高瓦斯礦井順槽瓦斯抽放固定連接系統(tǒng)的研究

摘 要：我國95%的煤礦是井工開采，隨著開采深度的不斷增加，瓦斯災(zāi)害越來越嚴(yán)重，瓦斯預(yù)抽是一種有效而廣泛應(yīng)用的瓦斯防治方法。煤層瓦斯抽放鉆孔與鉆孔之間的連接產(chǎn)品整個(gè)行業(yè)目前使用相當(dāng)混亂，存在安全隱患。針對以上現(xiàn)狀，中煤科技集團(tuán)公司成功研制了“高瓦斯礦井順槽瓦斯抽放固定連接系統(tǒng)”并最終獲得了成功，研制出了符合高瓦斯礦井安全生產(chǎn)應(yīng)用條件的抽放連接固定的適當(dāng)產(chǎn)品，該套產(chǎn)品阻燃、抗靜電；耐正負(fù)壓性能好；抽放效果顯著、管道不易堵塞；密封性能可靠；產(chǎn)品適應(yīng)能力強(qiáng)；安裝使用方便快捷，手工操作即可快速完成連接安裝；耐油耐腐蝕，可以重復(fù)使用。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽放；固定連接；順槽；阻燃；抗靜電

中圖分類號：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0172-03

瓦斯爆炸事故是煤礦安全生產(chǎn)的主要危害之一。近年來，全國瓦斯爆炸事故頻頻發(fā)生，造成了極為嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失及惡劣的社會影響。因此，加強(qiáng)礦井瓦斯治理及做好對高瓦斯礦井的瓦斯抽放工作顯得尤為重要。

1 研究的必要性

目前，我國礦用瓦斯抽放泵以及瓦斯抽放主管道等在大量生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上已經(jīng)統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)達(dá)到了高瓦斯礦井安全生產(chǎn)所要求達(dá)到的條件。連接煤壁內(nèi)瓦斯抽放封孔管和瓦斯抽放主管道之間的部分目前國內(nèi)還沒有進(jìn)行在材料、結(jié)構(gòu)以及尺寸上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，該類產(chǎn)品目前大多都是采用代用品（普通塑料管、普通PE管、高壓膠管等），密封處用膠帶或鐵絲纏繞而成。代用品在性能上不具備阻燃、抗靜電條件；軟管管道抗負(fù)壓能力弱，容易折曲變形，被煤塵及泥水堵塞，達(dá)不到良好的抽放效果；管道連接處密封效果差，極易泄漏出瓦斯、一氧化碳等有毒有害氣體，氣體泄露處與金屬接觸的地方甚至?xí)a(chǎn)生火花，給煤礦安全生產(chǎn)埋下了很大的隱患。

因此，對高瓦斯礦井順槽瓦斯抽放固定連接系統(tǒng)的研究并推出一套合適的產(chǎn)品，進(jìn)而對這一產(chǎn)品進(jìn)行行業(yè)性規(guī)范，就顯得尤為重要。

2 問題的提出及研究內(nèi)容、方向

依據(jù)全國各高瓦斯礦井同類產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告，中煤科技集團(tuán)公司決定開發(fā)該套合適產(chǎn)品。開發(fā)時(shí)間：2011年9月至2012年12月。

2.1 本項(xiàng)目主要研究、實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容

研制出瓦斯抽放匯流管、直通（含球閥、測壓孔）、三通、彎頭（方向可多角度調(diào)節(jié)）、法蘭接頭（帶球閥）、密封件等一整套合適材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和規(guī)格的產(chǎn)品。

2.2 研究目標(biāo)

項(xiàng)目研究的目標(biāo)，就是要通過對瓦斯抽放匯流管、直通（含球閥、測壓孔）、三通、彎頭（方向可調(diào)節(jié)）、法蘭接頭（帶球閥）、密封件等產(chǎn)品的材料及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、研究、試驗(yàn)，最終研制出高瓦斯礦井順槽瓦斯抽放固定連接系統(tǒng)，使該系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)品：

①瓦斯抽放匯流管、直通、三通、彎頭（方向可調(diào)節(jié)）、法蘭接頭產(chǎn)品阻燃、抗靜電、耐負(fù)壓、通徑大。

②瓦斯抽放匯流管、直通、三通、彎頭（方向可調(diào)節(jié)）、法蘭接頭重復(fù)利用率高。

③直通、三通跟匯流管連接處均能達(dá)到合適的調(diào)節(jié)量。

④彎頭（方向可調(diào)節(jié)）韌度足夠，能向各個(gè)方向彎曲。

3 研制產(chǎn)品的性能和技術(shù)水平

性能需要滿足：阻燃、抗靜電；耐正負(fù)壓性能好、密封性能可靠；抽放效果顯著，管道不易堵塞；適應(yīng)能力強(qiáng)，有水無水均能適應(yīng)；安裝方便、快捷，無需借助額外工具；耐油、耐腐蝕；可重復(fù)使用。

