文/武世龍

礦井瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)工作是煤礦瓦斯治理的基礎(chǔ)條件，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì)和礦井及工作面產(chǎn)量確定的重要依據(jù)。2018年6月份《河北省煤礦瓦斯綜合治理辦法》發(fā)布實(shí)施，要求各煤礦制定并執(zhí)行瓦斯動(dòng)態(tài)分析、處置制度（即瓦斯日、周分析）。瓦斯日分析工作將瓦斯治理的關(guān)口前移，為各礦瓦斯統(tǒng)計(jì)工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。能否快速、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)礦井瓦斯涌出量成為礦井瓦斯治理工作的關(guān)鍵。

開(kāi)灤集團(tuán)各礦生產(chǎn)年限均較長(zhǎng)，已具備較完整的瓦斯涌出量實(shí)測(cè)資料，各礦均采用礦山統(tǒng)計(jì)瓦斯預(yù)測(cè)法來(lái)預(yù)測(cè)新采區(qū)和新工作面瓦斯涌出量?，F(xiàn)各礦瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)工作局限于通風(fēng)旬報(bào)和通風(fēng)月報(bào)，而通風(fēng)報(bào)表主要針對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量分配的合理性進(jìn)行分析，不能準(zhǔn)確反映瓦斯涌出量情況。針對(duì)礦井瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)工作誤差大、數(shù)據(jù)整理分析困難的現(xiàn)狀，優(yōu)化礦井各工作面瓦斯涌出量和瓦斯抽采量的統(tǒng)計(jì)工作，采用現(xiàn)場(chǎng)瓦斯測(cè)定數(shù)據(jù)、通風(fēng)風(fēng)量和抽采參數(shù)相結(jié)合的方法，準(zhǔn)確、智能化統(tǒng)計(jì)各工作面瓦斯涌出量，進(jìn)一步提高礦井瓦斯分析能力和瓦斯治理能力。

一、工作面風(fēng)排瓦斯量統(tǒng)計(jì)

工作面瓦斯涌出量取決于該工作面回風(fēng)量和回風(fēng)瓦斯?jié)舛葍蓚€(gè)因素。當(dāng)工作面風(fēng)量變化時(shí)，僅用回風(fēng)瓦斯?jié)舛茸鳛橥咚狗治鲋笜?biāo)，不能反映工作面真實(shí)瓦斯涌出量情況。這就需要在日常工作中，將每次通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后和每十天所測(cè)量的風(fēng)量參數(shù)加入到瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)之中。

二、抽采瓦斯量統(tǒng)計(jì)

抽采流量作為瓦斯泵運(yùn)行的重要參數(shù)，直接反映瓦斯泵運(yùn)行狀態(tài)。而由于抽采管路中氣體成分復(fù)雜，參數(shù)變化頻繁導(dǎo)致各礦瓦斯流量測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較大。且自瓦斯抽采綜合參數(shù)測(cè)定儀投入使用后，由于其不方便攜帶和對(duì)測(cè)量環(huán)境要求苛刻，導(dǎo)致部分分支不能完成流量測(cè)量或流量測(cè)定工作滯后等問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題提出利用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)與監(jiān)測(cè)負(fù)壓傳感器完成瓦斯流量人工比對(duì)和自動(dòng)計(jì)量工作，利用抽采管網(wǎng)解算，準(zhǔn)確計(jì)算出各分支抽采流量，提高抽采流量準(zhǔn)確性，完善瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)工作。

1.用孔板流量計(jì)測(cè)量抽采流量

標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用歷史悠久,從設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用等方面有一套國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而且孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，能夠適用各種環(huán)境下流量的測(cè)量。

（1）測(cè)量地點(diǎn)的大氣壓力值；

（2）管道內(nèi)的氣體壓力值；

（3）管道內(nèi)的氣體溫度；

（4）管道內(nèi)的瓦斯?jié)舛取?/p>

然后采用下式進(jìn)行計(jì)算孔板流量計(jì)開(kāi)啟時(shí)的標(biāo)況流量：

K——流量校正系數(shù)，

K=189.76·a0·m·D2；

a0——標(biāo)準(zhǔn)孔板流量系數(shù)；

m——截面比，m=( d/D)2；

D——管道直徑，m；

?h——在孔板前后端所測(cè)之壓差，Pa；

δT——溫度校正系數(shù)；

δp——壓力校正系數(shù);

b——瓦斯?jié)舛刃Ｕ禂?shù)。

為了避免孔板流量計(jì)影響瓦斯泵抽采流量，在孔板流量計(jì)安設(shè)位置設(shè)置一條并聯(lián)管路，如圖1所示，在不進(jìn)行測(cè)量時(shí)氣體通過(guò)孔板分支和并聯(lián)分支，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)關(guān)閉并聯(lián)分支閥門(mén)讓氣體全部經(jīng)過(guò)孔板流量計(jì)。

