CN106223991A - 矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置及处理方法，特点在于：在采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘，回风巷内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网，每个水幕吸收网上固定有碱液喷头组，碱液喷头组顺序管连接注液泵、碱液存储箱、注液管阀门。采煤机在割煤的过程中，大量溢出的硫化氢气体，通过设置的矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，主要用引排、水幕吸收的方式通过安设有喷雾装置的水幕吸收网，结合处理方法，对风流中超限的硫化氢进行中和，有效自动控制确保硫化氢气体不超限。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井硫化氢的处理装置及处理方法，特别涉及一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置及方法。
背景技术
硫化氢气体是煤矿有毒有害气体之一，但是其存在含量远不如甲烷气体普遍，目前大部分矿井没有出现硫化氢气体或含量很低，所以并不影响矿井的安全生产，因此对硫化氢防治技术的研究深度远不及对甲烷防治技术的研究，随着国民经济的增长，对煤炭资源的需求量日渐增大，近年来煤矿开采范围不断扩大、开采深度也逐年增加，硫化氢涌出异常的矿井也越来越多，同时随着低硫煤炭资源的枯竭及脱硫技术的不断发展，对高硫煤的开采势在必行，我国对硫化氢的防治研究起步较晚，积累的基础理论也很少，因此急需研究切实有效的煤层富集硫化氢矿井工作面硫化氢的治理方法。
目前主要的防治措施包括：煤层预注碱液、喷洒碱性溶液、增加矿井通风量及利用瓦斯抽放系统抽采硫化氢等方式。
煤层预注碱液采用钻取短孔、长孔的方法在煤层中预注碱液，但是煤矿煤层注水性差，煤层预注碱液很难在落煤前，中和掉煤层中赋存的硫化氢，并且落煤过程中煤块在下落时相互碰撞，破碎后释放的硫化氢也将大量涌出；喷洒碱性溶液用于吸收煤层中的硫化氢，以减少采掘和运输过程中硫化氢的涌出量；增加矿井通风量是通过增加单位体积内其他气体成分(如空气) 的含量，以降低硫化氢的浓度，但是矿井通风是治理硫化氢的最后一道防线，并且不能从根本上解决硫化氢大量涌出的问题；同时由于巷道通风风向的流向，导致硫化氢涌出的高浓度区主要集中在采煤机下风侧，上述治理方法不能完全消除硫化氢的危害。并且《煤矿安全规程》要求矿井硫化氢允许最高浓度6.6ppm。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种有效的风流引排及水幕吸收硫化氢的处理装置及方法，通过风流引排将采煤机在采煤过程中由于落煤而产生的硫化氢气体进行有导向的排放，然后利用水幕吸收的方法对排放的硫化氢气体进行大批量的中和，最大程度的降低煤矿井下巷道中硫化氢气体的存在浓度。
本发明采用的技术方案是：一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特点在于：在采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘，回风巷内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网，每个水幕吸收网上固定有碱液喷头组，碱液喷头组顺序管连接注液泵、碱液存储箱、注液管阀门。
其中：风帘与水幕吸收网内侧设有的硫化氢传感器电连接PLC,PLC还分别电连接碱液存储箱内的液位传感器、注液泵，碱液喷头组顺序管连接注液泵、碱液存储箱、注液管阀门中的管为胶皮管，弯胶皮管从碱液存储箱上盖插至箱底，碱液为碳酸钠溶液。
其中：采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘用透明塑料布，采煤工作面后方的采煤机后侧设有的采煤工作面透明塑料布风帘用数个上固定环固定在液压支架支臂上，用数个下固定环固定在液压支架基座上，回风巷内设有的回风巷透明塑料布风帘上端用铁丝通过数个回风巷上固定环固定在回风巷的顶棚，回风巷透明塑料布风帘下端用铁丝通过数个回风巷下固定环固定在回风巷的底板。
其中：水幕吸收网由用固定螺栓固定在网架上的网型体构成，网型体上部用固定螺栓将带有喷雾支架的上端喷头固定在水幕吸收网上，网型体左侧用固定螺栓将带有喷雾支架的左侧喷头固定在水幕吸收网上，网型体右侧用固定螺栓将带有喷雾支架的右侧喷头固定在水幕吸收网上。
