王刚+王园

摘 要：目前市场上声称的自动负压放水器多数无法满足抽采管路放水的要求，根本无法普及，一部分磁悬浮放水器利用悬浮、磁铁，通过积水积攒到一定的高度，挺起浮球排空积水；另一部分继电器放水器通过继电器控制浮球，定时顶起浮球，进行排水。赵官能源公司不断研究负压情况下自动放水，基于公司的实际情况，依照原有人工手动放水器为原型，在此基础上发明了新型瓦斯抽采管路自动抽排负压放水器，提高了放水器的利用率，扩大了此类放水器的应用范围，提高了瓦斯抽采效果，解决了瓦斯超限，实现矿井安全生产。

关键词：瓦斯抽采；管路积水；新型装置；双杠隔膜泵；自动抽排负压放水；风能转换动能

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0042-01

1 研究背景

（1）矿井瓦斯抽采中，管路积水一直是难题，直接影响瓦抽斯抽采效果。赵官能源公司矿井属于高瓦斯矿井，瓦斯抽采管路3万余米，管路积水一直是一个困扰的问题。管路中的积水主要是由煤层顶底板砂岩含水、煤层自然含水、打钻残留水组成，冷凝水通过抽采钻孔随着负压进入到抽采管路中的，不但增加抽采管路阻力，降低抽采负压，同时使管路承受积水的冲击和重压，对瓦斯抽采设备是一个隐患，瓦斯抽采管路积水易造成瓦斯泄漏和积聚，对矿井安全生产造成威胁。

（2）从市场上所购买的同类产品，主要存在以下几方面问题：①磁悬浮放水器放水效果差，根本无法放空管路的积水。②继电器放水器需要安装80开关，而大多数管路敷设在回风巷根本无法安装。③两类产品均在1000元左右，造价很贵，在现有煤炭形势不好的大环境下，管路自动放水器的需用量很多，而如何节约成本，降低费用，成为放水器普及的一个关键因素，只有自动放水器得到普及，才能满足需要。

2 技术创新原理、结构

2.1 新型瓦斯抽采管路自动抽排负压放水器结构、原理介绍

放水器原型：在原有Ф315mmPE瓦斯抽采管路中的添加一个长度50cm的出Ф108mm口的三通，三通Ф108mm口朝向下便于趟水，出口处依次安装Ф108mm阀门通过软管、排渣口三通与Ф450mmPE管容器联通，Ф450mmPE管容器最低处安装一个2吋排水口控制阀门。

改造放水器：以上述放水器为基础，在Ф108mm软管与Ф450mmPE管容器中斜岔口处的管路中添加弹簧挡板，有水流入时，压着挡板向下运动，无水时，自动反弹回来，往返运动，阻挡流入的积水被抽走，同时在Ф450mmPE管容器上出一个Ф10mm的均匀管与抽采管路联通，保持容器内均压。在排水口处安装二级风泵，抽排放水器的存水，在原有的一级人工放水器处增加一级实现两级放水，即Ф450mmPE管容器中存在一股瓦斯抽采力和一股风泵抽排力，两股力相互抵消，形成一动态平衡缓冲区域，降低双杠隔膜泵的抽排阻力，实现了动态中积水静态排出。

动力源转换：利用压风启动风泵，风能转换为动能，进行自动抽排放水。

2.2 解决的问题

（1）整趟瓦斯抽采管路高低起伏，但坡度不大，无法利用积水的重力转化成势能进行自动放水。（2）改变了自动放水器的动力源，使用井下普遍的风能，扩大了自动放水器的使用范围。（3）钻孔内积水多，人工放水器无法实现时时放水。（4）瓦斯抽采管路中抽采负压一般在20-35kpa，抽采负压大不容易放水的困难。（5）新型瓦斯抽采管路自动抽排负压放水器加工制作简单，成本低廉，同时减少设备投入，减少了电器设备的安全隐患，同时解决了市场上自动放水器价格昂贵的问题。

2.3 新型瓦斯抽采管路自动抽排负压放水器的工作演示

（1）第一步放水器积水。当Ф315mm瓦斯抽采管路产生积水时，积水和气流一同由管路三通流入Ф450mm放水器内，弹簧挡板反复往返的恢复运动阻止水流被吸走，气流通过放水器的Ф10mm均匀管流回入抽采管路中，使得积水顺利流入放水器内。

（2）第二步放水器排水。Ф450mm放水器的排水与双杠隔膜风泵连接，风泵通过井下压风产生一个抽排的动能，在Ф450mm放水器存在风泵的抽排的力和瓦斯抽采拉力，两种力相互抵消，形成一个动态平衡缓冲区，风泵很小的力就可抽排放水器的水。

（3）第三步时时放水。当人员无法及时放水时，可以把风泵的压风控制阀门开至1/3，保持一个惯性的抽排力，满足时时排水的目的，保证抽采管路不再积水。

（4）第四步放水器排渣。當管路的矸石渣进入放水器时，由于惯性的作用，落到Ф108mm排渣三通中，人员定期检查放水器，关闭Ф108mm阀门，打开排渣口堵牌，进行排渣，提高了放水器的使用寿命和维护效率。

3 结语

赵官能源属于高瓦斯矿井，瓦斯抽采管路多，同时煤层顶底板为富水性的砂岩，钻孔施工完成连孔抽采后，管路中往往造成积水，严重影响了瓦斯抽采效果。通过不断的研究试验放水器，设计研制的新型瓦斯抽采管路自动抽排负压放水器，加工制作简单方便，可操作性大，普及性大，在日常的生产中切实降低了瓦斯抽采管路中的积水，采煤工作面的抽采率由30%提高到61%，确保了瓦斯抽采效果，降低了工作面的瓦斯浓度，实现了瓦斯零报警零超限，实现了采煤面的安全生产。endprint