Prevención y control de gases de esquina en superficies de trabajo mineras totalmente mecanizadas
Las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón están cerca de la pared del carbón y del costado del área de goaf. La velocidad del flujo del viento es muy baja y las áreas locales se encuentran en un estado de vórtice. Este vórtice dificulta que el gas que sale a borbotones del goaf ingrese al flujo de viento principal, lo que hace que el gas de alta concentración circule cerca de la esquina superior y se acumule en el área del vórtice, lo que resulta en un exceso de gas en la esquina superior. Si aparece una columna retrasada en la esquina de la superficie de trabajo de la minería de carbón, además del área de vórtice en la esquina superior, también habrá un área de brisa cerca de la fila de corte superior, donde se acumulará el gas que se escapa del goaf.
La diferencia de presión entre las dos esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón es una de las razones por las que el gas excede el límite.
El flujo de viento en cualquier sección del túnel tiene presión estática , presión latente y presión dinámica. La suma es la presión total, y la diferencia de presión total determina la dirección y la velocidad del flujo del viento. Dado que la presión estática y la presión latente en ambos lados de la esquina superior son las mismas y las velocidades del flujo de aire son diferentes, el flujo de aire en la cara de la mina de carbón gira aquí, lo que hace que la velocidad del flujo de aire en la esquina superior disminuya. La diferencia en la velocidad del flujo del viento en ambos lados de la esquina superior disminuye, y el flujo del viento aquí La velocidad se reduce considerablemente y no hay diferencia de velocidad en la esquina superior.
Prevención y control del gas en la esquina superior que excede los límites
En vista de la situación en la que el gas en la esquina superior excede el límite, existen 10 métodos de prevención comunes, a saber: ① Instalar cortinas de aire temporales en la esquina superior (2) Aumentar el volumen de aire de la cara de trabajo; (3) Configurar el flujo de aire en el área de perforación (4) Instalar ventiladores locales en la cara de extracción de carbón; carril de aire de retorno de la cara de la minería del carbón; ⑥ Instalación de un ventilador de escape especial; ⑦ drenaje de gas de alto nivel; (8) establecer el sistema de escape de la cola de la cara de la minería del carbón; ⑨ gas de la esquina superior de espuma trifásica; Ahora analízalos por separado.
1 Instale cortinas de aire en las esquinas del frente de la mina de carbón.
Cuando el gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón excede el límite, se cuelgan cortinas de aire cerca de las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón para desviar el flujo de aire en la superficie de trabajo y utilizar las cortinas de aire. para guiar más flujo de aire a través de la esquina superior, se diluye el gas de alta concentración. La cortina contra el viento puede estar hecha de tela suave para conductos y la longitud generalmente no es inferior a 10 m.
Durante el proceso de producción de cierta mina de carbón, el gas en Shangyujiao era anormal y la concentración de metano alcanzó el 2%, por lo que se agregó una cortina de aire cerca de Shangyujiao. Según observaciones in situ, después de utilizar la cortina de aire, la concentración de metano en Shangyujiao cayó rápidamente a menos del 1%. Sin embargo, debido a la existencia de la cortina de aire, el corte de carbón con cizallas, los pilares de retorno cerca de la esquina superior, los peatones en la salida superior y el transporte de materiales se ven muy afectados. La cortina de aire a menudo se daña y pierde su función, lo que resulta en. Rápida concentración de gas en la esquina superior. Elevándose por encima del límite de concentración. Como resultado de operaciones tan repetidas, la concentración de gas en la esquina superior inevitablemente fluctuará entre altos y bajos, lo que es extremadamente inestable y representa un gran peligro oculto para la seguridad de la producción. Al mismo tiempo, debido a la existencia de una cortina de aire,
este método se usa principalmente en la esquina superior donde el gas no es grande y solo se puede usar como medida temporal. En realidad, este método aumenta la diferencia de presión entre las dos esquinas del frente de la mina de carbón y resuelve el problema de las corrientes parásitas en la esquina superior.
