瓦斯抽采管路自動抽排放水器研究

王剛+王園

摘 要：目前市場上聲稱的自動負壓放水器多數無法滿足抽采管路放水的要求，根本無法普及，一部分磁懸浮放水器利用懸浮、磁鐵，通過積水積攢到一定的高度，挺起浮球排空積水；另一部分繼電器放水器通過繼電器控制浮球，定時頂起浮球，進行排水。趙官能源公司不斷研究負壓情況下自動放水，基于公司的實際情況，依照原有人工手動放水器為原型，在此基礎上發明了新型瓦斯抽采管路自動抽排負壓放水器，提高了放水器的利用率，擴大了此類放水器的應用范圍，提高了瓦斯抽采效果，解決了瓦斯超限，實現礦井安全生產。

關鍵詞：瓦斯抽采；管路積水；新型裝置；雙杠隔膜泵；自動抽排負壓放水；風能轉換動能

中圖分類號：TD712.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0042-01

1 研究背景

（1）礦井瓦斯抽采中，管路積水一直是難題，直接影響瓦抽斯抽采效果。趙官能源公司礦井屬于高瓦斯礦井，瓦斯抽采管路3萬余米，管路積水一直是一個困擾的問題。管路中的積水主要是由煤層頂底板砂巖含水、煤層自然含水、打鉆殘留水組成，冷凝水通過抽采鉆孔隨著負壓進入到抽采管路中的，不但增加抽采管路阻力，降低抽采負壓，同時使管路承受積水的沖擊和重壓，對瓦斯抽采設備是一個隱患，瓦斯抽采管路積水易造成瓦斯泄漏和積聚，對礦井安全生產造成威脅。

（2）從市場上所購買的同類產品，主要存在以下幾方面問題：①磁懸浮放水器放水效果差，根本無法放空管路的積水。②繼電器放水器需要安裝80開關，而大多數管路敷設在回風巷根本無法安裝。③兩類產品均在1000元左右，造價很貴，在現有煤炭形勢不好的大環境下，管路自動放水器的需用量很多，而如何節約成本，降低費用，成為放水器普及的一個關鍵因素，只有自動放水器得到普及，才能滿足需要。

2 技術創新原理、結構

2.1 新型瓦斯抽采管路自動抽排負壓放水器結構、原理介紹

放水器原型：在原有Ф315mmPE瓦斯抽采管路中的添加一個長度50cm的出Ф108mm口的三通，三通Ф108mm口朝向下便于趟水，出口處依次安裝Ф108mm閥門通過軟管、排渣口三通與Ф450mmPE管容器聯通，Ф450mmPE管容器最低處安裝一個2吋排水口控制閥門。

改造放水器：以上述放水器為基礎，在Ф108mm軟管與Ф450mmPE管容器中斜岔口處的管路中添加彈簧擋板，有水流入時，壓著擋板向下運動，無水時，自動反彈回來，往返運動，阻擋流入的積水被抽走，同時在Ф450mmPE管容器上出一個Ф10mm的均勻管與抽采管路聯通，保持容器內均壓。在排水口處安裝二級風泵，抽排放水器的存水，在原有的一級人工放水器處增加一級實現兩級放水，即Ф450mmPE管容器中存在一股瓦斯抽采力和一股風泵抽排力，兩股力相互抵消，形成一動態平衡緩沖區域，降低雙杠隔膜泵的抽排阻力，實現了動態中積水靜態排出。

動力源轉換：利用壓風啟動風泵，風能轉換為動能，進行自動抽排放水。

2.2 解決的問題

（1）整趟瓦斯抽采管路高低起伏，但坡度不大，無法利用積水的重力轉化成勢能進行自動放水。（2）改變了自動放水器的動力源，使用井下普遍的風能，擴大了自動放水器的使用范圍。（3）鉆孔內積水多，人工放水器無法實現時時放水。（4）瓦斯抽采管路中抽采負壓一般在20-35kpa，抽采負壓大不容易放水的困難。（5）新型瓦斯抽采管路自動抽排負壓放水器加工制作簡單，成本低廉，同時減少設備投入，減少了電器設備的安全隱患，同時解決了市場上自動放水器價格昂貴的問題。

2.3 新型瓦斯抽采管路自動抽排負壓放水器的工作演示

（1）第一步放水器積水。當Ф315mm瓦斯抽采管路產生積水時，積水和氣流一同由管路三通流入Ф450mm放水器內，彈簧擋板反復往返的恢復運動阻止水流被吸走，氣流通過放水器的Ф10mm均勻管流回入抽采管路中，使得積水順利流入放水器內。

（2）第二步放水器排水。Ф450mm放水器的排水與雙杠隔膜風泵連接，風泵通過井下壓風產生一個抽排的動能，在Ф450mm放水器存在風泵的抽排的力和瓦斯抽采拉力，兩種力相互抵消，形成一個動態平衡緩沖區，風泵很小的力就可抽排放水器的水。

（3）第三步時時放水。當人員無法及時放水時，可以把風泵的壓風控制閥門開至1/3，保持一個慣性的抽排力，滿足時時排水的目的，保證抽采管路不再積水。

（4）第四步放水器排渣。當管路的矸石渣進入放水器時，由于慣性的作用，落到Ф108mm排渣三通中，人員定期檢查放水器，關閉Ф108mm閥門，打開排渣口堵牌，進行排渣，提高了放水器的使用壽命和維護效率。

3 結語

趙官能源屬于高瓦斯礦井，瓦斯抽采管路多，同時煤層頂底板為富水性的砂巖，鉆孔施工完成連孔抽采后，管路中往往造成積水，嚴重影響了瓦斯抽采效果。通過不斷的研究試驗放水器，設計研制的新型瓦斯抽采管路自動抽排負壓放水器，加工制作簡單方便，可操作性大，普及性大，在日常的生產中切實降低了瓦斯抽采管路中的積水，采煤工作面的抽采率由30%提高到61%，確保了瓦斯抽采效果，降低了工作面的瓦斯濃度，實現了瓦斯零報警零超限，實現了采煤面的安全生產。endprint