礦用瓦斯鉆孔施工組合式防噴氣水渣分離裝置
項目簡介：該裝置用(yong)于煤礦(kuang)瓦(wa)斯(si)抽采(cai)鉆孔(kong)(kong)施工過程中孔(kong)(kong)內(nei)(nei)氣、水、渣的(de)高效分離(li)，同時利(li)用(yong)礦(kuang)井(jing)瓦(wa)斯(si)抽采(cai)系統內(nei)(nei)負壓(ya)實現了對孔(kong)(kong)內(nei)(nei)瓦(wa)斯(si)等氣體的(de)控制(zhi)和抽采(cai)，從而精準破(po)解(jie)了因噴孔(kong)(kong)導致的(de)瓦(wa)斯(si)報警(jing)、超限及瓦(wa)斯(si)災害事故這一難題，為煤礦(kuang)瓦(wa)斯(si)治理提供了可復制(zhi)、可推廣的(de)成熟經驗。
作為煤與瓦斯突(tu)出礦井，瓦斯噴孔超限(xian)問(wen)題(ti)一(yi)度是(shi)華晉(jin)焦煤沙曲一(yi)礦安全(quan)生(sheng)產的“卡脖子(zi)”難題(ti)。該礦成(cheng)立了技術(shu)團隊，由防突(tu)副總工程(cheng)師白(bai)愛卿領(ling)題(ti)掛帥，全(quan)力開展技術(shu)攻關(guan)。
歷(li)經6個月(yue)(yue)嚴謹深入(ru)(ru)的理論推演(yan)、樣機試制(zhi)及井下工業性(xing)(xing)試驗(yan)(yan)，該(gai)裝置于2022年8月(yue)(yue)順利通過驗(yan)(yan)收并投入(ru)(ru)應用。此后的3年時(shi)間，白(bai)愛卿技(ji)術(shu)團隊持續對(dui)裝置進行(xing)(xing)迭代升級，不斷提(ti)(ti)升其性(xing)(xing)能與可靠性(xing)(xing)，最終形(xing)成(cheng)了(le)行(xing)(xing)業領先的創新(xin)成(cheng)果，為煤礦實現(xian)瓦斯(si)抽采鉆(zhan)孔施工過程中(zhong)噴(pen)孔瓦斯(si)“零超限”目標提(ti)(ti)供了(le)關鍵技(ji)術(shu)支(zhi)撐(cheng)。
該裝置(zhi)以(yi)“先封孔、后打鉆、隨鉆隨抽、氣水渣自動(dong)分(fen)離”為核心技術原理，主要由孔口防噴裝置(zhi)、一種單體(ti)兩(liang)腔氣動(dong)延時氣水渣分(fen)離器、柔(rou)性(xing)緩(huan)沖釋壓抽采氣囊三部分(fen)組(zu)成(cheng)，構建起了全(quan)密閉的流體(ti)管控系統。
“所謂(wei)‘噴(pen)孔(kong)(kong)’，就是在(zai)打鉆(zhan)時(shi)，孔(kong)(kong)壁(bi)周圍煤層受到鉆(zhan)頭(tou)高速(su)回旋的(de)(de)沖擊而不(bu)斷破碎，孔(kong)(kong)內(nei)(nei)瓦斯(si)壓力迅(xun)速(su)釋放(fang)形成激(ji)流(liu)，致使瓦斯(si)、水和煤粉(fen)瞬間(jian)從鉆(zhan)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)噴(pen)射(she)而出(chu)(chu)。”白愛(ai)卿(qing)解釋說。當噴(pen)孔(kong)(kong)現象發生時(shi)，該裝置上(shang)(shang)特有的(de)(de)“上(shang)(shang)開(kai)下關”氣動(dong)閥門結構(gou)會瞬時(shi)啟(qi)動(dong)，將瓦斯(si)封控在(zai)密閉空(kong)間(jian)內(nei)(nei)，柔性囊袋(dai)會同步(bu)擴容。這一(yi)應急響應過(guo)程(cheng)，不(bu)僅能實(shi)現噴(pen)孔(kong)(kong)預警，還(huan)能將噴(pen)出(chu)(chu)的(de)(de)瓦斯(si)全量抽采至專用(yong)管路，從源(yuan)頭(tou)上(shang)(shang)消(xiao)除了瓦斯(si)溢(yi)出(chu)(chu)的(de)(de)風險，為礦井安全生產筑牢了屏障(zhang)。
目前，該(gai)裝置(zhi)已在山西(xi)焦(jiao)煤(mei)20余家煤(mei)與瓦斯突出(chu)及高瓦斯礦井(jing)推(tui)廣應(ying)用(yong)，累計完(wan)成施工鉆孔進尺超100萬(wan)米。經(jing)測算，單個礦井(jing)依(yi)托該(gai)裝置(zhi)每年(nian)可實現節支降耗約975萬(wan)元。
