案例分析安全工程师辅导的治本之策

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1、 我国对煤矿“头号杀手”瓦斯的治理，由“点天灯”式的简单抽采排空，到“以利用促抽采，以抽采保安全”，这才是瓦斯治理的治本之策！2006年6月21日，国家发改委、安全监管总局、煤矿监察局、科技部在山西晋城召开了全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会。此次会议的主题是“瓦斯治理和利用”，不仅将瓦斯由“头号杀手”视为宝贵能源，而且将简单抽采排空扭转为一举两得的综合利用，开辟了瓦斯治理的新途径。以抽促采一举两得瓦斯是煤层气的俗称，其主要成分是CH4，瓦斯浓度达到5%16%时，遇明火就会爆炸，因此被人们冠以煤矿安全的“头号杀手”。实际上，煤层气是害又是宝，其作为一种清洁能源，发热量高，无污染，是常规天然气最现

2、实可靠的补充或替代能源。1m3煤层气热值高达80009000kcal，替代汽油作为汽车燃料使用，1m3发热量相当于1L97汽油，价格仅为汽油的1/2，可以节约燃料成本50%；同时，以瓦斯为燃料的汽车尾气排放中不含铅，基本不含硫化物。和以普通汽油为燃料的汽车尾气相比，CO排放量减少97%，碳氢化合物排放量减少72%，氮氧化物排放量减少39%。瓦斯作为民用燃气和工业燃料，1m3发热量相当于1.3kg标准煤，燃用起来更洁净方便、节能高效。我国煤层气资源十分丰富，已探明储量位居世界第3位。根据国家最新一轮资源评估调查，我国深埋在2000m以内的煤层气含量约为36万亿m3，相当于450多亿t标准煤或35

3、0多亿t标准油，与陆上常规天然气资源量相当。煤层气不加以利用，直接排放到大气中，不仅白白浪费了宝贵的资源，而且污染着环境。其温室效应约为CO2的21倍，对臭氧层的破坏力是CO2的7倍。加强煤层气抽采利用，不仅可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，而且有利于增加洁净能源、缓解资源消耗、减少温室气体排放，调整产业结构，促进煤炭工业可持续发展，并且能实现保护生命、保护资源、保护环境的多重目标，创造巨大的社会、经济效益。以利用促抽采全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会期间，与会代表先后参观了具有国际先进水平的晋城煤业集团寺河120MW煤层气发电厂燃气发电机组及余热发电装置。现场了解到，目前，科

4、技部在晋城矿区实施的“十五”国家科技攻关课题“煤层气勘探开发配套技术研究”，基本形成了沁南煤气田开采的钻井技术、完井技术、增产改造技术、排水采气技术、矿区井下煤层气规模开发与采煤一体化技术体系，建成了寺河矿井下煤层气规模开发与利用示范工程。 寺河矿绝对瓦斯涌出量479m3/s，相对瓦斯涌出量22.3m3/t，为全国之最。针对矿区煤层气的赋存条件，寺河矿建成投产并运行了矿井永久瓦斯抽放系统，地面瓦斯抽放泵站现安装有2台CBF-710水环式真空泵和2台2BE1-705型真空泵，井下抽放泵站安装有3台2BE1-705型真空泵。寺河矿坚持在采煤前采取井上钻孔的办法预抽采，采煤时同时抽采瓦斯，采煤后采空

5、区抽采瓦斯，探索出了采煤采气一体化、开发利用产业化的生产格局。利用抽采的瓦斯，寺河矿建成了装机容量1.5万KW的瓦斯发电试验厂。该厂拥有6台2000KW的WJ6G1型燃气轮机和1台3000KW的QFK-3-2型汽轮机。燃气轮机利用瓦斯发电后，其尾气通过余热锅炉产生蒸汽，再带动蒸汽轮机发电。冬季，寺河矿还利用余热为矿区供暖，实现热电联供，形成了一个闭路的多联产循环。该厂自2001年投运至2005年底，已累计发电3.31亿KWh，实现产值1.18亿元。2006年5月18日，寺河扩建项目120MW瓦斯发电厂设备采购签字仪式在京举行，亚洲开发银行决定向该项目提供了7202万美元贷款，用于购买所需设备。

