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一、技术服务

(1)矿井火灾灾害评估

(2)矿井防灭火方案设计与治理

(3)煤仓(场)、煤矸石山火灾防治

(4)矿井通风能力核定

(5)矿井通风阻力测定

(6)矿井瓦斯等级鉴定

(7)矿井主要通风机性能测定

(8)矿井通风系统优化

(9)矿井瓦斯参数测定及瓦斯涌出量预测

(10)矿井通风三维仿真决策系统构建

(11)巷道抗冲击密闭工程快速施工

(12)矿井全风量降温热害治理

二、成果简介

1.矿井全风量降温热害治理技术

成果简介及效果:针对夏季热害严重的矿井,提出了在地面入风井口实施全风量降温的热害治理新思路,系统分析了地面气候对井下气候的影响规律,矿井热源分布特征、矿井空气热力参数的分布特征及变化规律、矿井井口入风参数的确定、矿井全风量降温系统的负荷预测、基于矿井余热利用的矿井降温系统与方法、矿井大风量处理的方法和工艺、无动力换热器研制以及矿井井口封闭装置等关键技术进行了较系统的研究,并进行了工程实施。

矿井热害治理、余热资源利用等技术咨询、方案设计和工程施工,在矿井局部制冷、集中降温、井口全风量降温技术方面技术领先。拥有井口房大型无动力空调换热器专利技术,可解决900m已浅季节性热害。

采取矿井全风量降温系统后,井下降温效果明显,舒适度明显增加,较往年有显著改善。地面湿度大致相同的情况下,副井下井口、主要大巷等主要进风行人巷道的湿度降幅约45%,同时为车辆创造更好的运行条件;在地面湿度大致相同的情况下,温度降幅在4-5℃,下井口能保持在20℃左右,(靠近 工作面进风)保持在26℃以下。项目实施后由于提升了矿井自然风压,克服由于井口房封闭的阻力,降低了矿井通风机负压,使矿井总风量增大5%左右。

社会经济效益:井口全风量降温系统供热对象和范围包括全年职工洗浴热水、冬季地面办公、生活、生产建筑采暖、井筒防冻等用热,可全季替代锅炉蒸汽,节约大量能源,大大提高企业经济效益。

成果的研发应用体现了以职业健康为切入点,以质量标准化为抓手,深入贯彻落实科学发展观,使矿井连续实现安全生产,安全周期延伸,企业健康发展,安全就是效益的目标得以实现。

推广应用情况:本项目实施后,能有效地缓解了目前高温热害现象,也同时降低了煤矿其他事故发生的概率,为煤矿的安全生产打下了良好的基础,提高了安全效益。高温热害的解决,是煤矿工人的劳动效率提高,在舒适的环境下工作,职工生产效率预计能够提高30%。

项目已在兖矿集团赵楼煤矿、济三煤矿、东滩煤矿、济二煤矿和万福煤矿进行了成功应用,对于同类型热害严重的矿井具有广泛的推广前景。

2.矿井通风三维仿真决策系统

成果简介及效果:

(1)矿井通风系统三维模型构建:通过矿井三维通风智能决策分析平台,利用矿井阻力测定的数据、矿井现阶段图纸和日常管理记录资料等为依据,构建真实煤矿矿井三维通风系统模型。三维通风系统可以直观显示风量、风速、风压、阻力系数、标高、温度、巷道长度、巷道断面、通风成本等几十项内容,同时可以生成相应的报表。

(2)矿井通风系统分析评价:通过矿井三维通风智能分析决策平台,根据已建立的矿井三维通风模型,查找当前煤矿通风系统所存在的安全问题,科学评估当前通风系统。

(3)矿井通风系统优化研究:通过对通风系统现状的分析,提出通风系统改进措施。

(4)主通风机运行工况模拟和管理:系统平台根据矿井风机性能鉴定报告中的数据和日常风机房记录数据对矿井现有风机进行建模,当矿井风网变化时,模拟风机工况变化,指导主要通风机管理。

(5)反风模拟与循环风自检:模拟反风时期井下各个地点的用风量,辅助技术人员更加合理的制定矿井反风紧急预案。系统能快速分析井下风网内的循环风路,帮助技术人员处置通风系统中的不安全因素。

