国内外矿井低浓度瓦斯利用技术的探讨

分析了煤矿瓦斯赋存基础参数和来源及涌出构成,提出了煤矿抽放瓦斯的必要性,总结了煤矿瓦斯基本分类及利用方法,研究了国内外低浓度瓦斯发电技术、煤矿乏风氧化装置及乏风瓦斯发电解决方案,指出矿井低浓度瓦斯利用技术将在促进煤层气利用的同时,推动煤矿瓦斯的全面综合利用,必将产生良好的经济效益和社会效益。     

小纪汗煤矿风井场地乏风余热利用系统的应用研究

该文针对小纪汗煤矿乏风余热回收系统应用过程中存在的问题进行了总结分析,小纪汗煤矿风井场地余热资源丰富,风井出风温度为17℃,相对湿度为85%。煤矿乏风稳定可靠,其余热资源是乏风热泵非常理想的低温热源。采用直蒸式乏风热泵综合能效高,乏风热泵供热能力5426kW,余461kW。完全可以满足井筒保温及采暖用热要求。     

钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的氧化影响研究

为降低乏风瓦斯排放对温室效应的影响，提高乏风瓦斯的利用率，探究了体积分数为0.75%的乏风瓦斯及其与褐煤、无烟煤混烧方法下的氧化规律。随后进一步探究矿井乏风中裹挟的钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的影响。研究利用管式炉系统，模拟乏风瓦斯与空气预混气体环境，将金属氧化物含量不同的钙质泥岩粉尘与不同煤种混合，置于该气体环境中。结合X射线衍射分析(XRD)测试，分析混烧产物。研究表明：钙质泥岩粉尘可以促进瓦斯的氧化，且随着金属氧化物含量的增多，氧化效率增加。钙质泥岩粉尘可以促进同等温度下两个煤种混烧体系中乏风瓦斯的氧化。钙质泥岩粉尘金属氧化物含量越多，乏风瓦斯转化达到极限的温度越低。根据粉尘对两个煤种混烧体系的瓦斯转化作用效果可知，虽然褐煤体系的瓦斯转化率一直高于无烟煤体系，但粉尘对于褐煤体系中乏风瓦斯的转化呈负面影响，对无烟煤体系呈积极影响，故粉尘对无烟煤混烧体系的影响优于对褐煤体系的影响。钙质泥岩粉尘同时起到固硫作用，故对矿井排出乏风瓦斯过程中含有的钙质泥岩粉尘可不做处理，将其与乏风瓦斯共同通入燃煤锅炉中。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性

以实验室活性炭吸附床为研究对象,建立了多维吸附床内煤矿乏风流动、吸附传质的数学模型.首先对活性炭富集煤矿乏风瓦斯过程进行了模拟,得到了各个循环步骤下床内详细的浓度分布和吸附量分布,模拟结果与实验结果符合较好.进而采用此模型,改变吸附压强、解吸压强和解吸温度等参数,对不同工况下瓦斯分离富集过程进行了对比模拟研究,揭示了煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性.     

矿井乏风逆流氧化床温度分布和工作特性研究

为了给矿井乏风逆流氧化装置设计提供理论依据,数值模拟研究了逆流氧化床温度分布和工作特性.结果显示：逆流氧化床内固体蜂窝陶瓷的蓄热和释热效应,使得含甲烷气体成分极低的模拟矿井乏风在其内能够自维持逆流高温氧化.数值模拟中逆流氧化床轴向中心线上M形温度分布特点与实验结果一致.逆流氧化床轴向中心线上温度分布、出口温度值、化学反应速率分布、气固两相间单位容积换热量分布主要受往复半周期、混合气体中甲烷气体质量分数和混合气体质量流量等参数影响.     

