CN103437809A

CN103437809A - 一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法

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Publication number: CN103437809A
Application number: CN2013103855859A
Authority: CN
Inventors: 刘正魁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-11

Abstract

一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法，组配重量百分比为，啤酒33-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-19%，蔗糖12-15%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-6%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%；彻底改变了现有技术中“被动防治”的观念，本发明属于“主动防治”范畴，是从根本上也就是在煤尚未进行开采时对瓦斯进行治理，在矿井建设的同时就可从地面打钻，瓦斯消除液使煤层在原始状态下，能有效分解煤矿瓦斯，降低煤矿瓦斯浓度，将瓦斯治理在安全范围内，确保采掘工作人员的人身安全。

Description

一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯消除技术领域，尤其是一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法。

背景技术

煤炭是我国重要的基础能源，占全国一次能源消费的70%左右，在国民经济中具有重要的战略地位，改革开放以来，煤炭工业取得了长足发展，产量持续增长，生产技术水平逐步提高，安全生产条件有所改善，但仍然存在着增长方式粗放，安全事故多发，资源浪费严重，环境治理滞后等问题，特别是安全事故多发问题令世人关注，国有重点煤矿中将近一半是高瓦斯煤矿与瓦斯突出矿井，高瓦斯矿井占国内矿井的56%以上，特别是淮南、淮北矿务局、河南平顶山矿务局、陕西铜川矿务局以及四川、云南、贵州等矿井，受瓦斯的危害相当严重，而且随着矿井开采范围的不断扩大及开采深度的增加，瓦斯的危害将越来越严重。

每年发生各类瓦斯突出事故100多次，由于对主要灾害的发生机理尚未掌握，特别是在煤与瓦斯突出的预测，监控等方面，还有许多问题需要深入研究和探索，还不能从根本上杜绝煤矿灾害的发生，瓦斯爆炸、瓦斯突出是煤矿安全生产的最大威胁，是各地煤矿最头疼最难解决的一个世界性难题，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，目前我国每年因瓦斯事故造成死亡的人数占煤矿死亡人数的15%以上，经济损失之大，政治影响之恶劣是其它事故不可比拟的，各煤矿无不把瓦斯治理放在安全工作的首位，不惜在人力、物力、财力上的投入，但治理效果仍不理想。

瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成，在高温，高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯，瓦斯是无色，无味，无臭的气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷，丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢，二氧化碳，氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等，瓦斯难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸（爆炸界限为5-16%），部分游离气态瓦斯溶入煤体，部分游离气态瓦斯粘附到煤体表面，变为非游离的固态瓦斯，煤层中的瓦斯只有10-15%为游离态气体瓦斯，85-90%为非游离态吸附瓦斯。

现有的技术中，煤矿在治理瓦斯方面，除正常加强瓦斯监测监控外，一是增加工作地点的风量，利用新鲜空气冲淡瓦斯，但风量也不是无限制的增加，当风量达到一定程度，风速过大会将工作地点的粉尘、煤尘吹起，造成工作环境及人身健康受到损害，且易造成安全隐患。因此，采用增加风量来冲淡瓦斯是有限制的，二是对瓦斯进行抽放，目前抽放瓦斯的方法很多，局部瓦斯抽放，回采工作面上隅角，灌浆巷及高位巷抽放、采、掘工作面提前预抽及全矿井综合瓦斯抽放等。现有技术治理瓦斯的方法只是被动防治，如对煤层中瓦斯进行抽放，抽出来的瓦斯要经过管路、抽放泵等，同时达不到发电要求的瓦斯只能排放到地面大气中，不仅对环境造成影响，同时也存在安全隐患。

申请号为200410048015.1的专利文件公布了一种煤矿瓦斯爆炸突出治理方法及其配用的瓦斯消溶剂，其瓦斯消溶剂为醋酸和酵母构成的水溶液，煤矿瓦斯的主要成份为甲烷（CH4），其虽是一种最简单的有机化合物，但因其分子结构稳定不活泼，正常情况下不易与其他物质发生理化作用，只有在高温高压下才能与某些物质成分发生化学作用，井下采掘工作面难以形成高温条件，只能在高压的条件下借助催化剂和助溶剂的催化助溶作用，才有可能促使甲烷与其它物质成分发生理化反应，达到消溶甲烷的目的，因此，仅凭醋酸和酵母的作用是难以很好的完成对瓦斯的消溶作用的。

鉴于上述原因，现发明出一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法，能有效分解煤矿瓦斯，降低煤矿瓦斯浓度，将瓦斯治理在安全范围内，确保采掘工作人员的人身安全。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法，能有效分解煤矿瓦斯，降低煤矿瓦斯浓度，将瓦斯治理在安全范围内，确保采掘工作人员的人身安全。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种煤矿瓦斯消除液的组配方法及使用方法，组配重量百分比为，啤酒33-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-19%，蔗糖12-15%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-6%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

