劉永發(fā)
(西山煤電股份有限公司 馬蘭煤礦, 山西 古交 030205)
煤礦在開采時(shí),井下殘存大量瓦斯,瓦斯過多能使人缺氧而窒息,且瓦斯易燃燒和爆炸。現(xiàn)大部分的煤礦井下瓦斯抽放設(shè)備,在抽取時(shí)管道受到拉扯,容易造成管道纏繞,影響瓦斯抽取,且管道纏繞容易導(dǎo)致管道和抽取裝置分離,從而造成瓦斯泄漏,影響工作人員的安全,再加上瓦斯抽取完成后,容易產(chǎn)生回流,瓦斯再次流回原來位置,增加煤礦開采的難度。本文以馬蘭煤礦28307軌道巷為例,為提高巷道瓦斯抽采效率及抽采安全,設(shè)計(jì)了一套可移動式瓦斯抽采設(shè)備并進(jìn)行應(yīng)用。
西山煤電股份有限公司馬蘭煤礦28307軌道巷位于北三下組煤采區(qū)右翼,開口于北三下組煤軌道下山,軌道巷938~1 130 m西北側(cè)實(shí)體最小間隔40 m為28106采空區(qū),采空區(qū)內(nèi)預(yù)計(jì)有積水2 164.8 m3。工作面上部實(shí)體間隔65~84 m為22307、22308、22310采空區(qū)及實(shí)體煤柱,其它位置暫無工程。
28307軌道巷設(shè)計(jì)長度為1 058 m,巷道掘進(jìn)煤層為石炭系太原組8號煤層,屬近水平穩(wěn)定可采厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單,煤層普氏硬度2.0~2.5。煤層頂板為L1泥灰?guī)r,普氏硬度7.0;施工巷道絕對涌出量為4.9 m3/min;相對涌出量為2.57 m3/t,巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝,截止目前巷道已掘進(jìn)320 m。
為了保證巷道掘進(jìn)安全,巷道掘進(jìn)期間需對8#煤層進(jìn)行瓦斯抽放,巷道每掘進(jìn)100 m在工作面迎頭施工5個(gè)抽放鉆孔,并采用專用抽放管路與采區(qū)臨時(shí)抽放泵站連接進(jìn)行預(yù)抽,但在實(shí)際生產(chǎn)過程中由于巷道不斷開拓延伸,瓦斯抽放管路需延長,不僅加大了管路成本費(fèi)用,而且受施工條件影響,管路連接處經(jīng)常出現(xiàn)密封失效現(xiàn)象,導(dǎo)致抽放瓦斯外泄,管路負(fù)壓降低,影響瓦斯抽放效率,威脅巷道施工安全。[1-5]對此,馬蘭煤礦鉆探一隊(duì)通過分析研究設(shè)計(jì)了一套移動式瓦斯抽采設(shè)備。
1) 移動式瓦斯抽放設(shè)備主要由固定裝置、固管裝置、密封裝置、連接裝置、抽取管、壓力表、抽取設(shè)備、閥門、排放管路、排放電動機(jī)、支撐板、萬向滑輪等部分組成,如圖1所示。
2) 萬向滑輪共計(jì)4個(gè)分別安裝在支撐板兩端,支撐板上方安裝抽取設(shè)備,且固管裝置中限位板與其固定連接。
3) 固定裝置安裝在抽取管上,該裝置主要由緩沖塊、旋轉(zhuǎn)螺栓等部分組成,主要用于與巷道煤壁固定連接。
4) 固管裝置主要由限位夾、固定板、限位螺栓、限位板、滑動塊等部分組成,在抽取瓦斯時(shí)為了防止瓦斯壓力大造成抽取管震動,主要利用固管裝置進(jìn)行固定。
5) 密封裝置主要由推動桿、復(fù)位板、密封墊、拉桿等部分組成,當(dāng)瓦斯抽放結(jié)束后采用該裝置可對抽取管進(jìn)行密封,防止瓦斯外泄。
6) 連接裝置主要由支撐筒、支撐塊、連接管等部分組成,該裝置與抽取設(shè)備固定連接,在抽放瓦斯時(shí)主要與抽取管進(jìn)行對接。
7) 抽取設(shè)備上部安裝壓力表,一端與連接裝置連接,另一端與排放管路連接,排放管路上安裝閥門及抽放電動機(jī)。
1-固定裝置;2-抽取管;3-固管裝置;4-密封裝置;5-連接裝置;6-壓力表;7-抽取設(shè)備;8-閥門;9-排放管路;10-抽放電機(jī);11-支撐板;12-萬向滑輪。
