井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置制造方法
【专利摘要】本发明井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置公开了一种配合矿井通风和瓦斯抽采两大类煤矿瓦斯防治技术，消除煤矿巷道瓦斯积聚的瓦斯吸附材料及其装置。其特征在于所述通风扇置于防爆箱上，所述吸附腔置于防爆箱内，所述吸附腔两侧分别置有密封控制门，且一侧密封控制门和通风扇相连通，另一侧密封控制门位于防爆箱上，所述吸附材料放置于吸附腔内，压力测量装置置于吸附腔底部，且通过数据传输线和数据分析处理器相连接，数据分析处理器通过数据传输线和控制装置想连接，所述密封控制门通过数据传输线和控制装置相连接，控制装置分别通过数据传输线和显示器、通风扇相连接。
【专利说明】井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置
【技术领域】
[0001] 本发明井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置，涉及涉及一种煤矿瓦斯防治方法、瓦 斯吸附材料及其吸附装置。属于煤矿瓦斯防治【技术领域】。特别涉及一种配合矿井通风和瓦 斯抽采两大类煤矿瓦斯防治技术，消除煤矿巷道瓦斯积聚的瓦斯吸附材料及其装置。能够 有效消除煤矿巷道瓦斯积聚，从技术上降低瓦斯事故的发生率。
【背景技术】
[0002] 我国所有煤矿均为瓦斯矿井。大中型煤矿中，高瓦斯矿井占20. 34%，突出矿井占 19. 77%。小型煤矿中，高瓦斯矿井占15%左右，随着开采深度的不断增加，机械化程度的不 断提高，开采强度的不断增强，瓦斯涌出量进一步增大，瓦斯灾害的治理越来越成为煤矿灾 害防治的重点。
[0003] 现有治理煤矿瓦斯的技术有矿井通风和瓦斯抽采两大类技术，但这些技术不能完 全消除煤矿巷道中瓦斯积聚的风险。
[0004] 矿井通风类技术的作用是为煤矿巷道提供氧气，并降低煤矿巷道里面瓦斯气体浓 度。矿井通风的具体做法是用鼓风机让空气从煤矿井筒进入，穿过煤矿巷道，从一个井筒流 出。过程中尽量保证空气经过煤矿巷道里面的每一个地方。
[0005] 矿井通风为煤矿巷道提供了氧气，但在控制煤矿巷道瓦斯浓度方面存在着如下的 缺陷：
[0006] (1)通风死角的存在导致瓦斯积聚。
[0007] (2)单位时间煤层瓦斯涌出量不是一个固定值，且瓦斯突出是矿井的常见风险，如 果一段时间瓦斯涌出量过高，则瓦斯含量超标。
[0008] (3)矿井通风量受到经济和安全的限制。通风量和风速、巷道横截面积成正比，如 风速过大，将影响人的安全和设备的正常作业，风速不能超过规定的数值，巷道横截面积的 增加将大大增加建矿成本，同时还将增加围岩压力。
[0009] 瓦斯抽采的作用是抽采出煤层中过高含量的瓦斯，以及消除瓦斯突出点。瓦斯抽 采的具体做法是直接在煤层中抽取瓦斯，瓦斯抽采在控制煤矿巷道瓦斯浓度方面存在如下 的缺陷：
[0010] (1)瓦斯抽采作业只能在煤层中进行，不能应用于巷道里面，且不能直接降低巷道 中的瓦斯含量。
[0011] (2)不能消除所有的瓦斯突出点。瓦斯突出有大有小，消除极小规模的瓦斯突出点 难以操作且存在不易察觉的瓦斯突出点。
【发明内容】
[0012] 为了解决上述问题，本发明井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置提供了一种配合矿 井通风和瓦斯抽采两大类煤矿瓦斯防治技术，消除煤矿巷道瓦斯积聚的瓦斯吸附材料及其 装置，从技术上降低瓦斯事故的发生率。