(6)矿井灾害模拟分析与紧急预案制定:系统平台可对井下粉尘、有毒有害气体、内燃机颗粒、烟雾和瓦斯等有害物质进行模拟,可展现污染物扩散路径、浓度和衰减。通过系统的模拟分析结果,可以辅助技术人员制定准确的应急救援预案和避险逃生线路。

(7)预测井下通风系统运行经济性,分析巷道掘进与通风经济性的关系,降低矿井通风运行经费。

社会经济效益:

(1)直接经济效益:①通过对矿井通风方案的模拟,预先评估方案的可行性和实施效果,减少由方案设计错误而导致的经济损失而产生的经济效益。②通过对井下通风网络的变化和季节变化时科学调度和管理风机运行工况,降低风机功耗,节省风机运行成本。③对通风方案的优化比较,帮助技术人员优选通风方案,并辅助优化方案,节省通风运行成本。

(2)间接经济效益:系统平台的灾害模拟、循环风模拟和反风模拟功能,帮助技术人员科学准确的制定紧急救援预案和避险逃生路线,灾变时期最大限度的降低人员伤亡,降低矿井的损失。

推广应用情况:矿井通风三维仿真辅助决策分析系统可作为矿山通风管理辅助决策分析平台,可广泛应用于:矿井通风系统管理与优化、通风系统薄弱环节三维可视化展现与预警(如:风速过大、微风、污风循环)、通风系统调整方案制定及预先仿真模拟(如:预测巷道贯通、延伸、密闭、工作面搬迁或者风机叶片角调整后通风系统通风能力和稳定性)、应急预案制定及避灾线路动态分析、风机工况点分析、自然风压分析、井下岩温、风温及火灾条件下非稳态通风系统模拟分析、反风演习模拟与分析、通风系统经济性分析以及以三维通风仿真为基础的通风管理决策支持等领域,帮助矿井实现实时、动态、合理和科学的通风管理。

3.煤堆及煤矸石山火灾防治技术

矸石山是煤炭开采和选矿过程产生的固体弃物,其与煤层伴生含碳量低。在堆放过程氧化放热,易发生自燃,产生CO、SO2等有害气体,破坏周边环境,甚至造成爆炸,威及人身安全。

防治原则:矸石山防灭火主要从氧化环境、蓄热环境入手,破坏其中之一即可;常采取综合措施以达到不复燃的目的。

勘探确定矸石山燃烧的范围、深度和强度,对应选择表面封闭、浅孔注浆和深孔压注浆的方法,是防治措施的关键之一。

针对矸石山的堆积体积形状分步骤采区防治措施,对于多个尖锥形状的易平整后采区治理措施。

根据治理成本和质量综合考虑防治方法。

常用防治方法:

(1)清除可燃物:加大矸石洗选,对矸石的可燃物进行回收。

(2)泡沫法 : 在泡沫持续期间可对喷涂区域快速隔氧、降温。

(3)挖除火源法:适用着火初期,范围不大、地形允许时时可选用。

(4)表面封闭 : 在矸石山表面覆盖黄土等物质,压实(喷实)后隔绝着矸石氧化所需氧气。无法彻底扑灭矸石山内部的深度燃烧。

(5)注水法:在水源充足,矸石山内部温度不高时,是经济有效的措施,但要注意水对矸石自燃的两重性。

(6)注浆法:是目前应用最广泛的治理措施,采用泵(气、液、电)送系统将浆体材料经钻孔(裂隙)进入矸石内部,浆液(凝胶)分布、交接时间合理可起到降温和隔氧的双重作用。

(7)热棒导出法: 热棒能够对煤堆进行降温,延缓煤堆温度的上升,降低煤堆内部温度,导出煤堆内部热量,避免热量积聚;热棒在煤(矸石)堆里的蓄冷量随着时间的推移,蓄冷量增加、蓄冷范围扩大。

4.自燃指标气体检测技术

煤自然发火过程中,某些指标气体在井下风流中的浓度非常小,低于现有监测仪器的精度,使得某些本应可以有效监控井下煤自燃的指标气体检测不出或因测不准而无法利用,给有效利用指示气体预报煤炭自燃程度造成了很大困难。采用气体的吸附与浓缩技术,束管检测系统与煤自燃气体指标吸附浓缩测定仪连接,对井下气体的吸附浓缩测定仪相连,对煤氧化过程产生的微量烃类指示气体进行吸附、脱附、分析,可提前检测出自燃指标气体,并提高检测的灵敏度,解决烯烃气体在发火初期检测难,使乙烯、丙烯的检出温度分别下降60℃、90℃。

