贵州省级瓦斯抽采与发电移动监测平台设计

针对瓦斯抽采和瓦斯发电利用监测过程中面临的数据多源异构、数据量大、数据孤岛的特点,基于数据融合与移动查询技术,提出了瓦斯抽采与瓦斯发电实时监测和移动查询平台设计构想,设计了平台系统采集、融合、发布、共享、移动查询、异常推送的运行流程,详细阐述了瓦斯抽采和瓦斯发电监控系统的数据集成融合及移动查询、监测数据网络管理终端开发、监测数据异常推送机制构建等建设内容。平台的构建实现了数据集中远程在线实时监测、多维数据对比分析、异常数据实时诊断与预警和移动查询数据,为矿井瓦斯抽采和瓦斯发电利用的奖补资金兑现提供有效技术手段。     

低流速瓦斯抽采监测系统的设计与应用

为解决长平煤矿瓦斯抽采管道测点数量不足、低流速无法测量等问题,设计建立了基于循环自激式流量传感器的瓦斯抽采监控系统,对其在线监控、历史曲线查询、和业务报表查询功能进行了主要介绍,对其低流速测量下限的能力进行试验。试验结果表明:系统可监测流速低至1m/s的多点流量,且数据采集方便,有效解决管网抽采前端低流速监测的难题。     

东曲煤矿大直径钻孔瓦斯抽采治理技术研究

上隅角瓦斯浓度超限问题严重影响煤矿安全生产工作，针对东曲煤矿瓦斯抽采流量低、工作面瓦斯浓度超限等问题，采用数值模拟方法对150 mm、250 mm、350 mm直径钻孔，以及-45 kPa、-30 kPa、-15kPa抽采负压的瓦斯抽采效果进行对比。以28802-2工作面为例，选取350 mm大钻孔与-45 kPa抽采负压进行30 d的瓦斯流量与浓度监测，结果表明瓦斯治理取得了良好效果。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小，是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法，提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法，可准确测定瓦斯抽采有效半径，并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验，对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测，并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证，准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时，钻孔瓦斯抽采半径为6.5m，钻孔间距可设置为13m。     

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。     

地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型

以神华宁夏煤业集团乌兰煤矿地面钻井瓦斯抽采系统为研究背景,根据质量守恒和能量守恒定律,建立了确定地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯流量的数学模型,采用该模型对乌兰煤矿保护层开采区域钻井抽采的不同瓦斯源的流量进行了计算,结果表明,2、3号卸压煤层瓦斯抽采量占总抽采量的520%～891%,充分反映了保护层开采具有显著的卸压效果。     

煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统研究与应用

针对煤矿传统瓦斯抽采数据依靠人工测量、采集,以及分析评价过程中存在数据分析不充分、预警不及时等问题,基于瓦斯抽采基础条件,开发了系统监测评价程序,结合GD3型瓦斯抽放多参数传感器,构建了能够对各参数实时监测采集、分析报警的煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统。该系统在逢春煤矿应用表明,系统监测数据与人工手持式瓦斯参数测定仪测定结果基本一致,且实现了异常区报警、预抽时间在线评估,极大地提高了生产组织效率。     

瓦斯抽采钻孔修复增透技术与装备

针对瓦斯抽采钻孔易发生失稳堵孔导致抽采量严重衰减的问题,研发出瓦斯抽采孔水力作业机,采用外径16 mm连续可缠绕钢管,以高压水射流为核心,形成高压力、变流量、连续修复钻孔技术体系。利用瓦斯抽采孔水力作业机产生的高压水射流对瓦斯抽采钻孔进行冲孔解堵和水力喷射压裂增透,从而达到了卸压和造缝双重增透的目的,使得已有的瓦斯抽采孔重复利用,避免施工新钻孔。该技术在郑煤集团大平煤矿现场应用表明,钻孔修复、增透后瓦斯抽采纯流量可提高800%以上。     

便携式瓦斯抽采参数检测装置的应用

便携式煤矿井下瓦斯抽采参数检测装置配合压差计和瓦斯综合参数测定仪可实现井下瓦斯抽采钻孔任一单孔或者孔组的流量、浓度、负压、温度测试,同时还可校对现场常用的瓦斯综合参数测定仪的准确性。该装置具有准确度高、结构简单、成本低廉、使用简便快捷等特点,解决煤矿井下抽采钻孔单孔或者部分孔组未安装导流管,无法实现流量、浓度等参数测试,从而保障抽采参数测试的全面性、准确性和可靠性。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

孔板流量计在瓦斯抽采计量中的误差来源分析

瓦斯抽采计量为煤矿采掘工作面抽采效果分析和瓦斯抽采达标评判提供基础数据，采用合适的流量计量工具能够起到事半功倍的效果。孔板流量计以操作简易、计量准确的优点被广泛应用于矿井瓦斯抽采计量工作。受瓦斯抽采管路中恶劣的计量环境及其他因素影响，孔板流量计在使用过程会出现数据波动，存在计量误差的问题。结合孔板流量计计量的方法和步骤，对误差来源深入分析研究，得出安装、流体杂质阻塞、附属物选择、人工操作等方面造成的流量计量误差原因，采取有针对性的措施以减少系统、环境和人为误差影响。瓦斯抽采计量误差的减少和消除，有效提高了瓦斯抽采计量的准确性，是提高灾害防治效果和效益的重要手段，是安全生产的重要保证。     

