阻化溶液噴灑完時(shí),該裝置能控制真空磁力起動(dòng)器,使電機(jī)斷電停泵。避免設(shè)備干轉(zhuǎn)發(fā)生危險(xiǎn)和破損。(4)該套設(shè)備所有接頭都采用礦用K型接頭方便快捷不泄露。

4 阻化劑防滅火系統(tǒng)使用前后綜采工作面的防滅火效果

阻化劑防滅火系統(tǒng)在該礦中的實(shí)際應(yīng)用：根據(jù)該礦的實(shí)際情況,先后在112201綜采工作面、112203綜采工作面、116101綜采工作面及116103綜采工作面安裝了阻化劑防滅火系統(tǒng),通過對這四個(gè)綜采工作面安裝阻化劑防滅火系統(tǒng)前后上隅角CO濃度的觀察,發(fā)現(xiàn)安裝后綜采工作面上隅角CO濃度明顯下降。

(1)116101綜采工作面使用阻化劑后上隅角CO濃度在割煤過程中基本上不超過20ppm,檢修過程中基本控制在10ppm以下,阻化劑防滅火效果顯著。(2)114202綜采工作面使用阻化劑后上隅角CO濃度在割煤過程中基本上不超過80ppm,檢修過程中基本控制在30ppm以下。(3)112203綜采工作面從開始噴灑阻化劑后,上隅角CO濃度呈下降趨勢,但是因噴灑量不足、地表裂隙填充不到位等原因,上隅角CO濃度變化不大,防滅火效果不太明顯。(4)116103綜采工作面使用阻化劑后上隅角C O濃度在割煤過程中基本上不超過24ppm,檢修過程中基本控制在15ppm以下。

5 阻化劑防滅火系統(tǒng)在使用過程中存在的問題及說明

5.1 使用過程中存在的問題

(1)因阻化劑腐蝕機(jī)械設(shè)備、支架,綜采隊(duì)對機(jī)械設(shè)備、支架等金屬構(gòu)件需不定期的噴灑防腐蝕漆,增加了綜采隊(duì)員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。(2)采煤工作面操作員工在配制漿液的過程中,阻化劑與水的配比不夠,導(dǎo)致溶液濃度低于25%,造成部分綜采工作面阻化劑防滅火效果不明顯。(3)在使用過程中,缺水保護(hù)系統(tǒng)容易損壞。

5.2 解決措施

(1)為采掘面崗位工種增發(fā)多套工作服和勞保用品,進(jìn)行倒替使用,并督促礦洗衣房增加烘干、洗衣設(shè)備,及時(shí)解決下一班次工人能穿干燥、干凈的工作服上班,以增強(qiáng)職工使用阻化泵裝置的積極性。(2)要求各個(gè)綜采隊(duì)必須編制相關(guān)安全技術(shù)措施,阻化泵的使用,阻化劑的噴灑必須按照措施要求進(jìn)行。

6 結(jié)語

梅花井煤礦通過采用阻化劑防滅火系統(tǒng),BZ4/15-G型阻化泵整套設(shè)備明顯延長了采煤工作面采空區(qū)的自然發(fā)火期,防滅火效果顯著。從根本上解決了綜采工作面上隅角CO濃度過高的問題,同時(shí)優(yōu)化了梅花井煤礦防滅火系統(tǒng),徹底解決了遺煤自然氧化所產(chǎn)生的安全隱患,使作業(yè)地點(diǎn)的CO濃度滿足《煤礦安全規(guī)程》對工作面有害氣體濃度的要求標(biāo)準(zhǔn),為礦井高產(chǎn)高效提供了強(qiáng)有力的保證。

甄立民(1967.1-)男,大學(xué)學(xué)歷,通風(fēng)與安全工程師,曾在《寧夏科技》、《西北煤炭》等刊物上發(fā)表論文數(shù)篇,歷任石嘴山礦務(wù)局技術(shù)員、副科長、科長等職,現(xiàn)任神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)指揮中心主管。