瓦斯抽采管路智能排水系统构建及应用研究

发布时间：2020-06-06 16:45

【摘要】：瓦斯煤层分布在我国各个区域,为了防止瓦斯灾害的频发,现今都采用比较安全的井下钻孔抽采方式。然而,目前的瓦斯抽采方法还存在着技术上的不足,由于瓦斯抽采采用负压抽采,抽采钻孔中会有水和少量煤渣随着抽采负压进入瓦斯抽采管路,瓦斯抽采管路中积水与煤渣的存在会使瓦斯抽采管路的有效截面积缩小,情况严重时甚至堵塞瓦斯抽采管路。因此,需要及时将瓦斯抽采管路中的积水与煤渣清除,以免影响瓦斯抽采效率。人工放水器排水与传统自动放水器排水是目前煤矿瓦斯抽采管路地两种主要排水方式,但这两种瓦斯抽采管路排水排渣方式均存在一定的缺陷,人工放水器需要派专人放水,造成工人劳动量的增加,且容易放水不及时,影响瓦斯抽采效率;传统自动放水器,在排水的过程中容易受到抽采管路中积水与煤渣的影响,造成放水器的损坏,堵塞瓦斯抽采管道,稳定性较差。本文研究剖析人工放水器与传统自动放水器存在的缺点,并迎合我国煤矿智能化的改造,设计出一套瓦斯抽采管路智能排水排渣系统。对瓦斯抽采管路智能排水系统进行框架设计,使排水排渣能力与排水对象相匹配;剖析现有放水器效率低下,容易损坏的原因,设计出一套稳定可靠的瓦斯抽采管路智能放水器,该系统可通过液位感应器检查水箱内水的高度,利用单片机做控制中心,通过电磁阀控制放水器的放水排渣。利用Fluent数值模拟软件对智能放水器箱体蓄水排水状态进行研究,优化出放水器的隔板最优倾角35°,上部箱体的最优高度350mm,模拟智能放水器在井下瓦斯抽采管路排水量不同、煤渣粒径不同、抽采负压不同的条件进行蓄水排水工作,模拟结果表明:智能放水器在抽采负压为15-35k Pa、瓦斯抽采管路排水量为40-100L/min、智能放水器在煤渣体积分数为15%时,煤渣粒径为36-100目时,均能够正常进行蓄水排水工作。通过对智能放水器的性能测试实验,测试了智能放水器的基本性能,实验结果表明:设计的智能放水器,在负压为25k Pa、煤渣粒径为30-150目条件下可以顺利的完成放水器的排水排渣工作。智能放水器在负压为55k Pa时,放水器开始出现漏水漏气等现象,是智能放水器正常工作的临界负压。通过放水器的现场工程实验表明:设计出的智能放水器能够在井下高效稳定的完成瓦斯抽采管路的排水排渣工作,抽采钻孔的排水量较安装传统放水器时提高了97%,安装智能放水器排水排渣瓦斯抽采管路与未安装放水器的瓦斯抽采管路相比瓦斯抽采纯量在原有的基础上提高了1.05倍。
【图文】：

高瓦斯,煤炭

、天然气、水能与核能资源少之又少。国家能源局在 2016 年 12 月颁布《煤业发展“十三五”规划》，规则表明，我国的基础能源和重要原料以煤炭为作为重要的基础产业，影响着中国经济命脉以及能源安全。煤炭在我国的能构中，一直担当着核心的角色。“十三五”阶段不仅是构建小康社会的冲刺关是煤炭工业发展的黄金时期，它为煤炭工业的转型创新、规模扩张、效率提供了很好的机遇，也为煤炭行业提出了新的要求和目标。即煤炭改革的过程时刻牢记创新、协调、绿色、开放、共享的发展原则，了解跟随甚至引导经展新常态，时刻遵循“四个革命、一个合作”的能源发展战略思想，力求将煤业体系做到安全、高效、绿色，降低开采能源的风险。国家预计煤炭消费比 2020 年要比现在少 58 个百分点，煤炭百万吨死亡率不能超过 14%[2-5]。需到的是，即使在国家政策的领导下，煤炭消费比重不断下降，但这并不代炭在我国能源结构中的主体地位下降，因为煤炭需求是刚性需求，所以煤炭要地位依旧不言而喻[6-7]。中国煤层瓦斯赋存条件复杂，全国 50%以上的矿井为高瓦斯矿井，，44%的井为高瓦斯突出矿井，其在我国每个省市的分布如下图 1-1 所示[8-9]。

瓦斯抽采管路智能排水系统构建及应用研究

人工放水器
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD712.63

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