6、寺河120MW瓦斯发电厂采用燃气发电机组及余热循环发电工艺，完全依靠寺河煤矿抽采的煤层气作为燃料，设计年利用瓦斯量约1.87亿m3，年发电量7.2亿KWh。项目一期工程60MW机组预计2006年12月投入运行，项目建成后，将成为世界上最大的煤层气发电厂。此外，晋煤集团还应用CNG(压缩煤层气)技术，建成了我国最大的煤层气压缩站。压缩站日压缩能力达16万m3，现利用26辆专用煤层气运输槽车，向矿区、晋城市、长治市以及河南省等2.6万户居民供应煤层气，2005年供气量已达到950万m3。2005年7月，晋煤集团还在晋城市建成了第一座CNG加气站，并改装完成第一辆CNG汽车。到目前为止，已改装CNG

7、汽车500多辆，年利用煤层气近360万m3。在工业用气方面，晋煤集团已实现了向晋城市陶瓷、玻璃等生产企业提供工业燃料，年利用煤层气530万m3。今后计划向阳城电厂供气，以煤层气代替重油助燃，年利用煤层气将达到3000万m3左右。晋煤集团现有民用燃煤锅炉110台、总容量634t/h，年燃煤约30万t；目前已新上燃气锅炉23台、132t/h，年利用煤层气1500万m3。集团现正逐步以燃气锅炉代替燃煤锅炉，全部完成后，年利用煤层气约1亿m3。以抽采保安全和环境几年来，晋煤集团以用促采，积极探索煤层气开发利用新途径，取得了良好的安全、环境、经济和社会效益。目前，晋煤集团已形成210口煤层气井组规模，运

8、行的有150口，产气井约100口，形成了年产1.11.5亿m3煤层气生产规模。2005年，晋煤集团共抽采纯瓦斯1.8亿m3，总利用量达到1亿m3，利用率为55.6%。而据晋城矿区实测，地面一个钻孔的煤层气日抽采量达到2500m3时，每年可使0.105km2范围内的吨煤瓦斯含量降低0.91.0m3。以晋城煤业集团2004年已投产的37口井、4.3km2抽采面积、4100万t可采煤炭储量、日均产气达2000m3计算，经过78年预抽，吨煤瓦斯含量即可降低到10m3以下，达到相对安全条件。在环境效益上，2004年12月，晋煤集团120MW煤层气电厂项目所产生的经核证的温室气体减排量被世行托管的碳化基金

9、(PCF)收购，购买该项目CO2减排量450万t(7年期)和期权150万t，获得收益1900万美元，这是中国第一个碳基金减排购买协议。2005年11月，晋煤集团与日本碳基金(JCF)签署了240万t等量CO2减排额度购买协议，获得收益1700万美元。在经济效益上，2005年，晋煤集团利用煤层气总量达到1亿m3，如按照1m3煤层气售价1.85元计，煤层气利用收入可达1.85亿元；以煤层气代替水煤气后，集团年节约优质块煤1.16万t、优质末煤2500t，年可创销售收入640万元；以燃气锅炉代替部分燃煤锅炉后，年可节约优质末煤6万t，创销售收入1680万元。全部使用燃气锅炉后，年可节约煤炭约36万t

10、，创销售收入1.008亿元。在社会效益上，晋煤集团开展的煤层气井上、井下规模开发与利用示范工程，不仅为我国其他矿井煤层气综合开发利用起到了很好的示范作用，而且使晋煤职工家属告别了使用23年的水煤气，解决了燃用水煤气CO中毒问题，大大提高了居民的安全健康和生活质量。冶金安全：玉石洼铁矿在历年的工伤事故统计中发现，仅冒顶塌方造成的伤害事故就占该企业工伤事故总数的一半以上。(考试大)由此可见，塌方是冶金矿山采场经常发生的事故。 预防对策 1多层矿体分层回采时，必须待上层顶部岩石崩落并稳定后，才准回采下部矿层。2上下相邻两个中段同时回采时，上中段回采工作面比下中段工作面超前的斜长距离应在20m以上。

