原创《一种瓦斯抽放钻孔捕尘装置的研制和应用》
本文是瓦斯类论文写作资料范文与瓦斯抽放和钻孔和装置类论文写作资料范文。
一种瓦斯抽放钻孔捕尘装置的研制与应用
陈河亮1´2 孟海东1
（1．内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010；2．神华内蒙古煤焦化公司,内蒙古乌海016033）
摘 要：针对河南煤化工集团鹤壁中泰公司的1603工作面瓦斯抽放钻孔施工过程中粉尘严重超标的实际情况,研制瓦斯抽放钻孔捕尘装置,对该装置的工作原理、应用步骤和应用的注意事项进行了详细地阐述和说明,并在鹤壁中泰公司1603工作面的运输顺槽和回风顺槽施工瓦斯抽放钻孔的过程中进行了广泛的应用,收到了良好的应用效果,促进了工作面的安全、高效地生产.
关键词：瓦斯抽放钻孔捕尘装置；研制；应用
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi:10. 19311／j．cnki. 1672-3198. 2017. 15. 098
0 引言
在煤与瓦斯突出矿井及高瓦斯矿井中瓦斯抽放技术是一项非常重要的瓦斯治理技术,目前煤矿瓦斯抽放的方法比较多,主要有立体交叉布孔、卸压带抽放、顶板高位抽放、采空区埋管抽放、本煤层瓦斯抽放、邻近层抽放等多种瓦斯抽放方法.在煤矿现场施工过程中当采用风力排出孔内煤粉时,煤粉伴随着孔内的压风迅速扩散到巷道内导致巷道内粉尘增大严重地污染了工作环境,给现场施工人员造成严重的危害,同时由于粉尘比较大容易引发煤尘爆炸等恶性事故,还由于现场能见度下降容易造成误操作从而造成人身事故的发生,另外煤尘较大的情况下机械设备磨损加大机械设备的使用寿命也会大幅度的降低.综上所述我们必须加大粉尘治理力度才能够防患于未然.然而传统的风力排粉的治理方法通常是在施工地点下风侧设置一道覆盖巷道全断面的大水幕,虽然在粉尘治理方面收到了一定的效果,但是并不能够从根源上解决问题,煤尘大的问题依然是困扰施工安全的重大难题和隐患,现场迫切需要探索出一种更为行之有效的技术来解决这个难题.
1 提出问题
在煤层中施工瓦斯抽放钻孔时通常有风排瓦斯抽放钻孔粉尘、水排瓦斯抽放钻孔粉尘两种方法.采用风排瓦斯抽放钻孔粉尘时及时、有效地捕捉住粉尘不至于使其在巷道中蔓延和扩散危及施工人员的身体健康是困扰施工瓦斯抽放钻孔的技术难点和瓶颈.由于风排粉尘造成巷道内煤尘超标,影响矿井安全生产的例子比比皆是.针对这种情况如何来这个技术难题显得尤为关键,为此我们展开了技术攻关,并积极研究新方法、新工艺来解决该难题,最终研制出了一种新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置,该瓦斯抽放钻孔捕尘装置的设计与研究技术重点在于突破在风力排粉情况下在煤壁上施工的瓦斯抽放钻孔造成巷道粉尘超标的技术瓶颈,有效地对施工煤层瓦斯抽放钻孔产生的粉尘进行治理,有效地降低了巷道中的粉尘,杜绝了巷道空气中粉尘超标现象的发生,确保了员工的身体健康和安全生产,为高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井的安全生产构筑起一道牢固的安全防线.该技术属于煤矿“一通三防”的技术领域,重点在于对矿井瓦斯综合治理技术的深化研究,并且在鹤壁中泰公司得到了广泛的应用,收到了非常好的应用效果.
2 分析问题
传统的风力排粉的治理方法通常是在施工地点下风侧设置一道覆盖巷道全断面的大水幕,虽然在粉尘治理方面收到了一定的效果,但是并不能够从根源上解决问题,煤尘大的问题依然是困扰施工安全的重大难题和隐患,但在应用过程中存在以下缺点和不足之处：
(1)传统的捕尘方法没有从源头上进行捕尘,当钻头切削下来的细小的煤尘颗粒随着压风排至空外后迅速地向巷道中扩散,扩散后的煤尘随着巷道向下风流吹去,这个时候其实已经错过了最佳捕尘时机.尽管传统的覆盖巷道全断面的大喷雾全部打开也只是灭掉一部分煤粉,大部分粉尘都会随着巷道飘散开来,捕尘效果不会太好.
(2)由于传统的覆盖巷道全断面的大喷雾安装的喷雾头多,全部打开的话耗水量比较大,且水流加上煤粉会使施工地点的泥泞很多,环境更恶劣.
(3)由于打钻施工地点的电气设备比较多,如果大喷雾位置放的不适当会使喷雾洒到电气设备上,从而导致电气设备绝缘值下降形成新的安全隐患.