一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，特点在于：在进风巷沿着进风风流风向的部分风流进入煤层构成的采煤工作面与风帘构成的风流通道，到达水幕吸收网，当硫化氢传感器探测到硫化氢浓度超过上限值Z上时，注液泵启动，从碱液存储箱抽取碱液，通过碱液喷头组向水幕吸收网进行喷淋中和风流中的硫化氢，使不超限的硫化氢气体沿着回风风流风向流入回风巷，当硫化氢传感器探测到硫化氢浓度低于上限值Z上时，注液泵停止运行。
其中：当打开注液管阀门向碱液存储箱注入碱液时，液位传感器探测到碱液添加超过五分之四时报警蜂鸣器发出上限报警，提示碱液添加完成，当液位传感器探测到碱液不足四分之一时报警蜂鸣器发出下限报警，提示添加碱液。
其中：碱液为碳酸钠溶液时，碱液配制由水和碳酸钠配制，碳酸钠和水质量比为1.5:98.5,碳酸钠溶液与硫化氢反应，最后生成硫氢化钠、水和二氧化碳气体，硫氢化钠易溶于水中，Z上取值2ppm~6.6ppm。
以上方法编程后主要由PLC实现控制。
本发明的有益效果在于：采煤机在割煤的过程中，大量溢出的硫化氢气体，通过设置的矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，主要用引排、水幕吸收的方式通过安设有喷雾装置的水幕吸收网，结合处理方法，对风流中超限的硫化氢进行中和，有效自动控制确保硫化氢气体不超限。
附图说明
图1是本发明实施例的整体俯视示意图；
图2是本发明实施例A-A剖面示意图；
图3是本发明实施例的水幕吸收网示意图；
图4是本发明实施例的水幕吸收网喷头示意图；
图5是本发明实施例的水幕吸收网喷洒装置示意图；
图6是本发明实施例的PLC控制系统示意图。
图中1. 采煤工作面透明塑料布风帘，2. 液压支架支臂，3. 水幕吸收网，5. 碱液存储箱，6. PLC，10. 硫化氢传感器，11. 回风巷透明塑料布风帘，12. 液压支架，13. 采煤机，14. 采煤工作面，15. 煤层，16. 进风巷，17. 回风巷，19. 进风风流风向，21. 下固定环，22. 液压支架基座，31. 碱液喷头组，32. 喷雾支架，33. 固定螺栓，51. 注液管阀门，52. 液位传感器，53. 弯胶皮管，54. 胶皮管，55.注液泵，191. 回风风流风向，211.上固定环， 311. 上端喷头，312. 左侧喷头，313. 右侧喷头，321. 网架。
具体实施方式
第一实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特点在于：在采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘，回风巷17内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网3，每个水幕吸收网3上固定有碱液喷头组31，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51。
第二实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特点在于：在采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘，回风巷17内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网3，每个水幕吸收网3上固定有碱液喷头组31，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51。
其中：风帘与水幕吸收网3内侧设有的硫化氢传感器10电连接PLC6,PLC6还分别电连接碱液存储箱5内的液位传感器52、注液泵55，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51中的管为胶皮管54，弯胶皮管53从碱液存储箱5上盖插至箱底，碱液为碳酸钠溶液。
第三实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特点在于：在采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘，回风巷17内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网3，每个水幕吸收网3上固定有碱液喷头组31，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51。
其中：风帘与水幕吸收网3内侧设有的硫化氢传感器10电连接PLC6,PLC6还分别电连接碱液存储箱5内的液位传感器52、注液泵55，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51中的管为胶皮管54，弯胶皮管53从碱液存储箱5上盖插至箱底，碱液为碳酸钠溶液。
