急倾斜厚煤层瓦斯分源抽采技术的应用

为解决大黄山煤矿735综采工作面回采期间瓦斯超限问题,分析了工作面瓦斯涌出的主要来源,提出采用瓦斯分源抽采技术抽采瓦斯的方法,即优化抽采管路,通过穿层钻孔直接抽采采空区瓦斯,实现采空区与本煤层瓦斯分源抽采。应用结果表明,实施瓦斯分源抽采后,工作面回风流瓦斯体积分数稳定在0.36%~0.46%,上隅角瓦斯体积分数稳定在0.4%~0.6%,瓦斯抽采率平均值达59.17%。     

综放工作面初采期抛物线型高位钻孔瓦斯抽采研究

针对采用常规高位定向长钻孔在工作面初次来压期间瓦斯抽采效果不佳的问题,以中煤华晋集团有限公司王家岭矿12309综放工作面为工程背景,通过物理相似模拟和数值计算分析了初采期综放工作面煤层顶板覆岩结构和裂隙发育规律:初采期的煤层顶板裂隙发育高度低、数量少,随着工作面的推进,顶板裂隙逐步发育,裂隙发育的高度和范围随着推进距离的增加而增大,裂隙最大发育高度约为28m,工作面来压步距约为50m;初采期工作面瓦斯浓度和涌出量较大,沿工作面倾向,瓦斯浓度从20～150架支架逐渐增大,沿工作面走向,由煤壁300mm至后刮板输送机瓦斯浓度逐渐增大,采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的50%以上,瓦斯涌出量整体上呈上升趋势,且有明显的阶段性特征。根据现场实际情况和初采期综放工作面瓦斯涌出特征、覆岩结构及裂隙演化规律,对初采期的常规高位定向钻孔的轨迹进行了优化设计,提出了初采期抛物线型高位定向钻孔瓦斯抽采方法。将钻孔的终孔位置设计在煤层里,与采空区直接导通,用于工作面初采期采空区低位瓦斯抽采,解决了初采期常规高位水平长钻孔层位较高的问题。现场应用结果表明:相比于常规高位定向钻孔,采用抛物线型高位定向钻孔可在工作面采空区基本顶初次来压前有效抽采采空区低位瓦斯,瓦斯抽采纯量平均提高了约37%,上隅角和回风流最大瓦斯体积分数均小于0.80%,达到了瓦斯抽采的预期效果。     

煤矿瓦斯运移模型建立及瓦斯抽采技术的现场应用研究

瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的主要措施,合理的抽采参数可以提高抽采效率,降低瓦斯事故风险。为进一步研究抽采参数对瓦斯抽采效果的影响,结合COMSOL Multiphysics数值模拟和现场实验,优化山西省塔山煤矿42201工作面的采空区插管间距和抽采负压2个参数,建立了采空区三维瓦斯分布模型,利用COMSOL数值模拟软件进行计算,并结合现场实验,得到了插管间距和抽采负压对抽采效果的影响规律。结果表明,在50～70 m范围内,负压为12～18 kPa时的抽采效果较理想。     

采空区瓦斯抽采实验监控系统的设计

为了实时掌握采空区瓦斯抽采实验系统的运行状况,设计了一套采空区瓦斯抽采实验监控系统。该监控系统采用EDA9017和EDA9150采集巷道瓦斯流量和浓度、风流静压力、风速值和风机的运行状态信息,并将采集的数据通过RS485总线传入PC机,使操作者通过监控界面即可了解整个采空区瓦斯抽采实验系统的运行状况。实际应用验证了该监控系统的有效性、稳定性和可靠性。     

低位巷瓦斯抽采条件下采空区遗煤自燃规律研究

煤层顶板布置低位巷抽采瓦斯是解决工作面上隅角瓦斯超限问题的重要技术措施,但低位巷大流量混合抽采造成采空区漏风严重,增加遗煤自燃风险。目前针对低位巷布置与抽采流量协同影响采空区遗煤自燃方面的研究较少。针对贾家沟煤矿10106工作面布置低位巷抽采采空区瓦斯的实际情况,采用COMSOL软件建立了非均质采空区三维流-固-热多场耦合数值模型,通过数值模拟分析了低位巷抽采瓦斯诱导采空区遗煤自燃规律,结果表明：低位巷瓦斯抽采能够降低工作面上隅角瓦斯浓度;瓦斯抽采流量与自燃氧化带最大宽度、采空区最高温度呈正比,抽采流量增加,则自燃氧化带最大宽度和采空区最高温度增加,但过高的抽采压力导致上隅角附近空气“回流”至采空区,增加采空区遗煤自燃风险;当低位巷瓦斯抽采流量一定时,内错距越小,则采空区自燃氧化带最大宽度和最高温度越大。结合数值模拟结果与工程实践,确定贾家沟煤矿低位巷内错距为15 m,瓦斯抽采流量为45 m3/min,此时上隅角瓦斯体积分数为0.875%,采空区自燃氧化带最大宽度为59.14 m,有效解决了上隅角瓦斯浓度超限问题,且未显著增大采空区遗煤自燃危险区域。     

