瓦斯消溶剂应用指南精简.docx

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瓦斯消溶剂应用指南精简

**保矿安矿山设备**瓦斯消溶剂

用于煤矿煤层瓦斯治理解决防爆防突问题应用指南〔精简〕

一、煤矿煤层瓦斯治理解决防爆防突问题的、新方法、新突破

1、瓦斯事故是煤矿重大事故之一，瓦斯治理是煤矿平安工作的重中之重

瓦斯爆炸〔包括煤尘爆炸〕、瓦斯突出〔包括瓦斯和煤突出〕是煤矿平安生产的最大威胁。

瓦斯事故一旦出现，往往是群死群伤的恶性事故。

我国是煤炭生产大国，统计资料显示，我国每年因瓦斯事故造成死亡的重特大事故占80%以上。

损失之大，是其它事故不可比较的。

各煤矿无不把瓦斯治理放在平安工作的首位，不惜在人力、物力、财力上的投入，但效果仍不理想。

2、传统瓦斯治理方法及存在的主要问题

传统瓦斯治理方法主要包括通风、煤层注水、瓦斯抽放、瓦斯排放、等。

其根本思路：

一是降低煤层瓦斯含量，以减少采掘工作面瓦斯涌出量，从而防止采掘工作面因瓦斯浓度超限而引起的瓦斯爆炸事故；二是降低瓦斯压力，以解除瓦斯突出的动力源。

从而防止采掘工作面因瓦斯压力太大得不到释放而造成的瓦斯和煤突出问题。

传统治理方法存在的主要问题

⑴管理难度大，容易出现管理漏洞。

井下作业环境差，工作场地分散且经常移动；井下设备多、管线多且维护条件差；井下同时工作的人员多且分布面广，尽管煤矿管理制度很严格，因管理难度大，哪一方面出现纰漏，都会引发事故。

〔2〕采掘效率低，制约着煤矿的开展。

按照党和政府的平安方针，煤矿不仅要在平安上花费很大投入，而且要占用很多采掘工作面的采掘工作时间，致使采掘效率很难有大的提高，煤矿的开展受到严重制约。

专家估计，如果瓦斯治理有重大突破，在现有的条件下，不建新井，全国的煤炭产量就可提高20%～25%以上。

〔3〕事故损失巨大。

按照目前国家对煤矿事故处理的有关规定，死亡一个人要赔偿死者20～30万元，包括伤者的治疗、康复安置和损坏井巷、设备、设施的修复等，死亡一个人的平均损失在60万元左右。

3、煤矿煤层瓦斯治理的新方法、新突破

我公司技术人员从一个意外发现中受到启发，结合煤矿瓦斯治理的经历和体会，在煤炭专家、化学专家、生物专家的帮助下，经过近十年的潜心研究，创造了橙色WSXRJ瓦斯消溶剂。

2004年申报了国家创造专利，2021年1月国家专利局向专利创造人颁发了专利证书。

专利证书号为：

ZL5.1。

瓦斯消溶剂顾名思义是用来消化、溶解、吸收煤层瓦斯的。

其治理瓦斯的根本思路：

一是消化、溶解、吸收瓦斯，减少煤层瓦斯含量，到达降低采掘工作面瓦斯涌出量，防止工作面瓦斯浓度超限的目的；二是通过消化、吸收、溶解瓦斯降低煤层瓦斯压力，解除瓦斯突出的动力源，到达防止瓦斯突出〔包括瓦斯和煤突出〕的目的。

