幺公營煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)文檔

1、第一節(jié) 瓦斯抽放設(shè)備一、抽放方式 瓦斯抽放方式為集中抽放：根據(jù)礦井的具體情況安設(shè)瓦斯抽放站，站內(nèi) 預備配置抽放設(shè)備完成高壓瓦斯的抽放，在適宜時期考慮綜合利用。二、抽放方法根據(jù)礦井瓦斯來源、 回采工作面瓦斯來源和掘進工作面瓦斯來源分析， 及煤 層厚度、煤層間距、煤層傾角等煤層特征和煤層瓦斯主要參數(shù)缺，以及煤系 地層、地質(zhì)構(gòu)造等，以及小型煤礦的資金、技術(shù)等實際情況，確定采用本煤層順 層瓦斯抽放及采空區(qū)抽放方法。三、設(shè)計依據(jù) 礦井瓦斯來源主要為開采層中的瓦斯及鄰近層中的瓦斯，回采工作面瓦斯 來源主要為本煤層工作面瓦斯和采空區(qū)中的瓦斯， 掘進工作面瓦斯來源主要為本 煤層中瓦斯， 根據(jù)經(jīng)驗預測， 本煤層

2、工作面瓦斯涌出量百分比 即本煤層工作面 瓦斯涌出量占礦井總涌出量的百分比q為30%瓦斯抽放系統(tǒng)采用地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)。1、礦井瓦斯涌出量預測根據(jù)經(jīng)驗公式計算得知，該礦瓦斯涌出量為22.63m3/t 。首采工作面平均絕對瓦斯涌出量： 5.162m3/min 。煤巷掘進工作面平均絕對瓦斯涌出量： 1.0792m3/min 。2、瓦斯抽放率 根據(jù)類似礦井生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，確定本煤層工作面順層鉆孔瓦斯抽放率工作面總抽出量占工作面總涌出量之比預計為30%。3、礦井瓦斯抽放量預測 本設(shè)計采用開采層順層鉆孔預抽及邊采邊抽的方法。 根據(jù)礦井瓦斯涌出量，預測礦井瓦斯抽放量C抽:3Ck = QfiX qtt = 5

3、.16 x 0.3=1.548m /min 式中：Q色一絕對瓦斯涌出量，nVmin ；C抽一礦井瓦斯抽放量，nVmin ；q抽一瓦斯抽放系數(shù)，取0.3 ;四、設(shè)備選型1 、抽放管路系統(tǒng)的選擇 根據(jù)小煤礦平安管理水平、抽放設(shè)備價格、開拓開采設(shè)計及抽放的瓦斯不 利用等，確定采用地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)。2、抽放管路管徑、材質(zhì)、規(guī)格 抽放管路干管管徑計算公式如下：Q= C抽/C = 1.548/0.3 = 5.16m /min式中：C瓦斯管內(nèi)混合瓦斯流量，mVmin ；Q抽一瓦斯管內(nèi)純瓦斯流量，即礦井瓦斯抽放量，ni/min ；C瓦斯管路內(nèi)瓦斯?jié)舛?，取?0%D®457 V0.1457J516

4、 = 0.105m 10式中：D瓦斯管干管內(nèi)徑，mQ瓦斯管內(nèi)混合瓦斯流量，nVmin ；V瓦斯管內(nèi)流速，m/s, 般取1015m/s，本設(shè)計取10 m/s。抽放管路選擇：干管管徑為200m的無縫鋼管,分管管徑150m的無縫鋼管, 支管管徑為80m的無縫鋼管。3、瓦斯管的連接方式瓦斯管道的連接采用法蘭盤加膠墊的連接方式，接頭的規(guī)格應(yīng)與瓦斯管管 徑相匹配。4、抽放管路阻力計算1) 管路磨擦阻力瓦斯管路磨擦阻力的計算，采用如下公式： =1-0.446C= 1-0.446 X 30%= 0.8662式中：瓦斯管路中的瓦斯比重；C瓦斯管路內(nèi)瓦斯?jié)舛?，取?0%h 摩-1=9.8 LQ2KD59.80.8

5、662 1300 309.6250.71 20=466Pah摩 2=9.8LC抽2KD5=9.8 X0.8662 800 92.8820.62F55=124Pa式中：L瓦斯管路長度，干管長度1300m分管長度800m333C= 5.16m/min = 5.16 X 60 m/h = 309.6m/h ;Cs= 1.548mi/min = 1.548 X 60 m3/h = 92.88m3/h ;K系數(shù)，根據(jù)管徑選擇分別為0.71 ; 0.62 ;D瓦斯管道內(nèi)徑，分別為20cmffi 15cm=2) 局部阻力根據(jù)經(jīng)驗，管路局部阻力按摩擦阻力的10%-20%考慮即可，取20%3) 管路總阻力I摩=

