基于图论的瓦斯抽采管网优化技术

为解决煤矿井下瓦斯抽采管网因系统变化导致的抽采效率降低的问题,根据抽采系统各项特性建立了有向图论模型,将瓦斯抽采浓度与混合流量赋值于模型点权参数,将瓦斯管路长度、管径赋值于图论模型边权参数,以O-D对流量概念和管路阻力计算为基础,得到了管网中各管段阻力损失,并确定了优化管段位置及优化方案和参数。对芦岭煤矿8210抽采区域进行优化后,优化管段阻力损失降低了8倍,优化区域抽采纯量提高了1倍以上。     

大屯煤矿瓦斯抽放管网系统的优化分析

为了优化大屯煤矿瓦斯抽放系统,选择16中3运顺为测试地点制定了不同抽放负压抽放方案,通过现场的实测数据找出瓦斯抽采系统的最优负压值为35 kPa,并计算确定了瓦斯管网的合理管径,实现瓦斯管网系统的优化,为提高整个矿井的瓦斯抽放效果奠定了技术基础。     

赵庄煤矿瓦斯抽采系统优化研究

为了解决赵庄煤矿瓦斯抽采系统负压、浓度、流量偏低的问题,基于图论、计算流体力学理论,将瓦斯抽采系统作为网络树图,利用矿井瓦斯抽采网络解算系统计算矿井瓦斯抽采系统负压损失地点及主要原因;通过优化赵庄煤矿瓦斯抽采系统的管网、抽采负压、管径等,以降低抽采系统负压损失、提升抽采率;并重新模拟赵庄煤矿瓦斯抽采系统管路与瓦斯抽采泵的连接方式,确定最优方案,提升孔口负压和瓦斯抽采量,为提高煤层瓦斯抽采效率提供理论基础。     

坪上煤矿瓦斯抽采系统管网优化

针对坪上煤矿现有抽放系统井下高负压抽采钻孔负压不足、抽采管网阻力大、抽采系统资源错配等问题,按照投入产出最优化原则,计算管网阻力,优选抽采管路管径,新增地面管道井,优化地面井下管网切换,优化后使管网阻力降低了7 646 Pa,抽采钻孔负压提高至15 kPa,实现了抽采泵与管网的多级切换,提高了抽采与瓦斯利用效率,保障了瓦斯抽采达标。     

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。     

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。     

煤矿井下瓦斯抽采管网监控系统应用分析

为了实现井下采掘工作面瓦斯抽采管网的连续监测,提高瓦斯抽采达标评判的准确性,研究提出采用KJ370瓦斯抽采管网监控系统进行井下实际应用,该系统提高了瓦斯抽放参数测量准确性,实现了实时在线监测,提高了煤矿瓦斯抽采管理水平。     

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。     

矿井瓦斯抽采管网计量监控系统现状分析

对我国煤矿目前常用的瓦斯抽采管网计量监控系统进行了详细的对比研究与分析,总结得出了其优缺点,同时结合松藻煤电公司瓦斯泵站所采用的不同抽采管网计量监控系统进行现场应用研究和对比分析,发现采用循环自激式流量计和横向漫反射红外瓦斯浓度传感器的瓦斯抽采管网计量监控系统在实现瓦斯抽采准确、稳定、方便、经济等方面具有巨大的优越性。     

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。     

煤层区域抽采提浓技术体系及应用

为了提高煤矿井下瓦斯抽采的浓度,提出了以高效封孔技术,管路连接、检漏、堵漏技术,负压调节、管网运行管理“三位一体”的技术体系,从源头上提高瓦斯浓度,保障管网输送过程中瓦斯浓度,解决抽采管网管理的难题。利用该技术在潞安集团余吾煤业S2108胶带顺槽煤层进行了169个钻孔的区域提浓试验。试验结果表明：试验支管在保证不减少抽采的纯瓦斯量的情况下,浓度明显较其他支管有较大幅度提高,试验支管浓度由11%提升至25%;支管瓦斯抽采浓度的提高,使抽采系统运行效率显著提高,降低对支管管径、泵站能力的要求,降低了抽采成本;支管提高浓度后使其远离爆炸界限,保证了瓦斯输送过程中的安全性;同时,可为实现瓦斯梯级利用提供技术保障。     

