煤矿瓦斯综合治理新技术
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煤矿瓦斯综合治理新技术
主讲人： 魏乐平
学习交流的主要内容
1.煤矿瓦斯治理的五大误区 2.综合防治瓦斯技术与装备 3.煤矿井下放炮新要求 4.煤矿安全监控系统防雷技术
一、瓦斯治理五大误区
1.误区一： 煤层瓦斯 含量低于8m3/t，瓦 斯压力0.74MPa以 下，抽采达标后， 煤层没有突出危险。
2.误区二：煤与瓦斯 突出属于责任事故
（1） 采用激光 技术，研制的便 携瓦斯报警仪。
适应高冒区， 大断面、采空区 瓦斯检测。
高冒区
大断面巷道
（2）光纤传感器
光纤检测在矿井中的应用
光纤检测技术的意义 随着煤矿自动化水平的提高，各种电气电 子设备在井下现场得到广泛应用，而且使用的 电气设备功率越来越大，但大型电气设备繁多 井下空间又相对狭小，形成的电磁环境越来越 复杂， 电磁兼容性问题导致煤矿监控系统出现漏 报、误报现象，严重影响煤矿的安全生产。 光纤传感器的发展应用给我们提供了另一 条解决问题的方案。
适应地面和 煤矿井下火灾、 瓦斯爆炸抢救涉 险人员或伤亡人 员。
6.矿井通讯新技术
煤矿井下实现 无线通讯，和地 面一样，使用防 水防爆手机
矿用防爆手机
其他新技术介绍
7. 人员定位系统新技术 8.矿井摄像系统技术 9.数字化矿山技术 10.矿井地热利用技术
三、煤矿井下放炮新要求
安监总局颁布《煤矿井下放炮管理规范》 已通过初审，以最后颁布为准。
无线传感器网络由成千上万个微型传感器组 成，每个微型传感器称为网络的一个“结点”。
这些结点在一个微小的芯片上集成了信息采 集、数据处理和无线电通信等多种功能。
传感器
最小的芯片只有 150×150×7.5 微米
微型处理器 无线通信
结点的构成
传感器
CPU
内存 应用程序
电源
无线通信
网络中的网关（基站）
过滤器
发泡剂添加泵
井下
氮气
三相泡沫制备系统
地面
地面制浆站
注浆管路
发泡剂
三 相 泡 发泡器 沫
氮气
含固相介质的泡 沫防灭火特点为： 产量大、覆盖面 广，可向高处堆 积，特别适合扑 灭井下大空间的 煤自燃火灾。
采空区注三相泡沫的浆体流动示意图
泡沫的堆积性
（2）泡沫的流动性
5.矿井灾区救援降 温新技术
四、煤矿安全监控系统防雷技术
（一）雷击对监控系统 的危害
1、破坏监控系统，造成 经济损失。
2.使监控系统不正常运 行，引发瓦斯事故
3.因雷电直接引发瓦斯 积聚巷道瓦斯爆炸事 故。
（二）防雷技术 措施
1、建筑物防雷
2、电源防雷
3、传输线防 雷。
欢迎批评指正， 谢 谢 大 家！
光纤传感器
由光发送器发出的光经光纤 引导至敏感元件。这时，光的某 一性质受到被测量的调制，已调 光经接收光纤耦合到光接收器， 使光信号处理得到所期待的被测 量。
（3）无线通讯监控技术
无线传感器网络是利用大量的微 型传感器（结点），通过无线通信形成 网络，用来感知现场的信息。
结点中的微处理器对原始数据进行 初步处理后，经网络层层转发，最终发 送给基站，再由基站传送给用户，从而 实现对现场的监控。
3.误区三：瓦斯抽放 时间越长防突效果 越好
4. 误区四：瓦斯在爆 炸界限范围外爆炸
5.误区五：一个月两 次瓦斯超限全矿停 产整顿
二、煤矿瓦ຫໍສະໝຸດ Baidu综合治理新技术
1.瓦斯含 量测定 取煤样 技术
2.低浓度瓦斯利用技术
(1)低浓度风排瓦斯利用技术 富集技术 可将甲烷浓度由
0.1%~0.9%富集到20% （2）低浓度瓦斯发电技术 5~16%
三相泡沫发生装置（发泡器）
利用文丘里管的流体力学特性，使浆液形成射流而引入气源；在 发泡器中设置集流器和旋转叶片，使三相充分混合，从而产生高 倍数和稳定的三相泡沫。
采用文丘里管射 流引射原理
三相泡沫发泡器工作原理
三相泡沫制备系统
