网络图在九里山矿抽采系统管网优化中的应用

为了降低抽采系统管网阻力,提高矿井抽采系统的效率,通过计算各地面泵站主管、支管的抽采管路阻力,绘制抽采网络图,得到各抽采管网的阻力分布情况,从而有针对性的调整局部阻力高的抽采管网管径。研究结果表明:抽采系统管网优化后,抽采管路阻力降低,抽采浓度和抽采量均得到了显著提升,减少矿井瓦斯对采掘空间的影响,更好地实现了瓦斯综合治理。     

矿井瓦斯抽采监控系统在管网优化中的应用

矿井瓦斯抽采系统是影响煤层瓦斯抽采效果、保障煤矿安全生产的综合性系统。以图论理论和阻力损失理论为指导,以瓦斯抽采监控系统在线监测数据为计算依据,对卫设煤矿M18煤层高负压抽采系统的沿程阻力进行了计算和分析,找出了管网中阻力损失最大的3条关键分支,最后通过管径优选的方法对抽采管网进行了优化,提高了抽采效果,降低了抽采能耗,取得了很好的现场应用效果。     

煤矿瓦斯智能抽采理论与调控策略

基于瓦斯抽采的安全原则与效率原则,提出了瓦斯智能抽采的原理;建立了瓦斯抽采管网中瓦斯-空气混合气体流动控制方程,以最大瓦斯抽采纯流量为目标函数,建立了瓦斯抽采管网参数的优化模型,分别从瓦斯体积分数、流量以及效能比等参数约束条件定量判定瓦斯抽采安全与效率;以上述模型为基础,针对钻孔抽采区域温度高于临界温度、钻孔抽采纯量低于抽采纯量下限,以及钻孔抽采浓度低于瓦斯安全浓度下限等工况条件展开理论分析和数值计算,提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略,通过协同调整不同抽采钻孔的阀门开度和抽采泵转速,有效提高了抽采瓦斯体积分数、效能比和抽采纯流量,并提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略。最后,设计了由数据感知模块、通信传输模块、数据处理与决策模块、控制模块等部分组成的瓦斯智能抽采系统,开发了基于物联网的智能调节阀门,阀门的感知模块包括温度传感器、瓦斯浓度传感器和气压传感器等,通讯模块将数据上传至云存储端,通过电脑网页和手机客户端实现监测与控制;发明了采用高分子减阻剂提高水环真空泵效率的技术方法,以高分子减阻溶液作为水环真空泵的工作介质,有效降低了液环的湍流损失和流体与泵体过流部件的摩擦损失,并开发了地面全封闭式和井下直注式2种瓦斯抽采泵节能系统,该项技术在山西潞安集团余吾煤业成功应用,节电率和节水率分别达到22.5%和66.7%,为瓦斯智能高效抽采提供了借鉴。     

管路积水对瓦斯抽采效果影响的试验研究及防治对策

管路积水是影响瓦斯抽采的关键因素,为有效考察管路积水对瓦斯抽采效果的影响,通过现场试验结合理论分析的方法开展了相关试验,在试验的基础上对管路积水防治对策进行分析和探讨。试验结果表明:考察期内试验钻孔放水前后30d内瓦斯抽采浓度由平均8.10%~16%提高至18.17%~21.93%,提高1.37~2.24倍;瓦斯抽采流量由平均0.0036~0.0074m3/min提高至0.0080~0.0103m3/min,提高1.39~2.22倍;积水处理后能较大程度上提高瓦斯抽采效果,延长钻孔有效抽采时间。结合前期试验针对性地开展了优化抽采设计、系统敷设管网、安装附属设施、强化抽采管理等防治对策。     

东峰煤矿瓦斯抽采系统管网优化

针对东峰煤矿3号煤层二采区瓦斯含量较高等问题,为加强瓦斯抽采、降低瓦斯含量,采用理论分析和现场实际相结合的手段对瓦斯抽采管网进行优化。对3号煤层二采区管路布置现状及两种管网布置方案进行了分析比较,确定了瓦斯抽采管网布置方式。通过理论计算选取了具体的管网管材与管径,制定了管路安装技术措施,取得了良好的应用效果。     

基于可压缩流体理论的常村煤矿瓦斯抽采系统优化

针对常村煤矿瓦斯抽采系统负压大、流量偏低等问题,提出了可压缩流体理论的管路流阻计算新方法,基于此方法并将瓦斯抽采系统作为树状图网络开发了矿井瓦斯抽采网络解算系统。利用开发的网络解算系统优化矿井瓦斯抽采管路、查找抽采管路阻力损失严重问题。通过优化瓦斯抽采系统管网、抽采负压、管径等,降低了抽采系统负压损失、提升了抽采率。同时针对常村煤矿瓦斯抽采系统管路与瓦斯抽采泵的连接方式,给出4种优化方案,分别对其进行模拟结算与比较,结果表明:方案二全矿井抽采瓦斯纯量增加0.001 5 m~3/s,提高率0.169 7%,方案四停地面低负压泵站,停泵以后全矿抽采混量减少1.312 6 m~3/s,瓦斯抽采纯量减少0.052 0 m~3/s。     

煤矿井下瓦斯抽采管网泄漏检测技术

为了实现对瓦斯抽采管路泄漏位置和泄漏大小准确定位,建立了瓦斯抽采管网气体运行状态数学模型,并在此基础上建立了泄漏状态和严重程度判别模型,并在松藻矿区进行现场试验,结果表明,其泄漏模型能够满足抽采管网泄漏自动检测的需要。     

