瓦斯抽采联管系统及浓度控制方法研究
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摘要
煤层瓦斯抽采是治理矿井瓦斯和防治煤与瓦斯突出最有效方法之一,它不仅是安全生产的需要,也是节省能源、保护环境的迫切需要。联管系统是保障瓦斯抽采顺利进行的关键设备,瓦斯浓度高低又是决定抽出的瓦斯能否被利用的先决条件。目前我国瓦斯抽采联管系统存在的问题较多,主要表现在联管速度慢、设备笨重、成本高、抗腐蚀能力差、不能重复利用、没有标准联管件等缺点。在瓦斯浓度控制方面,没有具体理论指导,全凭经验调节,这就使得瓦斯浓度控制效果差,存在大量关孔现象,不但造成资源的巨大浪费,而且给煤矿安全生产留下巨大隐患。为此,河南理工大学在广泛调研的基础上,研制了新型的瓦斯抽采联管系统,并针对瓦斯浓度控制做了具体的理论分析。本文通过基础研究,介绍了浓度控制阀体、竖向联管件、横向联管件以及新型孔板流量计的研制过程,并进行了实验室实验和抗静电阻燃检测。井下工业性安装试验证明了新型联管系统的优越性。在联管系统安装之后又进行了瓦斯浓度控制的工业性试验,通过分析所收集数据,发现低负压并不是提高低浓度钻孔瓦斯浓度的正确方法,对于抽采时间较长的钻孔,在一定程度上提高抽采负压能增加瓦斯流量,提高瓦斯浓度。在此基础上作者提出了新的浓度控制方法,针对试验巷道的特点绘制了浓度控制曲线,可方便工人调节浓度。工业性表明,新型联管系统和瓦斯浓度控制方法具有良好的应用效果。
Gas drainage in coal seam is one of the most effective ways in the treatment of damp and prevention of coal and gas outburst, which not only makes safe production needs, but also makes the urgent demands of saving energy and protecting environment. Joint pipe system is a key equipment to ensure the smooth progress of the gas drainage. The gas concentration level is prerequisite of whether the extracted gas is used. At present, the more problems of gas draining joint pipe system in China exist, was largely reflected in the slow joint pipe, cumbersome equipment, high cost, poor corrosion resistance, no reuse, no standard pipe fittings and other associated defects. In the control of gas concentration, there is no specific theoretical guidance and it depends on empirical adjustment, which makes control of gas concentration in poor performance, has a large number of off-hole phenomenon, resulting in enormous waste of resources and leaving a huge risks for coal mine safety production. So, Henan Polytechnic University, on the basis of extensive research, developed a novel type of gas extraction associated pipe control systems,and has done a detailed theoretical analysis aiming at the gas concentration control .In this paper, it makes basic research, and describes the development process of some equipment, including the valve of concentration control , vertical and horizontal joint pipe fittings, as well as a novel orifice flowmeter. At the same time,it conducts laboratory experiments and detection of anti-static flame retardant. Later it is applied to the underground mine for doing industrial installation tests and proves the superiority of the new joint pipe system. Following, the experiment on industrial test of gas concentrating control is got. The result is that low vacuum extraction is not the right method of improving gas drilling concentration of lowconcentration by analyzing the collected datas, as well as drilling with a longer extraction time degreely increases gas flowing and raises gas concentration. On this basis, a novel concentration control method is presented, and the concentration control curve according to the drilling of roadway for the test is drew, can easily be adjusted by the workers. Industrial tests show that the novel joint control system and the gas concentration control method has good application effect.
Gas drainage in coal seam is one of the most effective ways in the treatment of damp and prevention of coal and gas outburst, which not only makes safe production needs, but also makes the urgent demands of saving energy and protecting environment. Joint pipe system is a key equipment to ensure the smooth progress of the gas drainage. The gas concentration level is prerequisite of whether the extracted gas is used. At present, the more problems of gas draining joint pipe system in China exist, was largely reflected in the slow joint pipe, cumbersome equipment, high cost, poor corrosion resistance, no reuse, no standard pipe fittings and other associated defects. In the control of gas concentration, there is no specific theoretical guidance and it depends on empirical adjustment, which makes control of gas concentration in poor performance, has a large number of off-hole phenomenon, resulting in enormous waste of resources and leaving a huge risks for coal mine safety production. So, Henan Polytechnic University, on the basis of extensive research, developed a novel type of gas extraction associated pipe control systems,and has done a detailed theoretical analysis aiming at the gas concentration control .In this paper, it makes basic research, and describes the development process of some equipment, including the valve of concentration control , vertical and horizontal joint pipe fittings, as well as a novel orifice flowmeter. At the same time,it conducts laboratory experiments and detection of anti-static flame retardant. Later it is applied to the underground mine for doing industrial installation tests and proves the superiority of the new joint pipe system. Following, the experiment on industrial test of gas concentrating control is got. The result is that low vacuum extraction is not the right method of improving gas drilling concentration of lowconcentration by analyzing the collected datas, as well as drilling with a longer extraction time degreely increases gas flowing and raises gas concentration. On this basis, a novel concentration control method is presented, and the concentration control curve according to the drilling of roadway for the test is drew, can easily be adjusted by the workers. Industrial tests show that the novel joint control system and the gas concentration control method has good application effect.
引文
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