6、1.2h 摩=1.2 X( 466+ 124) =708Pa4) 瓦斯泵壓力及流量的計算(1) 瓦斯泵壓力瓦斯泵壓力按下式計算：Hs= 1.2 ( H»+ H吸+ Hb)= 1.2 X( 708+ 15000+ 5000)=24849.6Pa = 24.85KPa式中：Hs瓦斯泵總負壓，kPa；H吸一要求孔口抽放負壓，取15000Pa；H排一瓦斯泵瓦斯排放管出口的正壓，取 5000Pa(2)真空度計算H泵n c = 泵 X 100%=( 24.85 /101.3 )X 100% = 24.53 % 101.3(3)瓦斯泵流量瓦斯泵流量按下式計算：_-33Q泵二刀QK/ (Cn ) =

7、1.548 X 1.2/ (0.3 X 0.8 ) =7.74m/min=464.4m/h 式中：Q泵一瓦斯泵的額定流量，m/min ；刀Q瓦斯泵在抽放期間內(nèi)，同期最大純 CH抽放量，nVmin ； K綜合備用系數(shù)，一般取1.2 ;n 泵的機械效率，取0.8 ;C瓦斯泵入口處瓦斯?jié)舛龋?取為30%5、瓦斯泵與電機的選型根據(jù)計算的瓦斯泵的H泵和Q泵，選擇2BEA-253-0泵兩臺(一臺工作、一臺 備用)，最大抽氣量35.1m3/min，極限壓力33KPa電機功率為55Kw本設(shè)計只作簡單的選型計算，建議煤礦在建井期間后，委托有資質(zhì)的單位根據(jù)煤礦的實際情況，編制瓦斯抽放設(shè)計方案，在投入生產(chǎn)前，煤礦根

8、 據(jù)瓦斯抽放設(shè)計安裝完善抽放系統(tǒng)。第二節(jié)礦井瓦斯抽放一、礦井年抽放量及抽放年限1、礦井瓦斯儲量及可抽量(1) 礦井各煤層平均瓦斯含量根據(jù)國家平安生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布的 ?中華人民共和國平安生產(chǎn)行業(yè)標準 礦井瓦斯涌出量預測方法 (AQ1018-2006)?進行計算，各煤層原煤平均瓦斯 含量如表4-5-1。礦井各煤層的平均瓦斯含量表表4-5-1煤層編號瓦斯平均含量W(m3/t)M15.59M714.12M10.832)礦井瓦斯儲量及可抽量礦井瓦斯儲量是指在煤田開發(fā)過程中能夠向礦井排放瓦斯的煤層及圍巖所賦存的瓦斯總量。瓦斯儲量可按下式計算：Wc=Ki K2藝Ai W式中：W礦井瓦斯儲量，萬m3;K

9、1圍巖瓦斯儲量系數(shù)，取 1.15 ；K 2不可采鄰近層瓦斯儲量系數(shù)；Wo-第i個可采煤層平均瓦斯含量，m3/t ；瓦斯可抽量是指在瓦斯儲量中能被抽出的最大瓦斯量，其計算公式為：W抽=W K 可式中：w抽一可抽瓦斯量，萬m；K可一可抽放系數(shù)；K可=K3 K4 K5;K 3煤層的瓦斯排放系數(shù)；K3 = K 5 W W殘 /WK4負壓抽放時的抽放作用系數(shù)，K4=1.2 ；K5瓦斯涌出程度系數(shù)，取0.9 ；W§運到地表煤的剩余瓦斯含量，m/t ；根據(jù)各煤層的瓦斯含量、 煤炭儲量及可抽系數(shù)計算各煤層的可抽瓦斯量見表4-5-2。表 4-5-2礦井瓦斯儲量及可開發(fā)量表序號煤層瓦斯含量 m3/t煤炭

10、地質(zhì) 儲量萬 t瓦斯儲量萬 m3可抽放系數(shù)瓦斯可開發(fā)量萬 m31M煤層15.591642556.760.349892.312M煤層14.121432022.160.284573.443M煤層10.832542750.820.075206.32合計5617326.741672.07從計算結(jié)果看，礦井瓦斯可抽量為1672.07萬m3，這為礦井瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件。2、瓦斯涌出量計算 詳見本章第一節(jié)瓦斯涌出量計算局部 。3、抽放瓦斯的必要性和可能性1抽放瓦斯的必要性 根據(jù)?煤礦平安規(guī)程?第 145 條規(guī)定，“有以下情況之一的礦井，必須建立 地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時瓦斯抽放系統(tǒng)： 1