利用煤矿已有注浆系统，接入过滤器、发泡剂定量添加泵、混合 器、发泡器，并引入氮气源，构成三相泡沫制备系统。为同时满 足单独注浆需要，设有注浆旁通路。
1.放炮必须在进风流中，离放炮点不少于100米。
2.突出矿井采取远距离（500米以上）、区域撤人放炮；煤巷 掘进工作面法线距离200范围内撤人。
3.放炮前所有钻孔(包括瓦斯排放孔)进行封孔。
4.实现三人或四人连锁放炮
5.放炮前实行喷雾洒水。
6.推广放炮监控系统，实现自动化撤人、定位、炮前安全监 测等。
北京化工大学试验室装置
基本技术条件：在实验台规模（催化剂装填量1 升）开展了0.5~1%模拟风排瓦斯减排，当浓度 1%时，气体混合物温度能达到750 ℃。在不同 的反应条件下，甲烷催化氧化燃烧的转化率均 超过98%，能在较宽的操作条件下实现低浓度 甲烷自热氧化燃烧，循环周期最长超过50分钟。
3. 矿井瓦斯检测和 监测新技术。
加拿大CANMET中试试验装置
基本技术条件：自动点火温度350～800℃，最低 甲烷工作浓度0.1%，甲烷浓度可变，适用于甲烷 的减排，但如果回收热量用于发电则需要补充额 外燃料以提高甲烷浓度。 热回收效率：对于浓度0.3~1.0%的风排瓦斯，热 回收效率在50~95%，当浓度0.5%时，热量回收效 率75%
针对常规灌浆、凝胶覆盖面小，氮气灭火降温能力差等现有防灭 火技术的不足，为解决综放采空区等井下大空间煤自燃火灾治理 的难题，发明了集固、液、气三相介质的防灭火性能于一体的三 相泡沫防灭火技术及装备。
固
（黄泥或粉煤灰）
液（水）
三相泡沫 制备系统
气（氮气）
三相泡沫
三相泡沫发泡器工作原理
三相泡沫发泡器
（较强的处理、通信能力）
网络中的结点
（简单处理、短距离通信）
4. 泡沫防灭火新技术
采用三相（气、固体、液体）材 料，实现采空区、高温点、火区防 灭火工作，尤其是自然发火严重矿 井。国内目前最有效最新防火技术。
综放采空区空间大，传统灌浆等防灭火技术治理困难。
采空区注浆易产生“拉沟”现象
含固相介质的泡沫装备系统
主讲人： 魏乐平
学习交流的主要内容
1.煤矿瓦斯治理的五大误区 2.综合防治瓦斯技术与装备 3.煤矿井下放炮新要求 4.煤矿安全监控系统防雷技术
一、瓦斯治理五大误区
1.误区一： 煤层瓦斯 含量低于8m3/t，瓦 斯压力0.74MPa以 下，抽采达标后， 煤层没有突出危险。
2.误区二：煤与瓦斯 突出属于责任事故
（1） 采用激光 技术，研制的便 携瓦斯报警仪。
适应高冒区， 大断面、采空区 瓦斯检测。
高冒区
大断面巷道
（2）光纤传感器
光纤检测在矿井中的应用
光纤检测技术的意义 随着煤矿自动化水平的提高，各种电气电 子设备在井下现场得到广泛应用，而且使用的 电气设备功率越来越大，但大型电气设备繁多 井下空间又相对狭小，形成的电磁环境越来越 复杂， 电磁兼容性问题导致煤矿监控系统出现漏 报、误报现象，严重影响煤矿的安全生产。 光纤传感器的发展应用给我们提供了另一 条解决问题的方案。
适应地面和 煤矿井下火灾、 瓦斯爆炸抢救涉 险人员或伤亡人 员。
6.矿井通讯新技术
煤矿井下实现 无线通讯，和地 面一样，使用防 水防爆手机
矿用防爆手机
其他新技术介绍
7. 人员定位系统新技术 8.矿井摄像系统技术 9.数字化矿山技术 10.矿井地热利用技术
三、煤矿井下放炮新要求
安监总局颁布《煤矿井下放炮管理规范》 已通过初审，以最后颁布为准。
无线传感器网络由成千上万个微型传感器组 成，每个微型传感器称为网络的一个“结点”。
这些结点在一个微小的芯片上集成了信息采 集、数据处理和无线电通信等多种功能。
传感器
最小的芯片只有 150×150×7.5 微米
微型处理器 无线通信
结点的构成
传感器
CPU
内存 应用程序
电源
无线通信
网络中的网关（基站）
过滤器
发泡剂添加泵
井下
氮气
三相泡沫制备系统
地面
地面制浆站
注浆管路
发泡剂
