煤矿瓦斯输送管道爆炸事故分析与探讨

为了有效预防和减少煤矿低浓度瓦斯抽采利用管道系统爆炸事故,研究了近年来国内瓦斯输送管道瓦斯爆炸事故的特点,并对造成爆炸事故的主要危险因素及其产生的主要原因进行了分析,从抽采泵站及输送管网系统的设计建设、抽采利用安全保障设施设置、安全管理等方面,提出了预防瓦斯输送管道爆炸事故综合技术方案和措施,对保证煤矿瓦斯抽采及利用系统的安全运行具有一定的指导作用。     

王家岭煤矿瓦斯抽采系统改造探讨

王家岭煤矿由于开采深度、开采强度增加,现有瓦斯抽采系统不能满足安全生产要求,对煤矿瓦斯抽采系统进行改造十分必要。本次改造新增本煤层预抽、回采工作面采空区抽采、矿井采空区瓦斯抽采方法;新增一套瓦斯抽采系统,新增抽采系统与已有抽采系统相对独立,形成高低负压抽采系统;瓦斯泵站利用现有瓦斯泵站扩建。     

黄陵二号煤矿顺煤层瓦斯有效抽采半径数值模拟

利用在煤岩体孔隙、裂隙内的瓦斯流动,建立符合黄陵二号煤矿的顺层钻孔抽采渗流模型,并利用COMSOL Multiphysics模拟了瓦斯在煤体内部运移规律,得出合理的钻孔抽采瓦斯有效半径,并考虑到不同的抽采负压、渗透率造成的影响,为以后瓦斯抽采工作提供了重要依据。     

瓦斯抽采泵站自动化系统设计

针对目前煤矿瓦斯抽采泵站自动化建设需求及建设现状,分析了存在的现实问题,基于系统需求,从瓦斯抽采管道参数监测、抽采泵站电力监测、抽采泵房环境安全监测、抽采设备监测、抽采设备控制、人机对话等方面对瓦斯抽采泵站自动控制进行了系统设计,并对控制系统中的基本设备现场布置方式进行了详细设计,对目前国内瓦斯抽采泵站自动化系统新建及改造项目建设具有一定的参考意义。     

煤矿瓦斯负压抽采管网检漏技术及现场应用

为了解决煤矿井下瓦斯负压抽采管网检漏难的问题,研发了一种基于超声波检漏原理的瓦斯抽放管道检漏技术和检漏仪。利用该仪器在山西霍尔辛赫矿进行了工业性试验,共巡检管道9155m,钻孔746个,共检测出泄漏点52处,检漏结果基本符合现场应用需求;获得了试验矿井抽采管网泄漏点的分布规律,提出了引起抽采管道泄漏的原因及堵漏措施;分析了影响仪器检漏准确性的多种因素,为瓦斯集输管网检漏提供了技术支撑。     

蠕变条件下顺层钻孔抽采负压分布研究

为了探明采掘应力作用下顺层钻孔抽采负压分布规律,基于钻屑法分析得到预抽工作面煤体采掘应力分布规律。根据煤体塑性软化特性,建立了钻孔周围煤体蠕变模型;运用煤层瓦斯赋存与流动相关理论,建立了钻孔周围瓦斯流动模型;借鉴管道气体流动相关理论,建立了钻孔内瓦斯流动模型,分别得到了孔径变形规律、涌入钻孔瓦斯量、钻孔内负压计算公式。以鹤壁八矿为例,解算了3103工作面顺层钻孔抽采负压分布。结果表明:瓦斯抽采第1天~第5天,孔口孔底压差从260 Pa增加到3.3 k Pa;随抽采时间推移,第7天,钻孔内出现负压值为0区段,即瓦斯抽采空白段;第9天,钻孔内几乎无抽采负压。     

赤孟博，边小涛

瓦斯事故严重影响了煤矿的安全生产,瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故重要的手段。为了对钻孔抽放煤层瓦斯运移规律进行深入研究,采用理论分析和Fluent数值模拟相结合的方法,在理论上研究了煤层瓦斯运移基本规律,主要研究了瓦斯在煤层中的运动方程、瓦斯的流动类型以及瓦斯流动的数学模型,然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了瓦斯抽钻孔在不同抽放负压、不同抽放时间下的煤层压力分布变化情况。研究为瓦斯抽放钻孔合理参数设计提供理论基础。     