[0013] 本发明井工煤矿瓦斯吸附材料及吸附装置是这样实现的：本发明一种井工煤矿瓦 斯吸附材料及吸附装置由密封控制门、通风扇、防爆箱、温度传感器、显示器、数据传输线、 控制装置、数据分析处理装置、瓦斯浓度测量装置、压力测量装置、吸附腔和吸附材料组成。 所述通风扇置于防爆箱上，所述吸附腔置于防爆箱内，所述吸附腔两侧分别置有密封控制 门，且一侧密封控制门和通风扇相连通，另一侧密封控制门位于防爆箱上，所述吸附材料放 置于吸附腔内，压力测量装置置于吸附腔底部，且通过数据传输线和数据分析处理器相连 接，数据分析处理器通过数据传输线和控制装置想连接，所述密封控制门通过数据传输线 和控制装置相连接，控制装置分别通过数据传输线和显示器、通风扇相连接，所述瓦斯浓度 测量装置、温度传感器和压力测量装置分别置于防爆箱内，且分别通过数据传输线和数据 分析处理器相连接。
[0014] 本发明所述吸附材料，可以采用多种公知吸附材料混合，也可以采用单独一种吸 附材料对瓦斯气体进行物理吸附。优选的是10X分子筛和13X分子筛材料混合物。
[0015] 所述吸附材料外侧套置有可以防尘的滤封袋，所述吸附材料颗粒的平均粒径大于 滤封袋的平均孔隙。
[0016] 本发明所述吸附材料，其特征在于：可以对瓦斯气体包含的其中一种气体进行物 理吸附，也可以对瓦斯气体包含的多种气体同时进行物理吸附。
[0017] 本发明所述吸附材料中的10X分子筛的有效孔径是9A，13X分子筛的有效孔径是 1〇Α，井工煤矿中空气中的主要成分为氮气、甲烷和二氧化碳。空气中氮气的直径是〇. 364 纳米，无极性；甲烷是〇. 38纳米，无极性；二氧化碳是0. 33纳米，有极性。
[0018] 所述分子筛的特性是分子筛吸收比孔径小的所有分子，分子直径和分子筛孔径的 直径越接近，则吸附性越强，对极性分子的吸附性比非极性分子的吸附极性强。
[0019] 本发明所述吸附材料井工煤矿环境中，其特征在于主要吸收二氧化碳和甲烷。
[0020] 使用时，本发明主要配合矿井通风和瓦斯抽采两大类煤矿瓦斯防治技术，消除煤 矿巷道瓦斯积聚。所述瓦斯吸附装置放置于巷道瓦斯涌出量高及通风死角的地方和瓦斯比 较容易积聚的地方。
[0021] 所述吸附装置在使用时，主要针对通风量的固定性和瓦斯涌出量的波动性、以及 小规模的瓦斯涌出。通过吸附装置中吸附材料的更换，进行反复物理吸收瓦斯，使煤矿巷道 中瓦斯含量在随时随地处于较低的水平。，
[0022] 所述吸附腔内，放置有两块吸附材料，每块吸附材料重25kg_150kg之间，优选的 为30kg。所述吸附装置安装的间隔距离取决于具体煤矿的瓦斯涌出点的浓度。
[0023] 所述吸附材料配比，可以根据煤矿瓦斯的特点和需要，进行调整。
[0024] 所述吸附材料的吸附能力，优选的可以吸附大于等于自身重量13%的瓦斯。
[0025] 所述吸附材料置换时间取决于材料的布置方式、瓦斯浓度和巷道风速，所述吸附 材料可以重复循环使用，吸附材料吸收满瓦斯后，可以其他制备好的吸附材料置换，继续吸 收瓦斯。把吸附满瓦斯的吸附材料运回地面把瓦斯抽出，第二天运回巷道继续吸收瓦斯，达 到利用吸附材料对瓦斯进行物理吸收，将瓦斯收集利用的目的。
[0026] 有益效果
[0027] -、配合现有的矿井通风、瓦斯抽采两大类技术，能够提高消除煤矿巷道瓦斯积聚 的概率。
[0028] 二、反复物理吸收瓦斯，能够使煤矿巷道中瓦斯含量在随时随地处于较低的水平。
[0029] 三、回收矿井巷道里面的瓦斯气体，并销售瓦斯气体产生经济效益。
[0030] 四、有效促进高瓦斯煤层的开采。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 附图1为本发明一种煤矿巷道瓦斯积聚吸附装置的立体结构图
[0032] 附图中
[0033] 其中零件为：
[0034] 密封控制门（1)(11)，通风扇（2)，防爆箱（3)，温度传感器（4)，显示器（5)，数据 传输线（6)，控制装置（7)，数据分析处理装置（8)，瓦斯浓度测量装置（9)，压力测量装置 (10)，吸附腔（12)，吸附材料（13)
【具体实施方式】：
[0035] 以下对本发明进行详细说明
