瓦斯抽放自动放水器.doc

1简介 矿井瓦斯是地下成煤过程中的一种伴生物,其主要成分是甲烷.甲烷是一种无色无味无臭的气体,比空气轻,相对密度为0.554. 瓦斯事故是我国煤矿生产中最严重的灾害之一,不仅严重危及矿工的生命安全,而且也给死难矿工家属造成极大的痛苦和难以挽回的损失,造成不良的社会影响,并且对作业的安全性和经济效益带来巨大的负面影响.因此,防治瓦斯灾害,保证煤矿安全生产和矿工的生命安全是煤矿安全工作中迫切需要解决的问题.所以，瓦斯的及时抽放就变成采掘作业中极为重要的前提和安全工作的重要手段。 因此，诞生了瓦斯抽放理论与技术。 自从在煤层抽放瓦斯以后，瓦斯事故得到极大的减少，对矿工的安全和矿主的经济效益都带来极大好处，所以瓦斯抽放技术得到飞速发展，瓦斯抽放设备得到长足进步。 但是，随着社会的发展，技术的进步，矿井开采深度不断增加，生产规模迅速扩大，这就导致一系列技术和安全问题，例如高瓦斯含量矿井的日益增多，矿难事故频繁发生，所以如何高效、快速的抽放瓦斯变得空前重要。 现在瓦斯抽放效率难以提高，主要有三方面的原因： （1）并网问题。瓦斯抽放瓦斯效果的好坏，主要取决于钻孔布置及管路设计的合理性，而钻孔布置是否合理则和钻孔抽放瓦斯的有效影响半径、钻孔的布置方式、孔径的大小等因素有关，而管路的设计则和管网的铺设和管径的合理配置有关，所以所牵涉的问题应根据矿井的具体条件分析、计算加以确定。 （2）封孔问题。抽放钻孔的封孔是将特定尺寸和材料的套管严密牢固地安置在钻孔内，同时起到与抽放管网连接和防止孔口段岩体漏气的作用。 封孔一般应满足密封性好，操作方便，速度快、材料或设施便宜等要求。封孔长度，岩石孔一般不少于2m一5m；煤孔一般不少于4m一10 m；并且封孔段应处于应力集中区为好。 目前，可采用的封孔方式有：机械式封孔器封孔、充填材料封孔(其中包括水泥砂浆、黄泥，以及聚氯酯封孔)。从目前应用效果来看，以聚氨酯封孔为好。但其成本较高，而且原材料有效期短。在选择封孔方式时．应根据封孔地点的钻孔周围裂隙发育程度来确定。一般认为：对于岩石致密、服务期不长的钻孔可采用机械式封孔器，其特点为施工方便，且封孔器可重复使用；对于煤岩强度不高，且封孔深度较长的钻孔，宜采用充填材料封孔；而对于邻近层卸压油放钻孔，则除应适当增加封孔段长度外，还应改进套管材质与封孔材质．以保证在抽放过程中不发生漏气现象。 （3）水堵问题。所谓水堵问题就是抽放管路中的液态水不能及时排出管路而造成压力损失。抽放过程中，煤岩层中的液态水不可避免靠自重及负压流入抽放管路。由于温差效应,管路中的汽态水也会凝结成液态水,这些水量增多,会造成局部管路有效截面明显变小,甚至堵塞抽放管路,严重影响抽放效果，所以现场抽放过程中水堵问题极为突出。而解决水堵问题的关键设备就是放水器。因此，我们提出此项课题——自动放水器的改进。 放水器在工作现场极为重要，安装放水器前后效果如下表1-1，1-2 表1-1　处理管路水堵前后抽放负压统计 孔 号 处理前负压（Kpa） 处理后负压(Kpa) 测试次数 最大 最小 平均 测试次数 最大 最小 平均 6 9 14 3 6.2 5 16 9 11.8 7 11 14 4 6.3 7 20 10 13.7 8 11 13 2 6.4 7 17 10 12.4 表1-2　处理管路水堵前后抽瓦斯浓度统计 孔 号 处理前负压（Kpa） 处理后负压(Kpa) 测试次数 最大 最小 平均 测试次数 最大 最小 平均 6 9 20 6.2 11.6 5 15.2 0.4 5 7 11 20 1.6 7..5 7 13.2 2.2 11.3 8 11 23.4 4.8 11.7 7 30 18.6 23 2矿井瓦斯抽放技术与进展 2.1 瓦斯抽放 2.1.1瓦斯抽放的作用 简单来说,瓦斯抽放的作用就是为了减少和消除瓦斯威胁,保障煤矿生产安全,主要表现为以下几个方面: 瓦斯抽放可以减少开采时的瓦斯涌出量,从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故,是保证安全生产的一项预防性措施. 瓦斯抽放可以减少通风负担,降低通风费用,还能够解决通风难以解决的难题. 煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源,将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用,”变害为利”|、“变废为宝”，可以收到可观的经济效益。 将瓦斯抽出并加以利用，可减少由于排放瓦斯到大气中而形成的温室效应，起到保护环境的作用。 2.1.2国内外矿井瓦斯抽放现状 煤矿井下瓦斯抽采是一个综合性的系统工程，在瓦斯涌入巷道之前对其进行拦截和采集，使其沿着与巷道隔离的瓦斯管路将其送到地面。 瓦斯抽放工作历史悠久．据资料记载。早在1730年．英国whiMhdMn煤矿Saltom竖掘至76．8m深，遇到一层厚．61m的煤(其下部有15m的黑色页岩)