同源抽采与混源抽采工况特性量化表征

为研究矿井瓦斯同源抽采与混源抽采工况参数差异特性,以底板岩层钻孔、采空区为研究对象,开展不同抽采状态下各主要节点(地面泵站、采区石门、支管孔板、钻孔孔口)抽采负压、体积分数、流量参数获取的现场试验,量化分析并表征同源抽采与混源抽采状态的工况特性。研究表明:管路敷设沿程抽采负压逐级降低,呈指数函数关系,抽采体积分数逐级增大且突增区间一致,抽采流量符合高负压低流量、低负压高流量的抽采特性;同源抽采瓦斯来源单一,抽采负压优势明显,单点敞开式的瓦斯来源是沿程压降的主要致因,当抽采负压提高至有富余能力使外界空气漏入时出现高负压低体积分数抽采,抽采混量近水平线性降低;混源抽采瓦斯来源复杂,多点敞开式瓦斯来源使系统抽采负压、体积分数整体较低,但抽采量补给作用明显,抽采混量逐级降低。同源抽采与混源抽采工况特性量化表征可为煤层瓦斯抽采参数的量化把控和动态调控提供较好支撑。     

高瓦斯综放工作面瓦斯抽采技术研究与应用

为了有效解决矿井抽采负压低、抽采阻力大及钻孔设计不合理等问题,通过对红岭煤矿综放工作面瓦斯抽采状况的分析总结,制订并实施了煤层瓦斯抽采的改进方案、分源抽采的具体方法与改进措施,优化了矿井瓦斯抽采系统、管网连接方式、钻孔设计参数和瓦斯综合抽采措施。实践表明,上述方法从源头上解决了抽采负压低、阻力大及抽采效果差等问题,取得了良好效果。     

瓦斯抽采系统设计及配套设施选型

为保证煤矿安全生产,在分析赵官煤矿瓦斯抽采难易程度后设计了瓦斯抽采系统敷设管路路线,计算了管径大小和管网阻力。从吸气压力和吸气量两方面选取了瓦斯抽采水环真空泵的型号,并根据煤矿瓦斯抽采泵站设计要求,选择了合适的泵站地址及其附属设备。实际应用证明该抽采系统运行良好,安全可靠,达到煤矿安全生产要求。     

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。     

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...     

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。     

煤矿瓦斯抽放监测监控系统设计

设计了一种新型的瓦斯抽放监测监控系统,系统能实现对煤矿地面、井下所有抽采主管、支管监测的全覆盖,实现全管网的实时监测。实际运行表明,系统满足AQl029对抽放监控系统的要求,运转稳定,使用效果符合煤矿瓦斯抽放系统的需要。     

高层位钻孔抽采技术研究与分析

晋城矿区西部和北部属于高瓦斯矿区,瓦斯治理难度大。矿井开采过程中,采空区瓦斯大量涌出严重制约矿井的安全生产。为解决这一技术难题,岳城矿分别对采空区埋管抽放、地面钻井采空区抽放、采区回风巷高位钻孔采空区抽放技术进行了探索应用,取得了显著效果。为进一步提升采空区瓦斯抽放效率,保障综采工作面安全生产,岳城煤矿通过综采工作面高层位采空区抽放技术应用研究收集高层位采空区抽采钻孔抽放参数,分析采空区瓦斯抽放效果并进行高层位采空区抽采钻孔效果评价,获取高层位采空区抽采技术关键指标。     

基于WiFi信息获取的矿用多参数气体测定仪设计

针对现有矿用多参数气体检测设备只能单向上传检测数据,无法获取瓦斯抽放管网中其余监测点检测数据,缺乏自动对比分析能力的问题,设计研制了一种基于WiFi信息获取的以嵌入式微控制器为核心的瓦斯抽放管道气体多参数便携式测定仪。该仪器能自动检测瓦斯抽放管网中气体的温度、压力、体积浓度（CH₄、CO、CO₂、O₂）,并根据节流件产生的差压信号计算气体流量。同时,利用WiFi无线通信,仪器能自动获取管网中其余监测点的检测数据并与当前检测结果进行对比分析,提高了各监测点检测结果的可靠性,且能及时发现瓦斯抽放管网中的异常节点,大大提升了瓦斯抽放管网的运行、维护效率。     

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.     

瓦斯抽采高位钻孔参数优化研究

 为研究开滦矿区高位钻孔瓦斯抽采技术,论文对国内外高位钻孔抽放手段现状进行了分析,并以此在开滦矿区选取工作面进行了高位钻孔抽采的实践工作,研究了抽放前后工作面关键地点的瓦斯浓度变化,验证了高位钻孔的可行性,最后优化了终孔点高度、超前抽放平距、钻场间距等关键参数。研究结果表明高位钻孔参数的优化能有效防止工作面瓦斯超限。研究结果对改进开滦矿区瓦斯抽采技术,提高瓦斯抽采率方面具有十分重要的意义。     

抽采负压沿顺层钻孔分布规律及应用研究

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式.理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放筛管抽采3种工艺钻孔内负压分布状态及抽采效果,并在重庆能投渝阳煤矿N3702工作面进行现场试验验证,...