其根本方法是先往煤层打注液钻孔，然后使用高压注液泵经注液钻孔将瓦斯消溶剂注入煤体，通过一系列的物理化学反响，消化、溶解、吸收煤层瓦斯。

其治理瓦斯的方法类似于传统的煤层注水。

二、瓦斯消溶剂治理瓦斯的机理及其在煤矿煤层瓦斯治理中的应用

1、瓦斯消溶剂消溶治理瓦斯的机理及其在煤矿煤层瓦斯治理中的应用

瓦斯消溶剂按照设计的比例和用量兑水后，用注液泵经注液钻孔注入煤体，在8Mpa—16Mpa的高压条件下，瓦斯消溶剂与煤层瓦斯接触，产生以下作用：

〔1〕助溶作用。

使局部游离气态瓦斯溶入煤体、局部游离气态瓦斯粘附到煤体外表，变为非游离的固态瓦斯。

〔2〕催化作用。

在瓦斯消溶剂的催化作用下，瓦斯与煤层中的氧气、氮气、二氧化碳等气体发生化合作用，生成无毒无害的酯质化合物氨基酸酯。

使煤层中的局部瓦斯被转化，从而降低了煤层中瓦斯含量。

其化学反响方程式如下：

6CH4＋2C02＋3O²＋2N24NH2COOCH3＋2H20

甲烷二氧化碳氧气氮气氨基酸酯水

〔3〕化合转化作用。

在高压的条件下和催化剂的催化作用下，瓦斯消溶剂的局部成分与瓦斯直接化合，生成新的酯质化合物，使局部瓦斯转化为另一种新的酯质化合物，从而降低了煤层瓦斯的含量。

其化学反响方程式因牵扯到瓦斯消溶剂的成分，为了**，恕不奉告。

〔4〕隔断作用。

瓦斯消溶剂本身就有一定的黏度，催化作用、化合转化作用生成的化合物都为酯质化合物，这些化合物与消溶剂混合，大大提高了消溶剂的黏度，这些黏性很大的物质进入煤体微小裂缝和裂隙中，可堵塞注液体以外煤体瓦斯进入注液区内的通道，在采掘工作面周围形成一个保护带，保证采掘工作正常进展。

同时这些黏性很大的物质侵润煤体，可在煤体碎粒外表形成一层保护群，阻止煤体溶解和外表吸附的瓦斯变为气态游离瓦斯，危害平安。

隔断作用也隔断了氧气与煤体的直接接触，还可延长有自燃发火倾向煤层的自燃发火期。

〔5〕浸润煤体作用。

瓦斯消溶剂本身含有大量水分，注液前要兑入大量水分，注液在客观上起到煤层注水浸润煤体的作用。

一是可降低采掘过程中的煤尘产生量，改善工作环境、二是防止煤尘爆炸事故的发生。

同时，因煤层瓦斯压力大大降低，注液的阻力大大变小，比单纯注水的侵润半径可提高一倍左右，由3—5米提高到6—8米。

〔6〕卸压防突作用。

以上五种作用使煤层中游离气态瓦斯含量大大减少，压力大大降低，从根本上解除了瓦斯突出的动力源，瓦斯突出问题得到了较好的解决。

〔7〕延长有自燃发火倾向煤层的自燃发火期。

隔断作用也局部隔断了煤体与空气主要是〔氧气〕的直接接触，可防止局部煤体氧化自燃，延长煤层的自燃发火期。

瓦斯消溶剂为绿色产品，符合环保要求。

瓦斯消溶剂生产所使用的原料无毒无害，转化产生成的化合物亦为无毒无害物质，对煤质和煤的使用无不良影响，符合环保的要求。

相反使用中会产生一种香味，对解决工人干活中常出现的口干、喉疼、怕呛等问题有缓解作用，深受采掘工人的欢送。

更为重要的是在防止瓦斯危害的同时，又使大局部瓦斯吸收利用，可减少煤炭生产和使用中大气中释放的瓦斯量，对改善大气环境，减轻温室效应有很大的好处。

2、瓦斯消溶剂的适用范围：

应用瓦斯消溶剂治理煤矿煤层瓦斯是煤矿瓦斯治理的一种新方法、新途径、新突破。

其使用范围为：

〔1〕瓦斯矿井的采掘工作面，解决工作面及其回风巷瓦斯浓度易超限问题。

〔2〕有突出危险矿井的采掘工作面，解决工作面瓦斯突出问题。

〔3〕煤尘危害严重，煤尘有爆炸危险性的采掘工作面，解决煤尘危害和防止煤尘爆炸的问题。

〔4〕有自燃发火期倾向，煤层自燃发货期短容易发火的问题。

目前我公司已研发出系列产品，用户可根据本矿瓦斯情况及瓦斯治理的要求选用适合的产品。

为方便用户，现将各类产品及其适用的范围列表如下，供用户选用时参考。

保矿安牌瓦斯消溶剂产品介绍

产品名称

适用范围

作用

保矿安一号

低瓦斯矿井〔矿井相对瓦斯涌出出量小于或等于10m3/t，且矿井井绝对瓦斯涌出量小于或等于于40m3/min，〕的采掘工作面。

降低煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量，防止采掘工作面瓦斯浓度超限；降低煤尘产生量，改善工作条件，防止有爆炸危险性煤尘浓度超限遇火爆炸。