钻孔抽放煤层瓦斯运移规律研究

瓦斯事故严重影响了煤矿的安全生产,瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故重要的手段。为了对钻孔抽放煤层瓦斯运移规律进行深入研究,采用理论分析和Fluent数值模拟相结合的方法,在理论上研究了煤层瓦斯运移基本规律,主要研究了瓦斯在煤层中的运动方程、瓦斯的流动类型以及瓦斯流动的数学模型,然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了瓦斯抽钻孔在不同抽放负压、不同抽放时间下的煤层压力分布变化情况。研究为瓦斯抽放钻孔合理参数设计提供理论基础。     

瓦斯抽采半径影响因素数值模拟分析

瓦斯事故严重威胁煤矿高产高效发展,瓦斯抽采对于煤矿安全具有重要意义,有效抽采半径对于瓦斯钻孔布置具有至关重要的作用,以山西某煤矿为实验矿井,基于广义偏微分方程以及瓦斯赋存和流动理论,采用COMSOL数值模拟软件对瓦斯抽采时间、钻孔直径、抽采负压对于钻孔有效抽采半径进行分析研究,研究结果表明,抽采时间对于有效抽采半径影响最大;瓦斯压力随着时间的增长呈现减少-稳定的变化趋势;钻孔半径和抽采负压对于有效半径影响较小,其最优结果为82 mm和10 kPa。     

基于COMOSOL的顺层钻孔有效抽采半径的数值模拟

为了能够准确地确定顺层瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径,以煤层瓦斯赋存及瓦斯流动理论为基础,根据达西定律和质量守恒定律,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯流动方程,并以沁新煤矿为例,利用COMOSOL软件对抽采钻孔在不同的抽采负压和抽采时间下的瓦斯流动方程进行了数值模拟,确定出了合理的抽采负压、抽采时间及有效抽采半径。     

采煤工作面移动式瓦斯抽采系统设计

针对靖远煤电公司魏家地煤矿2105综放工作面瓦斯治理的难题,介绍了工作面移动式瓦斯抽采泵站的选址方案,对移动式瓦斯抽采管路的管径选择、管路阻力验算、管线敷设要求等进行了计算分析,并基于矿井综放工作面瓦斯抽采现状对移动式瓦斯抽采系统进行了说明,给出了移动式瓦斯抽采过程的具体注意事项和安全技术措施。通过实施采煤工作面瓦斯移动式抽采,并与地面永久式瓦斯抽采系统协同运行,工作面瓦斯抽采率得到了较大提高,避免了瓦斯超限事故发生,保证了工作面安全回采。     

无人值守瓦斯抽采泵站的设计

针对现有瓦斯抽采监控系统存在的监测参数不全面、抽采控制简单粗放、难以实现泵站减员增效等问题,设计了一种基于多种现场总线技术的涵盖抽采计量监测、电力监测、安全保护、设备监控和人机交互界面等功能模块的瓦斯抽采监控系统,并详细阐述了系统的结构和功能。结合专家系统和模糊PID控制,使系统能够进行故障自诊断、抽采单元安全评价、自动调节和控制等,以实现瓦斯抽采泵站的无人值守。     

特大型矿井地面防治水工程中雨水收集排放系统设计

以布尔台煤矿为例,介绍了该矿工业场地地面防治水工程中雨水收集系统、防洪沟、雨水强排泵站和雨水压力排放管道的设计和建设情况。通过分析下垫面情况及降雨参数,设计了完善的场地雨水收集排放管网。为了排除场地西南侧山坡汇水,设计了防洪沟将山坡汇水排入乌兰木伦河。由于乌兰木伦河最高洪水位高于场地最低点场平标高,设计了雨水强排泵站和雨水压力排放管,压力排放管采用套涵形式从铁路下方穿越,利于节能和列车行车安全。     

裂隙发育区域均压封孔瓦斯抽放技术

基于渗流理论,推导了瓦斯抽采过程中,煤层裂隙内负压分布模型,并首次提出了顺层钻孔均压封孔瓦斯抽放技术,该封孔技术采用双负压进行抽放,利用囊袋式封孔器在抽放钻孔内形成主、副抽放腔室,在主、副抽放腔室所产生负压的共同作用下,煤层裂隙内的抽放负压会二次分布,降低了主抽放腔室与外界的压差,同时副抽放腔室所产生的负压会产生屏蔽作用,阻止空气流向主抽放腔室,从而减少抽放过程中漏风,达到提高瓦斯抽放浓度、抽放效率的目的。在中岭煤矿12033运输巷进行了均压封孔瓦斯抽放技术现场试验,传统封孔工艺(聚氨酯封孔)初始5 d平均瓦斯浓度为30.67%,10 d平均瓦斯浓度为21.44%,均压封孔工艺0~50 d平均瓦斯抽放浓度为65.69%。     