其中：采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘用透明塑料布，采煤工作面14后方的采煤机13后侧设有的采煤工作面透明塑料布风帘1用数个上固定环211固定在液压支架支臂2上，用数个下固定环21固定在液压支架基座22上，回风巷17内设有的回风巷透明塑料布风帘11上端用铁丝通过数个回风巷上固定环固定在回风巷17的顶棚，回风巷透明塑料布风帘11下端用铁丝通过数个回风巷下固定环固定在回风巷17的底板。
第四实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特点在于：在采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘，回风巷17内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网3，每个水幕吸收网3上固定有碱液喷头组31，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51。
其中：风帘与水幕吸收网3内侧设有的硫化氢传感器10电连接PLC6,PLC6还分别电连接碱液存储箱5内的液位传感器52、注液泵55，碱液喷头组31顺序管连接注液泵55、碱液存储箱5、注液管阀门51中的管为胶皮管54，弯胶皮管53从碱液存储箱5上盖插至箱底，碱液为碳酸钠溶液。
其中：采煤工作面14后方的采煤机13后侧及回风巷17内设有风帘用透明塑料布，采煤工作面14后方的采煤机13后侧设有的采煤工作面透明塑料布风帘1用数个上固定环211固定在液压支架12支臂上，用数个下固定环21固定在液压支架基座22上，回风巷17内设有的回风巷透明塑料布风帘11上端用铁丝通过数个回风巷上固定环固定在回风巷17的顶棚，回风巷透明塑料布风帘11下端用铁丝通过数个回风巷下固定环固定在回风巷17的底板。
其中：水幕吸收网3由用固定螺栓33固定在网架321上的网型体构成，网型体上部用固定螺栓33将带有喷雾支架32的上端喷头311固定在水幕吸收网3上，网型体左侧用固定螺栓33将带有喷雾支架32的左侧喷头312固定在水幕吸收网3上，网型体右侧用固定螺栓33将带有喷雾支架32的右侧喷头313固定在水幕吸收网3上，水幕吸收网3选用菱形网孔的不锈钢网。
第五实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，特点在于：在进风巷16沿着进风风流风向19的部分风流进入煤层15构成的采煤工作面14与风帘构成的风流通道，到达水幕吸收网3，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度超过上限值Z上时，注液泵55启动，从碱液存储箱5抽取碱液，通过碱液喷头组31向水幕吸收网3进行喷淋中和风流中的硫化氢，使不超限的硫化氢气体沿着回风风流风向191流入回风巷17，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度低于上限值Z上时，注液泵55停止运行。
第六实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，特点在于：在进风巷16沿着进风风流风向19的部分风流进入煤层15构成的采煤工作面14与风帘构成的风流通道，到达水幕吸收网3，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度超过上限值Z上时，注液泵55启动，从碱液存储箱5抽取碱液，通过碱液喷头组31向水幕吸收网3进行喷淋中和风流中的硫化氢，使不超限的硫化氢气体沿着回风风流风向191流入回风巷17，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度低于上限值Z上时，注液泵55停止运行。
其中：当打开注液管阀门51向碱液存储箱5注入碱液时，液位传感器52探测到碱液添加超过五分之四时报警蜂鸣器发出上限报警，提示碱液添加完成，当液位传感器52探测到碱液不足四分之一时报警蜂鸣器发出下限报警，提示添加碱液。
第七实施例
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，特点在于：在进风巷16沿着进风风流风向19的部分风流进入煤层15构成的采煤工作面14与风帘构成的风流通道，到达水幕吸收网3，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度超过上限值Z上时，注液泵55启动，从碱液存储箱5抽取碱液，通过碱液喷头组31向水幕吸收网3进行喷淋中和风流中的硫化氢，使不超限的硫化氢气体沿着回风风流风向191流入回风巷17，当硫化氢传感器10探测到硫化氢浓度低于上限值Z上时，注液泵55停止运行。
