余吾煤业:优化井下放水器 提高瓦斯抽采效率

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在精益思想指导下的“算账文化”开展以来,余吾煤业从执行维度入手,盘出瓦斯治理中存在的问题,以“问题攻坚”为核心,提高瓦斯抽采的精益管理。


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今年余吾煤业致力于在瓦斯抽采上实现五项关键技术的突破,其中之一便是在瓦斯抽采系统高效管控上实现迭代更新,瓦斯治理研究中心把目光放在了放水器的优化改造上。

瓦斯抽采,钻孔的质量是关键。伴随着瓦斯抽采,煤层中的水会随着瓦斯一起被抽入钻孔,并经汇流管进入放水器,如果汇流管内水不能及时放出,会影响瓦斯抽采负压,甚至导致汇流管、钻孔水堵,阻隔瓦斯抽采。“放水器是有效解决钻孔水的重要部件,该公司井下在用放水器多年未进行革新,放水器多次维修后性能已不能满足正常放水需求。”瓦斯治理研究中心负责人李云说。他们迅速成立了问题攻关小组,开始了对放水器的优化改造。


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深入井下现场,追寻问题根源。“放水器不能自动放水,问题究竟出在哪?”带着这个疑惑,攻关小组负责人周建伟通过对各种类型的放水器故障进行分类统计,发现在导致放水器不工作的诸多原因中,放水器内部转换阀(由浮子、平衡杆、顶针、磁铁等组成)不能正常工作,放水器水满不转换放水情况占到70%以上,皮垫吸不严实导致漏气的占20%,放水器进水口、负压口堵塞导致不工作的占比约为10%。

抓住主要问题,寻找解决途径。通过对问题放水器进行拆解,他们发现在用放水器内部转换结构制作粗糙,安装固定不牢靠,经常在放水器搬运碰撞过程中将内部平衡阀损坏,内部磁铁也因裸露在外,受铁锈及其他杂质影响,磁性消退较快,且对放水器摆放平整度要求较高。周建伟告诉记者:“这个放水器自动转换装置是放水器的核心部件也是总指挥,就好比人的大脑,一旦出了问题就会瘫痪”。放水器转换结构优化改进是解决问题的关键,周建伟和小组人员确定了优化重点,通过查阅资料,与兄弟矿井进行交流,最终选定应用外置两向三通机械阀式原理对放水器储放水转换阀进行优化改进。


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整合优势资源,确保项目成功。对于非机械专业的人来说,进行放水器转换阀的优化设计并非是一件容易的事。画图设计,模型试验,经过十多次的失败,他们找到了失败的症结,根据放水器自动放水工作原理,结合在用放水器的现状,按照机械三通阀的方式,他们于2021年4月完成了第一款自动放水器机械转换阀的设计,并与本源公司合作完成第一代放水器转换阀制作。然而成功并非易事,在加工完成进行地面试验时,他们又遇到了困难:放水器难以将低位的水吸入放水器积水箱体内,首次试验失败。“在首次试验失败后,在质疑声中,我们进一步分析原因,发现阀芯与阀体间的过气间隙较小,导致负压损失较大。”本源公司配合地面试验人员告诉记者。通过调整间隙后,5月份开始第二次试验,放水器能够终于正常进水,且储放水转换灵敏可靠,单次放水量达到15L,试验的过程中未出现故障,试验效果非常好。

虚心求是,精益求精。实践是检验真理的标准,在地面试验成功后,瓦斯治理研究中心在井下北三回风下山千米钻场内进行了井下试验,试验效果基本和地面一致,但由于井下负压较大,在积水阶段,阀芯无法将阀体均压口完全密封,有轻微漏气现象;此外,考虑到推广应用,现在的外型设计加工工艺成本较高,6月份以来,瓦斯治理研究中心对阀体与阀芯进行优化,将阀体设计为圆柱体,将其上的通气孔位置移到阀芯中部,缩小了外形尺寸;增加端面密封,解决了阀体均压口处的漏气问题;针对放水器摆放不平对放水性能的影响,在转换阀顶部增加了万向水平仪,来辅助队组安装人员进行水平安装,同时增加摆放角度可调节设计,使得放水器在不同角度下摆放均达到最优工作性能。


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在成功试验的基础上,瓦斯治理研究中心与本源公司达成协议,继续加工60套放水器进行小规模推广试验。据了解,放水器优化改进以后,达到了系列可观的经济效益。在放水效果上,单次放水量约15L左右,解决了目前井下在用放水器存在的所有问题,放水器故障率降低80%以上,彻底改变“自动放水器人工手动放水”的现状。在用工投入上,预计该公司综采工作面抽采系统放水维护工数量可由每日3人减少为每日1人,综采工作面每个季度节约人工费20.4万元。经济投入上,优化放水器关键部位转换阀制作成本约为500元左右,旧放水器改造成本约1000元/台,成本低,制作快。抽采效果上,优化后的放水器极大地减少抽采系统漏气量与抽采汇流管水堵现象,提升了巷道支管瓦斯抽采浓度及纯量。

(文/图 武越 刘东海 周建伟)