煤矿瓦斯精细化抽采及系统建设

针对目前煤矿低浓度瓦斯抽采问题,尤其是由于瓦斯浓度低而带来的管道输送安全隐患,通过借鉴地面煤层气开发排采过程中“连续、平稳、缓慢”的降压排采工艺,分析了煤矿瓦斯抽采钻孔、煤层增透、管路系统、抽采设备等各个环节所采取的措施和存在的问题,提出通过科学化的钻孔抽放参数设计、分源分区域抽放的独立单元化智能管理、动态大范围智能反馈可调的抽放泵站建设,实现以煤矿瓦斯高浓度抽采、煤矿瓦斯高效安全治理为目的的煤矿瓦斯精细化抽采系统建设方案和方法。     

黄陵一号煤矿瓦斯抽采系统优化研究

为了解决黄陵一号煤矿采煤工作面上隅角瓦斯治理难题,开展了抽采系统优化研究,启用新的地面瓦斯抽采泵站,替代原有井下移动泵站,同时工作面上隅角抽采系统实行双泵双系统抽采,缩短系统的运行距离,确保抽采系统稳定高效运行,同时实现八盘区综采工作面上隅角双泵双系统抽采,合理分配上隅角和本煤层抽采资源分配,加强上隅角瓦斯治理,保障矿井安全生产。     

瓦斯管路湿式阻火稳压装置设计

为了解决煤矿瓦斯泵站抽采压力波动导致瓦斯发电机组故障频发甚至停机的问题,同时防止瓦斯输送管路压力突增而憋停瓦斯抽采真空泵的情况,研究分析了瓦斯发电机组对瓦斯压力的实际需求和瓦斯抽采泵站的安全运行压力,展开了湿式阻火稳压装置的结构设计与水封水位高度自动控制设计。装置利用水封原理,稳定输气压力,保障发电机组稳定运行,并能快速释放超压压力,避免泵站“憋压”,另外还具备防止雷击等外界因素导致放散口起火或爆炸的蔓延,提高抽采系统安全性。应用结果表明,瓦斯输送压力稳定,瓦斯发电机组运行高效可靠,机组意外停机时,瓦斯管路聚变压力得到快速释放,不影响瓦斯抽采泵站安全运行,保障了煤矿安全生产。     

瓦斯抽采智能控制系统研究

在煤矿瓦斯抽采系统中引入煤层气高效抽采的PLC智能控制技术,通过对瓦斯浓度预设值与传感器实际监测值的比较实现瓦斯抽采管路电动调节阀的智能控制。建立CO、C2H4、O2浓度及环境温度、负压等参数的逻辑控制集合,控制地面抽采泵站等设备的运行状态。通过实验室模拟测试与调试验证了控制系统的可靠性和准确性,能够有效调节瓦斯抽采系统的流量和设备状态。     

采煤工作面远距离供液关键技术现状与展望

为系统地介绍远距离供液技术研究成果，对国内外远距离供液发展现状进行了全面的总结和归纳。分析了工作面传统供液方案存在的不足，探讨了远距离供液可以解决的主要问题及其优势，介绍了超大流量液压动力技术、多泵站并联多级卸荷压力控制技术、乳化液远距离回液中继技术以及工作面液压系统失压自动保护技术等远距离供液中关键技术的研究和应用。最后，在动力系统、管路系统及系统布置3个方面对远距离供液的发展方向提出了展望和建议，提出了随着供液系统高频脉动有效控制技术、基于变频调速的多泵站流量连续压力控制技术、以及远距离供液压降控制等技术的发展，工作面供液系统由现在的“一面一站”向“多工作面集中供液”再向“地面泵站”过渡的可能。     

抽采钻孔瓦斯浓度影响因素实验研究

为了研究抽采负压、瓦斯压力及透气性系数对瓦斯抽采浓度的影响。通过自主研发物理模拟井下瓦斯抽采影响实验平台,通过控制变量法,研究瓦斯抽采浓度随不同抽采负压、不同瓦斯压力及不同透气性系数变化规律。结果表明：当漏气量小于CO2进气流量与CO2纯量时,CO2抽采浓度比较高,因此最佳抽采负压应该在30KPa-40KPa之间;CO2进气流量随煤层初始压力提高而提高,CO2纯量随煤层初始压力提高同样呈增长趋势;透气性系数增大时,提高抽采负压可以提高抽采浓度。