组配重量百分比为，啤酒38-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-15%，蔗糖12-15%，甘油6-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-8%，果绿4-5%，碳酸氢钠3-7%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

组配重量百分比为，啤酒41-43%，醋酸31-34%，植物蛋白17-19%，蔗糖12-13%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-5%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

组配重量百分比为，啤酒36-43%，醋酸31-37%，植物蛋白13-19%，蔗糖13-15%，甘油7-9%，酵母浸粉5-7%，明矾5-7%，果绿5-6%，碳酸氢钠5-8%，碳酸钙4-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

植物蛋白为谷类，豆类，坚果类，大米的粉末状物质。

组配重量百分比为，啤酒优选39-42%，醋酸优选35-38%，植物蛋白优选16-18%，蔗糖优选13-15%，甘油优选7-9%，酵母浸粉优选5-7%，明矾优选5-7%，果绿优选4-6%，碳酸氢钠优选3-5%，碳酸钙优选4-5%，以上各组份按重量配比之和为100%，备用；在煤体3-4m²的工作面打两个灌注孔，两个灌注孔的距离为2m，灌注孔孔径为50-70mm，孔深20-40m，分别将封孔器固定于灌注孔中，按1m³煤加入0.5-1.2kg瓦斯消除液，计算出灌注孔的深度所需用的瓦斯消除液和注水量，取备用的消除液，常用优选为23-32kg，水为消除液的10-15倍，注水量大于3吨，在高压下进行乳化，将培养好的甲烷氧化菌灌入乳化液，生物量湿重为50g/L，用注液泵在注液压力8-16MPa条件下将乳化后的瓦斯消除液经封孔器注入煤体，待瓦斯消除液从煤壁渗出后停止注射，2小时后，将氮气加压达到100bp形成高压液氮，液氮的温度为-186度，注入液氮5-8L，液氮将瓦斯置换成沼气，沼气从灌注孔向外涌出，收集沼气，反应5-6个小时，可进行采掘工作。

本发明的有益效果是：适用煤层状况，瓦斯喷出量超高，注水无效，在打钻时发现钻孔喷煤，夹钻，顶钻杆，钻杆昌白烟，在放炮前，放炮后，发现瓦斯忽大忽小的，煤壁内响炮声或在掘进工作面量太小，可以本发明进行治理。

啤酒含有丰富的醇类，蔗糖可分解生成多种脂类物质，可提供多种参与反应的起始物质及中间产物，有利于甲烷的快速消解，转化；醋酸可分解乙酸，乙酸可与瓦斯中的醇反应生成酯；乙酸为有机酸，可有利于煤层中甲烷氧化菌的快速增殖，而甲烷氧化菌可直接将甲烷氧化生成CO2，分解后产生多种液态的或易溶于水的物质，如酯类等，大量的甲烷被转化，吸纳，分解，从而大降低了煤层瓦斯的含量；酵母浸粉也可提供多种参与反应的起始物质及中间产物，促进生物化学反应的进行，同时加快化学反应进行的速度。

瓦斯在果绿的催化作用下，瓦斯与煤层中的氧气，氮气，二氧化碳等气体发生化合作用，生成无毒无害的液态化合物，消化吸收煤层中的大量瓦斯，使煤层中的部分瓦斯被转化，使煤层瓦斯含量大量减少，从而降低了煤层中瓦斯含量；反应后排出的气体主要有：氧气，氮气，二氧化碳，甲烷浓度降低为1.5%。

瓦斯消溶液注入煤层有两个重要作用：一是浸润煤体，降低采掘过程中的煤尘产生量，对改善工作环境，保护工人身体健康、提高工人工作效率、防止煤尘爆炸有重要作用；二是注水能部分降低工作面瓦斯涌出量，对防止瓦斯浓度超限有一定作用。

甲烷氧化菌是以甲烷为唯一碳源和能源好氧菌，可以用来控制和降低煤矿中的瓦斯含量，在一定程度上达到安全生产的目的，采用的微生物菌种是从高浓度甲烷环境中筛选出来的高效甲烷氧化菌的混合培养物，添加到微生物载体中用于降低煤矿空气中的甲烷浓度，可降低瓦斯含量70-95%，利用的甲烷氧化菌降解甲烷的方法去除甲烷，将甲烷氧化为二氧化碳和水，分解后产生多种液态的或易溶于水的物质，如酯类等，大量的甲烷被转化，吸纳，分解，从而大降低了煤层瓦斯的含量。

利用甲烷氧化菌的氧化作用去除甲烷，甲烷氧化菌可以采用现代生物技术大量扩大培养；利用脂类和醇类物质作为甲烷氧化菌的微生物载体，去除瓦斯效率高；反应生成产物为水和二氧化碳，无须再处理，既降低瓦斯爆炸的危险，又减少了甲烷作为温室气体的排放。

