移动式瓦斯抽采设备在掘进工作面中应用

刘永发

(西山煤电股份有限公司 马兰煤矿， 山西 古交 030205)

0 引言

煤矿在开采时，井下残存大量瓦斯，瓦斯过多能使人缺氧而窒息，且瓦斯易燃烧和爆炸。现大部分的煤矿井下瓦斯抽放设备，在抽取时管道受到拉扯，容易造成管道缠绕，影响瓦斯抽取，且管道缠绕容易导致管道和抽取装置分离，从而造成瓦斯泄漏，影响工作人员的安全，再加上瓦斯抽取完成后，容易产生回流，瓦斯再次流回原来位置，增加煤矿开采的难度。本文以马兰煤矿28307轨道巷为例，为提高巷道瓦斯抽采效率及抽采安全，设计了一套可移动式瓦斯抽采设备并进行应用。

1 马兰煤矿28307轨道巷概况

西山煤电股份有限公司马兰煤矿28307轨道巷位于北三下组煤采区右翼，开口于北三下组煤轨道下山，轨道巷938～1 130 m西北侧实体最小间隔40 m为28106采空区，采空区内预计有积水2 164.8 m3。工作面上部实体间隔65～84 m为22307、22308、22310采空区及实体煤柱，其它位置暂无工程。

28307轨道巷设计长度为1 058 m，巷道掘进煤层为石炭系太原组8号煤层，属近水平稳定可采厚煤层。煤层结构简单，煤层普氏硬度2.0～2.5。煤层顶板为L1泥灰岩，普氏硬度7.0；施工巷道绝对涌出量为4.9 m3/min；相对涌出量为2.57 m3/t，巷道采用综合机械化掘进施工工艺，截止目前巷道已掘进320 m。

为了保证巷道掘进安全，巷道掘进期间需对8#煤层进行瓦斯抽放，巷道每掘进100 m在工作面迎头施工5个抽放钻孔，并采用专用抽放管路与采区临时抽放泵站连接进行预抽，但在实际生产过程中由于巷道不断开拓延伸，瓦斯抽放管路需延长，不仅加大了管路成本费用，而且受施工条件影响，管路连接处经常出现密封失效现象，导致抽放瓦斯外泄，管路负压降低，影响瓦斯抽放效率，威胁巷道施工安全。[1-5]对此，马兰煤矿钻探一队通过分析研究设计了一套移动式瓦斯抽采设备。

2 移动式瓦斯抽放设备结构

2.1 设备结构

1) 移动式瓦斯抽放设备主要由固定装置、固管装置、密封装置、连接装置、抽取管、压力表、抽取设备、阀门、排放管路、排放电动机、支撑板、万向滑轮等部分组成，如图1所示。

2) 万向滑轮共计4个分别安装在支撑板两端，支撑板上方安装抽取设备，且固管装置中限位板与其固定连接。

3) 固定装置安装在抽取管上，该装置主要由缓冲块、旋转螺栓等部分组成，主要用于与巷道煤壁固定连接。

4) 固管装置主要由限位夹、固定板、限位螺栓、限位板、滑动块等部分组成，在抽取瓦斯时为了防止瓦斯压力大造成抽取管震动，主要利用固管装置进行固定。

5) 密封装置主要由推动杆、复位板、密封垫、拉杆等部分组成，当瓦斯抽放结束后采用该装置可对抽取管进行密封，防止瓦斯外泄。

6) 连接装置主要由支撑筒、支撑块、连接管等部分组成，该装置与抽取设备固定连接，在抽放瓦斯时主要与抽取管进行对接。

7) 抽取设备上部安装压力表，一端与连接装置连接，另一端与排放管路连接，排放管路上安装阀门及抽放电动机。

1-固定装置；2-抽取管；3-固管装置；4-密封装置；5-连接装置；6-压力表；7-抽取设备；8-阀门；9-排放管路；10-抽放电机；11-支撑板；12-万向滑轮。

3 移动式瓦斯抽放设备工作原理

1) 在进行瓦斯抽放时首先将设备推移至工作面，然后将抽取管埋入至瓦斯抽放钻孔内，并采用固定装置将抽取管进行固定。

2) 将抽取管另一端插入至连接装置内的连接管上，然后采用旋转支撑筒使上下支撑块与抽取管固定。

3) 抽取瓦斯时关闭阀门，采用抽取设备进行煤层瓦斯预抽，当抽取设备内瓦斯抽满后会通过压力表显示，并进行报警。

4) 在抽取设备、抽满瓦斯后，采用密封装置对连接管进行密闭防止瓦斯外泄，抽取设备密封后将设备移至瓦斯抽放泵站，将主管路与排放管路连接，然后打开阀门及抽放电机，并对抽取设备内瓦斯进行抽放。

4 移动式瓦斯抽放设备优缺点

4.1 主要优点

1) 结构简单。该装置结构简单，便于操作维护，在使用过程中故障率低，整套设备成本费用仅需1.6万元，成本费用相对较低。

2) 适用性强。移动式瓦斯抽解决了在传统敷设管路瓦斯抽放时，管路敷设路线长、管路破损严重、瓦斯泄露现象严重等技术难题，可用于在复杂条件下采掘工作面瓦斯预抽，地质条件及施工条件对其影响小，适用区域广、适用性强。

3) 抽放瓦斯效果好。该设备可直接与瓦斯抽放钻孔进行连接，并可通过抽取设备进行压力调节，保证了瓦斯抽采过程中负压，提高了瓦斯抽采效率，解决了在传统瓦斯抽采时，随着巷道延伸，抽放管路出现漏气现象，导致抽放瓦斯负压降低等难题。

4.2 存在问题

1) 由于掘进巷道中粉尘浓度在进行瓦斯抽放过程中粉尘浓度密封装置影响大，导致密封不严，需定期进行更换。

2) 由于煤层松软，在采用固定装置与煤壁固定时，经常出现煤壁片帮，导致固定效果差，需施工锚杆或锚索进行固定。

5 实际应用效果分析

马兰煤矿钻探一队于2018年4月21日在28307轨道巷采用移动式瓦斯抽放设备进行瓦斯预抽，截止2018年8月3日28307轨道巷已掘进到位，通过3个月的应用效果分析发现，移动式瓦斯抽放设备在实际应用中故障率低，使煤层瓦斯抽放率由传统的27.8%提高至41.5%，减少了巷道内管路敷设长度及敷设管路劳动强度，预计全年可为煤矿节约成本费用达87万元。

6 结论

西山煤电股份有限公司马兰煤矿抽采区钻探一队通过技术研究，针对当前煤矿采掘工作面瓦斯抽放过程中，瓦斯管路敷设路线长、抽采效率差等技术难题，设计了一套移动式瓦斯抽放设备。该设备在28307轨道巷中进行实际应用，该设备不仅便于移动，而且提高了煤层瓦斯抽放效率，避免了瓦斯管路敷设等工序，同时降低了劳动强度，保证了工作面安全快速掘进，取得了显著效益。