保矿安二号

高瓦斯矿井〔矿井相对瓦斯涌出出量大于10m3/t或矿井绝对瓦瓦斯涌出量大于40m3/min〕的的采掘工作面。

降低煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量，防止采掘工作作面瓦斯浓度超限，降低煤尘产生量，改善工作条，件，防止有爆炸危险性煤尘浓度超限爆炸，降低低通风本钱。

保矿安三号

煤〔岩〕与瓦斯〔二氧化碳〕突突出矿井突出危险性一般的采采掘工作面。

降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力解决采掘工作面瓦浓斯浓度超限遇火爆炸和煤〔岩〕与瓦斯〔二氧化碳碳〕突出问题，降低煤尘产生量，改善工作条件，，防止有爆炸危险性煤尘浓度超限遇火爆炸。

保矿安四号

煤与瓦斯突出矿井突出危险性性较大，使用保矿安三号解除不不了突出危险性的采掘工作面面。

降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力解决采掘工作面瓦斯斯浓度超限遇火爆炸和煤〔岩〕与瓦斯〔二氧化碳碳〕突出问题，降低煤尘产生量，改善工作条件，，防止有爆炸危险性煤尘浓度超限遇火爆炸。

保矿安五号

低瓦斯矿井的综采、综掘工作面，因产量高而造成瓦斯绝对涌出量太大的采掘工作面。

降低采掘工作面瓦斯绝对涌出量，解决采面上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。

保矿安六号

突出危险性很大，岩巷揭煤、采面地质构造复杂影响较大的采掘工作面。

解决特殊情况下的防爆防突问题。

三、瓦斯消溶剂的用量估算及经济用量确定

1、用量估算：

因各矿各工作面的煤质不同，煤层构造不同，注液要求不同，注液量也各不一样。

各矿在采用此项技术后，需通过N次实践，摸索出适合本矿条件的经济注液量，作为今后制定注液方案的依据。

初步采用该技术，可以以以下数据作为参考用量，在实践中根据需要逐步调整确定。

计算公式：

Q=g.〔a+5〕单位为kg〕

公式中：

Q—一次注液需要的消溶剂量〔kg〕

g—为煤层注液系数，是指需要的每m双孔孔深注需要的消溶剂量，试用时取6，试验后再确定适合本矿的数字。

单位为Kg/m

a—孔深。

单位为m。

5为孔深调节系数，单位为m。

2、经济用量确实定

所谓经济用量是指能到达防爆防突的目的，又不会造成不必要的浪费的注液量。

各矿各工作面的情况不同，对注液的要求也不同，客观上都存在一个经济用量的问题。

具体作法是：

首先确定消溶瓦斯的目标值，包括工作面瓦斯浓度和煤体瓦斯压力的最大允许值，注液中和注液后检测瓦斯浓度和瓦斯压力，如果小于目标值过多，说明注液量大了，下一次可适当减少注液量，经过几次调整，就可以确定适合本矿特点的经济注液量。

相反，如果达不到消溶瓦斯的目标值，应增加注液量，增加注液时间或适当提高注液压力。

直至到达消溶瓦斯的目标值为止。

然后将经济注液量Q打入以上计算公式，反算出煤层注液系数q值，作为今后计算消溶剂用量的相对固定系数。

根据使用瓦斯消溶剂煤矿的统计资料，高突出矿井，采掘工作面都要使用瓦斯消溶剂，每生产一万吨煤，需要瓦斯消溶剂一吨左右。

3、瓦斯消溶剂现场勾兑及乳化

我公司生产的瓦斯消溶剂包括根底液和小料两局部，根底液为液态桶装产品，每桶净重25Kg，包装桶为一次性防漏桶，为我公司专用桶。

小料为袋装粉料，一桶根底液配一袋小料。

产品运到井下采掘工作面注液现场，将一次注液需要的小料拆包倒入储液箱中，再按照一袋小料活化需要活化液的量和小料的袋数算出总参加量参加活化液，搅拌后待30分钟，再将桶装根底液全部参加，并按消溶剂重量3~5倍的量参加清水进展勾兑，经搅拌乳化后即可使用。