矿用瓦斯智能检测技术研究

近些年我国煤化工技术快速发展，全国重工业发展较快，用电量的需求增加。煤化工及煤发电行业的原料都是煤，导致用煤的需求量增加。煤炭的开采面临严峻的挑战，煤矿井矿难事故中因瓦斯爆炸造成的损失往往不可估量。根据目前的矿难发生情况，针对矿井瓦斯进行实时监测，同时具有上位机监控、下位机报警功能。下位机部分设计多节点和瓦斯排风设备，对矿井瓦斯浓度的检测通过无线传输给上位机接收部分，一旦发生瓦斯浓度超标情况，启动报警系统，提醒人员撤离，同时启动通排风系统，将瓦斯浓度控制在许可范围。     

采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律

为了确保矿井的安全抽采，分析了采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律，理论研究了含瓦斯煤体的有效应力控制方程及煤层瓦斯扩散控制方程，基于此，建立了COMSOL Multiphysics数值模型，分析了距离钻孔不同位置处煤层瓦斯压力分布、不同开采条件下单孔瓦斯抽采瓦斯压力分布以及不同钻孔布置瓦斯压力分布。研究为矿井抽采钻孔参数设计提供了借鉴。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中，在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下，施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大，无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术，通过对随钻三维轨迹测量技术的研究，精确控制瓦斯钻孔轨迹，解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量，使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明，该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节，能够避免钻孔设计及施工的盲目性，提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

九里山矿16131工作面穿层钻孔抽采异常现象分析

针对九里山矿16131工作面部分区域瓦斯治理过程中钻孔抽采浓度衰减迅速、抽采效率低的问题，通过现场调研、梳理分析，考察对比了矿井短时间内密集施工抽采钻孔、强化水力冲孔增透措施情况下穿层钻孔抽采浓度变化情况，分析了抽采钻孔大面积串孔漏气抽采异常现象，提出合理安排钻孔施工间隔、控制抽采钻孔冲孔煤量、加强抽采钻孔封孔管理等优化措施，为实现矿井瓦斯抽采、效率的最大化具有一定指导意义。     

基于FLUENT的瓦斯抽采半径规律研究

针对某矿15号煤层在正式开采前需要确定瓦斯抽采半径所遇到的问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,全面地展现了矿井瓦斯抽采的成效,并应用FLUENT软件进行数值模拟,准确模拟出某矿15号煤层的瓦斯抽采半径,对经过现场实地测量测出的抽采半径和模拟出的结果进行对照和分析,验证了15号煤层瓦斯抽采半径为2.0 m的合理性。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题，构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台，构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型，设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件，实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明，该系统可直观展示复合灾害监测预警信息，使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化，有效提升了灾害防治的智能化水平。     

顺层定向长钻孔抽采工艺及应用

霍尔辛赫井田内构造发育，地质条件较为复杂，普通钻孔施工精准度不足，随着井田开拓区域往深部延伸，采掘工作面瓦斯含量日益增大，同时掘进工作面采取沿顶掘进，煤层厚度大，单排钻孔抽采半径有限，采用传统的“掘进面+耳状钻场”普通钻孔对巷道煤层抽采效果不佳，造成掘进期间工作面瓦斯浓度高。采用定向钻孔抽采工艺，通过实施顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯治理技术，实现了对煤巷掘进范围煤体的均匀控制，消除了瓦斯不均衡涌出隐患。实践表明，顺层长钻孔抽采技术可以有效解决复杂地质条件下厚煤层掘进工作面的瓦斯治理问题，为煤巷安全掘进提供了保障。     

高应力和构造应力区联合增透抽采技术研究

为了解决矿井高应力和构造应力影响作用下煤层透气性差、钻孔塑性变形垮孔严重的问题，以松藻煤电公司逢春煤矿M7、M8煤层为试验对象，采用水力压裂和水力割缝相结合的方式，对煤层进行增透，以提高瓦斯抽采效率。介绍了穿层钻孔区域防突措施设计方案，开展了水力压裂钻孔、瓦斯抽采钻孔设计以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。通过比较水力压裂、水力割缝增透措施结合硬套管封孔技术及普通钻孔瓦斯抽采情况，表明水力压裂和水力割缝后钻孔瓦斯抽采浓度分别提高16%~36%和4%~16%，瓦斯抽采量（纯量）分别提高了6倍和3倍，可为同类地质条件瓦斯抽采提供参考。现场试验结果表明，复杂地质低渗煤层水力压裂—割缝综合瓦斯增透技术在煤层强化抽采中有较好的实际应用价值。