选煤厂煤仓仓下隅角瓦斯超限原因及治理方案

摘要：煤仓仓下隅角瓦斯积聚超限，严重威胁选煤厂的安全生产。通过对隅角处瓦斯超限的原因分析，提出了在煤仓仓壁开设通风孔并用阻燃材料充填仓下隅角的技术方案。安装局部通风机，加强自然通风，从根本上解决煤仓仓下隅角瓦斯超限问题。

关键词：瓦斯超限  隅角充填  局部通风

1 选煤厂瓦斯超限

选煤厂煤仓是原煤和经过洗选后的产品储存的主要场所，按照不同作用类型可以分为原煤仓、块煤仓、精煤仓和末煤仓。煤仓多是圆筒仓，上部为给煤刮板机，给煤刮板机外接运煤皮带走廊皮带。煤仓仓下有喂煤机连接运煤皮带或者机车运输。煤仓仓内为全封闭式结构，上部有四扇窗户，外部有悬梯，用于检修作业。煤仓按其上下空间结构可以分为仓上、仓内和仓下三部分。仓内是储存煤炭成品的主要空间，也是煤仓仓下瓦斯的主要来源。现以原煤仓为例，图中形成涡流的区域就是隅角，如图1所示。

随着科学技术的进步，选煤厂煤仓监测设备已经实现风电闭锁、风与瓦斯闭锁。煤仓仓下隅角瓦斯超限会引起瓦斯监测仪的报警、风机启动，直至瓦斯浓度降低到安全浓度以下;如果瓦斯浓度突然超过最大限制浓度，必须断电、风机停运。瓦斯超限不但影响正常生产，更严重的是由于风机停运，煤仓仓下隅角处瓦斯浓度急剧上升，可能引起煤仓仓下瓦斯燃烧和爆炸事故。

2 仓下隅角瓦斯超限的影响因素

2.1 放煤口瓦斯浓度 近年来，由于开采深度增加，煤体中瓦斯含量增大。随着煤矿机械化的普及，生产、运输能力大幅度提升，使得井下煤炭的运输周期缩短，煤体中的吸附瓦斯来不及释放就进入到选煤厂煤仓。在煤仓仓下给煤机放煤的过程中，给煤机振动加剧了吸附瓦斯的释放，造成煤仓仓下隅角瓦斯的积聚超限。理论上来说，仓内瓦斯浓度和仓下能达到的最大瓦斯浓度是一致的。因此，通过现场测量煤仓内瓦斯浓度可以确定放煤口的最大瓦斯浓度。测量结果如图2所示。

从图2中可以看出，在煤仓储量达到90%的时候，煤仓底部瓦斯浓度达到最大值12%。即随放煤过程可能进入煤仓仓下的最大瓦斯浓度为12%。随放煤过程进入煤仓仓下的瓦斯浓度越大，越容易使得煤仓仓下隅角位置的瓦斯浓度超限。因此，采取相应通风措施，加强煤仓仓内瓦斯排放，降低煤仓仓内瓦斯浓度，可以有效降低煤仓仓下隅角处瓦斯浓度超限的概率。

2.2 通风窗与主导风向

图3  主导风向与通风窗位置关系示意图

根据选煤厂当地天气统计结果，主导季风方向为东南方向、北方和西北方向，风向频率分别占全年风向的37.81%、22.47%和21.10%。①当主导风向与通风窗开口方向一致时，进入煤仓仓下的有效通风风量就越多，反之越小。②当主导风向与通风窗存在夹角时，风流进入煤仓仓下的方向将不能充分发挥风流的作用、有效风量也会降低。③当主导风向与通风窗存在夹角时，会出现多个通风窗辅助通风的情况，事实证明：多个通风窗入风，也可以保证煤仓仓下的需风量。

2.3 通风窗入口风速 通风窗入口风速是由选煤厂所在地的天气情况决定的，有时需要安装机械设备增加供风量。根据现场测量，选煤厂所在地风速范围是0～5.4m/s。根据自然通风的原理，增加通风窗入口风速，可以增加单位时间的供风量，通风效果更好。如图3所示，当主导风向与皮带运输方向相反，风速越大，煤仓仓下扬起的粉尘越多，生产环境越恶劣。如果风速过小，不能保证煤仓仓下的需风量，也不能达到降低煤仓仓下瓦斯浓度的目的。因此，需要通过需风量的计算来确定通风窗入口处的风速。

根据破碎后原煤的瓦斯释放速率实验结果，1t原煤在30分钟后释放出约18.1m3的瓦斯。因此，单位时间内产生瓦斯的速率为L= =0.603m3/min。则稀释瓦斯的需风量可以按照下式计算：

Q需=

式中：Q需为稀释爆炸有毒有害气体的需风量（m3/s）;kx为考虑爆炸有毒有害气体散发的不均匀性、分布状况及通风气流的组织等因素的安全系数，对于一般的通风房间取kx=3～10，对于生产车间的全面通风取kx≥6，由于煤仓采用混合式通风系统，送风系统风量取kx=6;L为生产过程中单位时间产生的瓦斯量，取值为0.603m3/min;C为瓦斯的安全允许浓度（%），其值取0.5%;Ci为进风中的瓦斯浓度，一般为0。

经计算，Q需= = ×100=0.0724m3/

min=4.344m3/s

主导风向作为通风入口时，通风窗面积为S=l×d=1.2×1=1.2m2，满足需风量要求的风速为v= = =3.62m/s。如果两个通风窗一起供风，每个通风窗的风速只需要1.81m/s。

3 治理方案

为了解决煤仓仓下瓦斯积聚的问题，人们提出加大通风风量，在放煤口上加装瓦斯收集罩，在皮带上安装防护罩，在隅角处安装瓦斯抽放管路等技术方案。无论采用哪种技术方案，都难以从根本上解决煤仓仓下隅角处瓦斯积聚超限的问题。因此，开通风孔、利用阻燃材料充填隅角位置，消除瓦斯积聚的环境，可以从根本上解决瓦斯在隅角位置积聚超限的问题。在通风窗处安装局部通风机，保证煤仓仓下的需风量，可以达到更好的效果。

图4  煤仓仓下隅角充填示意图

4 结论

通过对原煤仓仓下隅角瓦斯积聚原因的分析，利用隅角充填阻燃材料，并在仓壁开设通风口和安装通风机的措施，有效解决了原煤仓仓下瓦斯积聚问题。煤仓仓下隅角瓦斯运移及分布规律，有待进一步的研究分析。

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作者简介：刘亚飞（1987-），男，河南商丘人，在读硕士，主要从事煤矿安全与瓦斯防治方面的研究。