高瓦斯矿井采空区瓦斯与煤自燃耦合规律研究

针对目前采空区瓦斯与煤自燃共同致灾数值模拟仅考虑流体影响、未考虑其他物理场影响的问题,采用Comsol-Multiphysics多场耦合数值模拟软件建立了采空区瓦斯与煤自燃耦合模型,分析工作面采场与采空区瓦斯和O2分布规律,探讨抽采量和进风量对高位抽采巷道瓦斯浓度和采空区底板O2浓度的影响,并综合确定最佳抽采量和进风量。结果表明:随着抽采量的增大,瓦斯抽采浓度先增大后减小,采空区氧化升温带宽度呈正相关增长,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,建议高位抽采巷道最佳抽采量为90m^3/min;随着进风量的增大,高位抽采巷道瓦斯浓度和纯量先增大后减小,采空区进风侧氧化升温带宽度明显增大,最大时达到109.3m,而回风侧氧化升温带宽度变化幅度很小,综合考虑瓦斯抽采效果与自然发火防治,试验工作面最优进风量为1 500m^3/min。     

回采工作面推进过程中的瓦斯涌出预测分析

针对现有回采工作面瓦斯涌出预测方法的数据大都是基于回采工作面单一传感器的瓦斯浓度序列,存在无法将工作面持续推进过程中空间位置变化的监测点位置进行记录的问题,提出了以回采工作面传感器各监测点瓦斯浓度序列数据为基础,结合工作面实际推进距离,运用BP神经网络模型综合预测工作面瓦斯涌出量的方法。该方法利用回采工作面瓦斯分源辨识方法,分别分析采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出的变化规律;利用BP神经网络预测法,结合表征采空区瓦斯涌出和巷道煤壁瓦斯涌出规律的特征值对工作面日均瓦斯涌出进行预测。实例应用验证了该方法的正确性。     

高瓦斯矿井高、底抽巷联合抽采瓦斯技术研究

针对煤矿松软低透煤层U型通风回采工作面的瓦斯治理存在抽采效率低、抽采浓度低、煤层透气性差、打钻成孔难等问题,以山西晋煤集团赵庄矿1307综采工作面为研究对象,提出了一种高瓦斯矿井高抽巷和底抽巷联合抽采的瓦斯抽采技术,即在原有U型通风的基础上外加一条高抽巷、一条中部底抽巷和一条边部底抽巷,边部底抽巷掩护2个掘进工作面的掘进,中部底抽巷穿层区域条带预抽本煤层瓦斯,高抽巷抽采上隅角瓦斯。确定了边部底抽巷和中部底抽巷的层位、钻孔布置及高抽巷的合理层位布置。实际应用结果表明,边部底抽巷掩护的煤巷掘进工作面最大瓦斯体积分数为0.48%,穿层钻孔抽采有效降低了掘进工作面的瓦斯涌出量;中部底抽巷抽采本煤层瓦斯后,瓦斯含量平均下降了4.18m3/t;高抽巷抽采负压为12～15kPa时,抽采纯量在46.13m3左右,减小了瓦斯向工作面涌出。     

高位巷道抽采采空区瓦斯数值模拟研究

高位巷瓦斯抽采方法是解决采动卸压瓦斯涌出的有效途径。本文利用FLUENT软件进行采空区内瓦斯流动计算,通过数值分析,模拟了同煤矿区3种典型模型"U+I"、"U+Ⅱ"、"U+Ⅲ"通风方式下瓦斯治理效果。结果表明:在这些方式中的采空区瓦斯浓度变化曲线为"L"字形,靠近回风侧由于风流的作用及采动裂隙发育的原因使得瓦斯浓度比同水平的进风侧瓦斯浓度高,且越往深部,回风侧的瓦斯越高。这些为高位巷道抽采采空区卸压瓦斯的布置工艺和设计参数提供参考。     

煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计

针对现有煤矿瓦斯抽放控制采用粗放式控制方法存在瓦斯抽放浓度控制缺失和水环真空泵能耗高等问题,设计了一套煤矿瓦斯抽放浓度控制系统。该系统基于分级调节思想,在控制程序集中控制下,通过瓦斯浓度传感器检测抽采管路中的瓦斯浓度,利用PLC逻辑运算功能计算出瓦斯浓度变化率,并根据瓦斯浓度变化分级调节电动瓦斯调节阀开度和水环真空泵变频电动机转速,以提高抽采瓦斯浓度,从而提高抽采瓦斯利用率。试验结果表明,该控制系统能有效提高抽采瓦斯浓度,瓦斯体积分数可提高3.6%～4.2%,使抽采瓦斯利用率大大提高;且节能效果明显,瓦斯抽放浓度控制后节能效果提高了24%。     

LC无源无线气体传感器的制备及对NH3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料.通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器.制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量.重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz.     

