[发明专利]一种煤矿瓦斯实时收集转化装置

说明书

本发明公开了一种煤矿瓦斯实时收集转化装置，利用廉价稀土金属铈和三氯乙醇合成固态的协同催化体系，在LED光源照射下，当煤层开采而发生解吸、扩散出来的瓦斯气体(甲烷)遇到协同催化体系时将转化为高附加值的液态产品，实现煤矿瓦斯的实时收集转化；该方法能够有效治理与利用煤矿瓦斯，实现瓦斯气体(甲烷)在矿井常温条件下的实时收集转化，转化后的液态产品，便于运输、存储与利用，其配套装置具有防爆、结构简单、体积小、轻便灵活、可移动的特点，可直接悬挂于采煤工作面上隅角和煤巷掘进工作面的位置，同时也可以直接悬挂于工作面综采支架上及工作面两侧巷道内或瓦斯抽放孔的端头附近，实现矿井不同位置煤矿瓦斯的实时收集与转化。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯防治领域，具体涉及一种煤矿瓦斯实时收集转化方法与装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，煤炭的消耗量持续增加。由于我国煤层赋存条件的复杂性，使得煤炭开采中的事故不断发生，尤以瓦斯引起的煤矿事故最为严重。瓦斯是一种有毒的混合气体，其主要成份是甲烷，它形成于成煤过程中并大量以吸附状态存储于煤层内，能随着煤层的开采而发生解吸、扩散，并充斥在采掘空间内部。当采掘空间内部的瓦斯浓度过高时，会导致矿井人员缺氧、呼吸困难、窒息等；且当瓦斯与空气混合后的百分比达到3.5％到16％时，遇明火就会发生瓦斯爆炸，造成矿井人员伤亡、设备损坏，给国家和人民的生命财产造成巨大的损失。因此，有效治理矿井瓦斯，既能改善矿井工作环境，又能避免瓦斯事故的发生，其具有重大的社会意义和经济价值。

通常采煤工作面上隅角区域和煤巷掘进工作面区域是瓦斯易聚集区域，该区域瓦斯浓度相对较高，是煤矿瓦斯防治的重点区域。对于采煤工作面上隅角的瓦斯，通常采用加大通风、安装瓦斯稀释器、埋管预抽等方法来稀释该区域的瓦斯浓度，使之保持在安全的浓度范围内，并配合瓦斯检测仪进行瓦斯浓度的监测预警。理论上这些方法是可行的，但实际生产中发现诸多问题，由于瓦斯易于在工作面上隅角的涡流区域内聚集且循环运动，当聚集的瓦斯超过一定的浓度时，一旦出现意外的火花、火源或监测瓦斯浓度的设备损坏、失灵等，都极有可能引起瓦斯事故。而对于煤巷掘进工作面的瓦斯，多采用通过风筒不间断的向掘进工作面送风的方式来稀释掘进工作面区域的瓦斯浓度，使之保持在安全的浓度范围内。但当掘进工作面瓦斯的涌出量较大时，这些瓦斯并不能得到有效的、及时的稀释处理，积累到一定的浓度后，仍有可能引起瓦斯事故。

采煤工作面上隅角区域和煤巷掘进工作面区域的瓦斯主要来自煤层的采掘。因此，对于低瓦斯煤层内的瓦斯，大多数煤矿采用加大通风的方式，把煤层开采解吸扩散出来的瓦斯直接排放到空气中。而瓦斯是一种较强烈的温室气体，同时也是一种洁净能源和优质化工原料，直接排放到空气中，既污染了环境，又浪费了资源。但对于高瓦斯煤层和低透气煤层，仅采用加大通风的方式，仍无法有效治理瓦斯，瓦斯事故时有发生。

为减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，瓦斯抽采技术孕育而生，它是通过在高瓦斯煤层或低透气煤层的地表、顶板巷道、底板巷道或工作面两侧巷道向煤层内部打设多个抽采钻孔，构成地面瓦斯抽采钻孔、穿层瓦斯抽采钻孔或顺层瓦斯抽采钻孔，在工作面开采前、开采过程中或开采后，利用机械设备和专用管道在抽采钻孔内形成负压区，将煤层中吸附或者解吸扩散出来的瓦斯通过抽采钻孔抽出之后输送到地面存储与利用的瓦斯治理方法。另外，对于采空区内残存和解吸扩散出来的瓦斯，多采用由地面向采空区上部裂隙带内施工地面钻井进行采空区内部瓦斯的抽采。