检测方法:




检测温度对比表:


“-“未检测到气体,“+”监测到气体;分子表示未浓缩;分母表示浓缩


*浓缩气体的相对生成量与煤温的关系


*烯烷比随煤温的关系图(完全脱附)

5.巷道抗冲击密闭快速施工技术

泡沫混凝土具有良好的塑性,整体气密性好,抗震性能高。因此,作为密闭充填材料在围岩有一定变形条件下,依然能够起到封闭支护的作用。利用泡沫混凝土建造的防爆密闭墙能够快速吸收变能,避免矿震及采空区气体爆炸产生的冲击危害。

该技术与传统的砖砌闭墙、钢筋混凝土闭墙等施工技术相比,具有工艺简单、施工速度快、成本低、安全可靠、免维护等优势。

(1)技术参数

        ①墙体密度范围:200~900kg/m3,单轴抗压强度范围:0.5~5.0MPa;

        ②充填材料成本:350-500元/立方米;

        ③设备生产能力:10-15 m3/h。


泡沫混凝土生产设备

搅拌、加泡及泵送一体化设计制造;输送距离远,可达150m以上。

  


在各模板卡槽间由底板依次向上敷设组合模板至作业需要高度。

模板具有可快速拆装、强度高、可回收利用等优点。

(2)应用前景:该技术适用于与采空区隔离的永久(充填)密闭,可广泛应用于冲击地压和高瓦斯矿井,墙体抗冲击性能达8Mpa,可有效降低冲击地压及瓦斯煤尘爆炸冲击波对墙体的冲击,确保周围施工人员的安全。

三、产品介绍

1.复合高分子防灭火剂

产品概述特点:该防灭火剂是有由两种以上高分子材料改性复合而成,加水形成插接胶体,具有良好的分散性,又能加强稠化作用。吸水速率快,保水、固水时间长,并有失水后遇水再生的能力,无毒、无异味。胶体材料成胶后具有致密性、成膜性和附壁性、渗透性,在一定温度下能使燃烧表面焦化,具有降温、隔热、隔氧等功能。含有能抑制烟雾及阻断自由基链式反应的物质,能大大提高灭火效能和灭火速度,并能有效阻止复燃。



技术参数:


推广应用:该防灭火剂可广泛应用于煤层自燃。

(1)工作面停采架顶或沿空侧压注时:配比(料水质量比)3~5%,现场可采用螺杆泵按配比控制好下料速度,直接向架顶压注,根据现场顶板成胶漏胶情况可适当加大或减小配比,确保成胶质量。

(2)对于局部重点防火区域,现场按3-5%配比配制好后可利用风泵直接进行压注。

(3)大面积采空区或停采线注浆防火时,可作为悬浮剂,与粉煤灰浆液配合使用,配比(料液质量比)5‰。

2.大流量高倍数阻化泡沫剂

产品概述及特点:矿用高倍数阻化泡沫剂是采用气体泡沫为载体,将复合高效阻化剂带到大范围的采空区内或则其它需要防灭火的煤体表面。其中高效阻化剂,具有强的吸水性,当阻化剂及其溶液附着在易被氧化的新煤的表面时,将吸收空气中的水分,在煤的表面形成含水的液膜,起到吸热降温的作用,同时阻化剂中的离子也能够有效捕捉煤层中的活性自由基,在这样双重作用下中断或抑制自由基链式反应的进行,起到隔氧阻化的作用;其次,表面活性剂既含有亲水基团,又含有疏水基团,与煤层接触后,疏水基团吸附在疏水性煤的表面,而亲水基团排斥向外,使煤层获得亲水性,促使煤层得以很快被阻化剂溶液浸润且很快往煤层渗透。



技术参数:


说明:环境温度20℃时,测试的以上数据。

推广应用情况:该材料与其它防灭火材料相比,在处理高位火灾隐患、开放的空间和大面积采空区的隐患时具有不可比拟的优势,具有广泛的应用前景。

(1)制备阻化泡沫由专用泵、溶剂箱、气源和阻化剂(按比例同水混合)、泡沫发生器三部分组成;

(2)输送距离远、管径小,可采用压风或有稳定压力的氮气(二氧化碳等)做气源,水和阻化剂按比例混合后,制得泡沫输送到火灾防控地点;