三 相 泡 发泡器 沫
氮气
含固相介质的泡 沫防灭火特点为： 产量大、覆盖面 广，可向高处堆 积，特别适合扑 灭井下大空间的 煤自燃火灾。
采空区注三相泡沫的浆体流动示意图
泡沫的堆积性
（2）泡沫的流动性
5.矿井灾区救援降 温新技术
四、煤矿安全监控系统防雷技术
（一）雷击对监控系统 的危害
1、破坏监控系统，造成 经济损失。
2.使监控系统不正常运 行，引发瓦斯事故
3.因雷电直接引发瓦斯 积聚巷道瓦斯爆炸事 故。
（二）防雷技术 措施
1、建筑物防雷
2、电源防雷
3、传输线防 雷。
欢迎批评指正， 谢 谢 大 家！
光纤传感器
由光发送器发出的光经光纤 引导至敏感元件。这时，光的某 一性质受到被测量的调制，已调 光经接收光纤耦合到光接收器， 使光信号处理得到所期待的被测 量。
（3）无线通讯监控技术
无线传感器网络是利用大量的微 型传感器（结点），通过无线通信形成 网络，用来感知现场的信息。
结点中的微处理器对原始数据进行 初步处理后，经网络层层转发，最终发 送给基站，再由基站传送给用户，从而 实现对现场的监控。
3.误区三：瓦斯抽放 时间越长防突效果 越好
4. 误区四：瓦斯在爆 炸界限范围外爆炸
5.误区五：一个月两 次瓦斯超限全矿停 产整顿
二、煤矿瓦ຫໍສະໝຸດ Baidu综合治理新技术
1.瓦斯含 量测定 取煤样 技术
2.低浓度瓦斯利用技术
(1)低浓度风排瓦斯利用技术 富集技术 可将甲烷浓度由
0.1%~0.9%富集到20% （2）低浓度瓦斯发电技术 5~16%
三相泡沫发生装置（发泡器）
利用文丘里管的流体力学特性，使浆液形成射流而引入气源；在 发泡器中设置集流器和旋转叶片，使三相充分混合，从而产生高 倍数和稳定的三相泡沫。
采用文丘里管射 流引射原理
三相泡沫发泡器工作原理
三相泡沫制备系统
利用煤矿已有注浆系统，接入过滤器、发泡剂定量添加泵、混合 器、发泡器，并引入氮气源，构成三相泡沫制备系统。为同时满 足单独注浆需要，设有注浆旁通路。
1.放炮必须在进风流中，离放炮点不少于100米。
2.突出矿井采取远距离（500米以上）、区域撤人放炮；煤巷 掘进工作面法线距离200范围内撤人。
3.放炮前所有钻孔(包括瓦斯排放孔)进行封孔。
4.实现三人或四人连锁放炮
5.放炮前实行喷雾洒水。
6.推广放炮监控系统，实现自动化撤人、定位、炮前安全监 测等。
北京化工大学试验室装置
基本技术条件：在实验台规模（催化剂装填量1 升）开展了0.5~1%模拟风排瓦斯减排，当浓度 1%时，气体混合物温度能达到750 ℃。在不同 的反应条件下，甲烷催化氧化燃烧的转化率均 超过98%，能在较宽的操作条件下实现低浓度 甲烷自热氧化燃烧，循环周期最长超过50分钟。
3. 矿井瓦斯检测和 监测新技术。
加拿大CANMET中试试验装置
基本技术条件：自动点火温度350～800℃，最低 甲烷工作浓度0.1%，甲烷浓度可变，适用于甲烷 的减排，但如果回收热量用于发电则需要补充额 外燃料以提高甲烷浓度。 热回收效率：对于浓度0.3~1.0%的风排瓦斯，热 回收效率在50~95%，当浓度0.5%时，热量回收效 率75%
针对常规灌浆、凝胶覆盖面小，氮气灭火降温能力差等现有防灭 火技术的不足，为解决综放采空区等井下大空间煤自燃火灾治理 的难题，发明了集固、液、气三相介质的防灭火性能于一体的三 相泡沫防灭火技术及装备。
固
（黄泥或粉煤灰）
液（水）
三相泡沫 制备系统
气（氮气）
三相泡沫
三相泡沫发泡器工作原理
三相泡沫发泡器
（较强的处理、通信能力）
网络中的结点
（简单处理、短距离通信）
4. 泡沫防灭火新技术
采用三相（气、固体、液体）材 料，实现采空区、高温点、火区防 灭火工作，尤其是自然发火严重矿 井。国内目前最有效最新防火技术。
综放采空区空间大，传统灌浆等防灭火技术治理困难。
采空区注浆易产生“拉沟”现象
含固相介质的泡沫装备系统