煤矿井下斜巷瓦斯管路吊挂安装技术的应用

贾金涛

国家能源神东煤炭集团保德煤矿 山西省忻州市保德县 036600

摘要：在我国矿井资源大量开发中，矿井煤层赋存 丰富与矿井瓦斯含量高的现状并存，瓦斯抽采与 二次利用既解决了瓦斯安全隐患又充分利用了矿井衍生资源，变废为宝。在大部分矿井设计中，为 确保瓦斯排放安全，往往将抽放瓦斯管路布置在回风立井中，而矿井在二期基本建设阶段已经实 现全风压通风，因此，如何在回风井中风速大、水 汽浓、能见度低、禁止烧焊、空间狭小等恶劣环境中，确保全矿井安全通风的情况下，制定一套安全、可靠、高效的回风立井井筒装备安装工艺，是确保瓦斯抽放系统快速形成的关键和矿井安全生产、高效运行的基本保障。

关键词：瓦斯管路；井筒管路；安装

在煤矿巷道内瓦斯管是一种必不可少的装置，其对井下的安全性起到了重要的作用。但在现有的生产条件下，由于瓦斯管长时间暴露在井下恶劣的环境中，需要定期的将瓦斯管从固定装置上拆下并进行清洗、除锈等。就目前的技术而言，瓦斯管路的安装和拆卸主要依靠手拉葫芦等简易的起吊工具，导致安装和拆卸的工艺流程复杂且效率低，工人不仅承受了较高的劳动强度而且在安装和拆卸过程中的安全性也无法得到保障。

一、我国瓦斯抽放现状

我国抽采方法方面，发展了多种瓦斯抽采方法。按瓦斯来源可分为开采层抽放、邻近层抽放、采空区抽放、围岩抽放和综合抽放瓦斯法等；按汇集抽采瓦斯的方法可分为钻孔法、巷道法以及钻孔和巷道混合法；按瓦斯抽放原理可分为未卸压抽放、卸压抽放和强化抽放；按地上、下施工位置可分为地面抽放和矿井抽放瓦斯法等。在抽放装备方面，研制了系列打抽放孔的钻机和可以有效提高抽放孔深度的钻杆及钻头等；研制和推广应用了抽放管道正负压自动放水器，快速接头及化学材料密封钻孔等。随着煤矿开采技术的进步与发展，自20世纪80年代以来，综采和综放开采方法在我国得到广泛的推广应用。开采方法的改革，采掘推进速度加快，开采强度加大，也使开采过程中的瓦斯涌出量大幅度增加，有的煤矿单个回采工作面的瓦斯涌出量高达100m3/min 以上，原来应用的矿井通风瓦斯管理措施与手段，特别是在瓦斯抽放方面，单靠某一种抽放方法已不能适应要求。于是，综合抽放瓦斯方法便得到了广泛的应用。综合抽放瓦斯实质就是将煤层开采前的瓦斯抽放、邻近层卸压瓦斯的边采边抽和开采后的采空区瓦斯抽放等多种方法，在一个采区（或工作面）内的综合应用。在抽放方式和工艺方面，采用了钻孔抽放与巷道抽放相结合、常规抽放与强化抽放相结合、井下抽放与地面抽放相结合、水平钻孔抽放与垂直钻孔抽放相结合等综合抽放技术。综合抽放瓦斯方法，可以最大限度地利用时间和空间上的便利条件，增加瓦斯抽放量和提高抽放效果，从而降低抽放瓦斯成本，缓解掘、抽、采的紧张状态并使其保持平衡协调关系。综合抽放瓦斯方法已经成为当前和今后高产高效矿井瓦斯抽放技术的发展方向。为了较好地解决矿井绝对瓦斯涌出量大幅度上升，矿井通风难度加大的问题，以及我国煤矿瓦斯抽放率普遍较低的弊端，一些煤矿较早就采用了多种抽放方式相结合的综合抽放方法其中许多局矿取得了瓦斯抽放率提高幅度较大、经济效益较好的效果。

二、瓦斯管路专用吊装安装技术

瓦斯管路专用吊装设备是一种用于在煤矿井下吊装瓦斯管的专用起升设备，该设备能够充分的利用有限的井下空间，起到辅助人工，提高井下作业效率的作用。在传统煤矿井下瓦斯管的拆卸和安装中，手拉葫芦为主要的工具，其在瓦斯管的安装和拆卸中的工艺流程极其繁琐。某煤矿回风井直径 6.5 m， 深 418 m，井筒涌水量约 5 m3/h，井壁厚度 450 mm， 井壁混凝土强度 C35。在回风井筒内安装瓦斯抽取管路，现回风井筒防爆盖已安装，抽风机正常运行通风。在井上将螺旋钢管管段两端焊上法兰，进行防腐、编号后，通过矿车输送至井下安装地点，使用倒链将管段提升至安装高度，用钢丝绳、绳卡和拉紧器将管段悬挂在巷道顶部的锚杆，用螺栓紧固中间垫有石棉橡胶垫的相邻管段法兰，达到密封的效果。