(3)对输送距离近,封堵空间大,可采用局部通风机做气源。

3.CFZ型气体自动负压采样器

产品介绍:CFZ22(A)型气体自动负压式采样器可协助人员现场采集煤矿井下空气(束管)中的气样,;CFZ15(C)型气体自动负压式采样器主要用于瓦斯抽放管道、生产工艺管道等有压力的采样需求,均具有操作容易、省力、省时、安全、体积小巧、携带方便等一系列优点。


CFZ22(A)


CFZ15(C)

技术参数:

(1)防爆型式与防爆标志:矿用本质安全型:ExibI;

电池组开路电压U0:CFZ22 7.0V;CFZ15 12.0 V

电池组短路电流I0:CFZ22 2.3A;CFZ15 6.0A;

工作电压:CFZ22 6.0V;CFZ15  10.0V       

工作电流:CFZ22 840.00mA;CFZ15 1000.00mA 

(2)出口气体流量>22L/min;误差:±2L/min;

(3)采样负压: 40Kpa (CFZ22); 70Kpa (CFZ15);

(4)工作时间:采样器电池正常充电后,其工作时间应不小于40 min;

(5)外形尺寸(长×宽×高):215mm×130mm×110mm;重量:CFZ22 1.6Kg;  CFZ151.7Kg。

4.防涌仓给煤机

(1)产品概述

煤矿井下条件比较差,当煤仓内积水较大时,会形成煤泥流,短时间大量涌出,造成事故。防涌仓给煤机在可能发生涌仓事故时可以及时封闭仓口,避免重大事故的发生。

适用于大型矿井,尤其适用于复杂的生产环境如煤矿井下煤仓和地面生产系统的重要环节。对井下恶劣环境适应能力极强,当来料不均匀、煤的水份大,物料块度较大并夹有大块矸石和其他杂物等时,仍能正常工作。

结构特点是在大型往复式给煤机和其他给料机的入料口加装重型液压闸门,液压驱动,快速启闭,闸门开度可调。

防涌仓闸门设集中液压站。如果安装在主井底集中装载硐室,动力可引自集中装载液压站,由集中装载控制装置集中控制。

  



  


(2)技术参数(见下表)


                                 说明:1.订货时在相应给煤机上注明带防涌仓闸门即可。

                                                   2.仓口至闸门底高度为620mm,采用防涌仓闸门时,不需要仓口连接段。

                                                   3.可对煤矿视向给煤机进行改造。

5.推链式混凝土喷浆机组

(1)产品概述:JPTS7-L型推链式混凝土喷射机组主要由螺旋式上料机和推链式混凝土喷射机组成,其螺旋式上料机集配料、加水搅拌、输送等功能于一体,与传统转子式喷浆设备相比,具有技术先进、结构合理、粉尘浓度低、喷射距离远、回弹率低、劳动强度低、效率高、操作维护方便、使用寿命长等优点。

(2)技术参数

       ①PTS7型推链式混凝土喷射机主要技术参数

        生产能力                            7m3/h

        喷射输送距离(水平/垂直) 150m/30m

        适用材料配比                      水泥:砂:石子=1:2:2

        适用材料水灰比                   ≥0.4

        最大骨料粒径                      15mm

        输料管内径                         51mm

        工作压力                            >0.3MPa

        耗气量                               10 m3/min

        上料高度                            1.2m

        链轮转数                            12r.p.m

        电机型号                            YBK2-160M-4

        电机功率                            11kW

        电机转数                            1450r.p.m

        电压等级                            660v/1140v

        轴向柱塞泵型号                  25MCY14-1BF(反转)

        机器轨距                            600mm(900mm)

        外形尺寸(长×宽×高)       2350 mm×830 mm×1270 mm

        整机重量                            1100kg

        ②SJS7型上料机技术参数

        生产能力                            7m3/h

        主螺旋马达                         8k-400

        砂石、水泥螺旋马达            8k-500

        机器轨距                            600mm

        整机重量                            900kg

        外形尺寸                            2900×830×1450

(3)应用情况

该设备在兖矿集团赵楼煤矿成功应用后,已在兖矿集团本部的东滩、鲍店、兴隆庄、赵楼等煤矿和山西天池煤矿、贵州大方煤矿、山西长治中能集团得到推广应用。


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