风氧化带内煤层开采覆岩移动破坏规律研究

依据皖北矿务局百善煤矿风氧化带煤层安全开采实践，在大量物理力学试验的基础上，阐述了风氧化带煤层顶板岩性变异特征；根据现场实际观测的数据，分析总结了工作面进入风氧化带开采的覆岩破坏移动规律，并从理论上解释了移动规律产生的原因。为风氧化带内煤层安全开采提供了理论依据，在一定程度上丰富了我国的“三下”开采技术。     

流向变换催化氧化技术的研究与工业应用

低浓度反应物催化氧化反应技术是流程工业、资源与环境工程中一个经常遇到的、重要的共性技术。多年来,北京化工大学工业催化与反应工程研究室对这一领域中一种先进的过程强化技术——流向变换催化氧化技术进行了系统的应用基础、技术开发与工程放大研究。相应地,在结构化催化剂制备、流向变换催化氧化反应器的操作特性、反应/换热系统的过程模型化、模型微分方程组的数值解法与控制技术等方面都做了一系列工作。在此基础上,与协作单位合作,对煤矿乏风（VAM）制热并脱除大量低浓度甲烷、煤制油流程中脱碳塔尾气脱除挥发性有机物（VOCs）等相关技术进行了工程化开发,最终集成为流向变换催化氧化成套技术并实现了工业化和工业装置的长周期、稳定、达标运行。     

低浓度甲烷提纯试验研究

为了减少温室气体排放,有效利用能源,人们就如何提取并应用煤矿乏风中低浓度甲烷进行了长期的研究.本文根据甲烷容重明显低于空气容重的特点,设计了低浓度甲烷分离提纯现象的试验装置.通过该装置预混塔上的浓度传感器观测甲烷在静置后不同高度处甲烷浓度随时间的变化情况.结果表明:在所设计的预混塔内,甲烷浓度开始稳定所需的时间与高度呈线性关系:T=T0+Ah;静置稳定后,甲烷浓度与高度呈指数关系:C=C0(1-eAh).并据此提出了简单、经济的从煤矿乏风中分离提纯低浓度中甲烷的思路.     

煤矿瓦斯旋流混合器定工况下混合均匀性研究

利用简化的数学模型对给定工况下煤矿瓦斯旋流混合器的混合均匀性进行了研究,主要研究旋流方式和旋流强度对乏风瓦斯出口速度和体积分数分布均匀性的影响. 研究结果表明:在外管气体的流量和转动惯量明显大于内管的工况下,外管的旋流对出口的速度场起到主导作用,使出口乏风瓦斯的速度分布均匀性降低;内管的旋流建立了径向和轴向的反压力梯度,产生了中心回流区,增强了内、外管流体动量和质量的交换,使出口的体积分数分布均匀性明显提高;随着旋流强度的提高,外管具有旋流的旋流方式的出口速度分布均匀性变差,而内管具有旋流的旋流方式的回流区掺混强度增大,有利于乏风瓦斯体积分数混合均匀性的提高.      

井工煤矿精准测风技术智能化改造研究

"互联网+"时代的到来推动着煤矿企业安全生产管理向智能化方向发展。矿井通风管理位居煤矿安全生产管理突出位置,应优先进行智能化升级改造。针对目前井工煤矿测风技术存在风速测试取值不科学、测风地点传感设备安装不合理等问题,以煤矿半圆拱巷道为例,考虑风速场的分布规律,设计测点布置方案,合理布置测风传感设备,精准测量矿井总风量。同时运用"互联网+"技术,传输测试信号,实现矿井总风量实时监控,为生产矿井智能化升级改造探索出一条思路。     

变频调速技术在煤矿压风机中的应用

压风机承担着井下通风是重要任务,在煤矿安全生产的过程中起着关键作用,同时也是煤矿企业运作中最大的耗电设备之一。目前,煤矿压风机普遍存在产能过剩的问题,即压风只有空载和满负荷两种运行状态,这样既不能保证精确的恒压供风,又使电能大量浪费。本文设计了一种煤矿压风机的变频调速方案,从系统的结构、硬件配置、实现功能几个方面进行论述,实现压风机的节能运行和恒压供风。     

石台煤矿四采区增风措施的电子计算机模拟分析

本文中介绍了石台煤矿通风现状调查结果,提供了中央风井主扇实测性能曲线和通风阻力分布及地面漏风情况。在查明影响四采区增风主要因素的基础上,结合该矿实际,拟定了十二个较为可行的增风方案,分折了电子计算机的模拟结果,提出了增风措施     