11、 個采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或1 個掘進工作面瓦斯涌出量 大于3m3/min，用通風方法解決瓦斯問題不合理時。 礦井絕對瓦斯涌出量到達以下條件的：大于或等于40m3/min ；年產(chǎn)量1.01.5Mt的礦井，大于30 m3/min；年產(chǎn)量0.61.0Mt的礦井，大于25 m3/min；年產(chǎn)量0.40.6Mt的礦井，大于20 m3/min； 年產(chǎn)量小于或等于 0.4Mt 的礦井，大于 15 m3/min； 開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。下面從以下四個方面來分析該礦井瓦斯抽放的必要性。 從瓦斯涌出量的計算結(jié)果來看。根據(jù)計算結(jié)果，礦井相對瓦斯涌出量為 22.63m3/t，大于10n

12、Vt。因此，從 瓦斯涌出的現(xiàn)狀分析，已符合建立瓦斯抽放系統(tǒng)的必要條件。 所以，必須采取瓦 斯抽放措施，保證礦井平安生產(chǎn)。 從礦井通風能力來看采掘工作面實行瓦斯抽放的必要性判斷標準是：采掘工作面稀釋瓦斯所需的 風量大于設(shè)計配風量，即下式成立時，抽放瓦斯才是必要的。q絕k60 c式中：Q采掘工作面設(shè)計配風量，m3/s；q絕工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min ；C采掘工作面允許的瓦斯?jié)舛壬舷?；K 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.41.6;據(jù)計算，炮采采煤工作面稀釋瓦斯所需的風量超過 21.4 m3/s，而設(shè)計根據(jù)煤 層通風斷面積、風速等因素綜合確定的配風量為 14 m3/s,遠遠不能滿足實際需 要。該礦井

13、設(shè)計通風能力無法滿足礦井稀釋瓦斯所需風量的要求，難以能保證采 掘工作面瓦斯不超限，完全具備實施瓦斯抽放的必要條件。 從防止煤與瓦斯突出看根據(jù)貴州省平安生產(chǎn)監(jiān)督管理局、 貴州省煤炭管理局、貴州煤礦平安監(jiān)察局 聯(lián)合下發(fā)的黔安監(jiān)管辦字2007345號?關(guān)于加強煤礦建設(shè)工程煤與瓦斯突出 防止工作的意見?，該礦具有煤與瓦斯突出危險性，因此，從防止煤與瓦斯突出 看，必須進行瓦斯抽放。 從資源利用和環(huán)保的角度看瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，改善 能源結(jié)構(gòu)，保護大氣環(huán)境，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。從資源利用和環(huán)保的角度看，也有必要建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)進行瓦斯抽 放，變被動為

14、主動開發(fā)。(2) 抽放瓦斯的可行性該礦井目前尚無煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等實測資料。參考 鄰近礦區(qū)的一般經(jīng)驗，礦井設(shè)置高、低負壓雙系統(tǒng)進行瓦斯抽放，高負壓系統(tǒng)用 于煤層預抽和解突，低負壓第統(tǒng)用于采空區(qū)卸壓抽放，實踐證明是完全可行的。(3) 抽放瓦斯效果預計 工作面瓦斯抽出率及抽出量礦井瓦斯抽放效果，應(yīng)在取得進一步的瓦斯地質(zhì)資料 (如實測瓦斯壓力、瓦 斯含量、煤層透氣性系數(shù)及可抽性指標等)的根底上分析論證，較為符合實際情 況。受條件所限，設(shè)計僅根據(jù)煤質(zhì)鑒定報告并參照鄰近礦井的情況進行分析。M煤層平均厚1.78m。正常開采區(qū)域內(nèi)，采面瓦斯涌出量 5.16m3/min ;工作 面設(shè)計配風

15、量14nVs，風排瓦斯量3.612m3/min左右，需要抽放的瓦斯量1.548 m/min，瓦斯抽出率為30%工作面掘進期間，瓦斯涌出量3nVmin時，特別是根據(jù)防突的需要，采用“先抽后掘等措施進行預抽瓦斯。 礦井瓦斯抽放量該礦生產(chǎn)能力為15萬t/a ,根據(jù)礦井開采規(guī)模和配采關(guān)系，設(shè)計瓦斯抽放 系統(tǒng)的瓦斯抽出量考慮如下：a、 低負壓系統(tǒng)：瓦斯抽出量最大為 1.5m3/min，瓦斯?jié)舛劝?0%計，那么 混合量為7.5m3/min ;孔口抽放負壓為5Kpa。b、 高負壓系統(tǒng)：瓦斯抽出量最大為 2.1m3/min，瓦斯?jié)舛劝?0%計，那么 混合量為5.25m3/min，孔口抽放負壓為13Kpa 礦井

