[发明专利]一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统

说明书

本发明提出一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统。其中，调控系统包括瓦斯抽采泵站、高负压瓦斯抽采系统、低负压瓦斯抽采系统、数据采集系统、数据处理系统、智能调节阀，并将高负压瓦斯抽采系统和低负压瓦斯抽采系统均划分为主管、干管、支管和单元等四级进行管理，通过设定的最优调节程序，从预抽和边采边抽两个层面提供了瓦斯抽采智能调节的步骤，在保障全矿井瓦斯抽采效果的前提下，实现短期内回采工作面瓦斯浓度迅速降低的目的，为工作面的快速高效推进创造有利条件。

技术领域

本申请实施例涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体而言，涉及一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统。

背景技术

“富煤、贫油、少气”的基本国情决定了煤炭在今后相当长一段时间内是我国的主要能源。近年来中国经济的高速发展，对各类资源的需求日益增加。作为“工业粮食”，煤炭产量也逐年上升，使得全国煤矿开采以每年约10～20m的速度向深部延伸，因此部分地区煤炭的开采条件变得恶化，开采深度、瓦斯含量、瓦斯压力、围岩应力等煤炭开采影响因素治理难度增大。为了减少瓦斯涌出、防止瓦斯超限、降低瓦斯事故风险、提供舒适安全的通风环境，煤矿行业研究了瓦斯预抽、采空区埋管、边采边抽、保护层开采、底抽巷、高抽巷、预裂抽采等一系列瓦斯抽采技术，将回采过程中工作面的瓦斯浓度降低至安全范围以内。

随着我国煤炭资源的整合，矿山企业机械化、智能化水平的提高，单个工作面的日产量大幅提升。当高瓦斯煤矿回采工作面在过局部瓦斯异常增高区域，或为了摆脱采空区自然发火而快速回采时，极易造成工作面瓦斯浓度超限。回采工作面瓦斯浓度超限导致区域断电，进一步影响回采进度，并形成恶性循环。为了尽快恢复进度，降低回采工作面瓦斯浓度，防治瓦斯超限，通常采取增加瓦斯钻孔、调整抽采负压的措施。但是，增加瓦斯抽采钻孔数量的手段，存在工期长、成本高等不足；调整抽采负压的手段主要依赖于经验，且影响的管路范围较大。为了解决上述困难，特提出一种煤矿回采工作面瓦斯浓度智能调控的系统及方法，通过调节目标单元管路的瓦斯抽采负压，在保障全矿井瓦斯抽采效果的前提下，实现短期内回采工作面瓦斯浓度迅速降低的目的，为工作面的快速高效推进创造有利条件。

发明内容

本申请实施例在于提供一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统，旨在解决煤矿的瓦斯抽采系统抽采效率低，当瓦斯浓度超限时，无法快速降低回采工作面瓦斯浓度的问题。

本申请实施例第一方面提供一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法，当高瓦斯煤矿回采工作面局部瓦斯异常增高或快速回采，第j个工作面发生瓦斯超限时，方法包括：

①高负压抽采支管抽采能力调节

在调节周期T下采用预设调节程序，调节第j个高负压抽采支管智能调节阀开度，降低第j个高负压抽采支管邻近的高负压抽采支管智能调节阀开度，增强第j个高负压抽采支管的抽采能力，直到第j个高负压抽采支管的瓦斯抽采纯量的增长量低于上一调节周期瓦斯抽采纯量增长量的第一百分比阈值，停止调节各高负压抽采支管的智能调节阀；

②低负压抽采支管抽采能力调节

在调节周期T下采用预设调节程序，调节第j个低负压抽采支管智能调节阀开度，降低第j个低负压抽采支管邻近的低负压抽采支管智能调节阀开度，增强第j个低负压抽采支管的抽采能力，直到第j个低负压抽采支管的瓦斯抽采纯量的增长量低于上一调节周期瓦斯抽采纯量增长量的第二百分比阈值，停止调节各低负压抽采支管的智能调节阀；

③高负压抽采单元管抽采能力调节

增加距离第j个工作面最近的x个高负压抽采单元管的智能调节阀开度，同时降低其他高负压抽采单元管的智能调节阀开度，提高工作面附近区域抽采单元的抽采能力；当高负压抽采单元管的瓦斯抽采纯量的增长率为负后，停止调节第j个工作面的高负压抽采单元管的智能调节阀；

④低负压抽采单元管抽采能力调节