3 解决问题
3.1 鹤壁中泰公司及1603工作面简况
河南鹤壁中泰矿业公司隶属于河南煤化工集团鹤壁煤业公司,它位于鹤壁矿区北中部分,核定矿井生产能力为150万吨／年,该矿井2015年进行了瓦斯等级鉴定工作,鉴定结果矿井的相对瓦斯涌出量26.8m3／t,矿井的绝对瓦斯涌出量为87m3／ming,属于高瓦斯矿井.因此矿方采用了立体交叉布孔、卸压带抽放、顶板高位抽放、采空区埋管抽放、本煤层瓦斯抽放、邻近层抽放等多种瓦斯抽放方法来治理瓦斯,收到了良好的治理效果.
1603综采工作面位于鹤壁中泰公司北二16#运输下山左翼,其东北为北二16#运输下山,东北、北西为未开采区.工作面走向长：1200m,倾斜长：180m,煤层倾角：5.,煤层密度1. 55t／m3,煤层厚度：3.5m,机采高度3. 5m,采煤机截深为0.6m,日循环个数2个,月进度60m,工作面设计风量930m3／min,工作面最大月产量为8.5万t.该工作面绝对瓦斯涌出量为10.5mt／min,相对瓦斯涌出量为14. 3m3／t,采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法,全部垮落法充填采空区.在回采前沿着1603工作面的运输顺槽和回风顺槽利用DY24000S型钻机施工倾向顺层瓦斯抽放钻孔,钻孔间距为4m,采用风力排粉.
3.2工作原理
该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置的研制发明的目的就是克服上述传统的传统的捕尘方法捕尘过程中存在的缺点和不足,主要目的如下：
(1)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置安设在钻孔口紧密地与煤壁接触,在煤粉没有来得及向巷道内扩散时已经把煤粉聚集、吸收在一起.从而从源头上进行捕尘,捕尘效果非常明显.
(2)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置安设的喷雾头数量少,而且与煤粉亲密结合,耗水量小,聚集的煤尘比较集中便于清理,减少对环境的污染小.
(3)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置安设在钻孔口,而且结构紧凑,喷雾头只安设在管内,不会对周围的电气设备产生影响.
(4)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置结构简单、使用方便、捕尘效果好、成本低、重量轻,便于井下移动.
本瓦斯抽放钻孔捕尘装置研制的工作原理和技术方案：一种新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置如图1所示,这种瓦斯抽放钻孔捕尘装置可以用Q150mm的聚乙烯瓦斯抽放管弯头制作,其结构含有聚尘管3、过渡管4、捕尘管8组成.其中过渡管4的两端分别和聚尘管3、捕尘管8的一端固定连接,过渡管4后侧管壁上设置一个穿钻杆孔5,该孔与聚尘管3同轴心.穿钻杆孔边缘安上一个橡胶垫套7,这样钻杆在穿钻杆孔中旋转时只与橡胶垫套进行摩擦,当橡胶垫套磨损严重时可以及时更换,从而保护了穿钻杆孔,防止钻杆直接与其接触发生摩擦而受损坏.捕尘管8的管壁上安装两层喷雾头9（根据实际需要还可以安上一层或者三层喷雾头）,每层喷雾头均沿着捕尘管的横截面均匀布置,每层喷雾设置三个喷雾头,每层喷雾头都通过高压胶管10、阀门12、三通与供水管路11连接.聚尘管3沿着水平方向锯成两半,然后在一侧安上两个合页6进行固定连接,在另一侧安上三个挂锁门扣2（根据实际需要还可以安两个或者四个挂锁门扣）,从而使聚尘管3可以自由开合,便于安装或拆卸钻杆.在聚尘管3的前端边缘上可以均匀地打三到四个Q5mm的小孔1,小孔上可以捆上细铁丝,将细铁丝的另一端与煤壁上的锚网或者锚杆上的螺丝连接在一起,从而起到支撑瓦斯抽放钻孔捕尘装置的作用.
打钻施工时,首先将钻杆沿着水平方向穿入穿钻杆孔5,然后将瓦斯抽放钻孔捕尘装置的聚尘管3正对着钻孔方向将钻杆前部、钻头都包裹在其中,再利用细铁丝或绳子一端穿入聚尘管3前端的小孔内,另一端与煤壁的锚网或者锚杆上的螺丝连接在一起,使沿着煤壁进行加固使之固定好,并利用打瓦斯抽放钻孔的
图1新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置示意图
1- Q5mm的小孔；2挂锁门扣；3聚尘管；4过渡管；
5穿钻杆孔；6合页；7橡胶垫套；8捕尘管；9喷雾头；
10高压胶管；11供水管路；12阀门钻杆作为支撑点进行牢固地支撑,支撑好以后我们可以用风筒布把煤壁与聚尘管3接触的端面包严实防止漏风现象发生.在施工瓦斯抽放钻孔时从孔内排放出来的粉尘并没有直接进入巷道内而是被聚尘管收集起来了随后通过过渡管进入捕尘管,由于我们事先在捕尘管中已经设置了一道水幕,该层水幕如图1中B-B剖视图所示,在捕尘管内壁上镶嵌3个六分的喷雾头,并将这些喷雾头进行串联,每当粉尘进入到捕尘管后我们立即将与喷雾管路相连接的供水阀门打开,喷雾头就开始进行喷雾,这样就可以在捕尘管内将粉尘捕灭而不会向巷道内扩散,这样就从源头上治理了粉尘,收到了非常好的治理效果.