16、年抽放量及抽放年限礦井年抽放純量約為1672.07萬m，抽放年限可效勞至礦井結(jié)束，即 10.3 年。4、瓦斯抽采應(yīng)到達的指標1突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤 層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵?。假設(shè)沒能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力，那么必須將煤層瓦斯含量 降到8 m/t以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?.74Mpa表壓以下?？刂品秶缦拢篴石門井筒揭煤工作面控制范圍應(yīng)根據(jù)煤層的實際突出危險程度確定， 但必須控制到巷道輪廓線外 8m以上煤層傾角8°時，底部或下幫5m。鉆 孔必須穿透煤層的頂?shù)装?0.5m以上。假設(shè)不能

17、穿透煤層全厚，必須控制到工 作面前方15m以上。b煤巷掘進工作面控制范圍為：巷道輪廓線外8m以上煤層傾角8°時, 底部或下幫5m及工作面前方10m以上。c 采煤工作面控制范圍為：工作面前方 20m以上。2瓦斯涌出量主要來自于臨近層或圍巖的采煤工作面瓦斯抽采率應(yīng)滿足表4-5-3規(guī)定，瓦斯涌出量主要來自于開采層的采煤工作面前方20m以上范圍內(nèi)煤的可解吸瓦斯量應(yīng)滿足表4-5-4的規(guī)定。表4-5-3采煤工作面瓦斯抽采率應(yīng)到達的指標工作面絕對瓦斯涌出量 Qm3/mi n工作面的抽米率%備注5< Q< 10> 2010< Q< 20> 3020 w Q<

18、 40> 4040 < Q< 70> 5070 w Q< 100> 60100< Q> 70表4-5-4采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應(yīng)到達的指標工作面日產(chǎn)量t可解吸瓦斯量W備注w 1000w 810012500w 725014000< 640016000< 5.560018000< 5800110000< 4.5>10000< 4(3) 采掘工作面風速不得超過4m/s,回風流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^1%(4) 礦井瓦斯抽采率應(yīng)滿足表4-5-5規(guī)定。表4-5-5礦井瓦斯抽采率應(yīng)到達的指標礦井絕對瓦斯涌出量Q(m3/

19、mi n)礦井的抽米率(%備注Q< 20> 2520 w Q< 40> 3540 < Q< 80> 4080w Q< 160> 45160 w Q< 300> 50300w Q< 500> 55500w Q> 60因為幺公營煤礦的最大絕對瓦斯涌出量Q=8.56 m/min v20 m3/min，所以確定本礦的抽采率為30%二、抽放瓦斯方法1、礦井瓦斯來源分析該礦井采用下行開采程序，工作面開采時瓦斯涌出主要來自開采層、圍巖、下鄰近層煤層及采礦卸壓范圍內(nèi)的不可采煤層、煤線等。從瓦斯涌出來源看，采煤工作面占50%r

20、55% 掘進工作面占19%r29流右，采空區(qū)占25 35%2、抽放瓦斯方法該礦井設(shè)置高、低壓各兩套瓦斯抽放系統(tǒng)。其中，高負壓瓦斯抽放系統(tǒng)主要 用于預抽解突，采用順層鉆孔預抽、高位鉆孔卸壓抽等相結(jié)合的綜合長鉆孔預抽 放、超前鉆孔排放等措施預抽解突(詳細論述，見第四節(jié)區(qū)域防治突出措施中“預 抽煤層瓦斯局部)。低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)主要用于采空區(qū)抽放，即采用上順槽 埋管抽放、采空區(qū)密閉抽放等。具體方法如下：一是利用高負壓瓦斯抽放系統(tǒng)預抽解突：設(shè)計首采M煤層工作面，采用本煤層預抽瓦斯解突，本煤層順層鉆孔預抽 鉆孔布置，見圖4-5-4。軌道順槽圖4-5-4本煤層順層鉆孔預抽鉆孔布置示意圖二是利用高位鉆孔卸壓