活化液配置表

产品品种

消溶Ⅰ号

消溶Ⅱ号

消溶Ⅲ号

消溶Ⅳ号

消溶Ⅴ号

消溶Ⅵ号

无菌水

5×nkg

6×nkg

7×nkg

8×nkg

9×nkg

10×nkg

根底液

0.114ng

0.137ng

0.160ng

0.183ng

0.205ng

0.228ng

说明

无菌水可用井下清水代替，计量可用25kg的桶来量。

根底液用量很少但作用很大，必须用量杯准确计量，不能马虎。

根底液从桶装根底液桶中取。

活化液的PH值为4.8—5.0，如果井下为碱性水，在加根底液时要用PH试纸来控制酸碱度，其参加量不受上表的计算量限制。

算式中的n为一次注液的桶数。

四、注液钻孔施工及平安技术措施

1、注液钻孔施工及平安技术措施

〔1〕煤巷掘进工作面

在煤厚小于5米，一般只需工作面腰线水平上部呈一字形或正三角形布置两到三个孔。

下部两孔距巷邦0.3m。

正常孔深不少于60m，能打深一点更好。

钻孔方向以巷道中心线为准，向两帮外扎，终孔落在巷道轮廓线以外3m处。

煤层厚度大于5米，一般只需要布4个孔，下部两孔布置同上，上部两个孔布置在下边孔上部0.6米处，孔深60米，往上翘，终孔落在巷道上轮廓线以上3米处。

如有突出危险，在巷道中心增加一个效检孔，效检孔与注液孔同时施工。

效检孔与巷道中心方向一样，孔深可比注液孔少2m。

〔2〕石门揭煤工作面：

石门揭煤工作面主要解决防突问题，钻孔布置根本同煤巷掘进工作面，同时要求：

①工作面距煤层法线距离10m〔地质构造复杂、岩石破碎区域20m〕之外开场打探测孔，探测孔要穿越煤层，终孔落在煤层顶〔底〕板中0.5m处，以掌握煤层赋存条件、地质构造、瓦斯情况等。

探测孔可作为注液时的效检孔。

②在工作面距煤层法线距离5m以外施工注液孔，注液孔要穿透煤层全厚终孔落在揭煤巷道轮廓线以为3米处。

③工作面与煤层之间的岩柱尺寸应根据防治突出措施要求、岩石性质、煤层倾角等确定。

注液工作面距煤层法线距离的最小值为3m。

揭开〔穿〕倾斜或缓倾斜煤层最小值为1.5m。

如岩石松软、破碎、还应加大距离。

④根据"防治煤与瓦斯突出规定"，石门揭煤钻孔最小控制范围为巷道轮廓线外12m，根据注液孔的浸润半径，钻孔以5—7个为宜。

〔3〕采煤工作面

在采煤工作面上下顺槽双孔单排布孔，双孔孔距1.5m，双孔与双孔之间的距离10m。

第一个双孔距工作面开切眼15m，第二个双孔距第一个双孔10m。

孔深根据工作面长度确定，以不出现注液空白为原那么。

有突出危险工作面，注液超前工作面的距离不少于60m，钻孔沿煤层平行于回采工作面向运输平巷或回风平巷方向打。

当煤层厚度超过6m，采用放顶煤一次采全高采煤法时，可将每一对孔中的一个往上翘，终孔落在距煤层顶板0.5~1.0m处，不需再增加注液孔，尽量减少注液工作量。

2、注液钻孔施工组织及施工设备

掘进工作面〔包括煤巷掘进和岩巷揭煤掘进〕注液和掘进采取交替作业综合工作队的作业形式，采煤工作面注液和采煤采取平行作业和专业工作队的作业形式，在打注液钻孔之前必须先按设计的施工位置做好钻孔钻场。

