數據分析在瓦斯抽采管路和鉆孔維護管理中的應用

陳明霞

（山西潞安集團漳村煤礦抽采科，山西 長治 046032）

隨著科技的發展，通過積累的大量數據分析了解現場存在的問題已然成為新的趨勢。實時積累各個環節的數據變化情況，并進行分析則可以很快地發現存在的問題，更加快速地解決現場問題。在瓦斯治理過程中，瓦斯濃度的變化直接影響著整體抽采效果，當濃度變低時必須對現場進行全面的排查，發現存在問題并加以解決，來保證抽采濃度的變化在規定的范圍內。

1 工作面現況

根據漳村煤礦2018～2019年采掘銜接規劃，該礦2603工作面圈成時間為2019年4月，回采開始時間為2020年4月，最短預抽期為12個月，工作面預測煤層最大瓦斯含量為11.5m3/t，抽采達標需抽采噸煤瓦斯量為4.86m3/t。2603工作面采取普通鉆孔預抽無法滿足抽采達標要求[1]，另根據其他煤礦水力造穴增透技術效果優于水力割縫效果，故在2603工作面采取水力造穴增透強化抽采。

2 水力造穴抽采面臨的問題

水力造穴會在鉆孔內部產生大量的煤渣，水鉆施工更是在孔內部形成巨量煤泥，這些煤泥難以通過鉆孔施工、沖孔等過程排出，在下向鉆孔、造穴以及遇巖等情況下煤泥在孔內堆積量非常大[2]。在鉆孔并網帶抽后，綜采工作面巷道內四五百個以上本煤層孔及鄰近層孔由于負壓帶抽的原因，其孔內沉積的水煤會被吸到孔口，沿著抽采系統末端，通過51軟管、匯流管、108軟管吸入到工作面426主管路中。

這些煤泥會在抽采系統內各個管路堆積，阻塞瓦斯抽采通道，并且極難管理，清理一次，帶抽就重復堵塞。日積月累，不但造成維護工作量大，而且嚴重影響工作面抽采效果，影響人工觀測數據及在線監測數據準確性，更甚至于導致426管路重量超出吊掛強度，導致大面積落管，極其危險[3]。

3 數據分析現場提濃

2019年3月2日 2603運巷426瓦斯管路孔板測量數據發生異常變化，濃度由3.48%降至2.74%，混量由40.12m3/min升高至75.47m3/min，純量由1.39m3/min升高至2.06m3/min，負壓仍為24kPa。

3.1 數據回收分析

2603運巷426瓦斯管路數據監測主要由兩部分構成：一是通過在線監控每兩小時讀取存儲現場數據；二是每天通過人工進行現場測量。兩組數據進行比對，確保數據的準確性。2603運巷主管數據變化得知混量異常增高，濃度下降，純量增高[4]。首先是進行井下人工數據觀測，發現現場實際抽采數據濃度為2.84%，通過分析近期濃度數據，濃度降低范圍不在正常衰減率數值內，必須進行數據分析現場提濃處理。

3.2 現場提濃處理方法

3.2.1 排查漏氣環節

濃度變化，現場必然存在不可忽視的各種因素。一方面提高濃度，另一方面確保人力投入的有效利用。排查井下主管、鉆孔孔口、匯流管等部位是否有大面積漏氣情況導致主管混量異常增大并對現場鉆孔濃度進行人工觀測[5]。由專人對2603運巷現場排查，沒有發現井下主管、鉆孔孔口、匯流管等重要部位有異常漏氣情況，數據變化仍然不大。

根據現場實際情況得出無大面積漏氣問題后，進行下一步的處理。由于井下作業環境復雜，噪音較多，一些細小的漏氣在工作中很容易被忽視。利用一周時間更詳細地進行漏氣排查處理，即對孔嘴口密封圈、孔板連接處等精密小部件環節進行了全面的排查，確保每一次都處于嚴密狀態。在排查過程中并未發現過多的細小漏氣環節[6]。

3.2.2 管路煤渣沖洗

抽采管路無漏氣問題的存在，管路內的煤渣清理也是目前該工作面采用打鉆方式所處理的一種必要途徑。2603運巷東西幫匯流管、108管及放水器沖洗煤渣，每處理一組鉆孔后，對該組鉆孔匯流管、彎頭、三通、4寸孔板、Φ108管以及放水器進行排渣處理[7]。同時，放水器不正常工作的需立即更換或者維修。本階段處理完成后，2603運巷主管濃度數據有提高趨勢，但提高不明顯，由2.8%提升至3.0%。

3.2.3 鉆孔通孔排渣

初步分析本階段處理問題不是主管濃度低的主要原因。在排查處理過程中發現2603運巷東幫存在73個濃度低于3%的鉆孔，其中濃度低于1%的鉆孔45個，占比60%；西幫存在24個濃度低于3%的鉆孔，其中濃度低于1%的鉆孔6個，約占25%。

經過了全覆蓋的排查管路漏氣及處理管路中的煤渣問題后，發現其濃度有再提升的空間，再次對2603運巷巷道口及巷道正頭分別向巷道中間對低濃度鉆孔進行通孔提濃工作[8]。由于此次通孔工作量較大，每周安排35個鉆孔進行通孔。一周后，由測量人員對通孔濃度進行復測，其中共完成了63個低濃度鉆孔的通孔工作。低濃度鉆孔通孔后，所通鉆孔中90%的鉆孔濃度提升明顯，由原來低于3%提高至10%左右，最高提高至30%，而10%的鉆孔通孔后濃度未見明顯提升，其中提濃鉆孔較明顯的數據見表1。

表1 鉆孔通孔前后數據對比

以上三個階段進行過程中，2603運巷主管濃度均在提升，其中第三階段濃度提升幅度最大。426主管數據3月2日濃度2.74%，混量75.47m3/min，純量2.06m3/min，負壓24kPa；4月20日濃度5.02%，混量63.92m3/min，純量3.32m3/min，負壓30kPa。變化曲線如圖1所示。

圖1 瓦斯提濃變化曲線

4 結束語

瓦斯抽采過程中無論是在線監控還是人工觀測，整個過程都將積累大量的數據。每個工作面現場環境不同，施工要求不統一，施工特點不一樣，因此各個工作地點通過現場搜集大量數據，針對該工作地點運行環境進行可靠的分析，同時數據的變化也可以對現場變化環境有初步的掌握。

此次通過分析現場數據的變化，采取相應的應對措施來校驗提濃效果，可以有效地發現適合現場環境變化的維護措施，一方面保證了現場設備運行的穩定性，另一面減少了人力工作強度，為保證抽采效果達到最優打下堅實的基礎。