煤层瓦斯抽采区域提浓技术体系及应用

为了提高煤矿井下瓦斯抽采的浓度,提出了以高效封孔技术,管路连接、检漏、堵漏技术,负压调节、管网运行管理"三位一体"的技术体系,从源头上提高瓦斯浓度,保障管网输送过程中瓦斯浓度,解决抽采管网管理的难题。利用该技术在潞安集团余吾煤业S2108胶带顺槽煤层进行了169个钻孔的区域提浓试验。试验结果表明:试验支管在保证不减少抽采的纯瓦斯量的情况下,浓度明显较其他支管有较大幅度提高,试验支管浓度由11%提升至25%;支管瓦斯抽采浓度的提高,使抽采系统运行效率显著提高,降低对支管管径、泵站能力的要求,降低了抽采成本;支管提高浓度后使其远离爆炸界限,保证了瓦斯输送过程中的安全性;同时,可为实现瓦斯梯级利用提供技术保障。     

老采空区瓦斯抽采地面钻井的井网布置方法

为实现老采空区瓦斯抽采地面井网的优化布置,以导气裂隙带几何边界是否交汇作为相邻老采空区是否连通的依据,给出了相邻老采空区纵向连通及横向连通的判别方法和步骤,提出了基于老采空区连通性的老采空区区域划分方法；根据老采空区瓦斯的来源,采用分源法建立了老采空区瓦斯储量的计算模型；将老采空区瓦斯抽采地面钻井的管网选线优化设计转化为求解无向加权连通图最小生成树的图论问题,并举例介绍了Kruskal算法求解无向加权连通图最小生成树的详细步骤.在上述研究基础上给出了老采空区地面钻井井网优化布置的方法和步骤.     

煤矿井下瓦斯抽采管网质量监测系统的应用

瓦斯抽采管网质量监测系统一方面可以使井下瓦斯浓度大大减小,另一方面还可以提高井下瓦斯开采的速度、提高瓦斯开采质量.因此,瓦斯抽采管网质量监测系统对于瓦斯抽采具有非常重要的作用.本文将从瓦斯抽采管网质量监测系统面临的现状、应用情况以及应用效果进行研究,希望可以对我国的煤矿开采提供安全保障,从而促进我国社会经济的快速增长.     

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。     

基于元胞自动机的瓦斯抽采管网漏点精确定位研究

鉴于瓦斯抽采管网泄露危害大、定位困难的现状,引入元胞自动机的相关理论,深入分析瓦斯抽采管网的结构特征,给出其元胞邻居、边界条件以及具体的元胞规则。运用MATLAB编程,将参数代入元胞自动机模型,计算并绘图显示通过此元胞自动机模型得到的理论漏点位置,并与实验模型设置的实际漏点位置进行对比,即可验证模型的准确性。研究结果对井下复杂瓦斯抽采管网的漏点监测和精确定位具有重要的理论指导意义和应用价值。     

深部开采卸压瓦斯精准抽采体系构建及实践

为推进瓦斯治理水平高质量发展,以国内外研究进展为基础,建立了煤层瓦斯含量测定、瓦斯涌出量预测、瓦斯储运区辨识圈定、抽采方法确定、抽采参数设计、抽采工程施工、计量监测评价及调控的采动卸压瓦斯抽采全环节,从"精确度""准确度""精细度"对卸压瓦斯"精准抽采"内涵进行了阐释。以深部开采卸压瓦斯抽采关键问题为核心,主要内容为基石,重点技术为依托,手段与方法为途径,工程实践为验证,构建了多层级精准抽采体系框架。通过总结现有瓦斯涌出量预测的常用方法,得出瓦斯涌出量预测的一般箱体模型;以理论推导、试验模拟和现场反演3个方面研究为基础,提出了卸压瓦斯高效抽采区域精准辨识方法和流程;根据不同设计依据建立了卸压瓦斯精准抽采工程精准施工设计流程;以抽采数据动态感知、抽采效果评价及管网优化、抽采系统决策与调节为主要研究内容,提出了卸压瓦斯抽采精准调控的3个研究课题和研究思路;探讨了卸压瓦斯精准抽采云平台的架构,并应用卸压瓦斯精准抽采体系在山西典型高瓦斯突出矿井进行了现场工程实践。该研究完善了深部矿井卸压瓦斯治理的整体框架,为后续研究及现场应用提供了借鉴。