技術(shù)水平要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

①瓦斯抽放匯流管、直通、三通、彎頭（方向可調(diào)節(jié)）、法蘭接頭材料要滿足國家標(biāo)準(zhǔn)值（MT558.2-2005）。阻燃性試驗(yàn)：有焰≤3 s， 無焰≤20 s；表面電阻實(shí)驗(yàn)：內(nèi)外壁表面電阻≤1.0×106 Ω；負(fù)壓試驗(yàn)：壁厚5 mm，負(fù)壓≥0.8 MPa；正壓試驗(yàn)：壁厚5mm，正壓≥1.6 MPa。

②直通（帶球閥）、三通、調(diào)節(jié)彎頭（40°圓錐角內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)）、法蘭接頭（帶球閥）材質(zhì)、尺寸。材質(zhì)：PE；規(guī)格：DN50（國標(biāo)），端口到中心點(diǎn)長度200 mm（調(diào)節(jié)量+/- 200 mm）。

③蕾型密封圈。密封效果好、耐腐蝕、抗老化。

4 研制產(chǎn)品實(shí)物圖及試驗(yàn)試用情況

高瓦斯礦井順槽瓦斯抽放固定連接系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究是在晉煤集團(tuán)成莊礦4104、4219巷進(jìn)行的，實(shí)物如圖1所示，共試驗(yàn)安裝200套連接固定裝置，其中在4104、4219巷各試驗(yàn)試用了100套產(chǎn)品，各地點(diǎn)每5～8個(gè)抽放鉆孔作為一個(gè)抽放單元，每個(gè)抽放單元外加一個(gè)放水器，從放水器出來的瓦斯流經(jīng)管道通過匯流管與抽放主管路相連。

4.1 安裝時(shí)間確定

在巷幫煤壁打抽放鉆孔，待鉆孔周圍瓦斯降至1%以下時(shí)，方可進(jìn)行連接抽放鉆孔。抽放固定連接裝置規(guī)格全部采用DN50圓柱體，無臺階，采用螺帽上的螺紋在擰緊的的過程中螺紋將蕾型密封圈沿著錐面推動(dòng)，使其產(chǎn)生徑向推力，產(chǎn)生的摩擦力來實(shí)現(xiàn)固定，從而達(dá)到管材與連接部件緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)密封。

4.2 安裝程序

將DN50直通（帶球閥）一端固定在煤壁封孔管端，依次連接匯流管、直通、調(diào)節(jié)彎頭、匯流管、三通，作為一個(gè)抽放連接孔，鉆孔間距2 m（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際鉆孔間距來定），每5～10個(gè)抽放連接孔作為一個(gè)抽放單元終端連接至放水器，放水器通過一段匯流管連接到抽放主管路上。

4.3 井下4104、4219巷抽放情況

在巷道頂部敷設(shè)聚乙烯管，用9 mm鋼絲繩掛起。抽放管路不得同帶電體接觸；抽放管路每兩根管留一個(gè)三通，三通外接DN50閥門與DN50抽放三通對接，通過放水器后聯(lián)接順層抽放鉆孔。

4104巷觀察點(diǎn)鉆孔抽放情況（抽放時(shí)間2個(gè)月）如表1所示，4219巷觀察點(diǎn)鉆孔抽放情況如表2所示。

4.4 井下試驗(yàn)試用產(chǎn)品情況總結(jié)

通過在井下4104、4219巷試驗(yàn)安裝200套瓦斯抽放連接固定裝置后，將現(xiàn)場安裝使用情況總結(jié)如下：

①所有管件、管接頭阻燃、抗靜電，使用過程中未發(fā)生過燃燒、起靜電現(xiàn)象。

②調(diào)節(jié)彎頭在使用過程中能夠在以球心為中心的范圍內(nèi)做40°圓錐角擺動(dòng)，即彎頭最大調(diào)整角度±20°，能夠很好的滿足由于鉆孔傾角和孔與孔之間距離的差異帶來的安裝操作問題。轉(zhuǎn)動(dòng)連接處采用兩道密封，調(diào)節(jié)彎頭為預(yù)先裝配好的一體管件，使用過程中未發(fā)生漏氣現(xiàn)象。

③管道通徑大，各部件規(guī)格均為DN50，各接頭內(nèi)徑Φ50 mm，不易堵塞，偶有堵塞的情況下工人手工擰下相應(yīng)堵塞部位管件掏出堵塞物體再擰上即可，操作方便、快捷、疏通效果顯著。

④安裝、操作方便，整個(gè)安裝過程管道和各部件連接處用手?jǐn)Q合各部件兩端的端蓋即可完成，無需額外安裝工具，非常適合快速安裝。

⑤耐油，耐腐蝕，使用過程中未出現(xiàn)過由于井下環(huán)境潮濕引起的腐蝕現(xiàn)象。

⑥各管件接頭可以重復(fù)拆裝使用。

⑦現(xiàn)場使用該連孔裝置后，根據(jù)參數(shù)表顯示，單孔抽采濃度普遍升高。

5 結(jié) 語

該項(xiàng)目研制出了符合高瓦斯礦井安全生產(chǎn)條件的抽放連接固定產(chǎn)品，該套產(chǎn)品的規(guī)范使用能夠有效避免高瓦斯礦井在抽采過程中瓦斯泄露及疏通效果差給礦井帶來的危害，產(chǎn)品的大量使用對礦井的安全生產(chǎn)意義重大。

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