钻孔设备，如果矿上已有注水系统，钻机能满足打深孔的要求，可利用原有钻机打孔。

钻杆建议选用三棱钻杆或四棱钻杆，最好不用普通圆形钻杆，以便排除钻屑，保证钻孔深度。

3、钻孔施工中的平安技术措施

注液钻孔施工中可能遇到以下五方面的问题：

一是钻孔设计较深，打钻的难度很大。

突出表现在钻屑排出困难；二是高瓦斯工作面特别是有突出危险的工作面，瓦斯压力很大，顶钻的现象和喷孔的现象很可能出现；三是受地压特别是冲击地压影响很大，打好的钻孔出现变形变小，越往深部打越困难，甚至钻孔打完钻头钻杆拔不出来；四是有的松软煤层注液后煤体软化，打效检孔时打不成孔；五是打深孔钻头钻杆与钻屑、孔壁磨擦产生大量热量没法发散。

造成钻屑着火、钻孔喷火。

对钻场及井下的平安造成威胁。

为防止出现以上情况或者一旦出现这些情况，可采取以下措施：

〔1〕选用符合要求的钻机，采用大直径钻机，钻机的能力要充分满足钻孔的要求。

〔2〕采用双孔布孔，双孔交替施工，一旦出现瓦斯压力过大顶钻，可以打一个孔，把另一个孔作为排放孔卸压，两个孔交替前进，直至打到设计孔深为止。

〔3〕采面注液为防止采动压力，特别是周期压力对注液孔的影响，必须保持注液孔超前工作面的距离不少于15m。

必要时可在注液孔中下套管，保证注液孔不产生严重变形，以利施工。

〔4〕效检孔与注液孔同时布置，同时施工，效检孔打好后只封孔不注液，直接与检测煤层压力的仪器连接，随时检测注液过程中煤层瓦斯压力的变化，直至压力降至0.74Mpa以下，并留有余地再停顿注液。

〔5〕钻场必须备好灭火的水龙头，做好灭火的准备。

五、注液工作及注液过程中的平安技术措施

1、注液设备及设备布置

液液压枪

44

与与液压阀配套

各各地均有售

液液压阀

444

与与液压枪配套

各各地均有售

水水表

11

各各地均有售

封封孔器

22

注液设备主要是注液泵、附件有压力表、流量计、卸压阀、流量控制阀、高压水管和封孔器等。

注液系统如以下图所示。

2、注液程序及压力控制

〔1〕准备工作：

按要求打完注液钻孔后，必须在5分钟之内把孔内煤粉去除干净，把孔封好，注液器放在距孔口5m-8m处，检查管路连接、阀门状况，确定无误后将人员和其他所有设备撤至30m以外。

瓦斯检查员检查工作面和回风风流中的瓦斯浓度，确认瓦斯不超限后，切断工作面电流，通知开泵注液。

开泵工要同时检查电机是否运转正常，泵箱和吸水过滤网清理情况，各连接收连接是否完好，当确定无误后，在技术员的指导下先把注液压力调到零位，逐步启动注液泵。

注意不能用清水试压。

〔2〕注液压力调控

开场注液后，先把压力调到0-4Mpa。

等待一会儿，给各种反响必要的时间，待不进液了，再把压力调至4--8-Mpa，同样等一段时间，再把压力调至8--12Mpa，最后吧压力调至12--16Mpa.最高不超过16Mpa。

如果，把压力迅速从0位调至8-16Mpa，因压力提高过快，一是把封孔器压出伤人；二是造成封孔器爆裂，造成封孔失败；三是造成煤体裂缝漏水不上压；四是造成煤体外移、出现片帮、冒顶事故。