氮气在煤矿防灾减灾方面应用较广泛，主要应用在火灾区域注氮气降低氧气含量来达到灭火目的，而如果将氮气用在治理瓦斯上，可有效降低瓦斯含量90%以上，用气体加压泵，将氮气加压达到100bp左右，使其形成高压液氮，可形成-186度低温，注入到煤体后冻裂煤体，或高压冲破煤体，使压力饱和后暂时关闭阀门，让高压液氮在煤体中以气体形式缓慢的挥发释放，并将瓦斯置换成沼气，这种置换可将煤体中处于吸附状态的瓦斯冲击活动成游离状态的沼气，沼气随着氮气的释放而向煤体外释放，这种释放有利于提高风流排瓦斯的效率，或有利于提高瓦斯抽放效率，二是氮气在煤体中释放过程中伴有沼气的释放，相对含量较高的氮气可以抑制或降低瓦斯的爆炸界线，三是高压液氮在煤体中可对煤体施压，使之形成正压，减少周围煤岩中沼气向备采面煤体涌入，四是高压液氮温度非常低，可达到186度，可对温度较高的煤体起到降温作用，氮气可降低煤体的瓦斯含量70-95%。

以上作用使煤层中游离气态瓦斯含量大减少，压力大降低，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。

本发明彻底改变了现有技术中“被动防治”的观念，本发明属于“主动防治”范畴，是从根本上也就是在煤尚未进行开采时对瓦斯进行治理，在矿井建设的同时就可从地面打钻，瓦斯消除液使煤层在原始状态下，就将瓦斯治理在安全范围内。

本发明所选用的原材料均为市场上可购买到的化工原材料，原料易得、价格低廉；瓦斯消除液与瓦斯反应所产生的脂质有机物是液态脂质化合物也属无毒、无害，对人体及环境均无任何影响，属于绿色无公害产品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式与实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

组配重量百分比为，啤酒33-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-19%，蔗糖12-15%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-6%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

植物蛋白为谷类，豆类，坚果类，大米的粉末状物质。

实施例6

Claims

1.一种煤矿瓦斯消除液的组配方法，其特征在于：组配重量百分比为，啤酒33-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-19%，蔗糖12-15%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-6%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯消除液的组配方法，其特征在于：组配重量百分比为，啤酒38-43%，醋酸31-39%，植物蛋白13-15%，蔗糖12-15%，甘油6-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-8%，果绿4-5%，碳酸氢钠3-7%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯消除液的组配方法，其特征在于：组配重量百分比为，啤酒41-43%，醋酸31-34%，植物蛋白17-19%，蔗糖12-13%，甘油5-9%，酵母浸粉5-8%，明矾5-7%，果绿4-5%，碳酸氢钠3-8%，碳酸钙3-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯消除液的组配方法，其特征在于：组配重量百分比为，啤酒36-43%，醋酸31-37%，植物蛋白13-19%，蔗糖13-15%，甘油7-9%，酵母浸粉5-7%，明矾5-7%，果绿5-6%，碳酸氢钠5-8%，碳酸钙4-6%，以上各组份按重量配比之和为100%。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯消除液的组配方法，其特征在于：植物蛋白为谷类，豆类，坚果类，大米的粉末状物质。

6.一种煤矿瓦斯消除液的使用方法，其特征在于：组配重量百分比为，啤酒优选39-42%，醋酸优选35-38%，植物蛋白优选16-18%，蔗糖优选13-15%，甘油优选7-9%，酵母浸粉优选5-7%，明矾优选5-7%，果绿优选4-6%，碳酸氢钠优选3-5%，碳酸钙优选4-5%，以上各组份按重量配比之和为100%，备用；在煤体3-4m²的工作面打两个灌注孔，两个灌注孔的距离为2m，灌注孔孔径为50-70mm，孔深20-40m，分别将封孔器固定于灌注孔中，按1m³煤加入0.5-1.2kg瓦斯消除液，计算出灌注孔的深度所需用的瓦斯消除液和注水量，取备用的消除液，常用优选为23-32kg，水为消除液的10-15倍，注水量大于3吨，在高压下进行乳化，将培养好的甲烷氧化菌灌入乳化液，生物量湿重为50g/L，用注液泵在注液压力8-16MPa条件下将乳化后的瓦斯消除液经封孔器注入煤体，待瓦斯消除液从煤壁渗出后停止注射，2小时后，将氮气加压达到100bp形成高压液氮，液氮的温度为-186度，注入液氮5-8L，液氮将瓦斯置换成沼气，沼气从灌注孔向外涌出，收集沼气，反应5-6个小时，可进行采掘工作。