瓦斯抽采集成旁通閥二位放水器研制

潘小波

（山西晉煤集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

1 原旁通放水器存在問(wèn)題

煤礦井下鉆孔抽采瓦斯是目前常用的瓦斯治理手段，放水器是瓦斯抽采管路系統(tǒng)的重要附屬裝置。岳城煤礦目前使用的為旁通負(fù)壓放水器，見(jiàn)圖1。

圖1 旁通放水器

放水器使用時(shí)，工人正常完成放水工序需要5個(gè)閥門先后各控制2～3次來(lái)控制鉆孔與支管之間的氣流連通，操作復(fù)雜，操作時(shí)間需要2～3 min，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。同時(shí)，還存在如下問(wèn)題：一是放水器的配氣閥門在安裝方面不規(guī)范，位置不統(tǒng)一，造成放水器箱體內(nèi)集水空間減小；二是雙截止閥使用繁瑣，配氣閥操作不到位，導(dǎo)致瓦斯溢出引發(fā)報(bào)警或超限事故；三是抽放鉆孔內(nèi)氣體不易排出，氣體積聚極易導(dǎo)致瓦斯噴孔。因此非常有必要從設(shè)計(jì)上對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，提高放水裝置的實(shí)用性。

2 集成旁通閥二位放水器研制

2.1 放水器結(jié)構(gòu)、原理

通過(guò)對(duì)原系統(tǒng)存在問(wèn)題進(jìn)行分析研究，研制具有集成調(diào)控裝置的放水器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)閥門控制所有氣路和水路，確保放水時(shí)，閥體內(nèi)的配氣通道暢通，抽采旁通正常抽采；正常抽采時(shí)閥體內(nèi)的配氣通道關(guān)閉，抽采旁通關(guān)閉；集成閥組的配氣閥、旁通閥同球體的轉(zhuǎn)動(dòng)密封實(shí)現(xiàn)可靠，不泄露，閥組同放水器箱體、鉆孔聯(lián)孔管、抽采支管的連接可靠。

圖2 集中閥設(shè)計(jì)原理

從圖2可以看出，采用集中閥的放水器在放水前閥門處于工位Ⅰ，此時(shí)1-3和2-4是連通的，1-2和3-4是關(guān)閉的；放水時(shí)閥門處于工位Ⅱ，此時(shí)1-2和3-4是連通的，1-3和2-4是關(guān)閉的。

該放水器全部為機(jī)械部件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)集中調(diào)控裝置要求的各工位情況下的功能，能夠滿足井下瓦斯抽采在不同壓力狀態(tài)下的正常使用，同時(shí)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，體積更小，而且降低了閥門開(kāi)關(guān)操作時(shí)需要的扭矩，簡(jiǎn)便容易操作，比較省力。結(jié)構(gòu)的調(diào)整使產(chǎn)品的密封面使用了硬度較高的材料，從而降低了對(duì)介質(zhì)的嚴(yán)格要求，允許介質(zhì)有適當(dāng)?shù)念w粒雜物，一方面能夠使鉆孔瓦斯抽采中氣流攜帶的煤粉得到處理，閥門不易堵塞；另一方面增強(qiáng)了材料的耐磨性，能夠保證更好的密封效果，進(jìn)氣（出氣）口的調(diào)整使通過(guò)的介質(zhì)流動(dòng)無(wú)阻礙，在一定程度了減小了氣流阻力。

2.2 箱體改進(jìn)

在模型實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，對(duì)放水器的放水箱體進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改進(jìn)，見(jiàn)圖3。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最終樣品

將原有箱體上的放水閥門由手動(dòng)模式改變?yōu)樽詣?dòng)模式，改進(jìn)后的閥門內(nèi)部為一個(gè)自動(dòng)開(kāi)合結(jié)構(gòu)，且能夠保證密封性。處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，閥門靠負(fù)壓產(chǎn)生的吸力將閥門吸緊關(guān)閉。放水時(shí)無(wú)負(fù)壓，閥門自動(dòng)打開(kāi)進(jìn)行放水。

在箱體上增加了一個(gè)機(jī)械式液面計(jì)，一方面對(duì)于箱體內(nèi)的積水情況可以直觀的進(jìn)行了解，放水人員可以明確掌握放水需要，大大減少了以往放水工作的無(wú)用功；另一方面對(duì)于瓦斯抽采系統(tǒng)而言，提高了系統(tǒng)本身的可靠性和穩(wěn)定性，能夠更為有效地避免因放水工作的不到位造成的抽采問(wèn)題。

3 試驗(yàn)效果

集成旁通閥二位放水器在岳城礦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用。東翼進(jìn)風(fēng)巷十二鉆場(chǎng)鉆孔施工地點(diǎn)，3月31日安裝一個(gè)放水器，聯(lián)接6個(gè)鉆孔，抽采負(fù)壓18 kPa，甲烷濃度48%，每班（8h）放1次水；另一個(gè)位于千米鉆機(jī)施工地點(diǎn)，4月5日安裝，聯(lián)接1個(gè)鉆孔，邊打邊抽，抽采負(fù)壓22 kPa，甲烷濃度7%，每30 min放一次水。根據(jù)岳城礦現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況和操作人員反饋，該放水器有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）操作簡(jiǎn)單、方便，可通過(guò)觀察液面計(jì)，根據(jù)需要進(jìn)行放水。指針指向抽放位置時(shí)，實(shí)施抽放，指針指向放水位置時(shí)，開(kāi)始放水。避免了操作失誤，保證了瓦斯抽采系統(tǒng)的穩(wěn)定。

（2）為負(fù)壓放水，放水過(guò)程中不用擔(dān)心瓦斯涌出超限，實(shí)現(xiàn)了放水期間瓦斯的安全抽采。

（3）操作時(shí)間僅需要3 s左右，提高了效率，大大降低了工作量。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用證明，集中旁通閥二位放水器能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)閥門控制所有氣路和水路，自主放水和負(fù)壓排水，從源頭上杜絕了瓦斯噴孔和水流溢出等情況，能避免操作失誤，實(shí)現(xiàn)了井下抽采系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。同時(shí)，在操作上從2～3 min縮減為3s左右，大大減少了放水人員勞動(dòng)強(qiáng)度。