2. Aumente el volumen de aire en la superficie de trabajo.
La dispersión del gas acumulado en la zona de vórtice de la esquina superior por el flujo de viento de la cara de trabajo depende principalmente de la convección del aire y de la difusión del flujo de viento principal entre el flujo de viento de la cara de trabajo y el gas de la esquina superior. zona de acumulación. Después de una observación in situ a largo plazo, se descubrió que, bajo la condición de suministro normal de aire a la superficie de trabajo, es imposible que el flujo de viento de velocidad limitada disipe la alta concentración de gas en el área de acumulación del vórtice de la esquina superior. La superficie de trabajo adopta el método de aumentar el volumen de aire. Aunque se puede aumentar la convección entre el flujo de viento en el área de acumulación de la esquina superior y el flujo de viento principal en la cara de trabajo, a medida que aumenta el volumen de aire, aumenta la presión negativa y aumenta la velocidad del flujo de viento en el área de goaf, lo que se profundiza. las líneas de flujo de gas en el área de goaf y fortalece el intercambio de flujo de viento y gas en el área de goaf. Si hay otros canales de fuga de aire en el área del goaf, la fuga de aire aumentará. En pocas palabras, si aumenta el volumen de aire en la superficie de trabajo, aumentará la cantidad de gas transportado por el flujo de aire. Al mismo tiempo, el volumen de aire excesivo tiene las siguientes desventajas: ① (2) Aumenta la concentración de polvo en el flujo de aire del frente de trabajo de la minería, empeora el ambiente de trabajo del frente de trabajo y aumenta la dificultad de prevención del polvo (3; ) Un volumen de aire excesivo en el frente de trabajo puede fácilmente causar que la velocidad del viento en el túnel exceda Las disposiciones del "Reglamento de seguridad de las minas de carbón" afectan la estandarización de la calidad de la mina.
3. Configura el viento goaf.
De acuerdo con la razón por la cual el gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón excede el límite, si se puede reducir el volumen de aire que ingresa al goaf, se puede reducir la salida de gas en el goaf, evitando así el gas en las esquinas superiores excede el límite. En el lado del área de la cara de trabajo, se instala una campana de guía de aire a lo largo de la fila de corte superior desde la salida de la cara de trabajo hasta la esquina superior, lo que puede minimizar las fugas de aire en el área de la cara de trabajo. Especialmente a la salida de la superficie de trabajo, donde el flujo de viento entra directamente a la superficie de trabajo.
Por lo tanto,
Se puede ver que este método de tratamiento puede reducir fundamentalmente la cantidad de salida de gas en el goof. Sin embargo, dado que el cubo de viento está ubicado en el borde del goof, la ganga cae del goof. puede dañar fácilmente el cubo de gas, provocando que la cantidad de fuga de aire del cubo de viento aumente al mismo tiempo, debido a que el viento avanza con la superficie de trabajo, aumenta la dificultad y la carga de trabajo de los trabajadores.
Por lo tanto, este método está limitado por muchas condiciones y el efecto de la aplicación no es ideal. El efecto de la aplicación sólo es obvio cuando la tasa de acumulación de gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón no es alta (2 ~ 3 m3/min) y la concentración de gas no es demasiado alta (alrededor del 3%).
4 Instale un ventilador local
Instale un ventilador local pequeño de 5,5 kw o 2 × 2,2 kw a una distancia de 10 a 15 m de la esquina del frente de la mina de carbón. Conductos de aire para guiar el aire a las esquinas superiores del aire de retorno, formando un área de presión positiva en las esquinas del frente de extracción de carbón. Se introduce un flujo de aire fresco a través de ventiladores locales para diluir el gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón, de modo que la concentración de gas allí se reduzca por debajo del nivel especificado. (2) Puede aumentar el volumen de aire en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería de carbón y diluir la alta concentración de gas aquí con el tiempo (3) Debido al pequeño volumen del conducto de aire y la pequeña ocupación de espacio, el impacto; (4) ) Cuando el ventilador funciona normalmente, utilizar este método para descargar gas de esquina en la superficie de trabajo de la minería del carbón es un proceso de control seguro y confiable.
5 Instale inyectores Feng Shui
Cuando el gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón exceda el límite, instale inyectores Feng Shui y utilice agua a alta presión y viento como energía. También se puede utilizar agua a alta presión o viento respectivamente como fuerza impulsora, se forma un área de presión negativa más grande. El flujo de aire principal en la superficie de trabajo aumentará el volumen de aire que fluye a través de la esquina superior debido a la diferencia de presión para cumplir con los requisitos del ventilador. De esta manera, el gas de alta concentración en la esquina superior será diluido por el flujo de aire que fluye a través de la superficie de trabajo aquí y luego ingresará al conducto de aire y será descargado en el conducto de aire de retorno. Este método tiene las siguientes ventajas. ②El volumen de aire se puede ajustar cambiando la presión del viento y la presión del agua (3) La estructura es simple y fácil de instalar y mover; Sin embargo, es necesario reforzar la gestión para evitar el paro repentino de la fuente de energía (agua, viento), lo que provocaría la acumulación repentina de gas en los rincones de la superficie de trabajo de la minería del carbón.
