移動(dòng)式瓦斯抽采設(shè)備在掘進(jìn)工作面中應(yīng)用

劉永發(fā)

(西山煤電股份有限公司 馬蘭煤礦， 山西 古交 030205)

0 引言

煤礦在開(kāi)采時(shí)，井下殘存大量瓦斯，瓦斯過(guò)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(lái)位置，增加煤礦開(kāi)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(dòng)式瓦斯抽采設(shè)備并進(jìn)行應(yīng)用。

1 馬蘭煤礦28307軌道巷概況

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(kāi)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(wú)工程。

28307軌道巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 058 m，巷道掘進(jìn)煤層為石炭系太原組8號(hào)煤層，屬近水平穩(wěn)定可采厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層普氏硬度2.0～2.5。煤層頂板為L(zhǎng)1泥灰?guī)r，普氏硬度7.0；施工巷道絕對(duì)涌出量為4.9 m3/min；相對(duì)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(duì)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(zhuān)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(guò)程中由于巷道不斷開(kāi)拓延伸，瓦斯抽放管路需延長(zhǎng)，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(duì)此，馬蘭煤礦鉆探一隊(duì)通過(guò)分析研究設(shè)計(jì)了一套移動(dòng)式瓦斯抽采設(shè)備。

2 移動(dòng)式瓦斯抽放設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

1) 移動(dòng)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(mén)、排放管路、排放電動(dòng)機(jī)、支撐板、萬(wàn)向滑輪等部分組成，如圖1所示。

2) 萬(wàn)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(dòng)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(dòng)，主要利用固管裝置進(jìn)行固定。

5) 密封裝置主要由推動(dòng)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(duì)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(duì)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(mén)及抽放電動(dòng)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(mén)；9-排放管路；10-抽放電機(jī)；11-支撐板；12-萬(wàn)向滑輪。

3 移動(dòng)式瓦斯抽放設(shè)備工作原理

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(mén)，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(mǎn)后會(huì)通過(guò)壓力表顯示，并進(jìn)行報(bào)警。

4) 在抽取設(shè)備、抽滿(mǎn)瓦斯后，采用密封裝置對(duì)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(kāi)閥門(mén)及抽放電機(jī)，并對(duì)抽取設(shè)備內(nèi)瓦斯進(jìn)行抽放。

4 移動(dòng)式瓦斯抽放設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 主要優(yōu)點(diǎn)

1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作維護(hù)，在使用過(guò)程中故障率低，整套設(shè)備成本費(fèi)用僅需1.6萬(wàn)元，成本費(fèi)用相對(duì)較低。

2) 適用性強(qiáng)。移動(dòng)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(xiàn)長(zhǎng)、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(duì)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(guò)抽取設(shè)備進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，保證了瓦斯抽采過(guò)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。

4.2 存在問(wèn)題

1) 由于掘進(jìn)巷道中粉塵濃度在進(jìn)行瓦斯抽放過(guò)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。

5 實(shí)際應(yīng)用效果分析

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(dòng)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(guò)3個(gè)月的應(yīng)用效果分析發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)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(zhǎng)度及敷設(shè)管路勞動(dòng)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(wàn)元。

6 結(jié)論

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(guò)技術(shù)研究，針對(duì)當(dāng)前煤礦采掘工作面瓦斯抽放過(guò)程中，瓦斯管路敷設(shè)路線(xiàn)長(zhǎng)、抽采效率差等技術(shù)難題，設(shè)計(jì)了一套移動(dòng)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(dòng)，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(dòng)強(qiáng)度，保證了工作面安全快速掘進(jìn)，取得了顯著效益。