只有稳步升压，使消溶剂逐步扩散渗透到煤体中，才能到达消除瓦斯的目的。

〔3〕停顿注液

工作面瓦斯浓度、煤层瓦斯压力到达目标值，说明注液成功。

待方案的注液量注完，即可停泵，停泵30分钟后，在确认支护完好、注液现场无异常、测定工作面瓦斯不超限的情况下，才能恢复供电，其他人员方可进入工作面。

如果方案的注液量已注完，但瓦斯浓度和瓦斯压力还没到达目标值，可增配一局部料并进展勾兑，通过适当提高注液压力，延长注液时间，增加注液量来解决，直至到达目标值为止。

3、注液过程中的平安技术措施

〔1〕注液泵的操作地点距注液钻孔不少于30m，并设直通矿调度室的。

〔2〕掘进工作面必须加强掘进头顶板支护，窝头梁下打好4根木立柱和戗柱，窝面用木板背牢。

距工作面10米范围打好抬棚，距掘进头0.5~1m处，设防护金属网，金属网要结实。

采面钻场注液前按掘进头的要求进展支护和防护。

〔3〕注液前，要检查注液系统和注液管线的密封性，在高压管路密封性不好或破损时，制止注液。

当高压管路处于承压状态时，制止连接、拆卸和修理高压管件。

〔4〕注液开场时，瓦斯检查员必须及时通知瓦斯监控中心密切关注工作面及回风流的瓦斯变化情况；当瓦斯浓度超过1.5%时，监控中心必须及时通知瓦检员，由瓦检员通知注液泵司机停顿注液作业，当瓦斯浓度降到1%以下时恢复注液工作；瓦斯监控中心在注液前后分别各记录一次工作面与回风流中的瓦斯浓度。

〔5〕注液泵必须由专人负责操作。

注液期间，严禁人员进入掘进工作面或采面钻场。

停泵时，注液泵司机应缓慢卸压，以防突然卸压造成封孔器喷出。

〔6〕注液完毕后30分钟，由瓦检员、安检员和当班班组长共同进入工作面检查巷道瓦斯、支护和注液情况，确认瓦斯不超限、支护完好、注液现场无异常时，才能恢复供电，其他人员方可进入掘进工作面；人员进入巷道离掘进头15m时，严禁正对注封孔器行走。

4、注液效果检验

注液效果主要包括两个方面：

一是采掘工作面瓦斯浓度变化；二是煤层瓦斯压力变化。

工作面瓦斯浓度可由安装在工作面的瓦斯传感器随时监测。

煤层瓦斯压力通过效检孔来检测，本方法掘进工作面的效检孔封孔后直接与测压仪器连接，可随时监控瓦斯压力变化。

采煤工作面注液后，一对孔中留一个孔的封孔器不拔出，与测压仪器连接就，监测注液后的压力变化，不需再打检测孔。

注液后瓦斯浓度、瓦斯压力都到达控制指标后，即可拔出封孔器开场采掘工作。

到采掘终止线后，停顿采掘，开场下一轮的打孔、注液、效检工作。

六、注液本钱估算及综合效益预测

1、注液本钱估算

各矿的情况不同，注入瓦斯消溶剂的难易程度不同，用量也不同，很难计算出统一的注液本钱，只能按一般情况进展粗略的估算。

根据全国各地使用瓦斯消溶剂煤矿的统计资料，生产一万吨煤只需要瓦斯消溶剂一吨左右。

按照我公司目前的产品售价，平均一吨煤的费用为8元左右。

2、综合效益预测

〔1〕使用瓦斯消溶剂治理瓦斯的效益表现在以下三个方面：

治理瓦斯的工程量比抽、排等传统方法减少70%左右，费用可相应减少70%左右。

〔2〕采用这项技术，从注液开场到完毕只要2.5—2.5小时，占用生产时间很短，采掘效率可大大提高。

一个石门揭煤工程，传统方法是要一个月左右，使用消溶剂只需要一周时间。

统计资料显示。

，瓦斯问题解决了不用建新井，全国的煤产量可提高20—25%。

〔3〕事故损失可大大减少。

根据我国的现行政策，煤矿因公死亡一个人，矿方的各种赔偿和损失在60万元左右，使用瓦斯消溶剂，伤亡人数可大大下降，事故损失可大大减少。

使用瓦斯消溶剂带来的效益与其投入相比是十几倍、几十倍的价值差，不是一般的谁高谁低的问题。

该项技术是一项全新的技术，公司已研制出系列产品可供用户根据需要选用。