3.3注意事项
(1)首先要将聚尘管的挂锁门紧,并用铁丝拧紧,防治施工期间聚尘管开口,导致粉尘外漏.
(2)使用前利用细铁丝将聚尘管与煤壁固定牢固,防治施工期间聚尘管脱落或漏风.
(3)施工期间应密切观察穿钻杆孔中的橡胶垫套的磨损情况,当磨损严重时必须及时更换.
(4)当粉尘进入捕尘管时应该缓慢地打开供水阀门,适度地调节阀门,保证有足够的供水压力,既不能使供水压力过大（过大会将高压胶管憋崩造成漏液）,也不能使供水压力过小（过小雾化效果不好）.
(5)施工结束后要及时将瓦斯抽放钻孔捕尘装置下方的煤清理干净,保持施工地点的清洁、卫生.
4应用案例
河南煤化工集团鹤壁中泰公司于2015年6月份在1603工作面回风顺槽利用DY24000S型钻机施工倾向顺层瓦斯抽放钻孔,钻孔间距为4m,采用风力排粉.刚开始施工时利用传统的覆盖巷道全断面的大水幕进行捕尘,虽然起到了一定的效果,但是污染仍然很严重.
随后在施工瓦斯抽放钻孔时采用了新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置,使用效果非常明显,使用前经过中泰公司测尘工测定施工地点飞扬的煤粉在70～95mg／m3之间,污染比较严重,使用该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置后施工地点飞扬的煤粉降到了5～9 mg／m3之间,由比较可知该装置使用效果非常好.该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置在河南煤化工集团的九里山煤矿、冷泉煤矿、小寺湾煤矿的瓦斯抽放钻孔的施工过程中也得到了广泛的应用,收到了非常好的应用效果,有力地促进了煤矿的安全生产,具有非常重要的理论和现实意义.
5 结论
(1)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置具有良好的捕尘效果,打瓦斯抽放钻孔排出的粉尘进入捕尘管内,并在管内实现了捕尘,粉尘不直接排到巷道内,极大地改善了作业环境,而且还节约了用水,提高了企业的经济效益.
(2)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置成本低、制作简单,灵活轻便,很方便于运输.
(3)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置的聚尘管沿着水平方向锯成两半,然后在一侧安上两个合页进行固定连接,在另一侧安上至少两个挂锁门扣,从而使聚尘管可以自由开合,便于安装或拆卸钻杆.
(4)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置的聚尘管前端边缘上可以均匀地打三到四个Q5mm的小孔,小孔上可以捆上细铁丝,将细铁丝的另一端与煤壁上的锚网或者锚杆上的螺丝连接在一起,使瓦斯抽放钻孔捕尘装置支撑更加牢固可靠.
(5)该新型瓦斯抽放钻孔捕尘装置过渡管后侧管壁上设置一个穿钻杆孔,该孔与聚尘管同轴心.穿钻杆孔边缘安上一个橡胶垫套,这样钻杆在穿钻杆孔中旋转时只与橡胶垫套进行摩擦,当橡胶垫套磨损严重时可以及时更换,有效地避免了因穿钻杆孔磨损严重而漏风的现象发生.
(6)该新型瓦斯抽放钻孑L捕尘装置使用范围广,尤其适用于煤质脆、坚硬的采掘工作面的瓦斯抽放钻孔的施工,推广后具有较好的社会和经济效益.
参考文献
[1]肖远见．沿层钻孔周围瓦斯渗流压力方程及三维数值分析[J]．矿 业安全与环保,2004,26(3)：36-37．
[2]林柏泉,张建国．矿井瓦斯抽放理论与技术[M]．北京：中国矿业 大学出版社,1 9 98,(8)：26-27．
[3]张飞,周连春,杨夺等．极限平衡理论在煤矿瓦斯抽放中的应用 [J]．煤矿机电,2011,(01)：89-90．
[4]钱鸣高,石平玉．矿山压力与岩层控制[M]．徐州：中国矿业大学 出版社,2003,(11)：185-186．
[5]徐三民．确定瓦斯有效抽放半径的方法探讨[J]．煤炭工程师,
1996, (03)：43．
[6]张飞,周连春,张世明等．钻孔负压法测定瓦斯抽放半径的实践与 应用[J]．煤,201 1,(03)：31-33．
瓦斯论文参考资料：
此文评论，此文为一篇适合不知如何写瓦斯抽放和钻孔和装置方面的瓦斯专业大学硕士和本科毕业论文以及关于瓦斯论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
