小型煤矿低浓度瓦斯发电技术及应用效果研究

针对云南富源县辖区内大量小型煤矿抽采的低浓度瓦斯未开展有效利用的问题，以区内某小型煤矿为背景，采用现场调研、分析归纳、理论计算相结合的方法对其低浓度瓦斯发电项目展开分析研究。研究表明，某小型煤矿低浓度瓦斯发电项目成功的关键是“瓦斯治理先行”理念主导下的气源保障综合技术体系。在气源得以保障的基础上，该小型煤矿低浓度瓦斯发电项目已经持续高效运行4年，每年创造经济收益约403.2万元，减排CO2约4.47万t；同时促进了煤矿瓦斯治理工作有效落实，提高了煤矿安全生产水平，保障了煤矿产量的达标。     

瓦斯抽采钻孔水射流协同修护技术研究与应用

瓦斯抽采钻孔普遍存在因变形、煤渣积聚及塌孔等导致钻孔堵塞和抽采效果差的问题。通过分析钻孔塌堵失稳机制,得出煤岩体性质、地质构造及多应力耦合条件是造成钻孔失稳的主要因素,进而推断相应堵孔段情形。利用高压水射流解堵作用,提出了水射流疏通-筛管护孔协同修护技术,并研制出轻型气动钻孔修复装备。应用结果表明,该协同修护技术能有效解决瓦斯抽采钻孔塌堵后无法有效抽采的技术难题,试验钻孔修护深度达到50 m,修护完成后单孔抽采瓦斯浓度和瓦斯纯流量比修复前提高0.57~3.67倍和0.99~5.15倍,抽采效果大幅改善,实现了塌堵钻孔的快速便捷修复进而确保了瓦斯流动通道的畅通。     

瓦斯抽采钻孔封孔水泥浆液水灰比优化研究

为进一步提高本煤层瓦斯抽采钻孔封孔模拟的准确性,考虑水泥浆液扩散过程中黏度时变性及应力对浆液扩散造成的影响,对不同水灰比条件下的水泥浆液基本性能进行实验室测定,分析了不同水灰比的水泥浆液性能及变化特点。采用理论推导、数值模拟的方法,对不同水灰比条件下的水泥浆液扩散范围开展研究计算,对煤矿井下注浆封孔水泥浆液的水灰比进行了优化。在贵州小屯煤矿对模拟结果进行实测验证,现场封孔效果较好,进一步结合井下实际情况对水泥浆液的水灰比进行优化。研究结果表明:水泥浆液初始动力黏度随水灰比增大而减小,水泥浆液黏度随时间基本呈指数增长;根据井下实际封孔情况并结合模拟结果,确定水泥浆液的最佳水灰比为0.9。     

煤矿分布式能源微网智能调控系统

为代替或减少外部电能的消耗,降低整个煤矿的能耗,在煤矿建立了分布式能源智能调控系统。介绍了该系统的组成结构及智能调控原理,其利用数据分析系统,采集煤矿用能端风井加热、采暖、制冷、电力负荷随环境温度变化的历史数据,形成大数据系统。根据历史数据的变化趋势,预判各种用能负荷的走势,再根据供能端的供应能力,合理匹配相应的能源供给方式。数据分析系统向控制系统发出控制指令,以煤矿瓦斯作为主要一次能源,以地热能、太阳能、风能为辅助一次能源;合理分配热能和电能,充分利用煤矿瓦斯气体产热发电。现场实践结果表明,该系统的应用可以实现对煤矿的冷、热、电三联供,最终实现节能减排的目的。