11、3回采工作发现顶帮松软不稳固的，(考试大)必须采取支护措施，因爆破或地压显现原因受到破坏的支护，应及时修复，确认安全后方准作业。 4回采前必须先处理顶板和两帮浮石，确认安全后方准回采。作业中发现冒顶预兆，要停止作业进行处理，特别是有大冒顶危险征兆时，应立即通知作业人员撤离现场。 5采场边缘部位如有采空区要先采采空区边缘进路，(考.试大)遇有顶板破碎且地压显现严重的采场，除进行必要的支护外，要加快开采进度，尽量缩短采场的暴露时间。 1 论题的提出 在露天矿生产中，会产生大量的粉尘，其中汽车路面扬尘占露天矿总扬尘量的90%以上。大量的粉尘不仅损害人体健康、影响植物生长及生态平衡，还会造成很大的经济

12、损失。目前，一些先进的国家已研制出有效的汽车路面抑尘剂，如苏联的( ( (，美国的Coherex和英国的Dust-A-Tac等，它们的共同特点是：抑尘效果好，抑尘有效期均在10天以上；采用化学试剂配方；使用天然聚合物和树脂或石油工业副产品作为原材料，来源广泛，价格便宜；无毒、无害、无腐蚀性。 我国在这项技术方面的研究比较落后，现在大部分矿山仍然采用最原始也是最落后的抑尘法洒水抑尘。国内有些研究单位虽然已研制出化学药剂抑尘剂，但有些性能还不理想，例如，使用时出现板结、打滑现象，抗冻性通病左，价格较高，难以推广使用。 为了填补国内空白，笔者在北京科技大学读研究生期间参与了露天矿路面抑尘技术的研究课

13、题，与其他同志共同研制出化学药剂抑尘剂CDR。 2 抑尘剂抑尘机理的研究 抑尘剂具有以下功能：吸湿作用、凝并作用、保湿作用和渗透作用。抑尘剂药剂由基料和助剂构成。基料的作用以吸湿性为主，助剂主要是弥补基料的不足，增强抑尘性能，它由三类物质组成：凝并剂、保湿剂和渗透剂。凝并剂一般为高分子物质，它具有较长的分子链，通过“搭挢”的方式把多个粉尘质点连接在一起，以增加粉尘粒径，减少粉尘分散度，使粉尘不易扬起；保湿剂是为了在含湿粉尘外表覆盖一层薄膜，以阻挡和减缓水分子逃逸到空气中，保证粉尘具有一定的含水量；渗透剂能够降低固、液界面的表面张力，使粉尘易于被抑尘剂乳液润湿。3 抑尘剂的实验研究 本课题的研究

14、方法以实验为主，实验分为实验室实验和道路模拟试验。实验的关键一是药剂的选择，二是各类药剂的浓度配比。 通过综合考察有机和无机吸湿剂的各方面性能，如溶解度、黏度以及价格等。我们选择氯化钙和氯化镁作为抑尘剂的基料，选用的助剂都属于表面活性物质。 本实验采用正交实验方法对各类药剂的浓度进行配比实验，实验结果采用直接分析和综合分析两种方法，通过几轮实验，得出了实验室优良配方：氯化钙和氯化镁浓度为10%，凝并剂为0.05%，保湿剂为1.0%。 在实验室配方的基础上，通过进一步的理论分析，本着高效、低成本的原则，我们对配方进行了改进，并用于露天矿道路模拟试验，得出了抑尘剂优良配方：配方，其氯化钙和氯化镁浓

15、度为10%，凝并剂为0.1%，保湿剂为1.0%，配方，其氯化钙和氯化镁浓度为10%，凝并剂为0.1%。 4 抑尘剂效果分析 除了上述的实验，我们还进行了渗透性实验、腐蚀性实验和表面张力测定实验，对所配制的抑尘剂乳液得出了如下结论： 1)吸湿、保湿性能优良，即使在较高温度和较低湿度下，在10天内仍可使路面含湿量保持在4%以上，无粉尘产生； 2)原材料属于石油副产品，来源广泛，价格便宜； 3)具有一定的防冻性能； 4)加工、制作工艺简单，使用方便； 5)所用药剂种类少，用量小，成本低； 6)经抑尘剂喷施的路面，无板结、打滑现象； 7)无毒、无腐蚀性，对人畜无害。 5 结束语 CDR抑尘剂不仅对露天矿的粉尘治理有很好的效果，而且在农业生产领域也有较高的实用价值，一旦推广使用，将产生良好的经济效益和社会效益。10 / 10