21、抽放：在采煤工作面上順槽布置頂板走向鉆孔，用于工作面開采期間抽放工作面上 隅角裂隙帶的卸壓瓦斯。高位鉆孔布置方式，見圖4-5-5。三是，利用低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)抽放采空區(qū)瓦斯。工作面開采期間，利用上順槽埋管抽放采空區(qū)瓦斯；工作面回采完畢密閉后，插管路抽放采空區(qū)瓦斯。該礦井煤層瓦斯高、不易自燃；一方面，為了解決采空區(qū)自然發(fā)火的問題， 要采取采空區(qū)注氮等防滅火技術(shù)措施， 另一方面，為了解決采空區(qū)瓦斯積聚的問 題，又要進行采空區(qū)瓦斯抽放。當采空區(qū)同時要采取這兩種措施時，它們之間存 在首相互矛盾的一面，同時也存在首相互統(tǒng)一和互補的一面。需要正確協(xié)調(diào)處理 采空區(qū)瓦斯抽放與煤層自然發(fā)火的關(guān)系，該問題目前國內(nèi)

22、外已有大量的試驗和研 究，本礦井尚有待于下一步結(jié)合具體條件進行專題探討和試驗研究。設(shè)計用低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)抽放采空區(qū)瓦斯時，必須經(jīng)常測定氣體、溫度、CO濃度，發(fā)現(xiàn)有自然征兆時，必須立即停止抽放，采取措施，防止煤層自然發(fā)火。圖4-5-5頂板走向鉆孔抽放布置示意圖3、抽放瓦斯工藝(1)鉆場布置、鉆孔參數(shù)確定高位鉆孔抽放：即沿工作面上順槽每隔 6080m布置一個瓦斯鉆場，每個鉆場內(nèi)布置46個鉆孔，鉆孔斜長約60 75m孔底控制層位為頂板的下裂隙帶內(nèi) 和工作面的上隅角附近，鉆孔直徑 © 65mm順層鉆孔的布置：即在回采工作面上、下順槽沿沿煤層布置順層鉆孔向工作 面方向有80°的夾角

23、或垂直工作面順槽，孔長約60 75m鉆孔直徑© 75mn或©90mm掘進工作面的布置：采用迎頭長鉆孔預抽放、超前鉆孔排放等措施預抽。即 在巷道迎頭正前方施工直徑為 75120mm深度約50m兩側(cè)短孔約2540m 的 超前鉆孔，超前鉆孔控制到巷道50m范圍，超前鉆孔施工前必須加強工作面支護。2封孔方式、材料及工藝采用水泥沙漿或聚胺脂封孔，孔口段圍巖條件好、構(gòu)造簡單、孔口負壓中等 時，圭寸孔長度為，3 5m,高負壓時圭寸孔長度為5 8m；煤層或圍巖較為破碎的巖 石鉆孔圭寸孔長度8 10m，視具體條件以不漏氣為準，盡量縮短圭寸孔長度；對煤巖 強度不高、封孔深度較長的鉆孔采用充填材

24、料封孔，對巖石致密、效勞年限不長 的鉆孔采用機械式封孔器封孔。3設(shè)備選型及主要檢測儀表鉆機選用國產(chǎn)TXU 75防爆型鉆機2臺1臺使用，1臺備用，其鉆進深度可達 75m開孔直徑89mm終孔直徑為?50mm給進方式為油壓自動，鉆孔角度 0 360 °，配備動力4kw。鉆場寬度見下表。鉆機型號鉆機與支架間距m鉆機寬度m鉆工操作寬度m鉆場總寬度mTXU-750.20.61.001.80主要檢測儀表見表4-5-6表 4-5-6礦井主要檢測儀表序號設(shè)備及材料名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量備注1光學瓦斯檢定器AQG-1臺152光學瓦斯檢定器AQG-3臺33瓦斯檢定器校正儀JZG-1臺24便攜式瓦斯指示報警

25、儀JJE-3501，JCB-3臺205瓦斯、氧氣檢測儀JY2001臺66甲烷氧氣兩用儀AZY-1臺67一氧化碳檢定器CTH1000-8A臺4數(shù)據(jù)式三、瓦斯抽采平衡關(guān)系抽采瓦斯的目的是實現(xiàn)高瓦斯、突出煤層采掘活動平安，所以抽采工程必須 先行。抽采平衡就是要在采掘工程實施之前抽采到位，要超前規(guī)劃、超前設(shè)計、 超前施工，留足預抽時間。要將瓦斯抽采做為專項工作納入礦井生產(chǎn)銜接，保證 礦井"抽、掘、采"關(guān)系的平衡。新礦井、新采區(qū)煤層瓦斯含量高于國家規(guī)定標準 的，必須編制瓦斯抽米方案，實現(xiàn)瓦斯抽米和煤炭資源開米協(xié)調(diào)開發(fā)。四、瓦斯抽放管路系統(tǒng)及抽放設(shè)備選型(一) 抽放管路系統(tǒng)l、抽放管路

