瓦斯抽采管路智能排水系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用研究

發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 16:45

【摘要】：瓦斯煤層分布在我國(guó)各個(gè)區(qū)域,為了防止瓦斯災(zāi)害的頻發(fā),現(xiàn)今都采用比較安全的井下鉆孔抽采方式。然而,目前的瓦斯抽采方法還存在著技術(shù)上的不足,由于瓦斯抽采采用負(fù)壓抽采,抽采鉆孔中會(huì)有水和少量煤渣隨著抽采負(fù)壓進(jìn)入瓦斯抽采管路,瓦斯抽采管路中積水與煤渣的存在會(huì)使瓦斯抽采管路的有效截面積縮小,情況嚴(yán)重時(shí)甚至堵塞瓦斯抽采管路。因此,需要及時(shí)將瓦斯抽采管路中的積水與煤渣清除,以免影響瓦斯抽采效率。人工放水器排水與傳統(tǒng)自動(dòng)放水器排水是目前煤礦瓦斯抽采管路地兩種主要排水方式,但這兩種瓦斯抽采管路排水排渣方式均存在一定的缺陷,人工放水器需要派專人放水,造成工人勞動(dòng)量的增加,且容易放水不及時(shí),影響瓦斯抽采效率;傳統(tǒng)自動(dòng)放水器,在排水的過(guò)程中容易受到抽采管路中積水與煤渣的影響,造成放水器的損壞,堵塞瓦斯抽采管道,穩(wěn)定性較差。本文研究剖析人工放水器與傳統(tǒng)自動(dòng)放水器存在的缺點(diǎn),并迎合我國(guó)煤礦智能化的改造,設(shè)計(jì)出一套瓦斯抽采管路智能排水排渣系統(tǒng)。對(duì)瓦斯抽采管路智能排水系統(tǒng)進(jìn)行框架設(shè)計(jì),使排水排渣能力與排水對(duì)象相匹配;剖析現(xiàn)有放水器效率低下,容易損壞的原因,設(shè)計(jì)出一套穩(wěn)定可靠的瓦斯抽采管路智能放水器,該系統(tǒng)可通過(guò)液位感應(yīng)器檢查水箱內(nèi)水的高度,利用單片機(jī)做控制中心,通過(guò)電磁閥控制放水器的放水排渣。利用Fluent數(shù)值模擬軟件對(duì)智能放水器箱體蓄水排水狀態(tài)進(jìn)行研究,優(yōu)化出放水器的隔板最優(yōu)傾角35°,上部箱體的最優(yōu)高度350mm,模擬智能放水器在井下瓦斯抽采管路排水量不同、煤渣粒徑不同、抽采負(fù)壓不同的條件進(jìn)行蓄水排水工作,模擬結(jié)果表明:智能放水器在抽采負(fù)壓為15-35k Pa、瓦斯抽采管路排水量為40-100L/min、智能放水器在煤渣體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí),煤渣粒徑為36-100目時(shí),均能夠正常進(jìn)行蓄水排水工作。通過(guò)對(duì)智能放水器的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),測(cè)試了智能放水器的基本性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:設(shè)計(jì)的智能放水器,在負(fù)壓為25k Pa、煤渣粒徑為30-150目條件下可以順利的完成放水器的排水排渣工作。智能放水器在負(fù)壓為55k Pa時(shí),放水器開(kāi)始出現(xiàn)漏水漏氣等現(xiàn)象,是智能放水器正常工作的臨界負(fù)壓。通過(guò)放水器的現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)驗(yàn)表明:設(shè)計(jì)出的智能放水器能夠在井下高效穩(wěn)定的完成瓦斯抽采管路的排水排渣工作,抽采鉆孔的排水量較安裝傳統(tǒng)放水器時(shí)提高了97%,安裝智能放水器排水排渣瓦斯抽采管路與未安裝放水器的瓦斯抽采管路相比瓦斯抽采純量在原有的基礎(chǔ)上提高了1.05倍。
【圖文】：

高瓦斯,煤炭

、天然氣、水能與核能資源少之又少。國(guó)家能源局在 2016 年 12 月頒布《煤業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，規(guī)則表明，我國(guó)的基礎(chǔ)能源和重要原料以煤炭為作為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，影響著中國(guó)經(jīng)濟(jì)命脈以及能源安全。煤炭在我國(guó)的能構(gòu)中，一直擔(dān)當(dāng)著核心的角色�！笆濉彪A段不僅是構(gòu)建小康社會(huì)的沖刺關(guān)是煤炭工業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期，它為煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型創(chuàng)新、規(guī)模擴(kuò)張、效率提供了很好的機(jī)遇，也為煤炭行業(yè)提出了新的要求和目標(biāo)。即煤炭改革的過(guò)程時(shí)刻牢記創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展原則，了解跟隨甚至引導(dǎo)經(jīng)展新常態(tài)，時(shí)刻遵循“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的能源發(fā)展戰(zhàn)略思想，力求將煤業(yè)體系做到安全、高效、綠色，降低開(kāi)采能源的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)家預(yù)計(jì)煤炭消費(fèi)比 2020 年要比現(xiàn)在少 58 個(gè)百分點(diǎn)，煤炭百萬(wàn)噸死亡率不能超過(guò) 14%[2-5]。需到的是，即使在國(guó)家政策的領(lǐng)導(dǎo)下，煤炭消費(fèi)比重不斷下降，但這并不代炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主體地位下降，因?yàn)槊禾啃枨笫莿傂孕枨螅悦禾恳匚灰琅f不言而喻[6-7]。中國(guó)煤層瓦斯賦存條件復(fù)雜，全國(guó) 50%以上的礦井為高瓦斯礦井，，44%的井為高瓦斯突出礦井，其在我國(guó)每個(gè)省市的分布如下圖 1-1 所示[8-9]。

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