1、管道预制加工。由于井下不允许进行电、气焊作业，管道与法兰的焊接、弯 头、三通等加工制作工作需要在井上完成。 钢管切割后的坡口要平整，坡口表面要清理干净。法兰使用前应检查法兰水线是否合格，水线端面是否有划伤，检查无误后方可使用。平焊法兰安装时应用直角尺找正垂直度，要求法兰端面倾斜度不大于 2 mm，管道插入量符合规范要求。焊接要求里外焊，焊缝高度不小于管壁厚度，为防止焊接变形，应先点焊牢固后再焊接，焊接完毕后用直角尺重新校正法兰倾斜度。

2、管道运输。使用汽车吊或者煤矿的行车将加工好的管段、三通、弯头、阀门等安全吊放至矿车上。管段用平板车封装，加工的三通、短节、弯头、阀门等用花栏车或矿车装运，用φ12．5 mm 钢丝绳和绳卡封车，管路两边用木楔掩牢，用撬棍将运输车辆两端钢丝绳拧紧并固定牢固，并在钢丝绳打结处用 8 号铁丝拧紧，用木板对管段两端进行防护，以防撞坏其他物件。

3、管道吊装。可根据管道的口径大小，在地面上将管段组装后，一次吊装。 起吊前，先在锚索上固定好倒链，用倒链把连接好的管道两端固定好。每根管道进行吊装前均必须仔细检查绑扎情况，确认无误后进行试吊，在管道整体吊起至距地面约 300 mm 高时，停止提升，仔细检查各钢丝绳扣的情况，确认无异常情况后方可继续起吊至安装高度。起吊完成后，用经安全计算的钢丝绳、绳卡及拉紧器将管道吊挂于锚杆或锚索上。吊挂时，吊挂点必须吊挂在锚盘上，不得吊挂在钢筋网或铁丝网上。

4、管路平直后方可连接法兰，法兰接触面应保持平行并保持同轴性、螺栓能自由穿入，要保证连接螺栓穿向一致，紧固匀称、松紧适度，露出螺距。在拧紧螺栓时，应对称或十字交叉式地进行。

5、附件安装。负压自动放水器安装在管路的低洼处，在管路放水器安装位置上部焊上一个 DN15 的短管，下部焊接一个 DN40 的短管。在短管处各安装一个阀门，以便维修放水器时使之与抽放管路断开。 孔板流量计安装。孔板流量计前、后直管段应是直的，无肉眼可见弯曲，同时应是“圆的”，内壁应洁净，无凹坑与沉淀物。

6、系统严密性试验。管路安装到位，进行严密性试验，检验气密性。打压压力在0．15 MPa 状态下保持 24 h 压力损失不超过 5% 方为合格。弯管、三通等制作应符合质量标准，表面质量应无裂纹、分层、重皮、过烧、夹渣、气孔等缺陷，且焊高符合技术要求。管路焊接的焊条、牌号、规格和质量必须符合设计要求和国家现行标准的规定。当管道安装时，应检查法兰密封面及密封垫片，不得有影响密封性能的划痕、斑点等缺陷。法兰连接应与管道同心，螺栓应自由穿入。法兰螺栓孔应跨中布置。法兰间应保持平行，其偏差不得大于法兰外径的 0．15% ，且不得大于 2 mm。法兰连接应使用同一规格螺栓，安装方向应一致。螺栓紧固后应与法兰紧贴，不得有楔缝。当需加垫圈时，每个螺栓不应超过一个。所有螺母应全部拧入螺栓。

在煤矿回风井瓦斯抽放管路安装过程中，通过制定详细的施工方案，精心组织，合理安排施工工序，采取全面的安全技术措施，安全高效完成了安装任务，该措施有良好的应用推广。

参考文献：

［1］李 增．煤矿井下斜巷瓦斯管路吊挂安装技术的应用［J］．建筑工程技术与设计，2018( 34) : 25．

［2］宗永宏，季先华． 全风压回风立井抽放瓦斯管路的安装实践 ［J］． 能源技术与管理，2019( 6) : 88－89．

［3］季先华，李永生，於孝春．煤矿井下斜巷瓦斯管路吊挂安装技术的应用［J］． 机械工程学报，2018，44( 12) : 21．

［4］张长胜，孙吉贵．煤矿井下斜巷瓦斯管路吊挂安装技术的应用研究［J］． 电子学报，2019，37( 2) : 24．