26、系統(tǒng)的選擇(1) 抽放管路系統(tǒng)選擇的原那么根據(jù)井下巷道的布置、抽放點的分布、瓦斯綜合利用的要求，設(shè)計確定在礦 井地面分別設(shè)置集中瓦斯抽放站，工作面瓦斯通過抽放管路集中排送至地面。瓦斯抽放管路應(yīng)具有良好的氣密性、 足夠的機械強度，并應(yīng)滿足防凍、防腐 蝕、抗靜電的要求。(2) 抽放管路系統(tǒng)的選擇根據(jù)瓦斯抽放參數(shù)見表4-5-7,該礦井分別設(shè)置高負壓瓦斯抽放管路系統(tǒng)和 低負壓瓦斯抽放管路系統(tǒng)各1套。高、低負壓瓦斯抽放管路經(jīng)回風斜井引出地面，在風井場地設(shè)置高、低負壓聯(lián)合瓦斯抽放站。地面及回風斜井內(nèi)布置瓦斯主管，采面回風巷、回風聯(lián)絡(luò)巷、 回風石門巷道內(nèi)布置瓦斯支干管，回風下山巷道內(nèi)布置瓦斯支管。由于真空泵

27、的 抽氣速率、功率曲線是按標準工況狀態(tài)(進氣溫度20C，進水溫度15C，排氣壓力101.3kPa,吸入氣體為飽和空氣)繪制的，還應(yīng)將實際工況的抽放泵流量換 算為標準工況狀態(tài)的流量(見表 4-5-8)。表4-5-7礦井瓦斯抽出量資料表項目高負壓低負壓_ _3純瓦斯(m /min)2.11.5瓦斯?jié)舛?)4020混合量(m3/min)5.257.5孔口壓力(kPa)135表 4-5-8海拔高度與大氣壓力之間的關(guān)系海拔高度(m)0500100015002000大氣壓力(kPa)101.397.092.086.084.0海拔高度為+1520m,大氣壓力均取85.92kPa。2、抽放管道徑、材質(zhì)、規(guī)格(

28、1)高負壓抽放系統(tǒng)高負壓抽放瓦斯主管管徑，依據(jù)?礦井抽放瓦斯工程設(shè)計標準 MT5018-96?，按抽放混合流量計算：D 高主=0.1457 = 0.1457965 = 0.121mV VV 14式中：瓦斯抽放管路內(nèi)氣體流速 V=14m/s；高負壓瓦斯抽放泵實際工況最大流量：Q 高主=K 1Q 高 P0T/X1P 高主 T0=1.2X 2.1 X 101.3X 293/0.4 X 85.92 2.34 13-4.434X 2933=9.65m /min式中：Ki瓦斯抽放綜合系數(shù)，Ki=1.2 ;高負壓純瓦斯抽放最大流量 Q高=2.1m3/min ；標準大氣壓力P°=101.3kPa；計

29、算氣體溫度T=293K咼負壓瓦斯抽放后期泵進口壓力 P高泵= Fh-PT-P K-Pz海拔大氣壓力Ph=85.92kPa海拔高度為1520m;通風負壓Pt =2.34kPa抽放孔口負壓Pk=13kPa管路總阻力R=4.434kPa標準工況狀態(tài)進氣溫度20C To=293K高負壓瓦斯支管管徑瓦斯純流量：取Q支=1.2m3/min D高支=0.1457 Q高支N 1/2 0.092m式中：瓦斯抽放管路內(nèi)氣體流速 V=14m/s；高負壓瓦斯抽放支管實際工況最大流量：Q高支=KiQ支R1T/X1P高泵To=1.2 X 1.2 X 101.3 X 273+20/0.4 X X 293 =5.513m3/

30、mi n考慮到使用期限及防腐等因素，高負壓抽放瓦斯主管采用無縫鋼管，規(guī)格為 D300X 11.4;高負壓抽放瓦斯支管規(guī)格為 DN127 X 4?？紤]到減輕工人勞動強度 和管路經(jīng)常搬移，以及防腐等方面的要求，設(shè)計建議高負壓抽放瓦斯支管選用煤 礦瓦斯抽放專用聚乙烯管材。2低負壓抽放系統(tǒng)低負壓抽放瓦斯主管管徑，按后期混合流量計算：。'主=0.145t/Q地主 = 0.1457J1364 = 0.144m V 14式中：瓦斯抽放管路內(nèi)氣體流速 V=14m/s；低負壓瓦斯抽放泵實際工況最大流量：Q 低主=KiQ 低 RT/X2P 低泵T0=1.2 X 1.5 X 101.3 X 273+20/0

