瓦斯抽采管在煤礦瓦斯抽取中的作用
- 瓦斯抽采管是煤礦瓦斯治理系統(tǒng)的核心組件,在瓦斯抽取中承擔(dān)著輸送、導(dǎo)流、控制瓦斯的關(guān)鍵作用,直接影響瓦斯抽采效率、濃度穩(wěn)定性及作業(yè)安全。其具體作用可從以下幾個(gè)方面展開(kāi): 一、核心作用:構(gòu)建瓦斯輸送通道 瓦斯抽采的本質(zhì)是通過(guò)鉆孔將煤層、采空區(qū)等區(qū)域
瓦斯抽采管是煤礦瓦斯治理系統(tǒng)的核心組件,在瓦斯抽取中承擔(dān)著輸送、導(dǎo)流、控制瓦斯的關(guān)鍵作用,直接影響瓦斯抽采效率、濃度穩(wěn)定性及作業(yè)安全。其具體作用可從以下幾個(gè)方面展開(kāi):
一、核心作用:構(gòu)建瓦斯輸送通道
瓦斯抽采的本質(zhì)是通過(guò)鉆孔將煤層、采空區(qū)等區(qū)域的瓦斯抽至地面或井下處理系統(tǒng),而瓦斯抽采管是連接“抽采源(鉆孔)”與“處理終端(如地面瓦斯發(fā)電廠、放空火炬)”的密閉輸送載體:
從鉆孔端來(lái)看,抽采管的支管直接接入瓦斯抽采鉆孔(通過(guò)封孔器與孔口密封連接),將煤層中解吸的瓦斯(濃度通常30%-90%)導(dǎo)入主管網(wǎng);
對(duì)于采空區(qū)瓦斯,抽采管通過(guò)預(yù)埋管路或鉆孔延伸至采空區(qū)高位裂隙帶,利用負(fù)壓將積聚的瓦斯(濃度可能低至10%-30%)抽出,避免向工作面擴(kuò)散。
二、保障抽采效率的關(guān)鍵功能
維持負(fù)壓穩(wěn)定
瓦斯抽采依賴抽采泵(如水環(huán)式真空泵)形成的負(fù)壓(通常-5kPa至-50kPa),抽采管需具備氣密性(泄漏率≤5%/h),防止空氣滲入稀釋瓦斯?jié)舛龋?/p>
管體及接頭(如法蘭、快速接頭)的密封性能直接決定負(fù)壓損耗,例如在長(zhǎng)距離輸送中(如井下至地面500米以上),若管路泄漏,負(fù)壓可能衰減30%以上,導(dǎo)致抽采量大幅下降。
適配不同瓦斯?jié)舛扰c流量
高濃度瓦斯(≥50%)抽采:采用無(wú)縫鋼管(抗壓強(qiáng)度≥20MPa),避免瓦斯與管壁摩擦產(chǎn)生靜電(管體需接地,電阻≤4Ω);
低濃度瓦斯(≤30%)抽采:可選用PE管(輕便、耐腐蝕),但需限制流速(≤8m/s),防止管內(nèi)瓦斯與空氣混合達(dá)到爆炸極限(5%-16%);
大流量抽采(如突出煤層預(yù)抽):采用大直徑管路(如φ315mm、φ400mm),減少沿程阻力(阻力與管徑的5次方成反比),確保瓦斯輸送通暢。
三、安全防護(hù)作用
防爆與抗沖擊
煤礦瓦斯屬于易燃易爆氣體(爆炸極限5%-16%),抽采管需具備抗爆性能:
材質(zhì)選擇:井下管路優(yōu)先采用抗靜電、阻燃材料(如鍍鋅鋼管、改性PE管),其表面電阻≤10?Ω,氧指數(shù)≥32%(不易燃燒);
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):在管路轉(zhuǎn)彎、變徑處加裝緩沖裝置(如導(dǎo)流板),減少瓦斯湍流引發(fā)的摩擦火花;關(guān)鍵位置(如泵前、主管路)安裝防爆閥,當(dāng)管內(nèi)壓力驟升(如瓦斯爆炸)時(shí)自動(dòng)泄壓,避免管路炸裂。
防腐蝕與耐磨
煤礦井下環(huán)境潮濕,且瓦斯中可能含硫化氫(H?S)等腐蝕性氣體,抽采管需通過(guò)防腐處理(如內(nèi)壁鍍鋅、涂環(huán)氧樹(shù)脂)延長(zhǎng)壽命:
對(duì)于含煤塵較多的管路(如采面抽采),管內(nèi)壁需光滑(粗糙度≤1.6μm),減少煤塵堆積(堆積厚度超過(guò)管徑1/5時(shí),可能堵塞管路或引發(fā)摩擦起火)。
四、系統(tǒng)適配與調(diào)控功能
分區(qū)域精準(zhǔn)抽采
抽采管通過(guò)分支管路+閥門實(shí)現(xiàn)分區(qū)控制,例如:
掘進(jìn)工作面:采用φ100mm-φ150mm支管,隨掘進(jìn)進(jìn)度延伸,實(shí)時(shí)抽采迎頭瓦斯;
回采工作面:在進(jìn)回風(fēng)巷布置φ200mm-φ300mm管路,通過(guò)鉆孔抽采采空區(qū)及鄰近層瓦斯;
不同區(qū)域管路通過(guò)匯流管連接至主管網(wǎng),便于根據(jù)瓦斯涌出量調(diào)節(jié)各分支閥門開(kāi)度。
監(jiān)測(cè)與應(yīng)急響應(yīng)
現(xiàn)代抽采系統(tǒng)中,管路需集成傳感器接口:
在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(如支管入口、主管中段)安裝瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳎ň取?%)、壓力傳感器(量程-100kPa至0),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù);
當(dāng)管路發(fā)生破裂(瓦斯?jié)舛润E降、壓力突升)時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)區(qū)域閥門,并觸發(fā)報(bào)警,避免瓦斯大量泄漏至井下作業(yè)空間。
總結(jié)
瓦斯抽采管不僅是瓦斯輸送的“通道”,更是保障抽采效率與作業(yè)安全的“防線”。其作用的有效發(fā)揮,需結(jié)合煤礦瓦斯賦存特征(如濃度、壓力、涌出量)、井下環(huán)境(如空間、濕度、腐蝕性)及抽采工藝(如預(yù)抽、邊采邊抽),通過(guò)合理選型、嚴(yán)格密封、定期維護(hù),實(shí)現(xiàn)瓦斯“抽得出、送得穩(wěn)、控得牢”,最終達(dá)到降低煤礦瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)的目的。
上一條:瓦斯抽采管在煤礦抽采中的作用
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