提高防突钻孔放线效率和精度的方法与实践

正前岭煤矿4344风巷处于向斜轴部,受向斜构造影响,应力较集中,地压较大,煤层瓦斯含量也较高,勘探资料显示本工作面附近034钻孔4煤瓦斯含量为11.08ml/g。根据中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程中心《皖北煤电集团前岭煤矿东翼4煤层突出危险性鉴定考察方案》,-260m标高以下区域需要采用顺层长钻孔测煤层瓦斯含量并结合打钻过程中突出预兆等预测突出危险性,其中要求在掘进期间每隔40m施工一组34个防突措施孔,该组钻孔对称分布于4344风巷掘进方向两侧的扇形区域。     

高位堵漏治理采空区瓦斯溢出技术的探索和应用

影响已封闭采空区瓦斯溢出和遗炭氧化自燃然的最根本原因是漏风。从根本上堵绝漏风通道,隔绝供氧条件,实现采空区防瓦斯溢出及一氧化碳的治理至关重要。传统的注浆工艺因采空区空间大,需注入老塘浆体,消耗量巨大,无以实现真正意义上的高压＂堵漏＂。针对张集煤矿-700m东三采区9365采空区防漏风堵漏技术的典型案例探讨,通过对注浆工艺的创新,为从根本上实现采空区防漏风防瓦斯溢出提供有效途径。     

预制假顶在煤矿井下风桥施工中的应用

阐述了煤矿井下风桥施工中应用预制假顶的原因,介绍了预制假顶施工的制约因素及施工方案,归纳了预制假顶的具体施工工艺及技术、经济与社会效果。     

综放工作面过风氧化带围岩控制技术

平朔井工三矿39017工作面局部区域为风氧化带,综放工作面过风氧化带期间存在安全隐患问题,为使综放工作面安全高效通过风氧化带,采取如下措施:一是在39107辅运巷超前注浆加固;二是使用U型棚支架加强支护39107辅运巷;三是加强工作面条件管理,如提高初撑力、顶梁铺网、架前注浆等方法。目前工作面已顺利通过风氧化带,确保了安全生产,提高了煤炭回收率,提升了生产效益。     

厚风氧化带注浆改性后采场矿压显现特征分析

针对淮南矿区顾北矿南二采区1512(3)工作面近厚风氧化带开采的地质特征,采用J型水平羽翼分支孔对厚风氧化带进行地面预注浆加固。在注浆改性加固的基础上,对工作面开采矿压实施监测。通过监测结果,对风氧化带整体注浆改性后采场矿压显现特征进行了分析。结果表明:风氧化带整体注浆加固后,工作面来压呈现大小周期现象;工作面老顶初次来压步距平均值为31.5m,前12个周期来压步距平均值为13.20m,初次来压步距及周期来压步距均稍大于类似条件下的工作面。该研究成果对近厚风氧化带下安全高效采煤具有重要的指导意义。     

东滩煤矿3层煤自然发火特性的实验研究

结合东滩煤矿的现场实际,采用ZRM-15型煤自然发火实验装置对东滩矿煤样进行了历时78 d的煤自然发火实验,模拟了从常温至452.7℃煤自燃的全过程,掌握了煤自燃高温区域的发生、发展及其动态变化过程和指标气体体积浓度随温度的变化趋势。实验结果表明：实验装置内煤体高温点动态变化的总趋势是由煤体中上部向下部移动。氧化初期,距供风表面一定距离的炉体中上部温度变化较快;随着煤氧化时间加长,温度变化较快的区域不断向进风侧移动,高温点最终移至供风侧煤体表面,形成明火。     

乏风余热利用工程在刘庄煤矿西区的应用

介绍了如何通过热泵机组、乏风余热解决矿井职工洗浴、办公区和生活区供暖及进风井冬季保暖等供热问题。     

空压机房噪声治理

空压机是煤矿企业"四大运转"之一,主要是为煤矿井下生产系统提供清洁动力、为井下压风自救系统供氧。然而,空压机房内机组运转过程中产生的强烈噪声,不但严重干扰了机房操作人员的正常作业,而且损坏了操作工的听力,存在重大安全隐患。针对该问题,经笔者及大柳煤矿公司相关技术人员分析该车间内噪声产生的原因与部位,提出了一套可行性治理方案,后经实施,有效地将空压机房内噪声控制在85dB(A)以下,将操作间内噪声控制在75dB(A)以下。