31、.2 X X 293=13.64m3/mi n式中：瓦斯抽放綜合系數(shù)K1=1.2;低負壓純瓦斯抽放最大計算總流量 Q低=1.5m3/min;標準大氣壓力P°=101.3kPa；計算氣體溫度T=293K ；低負壓瓦斯抽放后期泵進口壓力 P低泵=Ph-PT-Pk-P2海拔大氣壓力Ph=85.92kPa海拔高度為1520m；通風負壓PT=2.34kPa抽放孔口負壓Pk=5kPa；管路總阻力Pz=11.716kPa；標準工況狀態(tài)進氣溫度20C T0=293K低負壓瓦斯支管管徑瓦斯純流量：取Q=1.2m3/minD'支= = 0.1457；支10.910.1457 = 0.129m14

32、低負壓瓦斯抽放支管實際工況最大流量：Q 低支=KiQPhTo/X1P 低泵T0=1.2 X 1.2 X 101.3 X 273+20/0.2 X X 293 =10.91m 3/min考慮到使用期限及管徑較大等因素，低負壓抽放瓦斯管路均采用無縫鋼管： 主管管徑規(guī)格為D300X 11.4;低負壓抽放支管管徑規(guī)格為 D140X4.5。3、瓦斯管的連接萬式、主管趟數(shù)高負壓和中低負壓抽放瓦斯管主管各為一趟。高、低負壓抽放瓦斯管總管 沿風井井筒底板敷設(shè)。在保證平安的前提下，主管宜采用焊接方式連接，否那么采 用法蘭連接；支管宜采用法蘭、快速管接頭等方式連接。管路每70m左右需要進 行接地，以防靜電和帶電。

33、在用法蘭方式時，要做好接頭處的電氣連接。4、抽放管路阻力計算1高負壓抽放瓦斯主管的摩擦阻力，依據(jù)?礦井抽放瓦斯工程設(shè)計標準?，按困難時期流量計算：,9.8L 高主Q 高主漢 6029.8 "000 x 9.65X 602 x 0.466 c “小廠H 高主 =5=0.976kPa0.71 "9.15式中：高負壓抽放瓦斯主管長度 L高主=1000m；實際狀態(tài)T及P高泵下混合瓦斯?jié)舛?0%對標準空氣的相對密度 =' ToeP 高泵/TP0=0.822X 273X /293X 101.3=0.466式中，標準狀態(tài)0C及105Pa下混合瓦斯?jié)舛?40%對空氣的相對密 度&#

34、39; =0.822;標準狀態(tài)0C 時的絕對溫度T0C、=273K;標準狀態(tài)I05pa下氣壓P0=101.3kPa；管徑系數(shù)K0=0.71管徑D高主150mm。高負壓抽放瓦斯主管有效直徑 D高主=19.1cm。抽放主管路的局部阻力，取摩擦阻力的20%。即抽放主管路的總阻力為1.2X H高主=1.2X0.976=1.172kPa高負壓瓦斯抽放支管高位巷及工作面合并的摩擦阻力H高支=2.718kPa9.8L高支(Q高支漢 60)2 人= 9.8800 x (5.513 x 60)2 匯 0.466K0 *D高支5=5式中，取L高支 =800m； =0.466;K0=0.71;順槽支管有效直徑D高支

35、=11.9cm。瓦斯抽放支管的總阻力為 1.2X H高支=1.2X2.718=3.262kPa據(jù)此，從工作面到抽放站的高負壓瓦斯管路的總阻力為：H 高阻=1.2X H 高主+H 高支 =4.434kPa.2低負壓抽放瓦斯總管的摩擦阻力，按低負壓流量計算:L低主Q低主 x 6041000 "13.64 漢 60漢 0.547 o nni D50.71 19.1H 低主=9.85=9.85=2.09kPaK。D低主式中：低負壓抽放瓦斯主管長度 L低主=1000m；實際狀態(tài)T及P低泵下混合瓦斯?jié)舛?0%對標準空氣的相對密度 =' T°P 低泵/TP0=0.911 X 27