其中：当打开注液管阀门51向碱液存储箱5注入碱液时，液位传感器52探测到碱液添加超过五分之四时报警蜂鸣器发出上限报警，提示碱液添加完成，当液位传感器52探测到碱液不足四分之一时报警蜂鸣器发出下限报警，提示添加碱液。
其中：碱液为碳酸钠溶液（Na2C03）时，碱液配制由水和碳酸钠配制，碳酸钠和水质量比为1.5:98.5,碳酸钠溶液与硫化氢反应，最后生成硫氢化钠、水和二氧化碳气体，硫氢化钠易溶于水中，Z上取值5ppm。
以上方法编程后主要由PLC实现控制。
Claims (8)
1.一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，特征在于：在采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘，回风巷内设有风帘的端头处设有数个水幕吸收网，每个水幕吸收网上固定有碱液喷头组，碱液喷头组顺序管连接注液泵、碱液存储箱、注液管阀门。
2.根据权利要求1所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，其特征在于：风帘与水幕吸收网内侧设有的硫化氢传感器电连接PLC,PLC还分别电连接碱液存储箱内的液位传感器、注液泵，碱液喷头组顺序管连接注液泵、碱液存储箱、注液管阀门中的管为胶皮管，弯胶皮管从碱液存储箱上盖插至箱底，碱液为碳酸钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，其特征在于：采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘用透明塑料布，采煤工作面后方的采煤机后侧设有的采煤工作面透明塑料布风帘用数个上固定环固定在液压支架支臂上，用数个下固定环固定在液压支架基座上，回风巷内设有的回风巷透明塑料布风帘上端用铁丝通过数个回风巷上固定环固定在回风巷的顶棚，回风巷透明塑料布风帘下端用铁丝通过数个回风巷下固定环固定在回风巷的底板。
4.根据权利要求2所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，其特征在于：采煤工作面后方的采煤机后侧及回风巷内设有风帘用透明塑料布，采煤工作面后方的采煤机后侧设有的采煤工作面透明塑料布风帘用数个上固定环固定在液压支架支臂上，用数个下固定环固定在液压支架基座上，回风巷内设有的回风巷透明塑料布风帘上端用铁丝通过数个回风巷上固定环固定在回风巷的顶棚，回风巷透明塑料布风帘下端用铁丝通过数个回风巷下固定环固定在回风巷的底板。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置，其特征在于：水幕吸收网由用固定螺栓固定在网架上的网型体构成，网型体上部用固定螺栓将带有喷雾支架的上端喷头固定在水幕吸收网上，网型体左侧用固定螺栓将带有喷雾支架的左侧喷头固定在水幕吸收网上，网型体右侧用固定螺栓将带有喷雾支架的右侧喷头固定在水幕吸收网上。
6.一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，特征在于：在进风巷沿着进风风流风向的部分风流进入煤层构成的采煤工作面与风帘构成的风流通道，到达水幕吸收网，当硫化氢传感器探测到硫化氢浓度超过上限值Z上时，注液泵启动，从碱液存储箱抽取碱液，通过碱液喷头组向水幕吸收网进行喷淋中和风流中的硫化氢，使不超限的硫化氢气体沿着回风风流风向流入回风巷，当硫化氢传感器探测到硫化氢浓度低于上限值Z上时，注液泵停止运行。
7.根据权利要求6所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，其特征在于：当打开注液管阀门向碱液存储箱注入碱液时，液位传感器探测到碱液添加超过五分之四时报警蜂鸣器发出上限报警，提示碱液添加完成，当液位传感器探测到碱液不足四分之一时报警蜂鸣器发出下限报警，提示添加碱液。
8.根据权利要求6或7所述的一种矿井风流引排及水幕吸收硫化氢处理装置的处理方法，其特征在于：碱液为碳酸钠溶液时，碱液配制由水和碳酸钠配制，碳酸钠和水质量比为1.5:98.5,碳酸钠溶液与硫化氢反应，最后生成硫氢化钠、水和二氧化碳气体，硫氢化钠易溶于水中，Z上取值2ppm~6.6ppm。
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