圖1 孔板流量計(jì)安裝示意圖

而這樣的測(cè)量方法導(dǎo)致所測(cè)量的流量為關(guān)閉分支閥門(mén)時(shí)的流量，不能代表瓦斯泵正常運(yùn)行時(shí)的流量，為此，利用瓦斯綜合參數(shù)儀或GLW200/16G型流量傳感器對(duì)孔板流量計(jì)開(kāi)啟和關(guān)閉兩個(gè)狀態(tài)下的流量進(jìn)行測(cè)量，得出孔板節(jié)流矯正系數(shù)C。

式中，Q1——瓦斯泵正常運(yùn)行時(shí)用瓦斯綜合參數(shù)儀或GLW200/16G型流量傳感器所測(cè)流量，m3/min；

Q2——用孔板流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)瓦斯綜合參數(shù)儀或GLW200/16G型流量傳感器所測(cè)流量，m3/min。

則瓦斯泵真實(shí)流量Q為：

通過(guò)上述計(jì)算方法，制定孔板流量計(jì)算表格，并每周根據(jù)泵站運(yùn)行情況調(diào)整壓力、濃度、瓦斯等參數(shù)。將該表設(shè)置在通風(fēng)調(diào)度電腦中，既能準(zhǔn)確測(cè)量抽采流量，又能督導(dǎo)泵站司機(jī)每班進(jìn)行孔板流量和監(jiān)測(cè)流量的人工比對(duì)工作。

2.抽采分支流量解算

根據(jù)抽采管網(wǎng)中氣體總量和瓦斯總量不變?cè)?，測(cè)定總支瓦斯?jié)舛?、流量和各分支瓦斯?jié)舛?。采用下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，Q1、Q2分別為分支1和分支2的標(biāo)況流量，m3/min；

C1、C2分別為分支1和分支2的瓦斯?jié)舛龋?；

Q0為總支標(biāo)況流量，m3/min；

C0為總支瓦斯?jié)舛龋?。

三、瓦斯涌出量智能化計(jì)量

礦井瓦斯智能化管理符合煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，與現(xiàn)在煤炭行業(yè)減人提效的重點(diǎn)工作合拍。瓦斯智能化管理工作，即在瓦斯日分析的基礎(chǔ)上，將礦井瓦斯涌出量情況進(jìn)行智能化統(tǒng)計(jì)，將瓦斯涌出量信息化、可視化，切實(shí)發(fā)揮瓦斯日分析的實(shí)質(zhì)性作用。

上文介紹了瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)中各參數(shù)的測(cè)量方法，其中工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛瓤捎杀O(jiān)測(cè)探頭直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。故只需在通風(fēng)風(fēng)量改變時(shí)及時(shí)更改工作面風(fēng)量參數(shù)，即可完成工作面風(fēng)排瓦斯量自動(dòng)計(jì)量工作。

抽采流量和抽采瓦斯?jié)舛痊F(xiàn)在均已實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)功能，而在日常使用過(guò)程中GLW200/16G型傳感器故障率較高，且測(cè)定數(shù)據(jù)受抽采環(huán)境變化影響波動(dòng)較大。采用礦井負(fù)壓傳感器與孔板流量計(jì)測(cè)壓孔并聯(lián)來(lái)監(jiān)測(cè)孔板流量計(jì)壓差，再將所測(cè)壓差值導(dǎo)入孔板流量計(jì)算表中，從而完成人工比對(duì)工作和流量自動(dòng)測(cè)量工作。

將上述工作面風(fēng)量、工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛?、抽采流量和抽采瓦斯?jié)舛葏R總生成礦井日瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)折線(xiàn)圖，完成瓦斯日分析及電腦統(tǒng)計(jì)工作。

四、小結(jié)

1.工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉Y(jié)合工作面風(fēng)量共同進(jìn)行分析，更能反映各工作面瓦斯涌出情況。

2.利用瓦斯抽采分支流量解算，降低了抽采分支流量測(cè)量工作量，同時(shí)掌握了各抽采分支的流量和瓦斯?jié)舛龋瑸槌椴煞种毫Ψ峙涔ぷ魈峁┝藬?shù)據(jù)，提高了瓦斯抽采效率和針對(duì)性。

3.利用監(jiān)測(cè)壓力傳感器測(cè)量孔板流量計(jì)壓差，增加了抽采流量的測(cè)量手段，通過(guò)綜合參數(shù)儀、流量傳感器和孔板流量計(jì)三個(gè)流量參數(shù)能夠準(zhǔn)確掌握泵站運(yùn)行狀態(tài)。但由于監(jiān)測(cè)所使用的壓力傳感器測(cè)量范圍為0～5Kpa，需要管理人員根據(jù)壓力范圍反算孔板流量計(jì)開(kāi)孔大小。

4.通過(guò)分析瓦斯涌出量折現(xiàn)圖，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)瓦斯涌出異常點(diǎn)和瓦斯涌出量變化規(guī)律，為下一步瓦斯治理工作提供數(shù)據(jù)支持。

5.由于礦井通風(fēng)管理人員計(jì)算機(jī)編程知識(shí)不足，瓦斯涌出量智能化統(tǒng)計(jì)工作還需要計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員和監(jiān)測(cè)廠家人員共同進(jìn)行完成。