6 Instalar extractores de aire especiales
(1) Tecnología de ventilación pulsante. La tecnología de ventilación por pulsaciones es un conjunto de ventiladores por pulsaciones confiables, económicos, razonables y prácticos diseñados utilizando la teoría relacionada con el coeficiente de difusión turbulenta del flujo de aire y las características de pulsación del flujo de aire. Al superponer el flujo de aire pulsante al flujo de aire de ventilación normal, se aumenta el coeficiente de difusión turbulenta del flujo de aire y se mejora la capacidad del flujo de aire para disipar el gas acumulado local, resolviendo fundamentalmente el problema de la acumulación de gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón.
(2)Sistema de descarga automática de gases GDS-1. El sistema automático de emisión de gases GDS-1 desarrollado por la sucursal de Chongqing del Instituto de Investigación del Carbón de China consta de un ventilador antichispas, un sensor de gas, un dispositivo de control, una compuerta, un dispositivo de extracción de aire y varios conductos de aire. La estructura principal se muestra en la Figura 2. El gas de alta concentración en la esquina superior ingresa al conducto de aire duro Y a través del dispositivo de succión de aire. El ángulo de cierre cambia el volumen de aire mezclado con el aire fresco para que la concentración de gas en el conducto de escape no exceda el estándar.
(3) Pequeño ventilador hidráulico. Los ventiladores hidráulicos se dividen en dispositivos de seguimiento y dispositivos de ejecución. El dispositivo de monitoreo incluye un procesador de control y un sensor de gas, y el dispositivo de ejecución incluye un pequeño ventilador hidráulico y un sistema de energía hidráulica. El principio de funcionamiento del dispositivo de monitoreo es que el sensor de concentración de gas colocado en la esquina de la superficie de trabajo detecta la concentración de gas en tiempo real, convierte la señal de concentración de gas detectada en una señal eléctrica analógica y la transmite al procesador de control. El procesador central procesa y juzga las señales analógicas detectadas, emite instrucciones para controlar la apertura y el cierre del relé y controla el ventilador hidráulico en tiempo real. Cuando la concentración de gas excede el límite, el ventilador comienza a expulsar el gas acumulado en las esquinas; cuando la concentración de gas cae al límite seguro, el ventilador deja de funcionar vívidamente.
(4) Instale un ventilador de aire comprimido para expulsar los gases. Este método tiene las características de aire, eyector de agua y escape de bomba móvil de gas. Coloque conductos de aire rígidos a lo largo del conducto de aire de retorno de la superficie de trabajo. El puerto de succión del conducto de aire está a 0,5 m de la esquina superior. El puerto de escape de aire está instalado en el orificio de aire regional o conducto de aire de retorno. instalado cada 200 a 300m en la vía de retorno de aire. Ventilador, accionado por aire comprimido.
(5) Instale una bomba de drenaje móvil para descargar el gas desde la esquina superior. Coloque L conductos de aire rígidos a lo largo del túnel de aire de retorno de la cara de trabajo y coloque 1 tubo de drenaje en forma de flor delante de los conductos de aire (en el área del goaf). La longitud del tubo de drenaje de flores es de aproximadamente 15 ~ 20 m, lo que requiere un drenaje de baja presión negativa.
La tubería está conectada al conducto de aire rígido del sistema de aire de retorno, formando así una zona de presión negativa en la esquina para que el gas en la esquina pueda fluir hacia la tubería de drenaje.
7 Drenaje de gas de alto nivel
(1) Método de disposición de los orificios: Disponga el campo de perforación directamente en el túnel de aire de retorno de la cara de trabajo, taladre orificios desde el techo hasta el punto roto. zona por encima de la cara de trabajo y drene el gas en la capa superior adyacente y en las líneas de carbón cercanas. La dirección de perforación en la superficie de trabajo es opuesta y el espacio entre perforaciones es de 15 m. En cada campo de perforación se perforan tres pozos, que están protegidos por la masa de carbón delante del frente de trabajo. Una vez colocada la superficie de trabajo, instale la tubería de drenaje de gas en el conducto de aire de retorno.