1) 在進(jìn)行瓦斯抽放時(shí)首先將設(shè)備推移至工作面,然后將抽取管埋入至瓦斯抽放鉆孔內(nèi),并采用固定裝置將抽取管進(jìn)行固定。
2) 將抽取管另一端插入至連接裝置內(nèi)的連接管上,然后采用旋轉(zhuǎn)支撐筒使上下支撐塊與抽取管固定。
3) 抽取瓦斯時(shí)關(guān)閉閥門,采用抽取設(shè)備進(jìn)行煤層瓦斯預(yù)抽,當(dāng)抽取設(shè)備內(nèi)瓦斯抽滿后會通過壓力表顯示,并進(jìn)行報(bào)警。
4) 在抽取設(shè)備、抽滿瓦斯后,采用密封裝置對連接管進(jìn)行密閉防止瓦斯外泄,抽取設(shè)備密封后將設(shè)備移至瓦斯抽放泵站,將主管路與排放管路連接,然后打開閥門及抽放電機(jī),并對抽取設(shè)備內(nèi)瓦斯進(jìn)行抽放。
1) 結(jié)構(gòu)簡單。該裝置結(jié)構(gòu)簡單,便于操作維護(hù),在使用過程中故障率低,整套設(shè)備成本費(fèi)用僅需1.6萬元,成本費(fèi)用相對較低。
2) 適用性強(qiáng)。移動式瓦斯抽解決了在傳統(tǒng)敷設(shè)管路瓦斯抽放時(shí),管路敷設(shè)路線長、管路破損嚴(yán)重、瓦斯泄露現(xiàn)象嚴(yán)重等技術(shù)難題,可用于在復(fù)雜條件下采掘工作面瓦斯預(yù)抽,地質(zhì)條件及施工條件對其影響小,適用區(qū)域廣、適用性強(qiáng)。
3) 抽放瓦斯效果好。該設(shè)備可直接與瓦斯抽放鉆孔進(jìn)行連接,并可通過抽取設(shè)備進(jìn)行壓力調(diào)節(jié),保證了瓦斯抽采過程中負(fù)壓,提高了瓦斯抽采效率,解決了在傳統(tǒng)瓦斯抽采時(shí),隨著巷道延伸,抽放管路出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象,導(dǎo)致抽放瓦斯負(fù)壓降低等難題。
1) 由于掘進(jìn)巷道中粉塵濃度在進(jìn)行瓦斯抽放過程中粉塵濃度密封裝置影響大,導(dǎo)致密封不嚴(yán),需定期進(jìn)行更換。
2) 由于煤層松軟,在采用固定裝置與煤壁固定時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)煤壁片幫,導(dǎo)致固定效果差,需施工錨桿或錨索進(jìn)行固定。
馬蘭煤礦鉆探一隊(duì)于2018年4月21日在28307軌道巷采用移動式瓦斯抽放設(shè)備進(jìn)行瓦斯預(yù)抽,截止2018年8月3日28307軌道巷已掘進(jìn)到位,通過3個(gè)月的應(yīng)用效果分析發(fā)現(xiàn),移動式瓦斯抽放設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中故障率低,使煤層瓦斯抽放率由傳統(tǒng)的27.8%提高至41.5%,減少了巷道內(nèi)管路敷設(shè)長度及敷設(shè)管路勞動強(qiáng)度,預(yù)計(jì)全年可為煤礦節(jié)約成本費(fèi)用達(dá)87萬元。
西山煤電股份有限公司馬蘭煤礦抽采區(qū)鉆探一隊(duì)通過技術(shù)研究,針對當(dāng)前煤礦采掘工作面瓦斯抽放過程中,瓦斯管路敷設(shè)路線長、抽采效率差等技術(shù)難題,設(shè)計(jì)了一套移動式瓦斯抽放設(shè)備。該設(shè)備在28307軌道巷中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,該設(shè)備不僅便于移動,而且提高了煤層瓦斯抽放效率,避免了瓦斯管路敷設(shè)等工序,同時(shí)降低了勞動強(qiáng)度,保證了工作面安全快速掘進(jìn),取得了顯著效益。