[0036] 本发明主要配合矿井通风和瓦斯抽采两大类煤矿瓦斯防治技术，消除煤矿巷道瓦 斯积聚。
[0037] 使用时，首先将瓦斯吸附装置放置于巷道瓦斯含量高及通风死角的地方和瓦斯比 较容易积聚的地方。所述吸附装置安装的间隔距离取决于具体煤矿的瓦斯涌出点的浓度。 然后在吸附腔（12)内，放置有两块吸附材料（13)，每块吸附材料（13)重25kg-150kg之间， 优选的为30kg。
[0038] 所述瓦斯吸附装置由密封控制门（1) (11)、通风扇（2)、防爆箱（3)、温度传感器 (4)、显示器（5)、数据传输线（6)、控制装置（7)、数据分析处理装置（8)、瓦斯浓度测量装 置（9)、压力测量装置（10)、吸附腔（12)、吸附材料（13)组成。所述通风扇⑵置于防爆 箱（3)上，所述吸附腔（12)置于防爆箱（3)内，所述吸附腔（12)两侧分别置有密封控制门 (1) (11)，且一侧密封控制门（1)和通风扇（2)相连通，另一侧密封控制门（11)位于防爆箱 ⑶上，所述吸附材料（13)放置于吸附腔（12)内，压力测量装置（10)置于吸附腔（12)底 部，且通过数据传输线（6)和数据分析处理器相连接，数据分析处理器通过数据传输线（6) 和控制装置（7)想连接，所述密封控制门（1) (11)通过数据传输线（6)和控制装置（7)相 连接，控制装置（7)分别通过数据传输线（6)和显示器（5)、通风扇（2)相连接。瓦斯浓度 测量装置（9)、温度传感器（4)和压力测量装置（10)分别置于防爆箱（3)内，且分别通过数 据传输线（6)和数据分析处理器相连接。
[0039] 所述温度传感器（4)可测量吸附装置放置地的温度的时候变化，进而通过数据传 输线（6)传给数据分析处理器，数据分析处理器通过数据线传输给控制装置（7)，控制装置 (7)通过数据分析处理器传输给显示器（5)，显示出来。可以实时观察吸附装置所处的环境 的温度变化。瓦斯浓度测量装置（9)可对吸附装置放置地的瓦斯浓度进行检测，当瓦斯浓 度高于设定值时候，根据事先设定好的程序，瓦斯浓度测量装置（9)通过数据传输线（6)将 数据传输给数据分析处理器，数据分析处理器通过控制装置（7)控制密封控制门（1) (11) 打开，吸附腔（12)体内的吸附材料（13)即可和外部连通。同时控制装置（7)控制通风扇 (2) 转动。煤矿内的含有瓦斯的空气不断被吸附材料（13)吸附。所述密封控制门（1) (11)， 可以有效防止吸附材料（13)的损耗，所述通风扇（2)，可以加快提高瓦斯的吸附效率，同时 通风扇（2)形成的通风推力能够补偿设备在巷道中形成的通风阻力。所述压力测量装置 (10)可以测量吸附材料（13)吸附瓦斯之后重量的时候变化，进而通过数据传输线（6)传给 数据分析处理器，数据分析处理器将数据处理后，通过数据传输线（6)将信号传输给显示 器（5)显示出来，所述显示器（5)即可实时显示吸附材料（13)的吸附情况。
[0040] 所述吸附装置在使用时，主要针对通风量的固定性和瓦斯涌出量的波动性、以及 矿井通风难以处理的通风死角。通过吸附装置中吸附材料（13)的更换，进行反复物理吸收 瓦斯，使煤矿巷道中瓦斯含量在随时随地处于较低的水平。
[0041] 本发明所述吸附材料（13)，其特征在于：可以对瓦斯气体包含的其中一种气体进 行物理吸附，也可以对瓦斯气体包含的多种气体同时进行物理吸附。本发明所述吸附材料， 可以采用多种公知吸附材料混合，也可以采用单独一种吸附材料对瓦斯气体进行物理吸 附。优选的是10X分子筛和13X分子筛材料混合物。
[0042] 所述吸附材料（13)外侧套置有可以防尘的滤封袋，所述吸附材料颗粒的平均粒 径大于滤封袋的平均孔隙。防止吸附材料颗粒从滤封袋中漏出。
[0043] 本发明所述吸附材料（13)，其特征在于：可以对瓦斯气体包含的其中一种气体进 行物理吸附，也可以对瓦斯气体包含的多种气体同时进行物理吸附。
