科研项目案 实施方案 项目名称：瓦斯抽采 系统自动防喷孔装置设备研究 项目承担单位：
贵州能化公司五轮山煤业有限公司 项 目 负 责 人 ：
尚 进 起 止 年 限 ：
2022 年 7 月-2022 年 8 月 五 轮 山 煤 业 司 有 限 公 司 二 ○ 二 ○ 年 七月 月
1 一、项目来源 《 瓦斯抽采 系统自动防喷孔装置设备研究》 》的提出来源于煤矿瓦斯抽采打钻自动防喷孔需要。
目前五轮煤矿由于受突出瓦斯条件的限制，8 号煤为瓦斯开采释放层，该层煤瓦斯地质条件复杂，瓦斯涌出量大，在瓦斯治理方面做了很大工作，在施钻过程中经常出现瓦斯喷孔现象，造成瓦斯超限，工作量大，目前煤矿井下防喷孔装置全部是人工打开和关闭。
通过该项目的研究，研发了一个自动防喷孔装置，为瓦斯抽采施钻过程中有效防止瓦斯喷孔挖走出一条新路，并能实现自动化，从而达到安全、快速、高效的降低瓦斯超限效果。
二、项目主要研究内容及目标 1 1、研究目标 研制五轮山煤矿瓦斯抽采系统自动防喷孔装置设备，对正在施钻的钻孔瓦斯达到零界值时实现自动抽放、自动停抽，解决以往的瓦斯喷孔问题。促进煤矿现代化矿井建设，降低瓦斯喷孔超限风险。
2 2、主要研究内容、关键技术（1）主要研究内容 本次研究针对五轮山煤矿瓦斯抽采施钻过程中预防瓦斯喷孔防治，深入研究利用安全监控系统控制新工艺、新设备、新方法与电磁阀配套使用技术。
1．借安全监控系统已有的瓦斯电闭锁功能，使用控制原理并结合127V电磁阀，找到控制方法，在安全监控系统上设置一个零界值，当钻场下风测甲烷达设置好的上限时，监控系统控制自动开启电磁阀与瓦斯抽采系统连抽。当钻孔内释放出的甲烷浓度低于上限值时，监控系统自动关闭电磁阀。从而有效预防钻孔内瓦斯大量喷出。
2．研制自动防喷孔装置：
主要指标：电磁阀与安全监控系统的链接，并使用监控系统控制打开和关闭电磁阀。实现自动化。
（2）关键技术 1、含有安全监控系统、瓦斯抽采施钻、电磁控制技术：
升级后全新监控系统，配套甲烷传感器、远程断电器，在施钻现场下风测安装甲烷传感器和远程断电器，监控系统设备甲烷浓度达到
2 0.4%时超上限报警控制，当甲烷传感器发出报警时监控系统给现场远程断电器发出断电命令，远程断电器收到断电命令时继电器开始动作控制电磁阀。
2.设计防喷孔装置 使用直径 50 钢管焊接一个长 1.2M 三通管。三通管一头装入钻孔，一头喂入钻杆，另一头用于出渣，出渣口处安装电磁阀。在出渣口往后 40 公分处开一个 50 公分孔用于连接抽采系统和安装电磁阀。
3.电磁阀安装、与远程断电器链接 电磁阀安装在防喷三通管上。与监控系统远程断电器链接，链接方式如图所示。
三、主要技术指标 主要技术指标 序号 设备名称 设备型号 数量 参数名称 参数值 1 监控系统 1 工作电压：
9.0V-25.0V DC 工作电流：
≤470mA 本安参数：Ui:25.0V Li:33uH 2 甲烷传感器 1 工作电压：
9.0V-25.0V DC 工作温度：
0-40℃ 本安参数：Ui:25.0V Li:80uH 3 远程断电器 工作电压：
9.0V-25.0V DC 馈电电压等级：
660V 本安参数：Ui:25.0V Li:100uH 4 4.电磁阀 D971X-16 工作电压：
9.0V-25.0V DC 馈电电压等级：
660V 本安参数：Ui:25.0V Li:100uH
3 四、项目实施的技术方案 1 1、总体技术方案 1）设备组成：监控分站、甲烷传感器、远程断电器、电磁阀、防喷装置。
2）主要工艺路线：
监控分站----＞甲烷传感器----＞远程断电器----＞电磁阀----＞防喷装置。
工艺流程如下：
地面监控系统 监控分站 KJ90-16(C)远 程 断 电器 主干传输光纤 甲烷传感器 127V 电源 电磁阀
4 3.2.3、设备的布置方式：见下图一、图二
7 研制五轮山煤矿瓦斯抽采系统自动防喷孔装置设备，通过安全监控系统控制，钻场下风测加设一台甲烷传感器设置为 0.4%报警值控制，一台远程断电器并与电磁阀联和 127V 电源连接。当钻场甲烷浓度达到设置的报警值时，监控系统给远程断电器发出控制命令，远程断电器自动开启电磁阀连抽钻孔内释放出的甲烷，钻场甲烷浓度下降到报警值以下，远程断电器自动关闭电磁阀。
2、技术途径 本项目将采用现场考察、技术调研、工艺设计、总体方案设计、设备研制、地面试验、井下工业性试验，具体为：
1）、井下钻场相关资料调研：
查资料了解钻场的现状，孔径尺寸、长度。
人工手动开启阀门的存在问题。
2）、工艺设计 借现有的手动防喷装置的工艺，设计新的自动防喷装置工艺。
3）、设备的研制 防喷装置管体研制 电磁阀连机研制 远程断电器控制研制 4）、地面试验 关键设备模拟试验 5）、井下工业性试验 井下进行安装连抽，使用甲烷标准气样充实验。
6）、总结分析，形成相关研究成果，项目验收。
五、项目进度与阶段考核目标 本项目自 2022 年 07 月 01 日开始执行，2022 年 08 月 20 日总结，包括现场调研、理论分析、工艺和系统设备设计制造并在五轮煤矿进行现场实验。
（1）2022 年 07 月 01 日~2022 年 07 月 15 日 研究计划：现场调研，井下钻场现状调查、收集资料。
研究目标：分析钻孔甲烷涌出量，研制自动防喷孔装置。
（2）2022 年 07 月 15 日~2022 年 8 月 10 日 研究计划：制定工艺实现方案，系统设备的设计和制造
8 研究目标：系统设备完成地面模拟试运行，并进行必要改进；（3）2022 年 08 月 20 日 研究计划：设备完成井下安装并进行清挖煤泥试验； 研究目标：在实验基础上，完成设备定型； 六、项目人员组成 贵州五轮山煤业有限公司：
宋建伟 董事长 尚 进 监测队副队长 穆 杰 监测队技术员 张 松 监测队班长 何善湘 监测队副班长 李李浩 抽采一区区长
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