瓦斯抽采管在煤礦的靈活運用:打通安全高效生產(chǎn)的“生命線”
- 在煤礦安全生產(chǎn)體系中,瓦斯抽采管是降低井下瓦斯?jié)舛取㈩A防瓦斯事故的核心裝備。但它并非一成不變的“標準件”,而是需要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、瓦斯賦存特征和開采階段靈活調(diào)整的“多面手”。從近水平煤層到急傾斜煤層,從掘進工作面到采空區(qū),瓦斯抽采管的選型、布置和連接方式都需因時制宜
在煤礦安全生產(chǎn)體系中,瓦斯抽采管是降低井下瓦斯?jié)舛取㈩A防瓦斯事故的核心裝備。但它并非一成不變的“標準件”,而是需要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、瓦斯賦存特征和開采階段靈活調(diào)整的“多面手”。從近水平煤層到急傾斜煤層,從掘進工作面到采空區(qū),瓦斯抽采管的選型、布置和連接方式都需因時制宜、因地制宜。本文將深入解析瓦斯抽采管在不同場景下的靈活運用策略,揭示其如何成為煤礦安全高效生產(chǎn)的“隱形功臣”。
地質(zhì)條件適配:讓管道“適應”煤層特性
不同地質(zhì)條件下的煤層,對瓦斯抽采管的要求有著天壤之別,靈活選型是發(fā)揮抽采效能的第一步。在近水平煤層(傾角小于15°)中,瓦斯往往沿著煤層層面擴散,此時選用直徑150-200mm的PE管最為適宜——這種管道重量輕、耐腐蝕,配合水平定向鉆進技術,可在煤層中鋪設長達500米的抽采管路,單孔抽采量比傳統(tǒng)鋼管提升40%。山西某煤礦的實踐顯示,在3號煤層(傾角8°)使用PE管后,抽采系統(tǒng)的鋪設效率提高了2倍,且因摩擦阻力小,同等功率下的抽采半徑擴大了15米。
面對急傾斜煤層(傾角大于45°),管道的抗沖擊性和固定方式成為關鍵。這類煤層中,瓦斯易在底板聚集,且回采過程中煤層垮落可能撞擊管道。某礦采用的高強度螺旋鋼管(直徑219mm,壁厚8mm)能承受300kN以上的沖擊力,配合可調(diào)節(jié)角度的管卡,使管道與煤層走向保持30°夾角布置,既避開了垮落帶的直接沖擊,又能高效收集底板瓦斯。改造后,該礦急傾斜工作面的瓦斯抽采率從55%提升至78%,徹底解決了回采時瓦斯?jié)舛瘸薜碾y題。
在破碎煤層中,瓦斯抽采管的“柔性適應”能力尤為重要。傳統(tǒng)剛性管道在煤層變形時易發(fā)生斷裂,而采用鎧裝復合軟管(內(nèi)層為耐老化橡膠,外層為高強度鋼絲編織網(wǎng))則能隨煤層移動產(chǎn)生10%以內(nèi)的形變。河南某煤礦在斷層發(fā)育的破碎帶中,用這種軟管替代鋼管后,管道故障率從每月12次降至1次,抽采系統(tǒng)的連續(xù)運行時間從平均72小時延長至300小時以上,保障了工作面的連續(xù)推進。
開采階段適配:全生命周期的動態(tài)調(diào)整
瓦斯抽采管的運用需與煤礦開采進度同步調(diào)整,在不同階段扮演不同角色。掘進準備階段的“超前抽采”要求管道具備快速部署能力,此時可采用輕便的快速接頭式鋼管——通過卡扣式連接,3名工人1小時內(nèi)可完成50米管路鋪設,比傳統(tǒng)法蘭連接效率提升3倍。貴州某礦在掘進面超前鉆探中,用這種管道實現(xiàn)“邊鉆邊抽”,使掘進前方20米范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛葟?.8%降至0.3%以下,為安全掘進掃清障礙。
進入回采階段后,抽采管需要適應工作面的推進節(jié)奏。采用“邁步式”管路布置:在工作面后方5米處設置固定主管路,通過伸縮軟管與工作面的移動抽采口連接,當工作面推進10米后,只需拆卸伸縮段并前移接口即可。這種方式比傳統(tǒng)整體遷移管路節(jié)省60%的工時,某礦的實踐顯示,其綜采工作面的月推進度因此提高了8米,同時抽采中斷時間從每次4小時縮短至30分鐘。
采空區(qū)封閉階段的瓦斯抽采則對管道的密封性和耐久性提出特殊要求。由于采空區(qū)可能存在高溫、高濕環(huán)境,且瓦斯?jié)舛炔▌哟?,需選用抗腐蝕的玻璃鋼管(直徑300mm),并在管口設置自動閥門——當管內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時自動關閉,避免空氣進入形成爆炸混合物。安徽某礦對已封閉的3個采空區(qū)采用這種管道系統(tǒng)后,抽采純瓦斯量穩(wěn)定在8-10m3/min,不僅消除了采空區(qū)瓦斯爆炸隱患,還通過發(fā)電回收了約200萬度電能。
空間布置靈活:破解復雜巷道的抽采難題
煤礦井下巷道空間復雜,瓦斯抽采管的布置需要“見縫插針”的智慧。在低矮巷道(高度不足1.8米)中,傳統(tǒng)懸吊式管路會影響運輸和行人,而采用“貼幫架空”布置:用角鋼支架將管道固定在巷道側(cè)幫,高度控制在1.5米以下,管底與軌道面保持0.6米間距。這種方式在山東某礦的薄煤層巷道中應用后,既避免了礦車碰撞,又使抽采口距瓦斯富集區(qū)的垂直距離縮短了2米,抽采效率提升25%。
交叉巷道處的管路布置需兼顧多方向抽采需求,可采用“樹形分支”結(jié)構:在巷道交叉口設置球形四通,從主管路分出3-4條支管,分別伸向不同采掘面。為避免支管過多導致的阻力失衡,每條支管安裝流量控制閥,通過調(diào)節(jié)閥門開度使各分支抽采壓力保持一致(通??刂圃?5-20kPa)。山西某礦的中央變電所附近交叉巷道采用這種設計后,周邊4個作業(yè)點的瓦斯抽采量實現(xiàn)均衡分配,無一處因壓力不足導致抽采失效。
對于高瓦斯區(qū)域的“立體抽采”,管道布置需形成空間網(wǎng)絡。在頂板上方3-5米處施工穿層鉆孔,下入直徑100mm的篩管作為高位抽采管;在煤層中部布置順層抽采管;在底板巷布置低位抽采管,三者通過環(huán)形集氣管連接。這種立體網(wǎng)絡在河南某高瓦斯礦應用后,使煤層瓦斯抽采率從60%提升至85%,回采時工作面的瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.4%以下,達到了“抽采達標、安全回采”的目標。
上一條:瓦斯抽采管在煤礦的科學使用
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