[0044] 本发明所述吸附材料（13)中的10X分子筛的有效孔径是9A，13X分子筛的有效 孔径是10A，井工煤矿中空气中的主要成分为氮气、甲烷和二氧化碳。空气中氮气的直径是 0. 364纳米，无极性；甲烷是0. 38纳米，无极性；二氧化碳是0. 33纳米，有极性。
[0045] 所述分子筛的特性是分子筛吸收比孔径小的所有分子，分子直径和分子筛孔径的 直径越接近，则吸附性越强；对极性分子的吸附性比非极性分子的吸附极性强。
[0046] 本发明所述吸附材料（13)井工煤矿环境中，其特征在于主要吸收二氧化碳和甲 烧。
[0047] 所述吸附材料（13)，其中形体的形状可以从圆盘状、圆柱状以及块状所构成的群 体中选择至少一种形状，所述吸附材料（13)，在同一个吸附腔（12)内共同使用的两块吸附 材料（13)，需为同一形体。
[0048] 所述吸附材料（13)可以重复循环使用，吸附材料（13)吸收满瓦斯后，可以其他制 备好的吸附材料（13)置换，继续吸收瓦斯。把吸附满瓦斯的吸附材料（13)运回地面把瓦 斯抽出，第二天运回巷道继续吸收瓦斯，达到利用吸附材料（13)对瓦斯进行物理吸收，将 瓦斯收集利用的目的。
[0049] 在实际运用过程中，本领域技术人员可以采用多种吸附材料混合使用，本发明无 须对此作出解释，需要说明的是，本发明的【具体实施方式】，为了简单描述，将数据处理过程 和瓦斯吸附过程，描述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受 描述动作的限制，因为依据本发明，某些步骤可以依次进行或者同时进行，其次本领域技术 人员也应该知道，说明书中所描述的和涉及的动作，并不一定是本发明所必须的，同时对于 本领域的一般技术人员，依据本发明思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处， 综上所述，本说明书中的内容，不应该理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1. 井工煤矿瓦斯吸附装置，其特征是：由防爆箱、通风扇、吸附腔，密封控制门、吸附材 料和瓦斯浓度测量装置、温度传感器，压力测量装置，数据分析处理装置和控制装置组成。 所述通风扇置于防爆箱上，所述吸附腔置于防爆箱内，所述吸附腔两侧分别置于密封控制 门，且一侧密封控制门和通风扇相连通，另一侧密封控制门位于防爆箱上，所述吸附材料放 置于吸附腔内，压力测量装置置于吸附腔底部，且通过数据传输线和数据分析处理器相连 接，数据分析处理器通过数据传输线和控制装置想连接，所述密封控制门通过数据传输线 和控制装置相连接，控制装置分别通过数据传输线和显示器、通风扇相连接。瓦斯浓度测量 装置、温度传感器和压力测量装置分别置于防爆箱内，且分别通过数据传输线和数据分析 处理器相连接。
2. 根据权利要求1所述的所述的的吸附腔，其特征是：吸附腔内放置有两块吸附材料， 每块吸附材料重25kg-150kg之间，优选的为30kg。
3. 根据权利要求1所述的用于吸附瓦斯的吸附材料，其中特征是：优选的10X分子筛 和13X分子筛材料混合物。
4. 根据权利要求1或者3所述的用于吸附瓦斯的吸附材料，其特征是：其中吸附材料 外侧套置有可以防尘的滤封袋。
5. 根据权利要求1至4所述的所述的的用于吸附瓦斯的吸附材料，其特征是：其中吸 附材料主要吸收二氧化碳和甲烷。
6. 根据权利要求1至5所述的用于防治煤矿巷道瓦斯积聚的方法，其特征是：通过吸 附装置中吸附材料的更换，进行反复物理吸收瓦斯，使煤矿巷道中瓦斯含量在随时随地处 于较低的水平。
【文档编号】B01J20/16GK104121035SQ201410338777
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月12日 优先权日:2014年7月12日
【发明者】陈树召, 陈彦龙, 李治刚, 周游, 刘滨, 张东华 申请人:张东华