(2) Parámetros de disposición de agujeros. El diseño de perforación se basa en dos principios: primero, la capa final del pozo de perforación está ubicada en el límite superior de la zona de fractura. Segundo, la capa donde la perforación ingresa a la zona de alivio de presión está en la parte superior de la zona de hundimiento. por encima del límite inferior de la zona de fractura. Según la teoría de la presión del suelo, las capas de roca del techo y del suelo colapsarán después de la extracción de vetas de carbón. Una vez que el estrato de roca suprayacente se hunde y se estabiliza, las zonas de fisuras mineras en el estrato de roca suprayacente se pueden dividir en "tres zonas verticales" y "tres zonas horizontales", es decir, el área minera se divide en tres zonas verticales. A lo largo de la dirección de avance de la cara de trabajo, el túnel de viento y el túnel de máquinas se dividen en tres áreas: área afectada de soporte de la pared de carbón, área de separación y área de represión. A medida que la cara de trabajo continúa avanzando, las "tres zonas horizontales" en la dirección de la cara de trabajo avanzan alternativamente.
(3) La mejor ubicación para las salidas de drenaje del tejado. La distancia normal es de 8 ~ 25 m (10 ~ 15 m) por encima del techo de la veta de carbón vertical (la parte superior de la zona de derrumbe, la parte inferior de la zona de trituración), y la distancia horizontal es de 8 ~ 30 m (8 ~ 17 m) en el Túnel de aire de retorno. La mina específica debe determinarse exhaustivamente en función de su situación real. Se acabó la perforación.
8 Otros métodos
(1) Establecer un sistema de fila de cola en la superficie de trabajo. Se pueden colocar tuberías no metálicas a lo largo del túnel de aire de retorno (área de perforación) de la cara de trabajo y se puede usar cemento. La tubería está conectada al sistema de aire de retorno (no conectada al carril de aire de retorno de la cara de trabajo de la minería del carbón) y se forma una zona de presión negativa en las esquinas de la cara de trabajo de la minería del carbón, de modo que el gas en las esquinas de la cara de trabajo de la minería del carbón fluye a lo largo de la tubería hasta el aire de retorno.
(2) Utilice espuma trifásica para exprimir el gas de la esquina en la superficie de trabajo. Se utiliza tecnología de espuma trifásica para exprimir el espacio ocupado por el gas y reducir la concentración de gas. Las tres fases son agua, ceniza y nitrógeno. La ceniza puede estar hecha de lodo amarillo, escoria de generación de energía de carbón y otros materiales. La relación agua-cemento (relación de masa) es 1: 4: 1. Este método tiene las ventajas de una velocidad de procesamiento rápida y un efecto de enseñanza obvio.
(3) Cambiar el método de ventilación. La mayoría de los métodos de ventilación en las minas de carbón de mi país adoptan viento inverso. Dado que el gas descargado desde el frente de la mina de carbón es más liviano que el aire, su dirección de flujo natural es la misma que la dirección contra el viento. Con una velocidad normal del viento (superior a 0,5 ~ 0,8 m/s), el gas puede fluir en capas y acumularse localmente, lo que fácilmente puede provocar la acumulación de gas en las esquinas superiores. La dirección a favor del viento es opuesta a la dirección del flujo natural del gas. Son fáciles de mezclar, el gas no fluye fácilmente en capas y no es fácil de acumular localmente, lo que puede evitar la acumulación de gas en las esquinas superiores. Sin embargo, el artículo 115 del "Reglamento de seguridad en las minas de carbón" estipula que no se permite la ventilación descendente en las zonas de trabajo de las minas de carbón donde existe peligro de que se produzcan explosiones de carbón (roca) y gas (dióxido de carbono). Por lo tanto, se debe tener precaución al utilizar corrientes descendentes.
Después del análisis anterior, combinado con la situación real en el sitio, una vez que el gas en las esquinas de la superficie de trabajo de la minería del carbón excede el límite, se deben colgar cortinas de aire y deflectores de viento en las esquinas del carbón. superficie de trabajo minera inmediatamente; la superficie de trabajo debe ampliarse. Aumente el volumen de entrada de aire, aumente la diferencia de presión en la superficie de trabajo y verifique todos los sellos relacionados con la superficie de trabajo para detectar fugas. Si hay una fuga de aire, tápelo inmediatamente. Si los métodos anteriores no pueden resolver el problema, se debe instalar un extractor de aire especial (inyector de feng shui) lo antes posible para la evacuación.
Los métodos anteriores son medidas temporales y agudas. Los métodos principales para controlar el gas de la esquina superior que excede el límite deben ser: drenaje de alto nivel, drenaje de cola y drenaje de gas de la esquina superior. El método fundamental es extraer la capa de liberación y realizar un drenaje del túnel o un drenaje previo para reducir el contenido de gas de la veta de carbón a menos de 8 m3/t. Otros métodos son inciertos e inestables. Por lo tanto, el control del gas en Shangyujiao debe considerarse de antemano, construirse con anticipación, invertirse tempranamente y lograr resultados tempranos.