在线气体分析仪在干熄焦循环气体成分检测中的应用

介绍SERVOMEX气体分析仪在干熄焦循环气体成分检测中的应用,分析分析仪的工作原理以及实际应用过程中遇到的问题和处理方法.     

一种新型的半导体气体传感器-热线型气体传感器

热线性气体传感器作为一种新型的半导体气体传感器,除了具有灵敏度高、响应恢复时间短、稳定性好的特点外,还具有较低的功耗和优良的抗环境温湿度干扰能力,解决了传统旁热式半导体气体传感器中长期存在问题.本文较为详细地介绍了该类传感器的结构、气敏性能以及气敏机理.     

燃气热值计量标准的尾气收集装置精度设计

针对基于燃烧法的燃气热值计量标准的尾气收集装置的缸体容积精确测量问题,应用现代仪器精度与误差理论,对该尾气收集装置的各项误差源进行分析,得到各分量的传递系数表达式,并按工程实际情况对精度指标进行了分配与调整;对分配的精度指标进行了合成计算,结果表明所设计的燃气热值计量尾气收集装置的最大允许误差为0.24％,完全满足尾气体积的测量精度要求;论文研究对建立我国新一代天然气热值计量标准有很好的指导意义和工程实用前景。     

燃气轮机发电厂的运行优化及天然气调峰

以某燃气电厂为例,分析了机组类型与天然气燃量之间的平衡关系,并论述了不同运行方式与电厂整体经济性之间的关联性。在此基础上,得出了燃气轮机发电厂运行优化的具体方案和天然气调峰的有效措施,以此优化燃气电厂的运行管理。     

气体传感器标定配气系统设计

在气体传感器研制过程中,为了经济可靠地配置低浓度的标准气体样本,组建一套高精度实用化标定配气系统。本文简要介绍了系统组成和测试原理,并依据实际配气步骤推导出配气浓度公式。理论分析了系统不确定度,并通过标定试验表明配气装置实际偏差在2%内,满足设计要求。该系统还可满足工业应用和科学研究中标准气体的需求。     

TRICON系统在长北气田集气站的应用

长北气田是由中石油与壳牌石油公司合作开发的区域,其试生产作业区各集气站原有的SCADA系统没有安全联锁保护功能,不能满足壳牌的DEP(设计和工程实施规范)标准,因此需要进行升级改造.介绍了TRICON系统的三重化硬件冗余结构和软件组成,结合其在长北气田集气站的实践应用,对该系统的硬件组成、设计原则和逻辑编程等各方面的技术实现进行了详细说明,并对其运行效果进行了评价.实际应用表明,TRICON系统弥补了原有控制系统中存在的缺点,能够保证装置的安全运行.     

激光烧结纳米ZnO 气敏传感器制备及其气敏特性研究

以激光-感应复合加热法制备的纳米ZnO为原料，用激光烧结法制成的气敏传感元件，对乙醇、丙酮等五种挥发性有机化合物的敏感性进行了测定，同时又对所制成的传感元件作了SEM分析。实验表明，采用激光烧结的纳米ZnO较之电炉烧结的敏感度高，孔洞细小、孔隙率增多；且随着激光加工功率的提高，达到最大敏感度的温度却有所降低。     

加油站可燃性气体颗粒危险程度检测方式研究

研究加油站可燃性气体颗粒危险程度准确检测问题。加油站中大量不同种类的可燃性气体颗粒分布在空气中,达到标准浓度会发生火灾。多种可燃性气体颗粒混合,造成每种可燃性颗粒标准浓度发生改变。传统的检测方式通过单一可燃性气体颗粒浓度检测危险程度,一旦发生多种气体混合,颗粒浓度将发生畸变,导致无法确定检测浓度,造成检测准确率过低的问题。为了避免上述缺陷,提出了基于局域特征值相似性聚合算法的危险程度检测方式。通过局域离散方式获取颗粒特征空间分布关系,根据特征值相似性聚合方式实现颗粒危险程度检测。实验证明,这种检测方式提高了加油站混合可燃性气体颗粒危险程度检测的准确率,取得了满意的效果。     

优化煤气生产控制系统组态降低煤气生产成本

本文以大连煤气新厂制气装置通过提高生产原料中烯烃含量来降低生产成本为背景,介绍了通过优化生产控制系统组态,来确保当生产原料的组分发生变化时,出厂煤气的质量达到工艺要求的方法。