36、3X /293X 101.3=0.547式中：標準狀態(tài)0C及105Pa下混合瓦斯?jié)舛?20%對空氣的相對密度'=0.911;標準狀態(tài)0C時的絕對溫度T0C =273K標狀狀態(tài)105Pa下氣壓P°=101.3kPa； 管徑系數(shù)K0=0.71管徑D低主150mm;低負壓抽放瓦斯主管有效直徑 D低主=19.1cm。抽放主管路的局部阻力，取摩擦阻力的20%H低支=9.8 L低支Q低支605 2 "Kq D低支即抽放主和路的總阻力為1.2X H低主=2.508kPa 支管的摩擦阻力9.8 8001091 605 0.5470.7仆 13.15=7.045kPa式中，取L低支=

37、800m；A =0.547; Ko=O.71 ;有效直徑D低支=13.1cm。支管的總阻力為1.2X H低支=8.454kPa據(jù)此，從工作面到抽放站的低負壓瓦斯管路的總阻力為：H 低阻=1.2 X H 低主+H 低支=11.716kPa5、管路敷設(shè)抽放瓦斯管主管沿風井及回風下山井筒底板敷設(shè)，抽放瓦斯支管沿區(qū)段回風聯(lián)絡(luò)巷、區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷、區(qū)段回風巷等巷道底板敷設(shè)。主管間隔68m設(shè)置一個混凝土支承；抽放瓦斯干支管視巷道情況，采用沿巷道底板、懸臂支承、錨桿懸掛 等方式敷設(shè)。在傾斜巷道中每隔 80100m均設(shè)置一個止推支承。管路坡度取? 1 %。，管接頭，閥門以及各種零部件須安裝嚴密，應(yīng)具有良好的氣密性和

38、足夠的 機械強度，并應(yīng)滿足防凍、防腐要求；不得與帶電物體接觸并應(yīng)有防止砸壞管路 的措施。在入井處還設(shè)置了防止雷電涉及井下的接地裝置。2管路防腐及地面管路防凍措施管路防腐采用環(huán)氧樹脂漆或環(huán)氧瀝青漆，較小零部件采用熱鍍鋅。由于本地區(qū)冬天氣溫較高，地面管路無需考慮防凍的問題。3附屬裝置瓦斯抽放鉆場處、管路分支處、井底井口處、瓦斯抽放泵站進口處均設(shè)閥門； 管路在抽放鉆場、管路拐彎、低洼、溫度突變處、出口處應(yīng)設(shè)放水器，放水器間 距為200300m,最大500m；出口處還應(yīng)設(shè)取樣孔、進出口排空管，以及瓦斯?jié)?度、壓力和流量測定裝置等；根據(jù)購置設(shè)備要求而決定是否設(shè)置止回閥。二抽放設(shè)備選型1、抽放瓦斯泵流量計

39、算在“第五節(jié)、三、一、2、抽放管道管徑、材質(zhì)、規(guī)格中已列出流量計 算公式并得出結(jié)果。2、抽放瓦斯泵壓力計算1高負壓瓦斯抽放泵最大吸氣壓力絕壓P高泵=Ph K2H 高阻+Pk+Pr=85.92- 1.2X4.434+13+2.34=62.191kPa式中：備用系數(shù) K2=1.2 2低負壓瓦斯抽放泵最大吸氣壓力 絕壓 P低泵=Ph K2 H 低阻+Pk+PT =85.92- 1.2X 11.716+5+2.34=63.053kPa式中：備用系數(shù) K2=1.23、抽放瓦斯泵的真空度計算 1 高負壓瓦斯抽放泵的最大真空度D 高=1 P 高泵/Po=1 62.191/101.3=38.6% 2 低負壓瓦

40、斯抽放泵的最大真空度d 低=1 P 低泵/P0=1 63.053/101.3=37.76%4、抽放設(shè)備選型由高負壓瓦斯抽放泵的計算流量 Q 高主及最大吸氣壓力 P 高泵，設(shè)計選用 2BEA 253型水環(huán)式真空泵2臺，配55kw、380V礦用防爆電動機，一臺工作，一臺 備用。由低負壓瓦斯抽放泵的計算流量 Q低主，及最大吸氣壓力P低泵，設(shè)計選用2BEA 353型水環(huán)式真空泵2臺，配55kw、380V礦用防爆電動機，一臺工作，一臺 備用。5、抽放泵房主要附屬設(shè)備電氣防爆措施斯抽放泵站及瓦斯抽放管路所有附屬電氣設(shè)備、 照明設(shè)備、 儀器儀表均采用礦用隔爆型或本質(zhì)平安型，并必須為獲得 MA 標志的生產(chǎn)廠家

41、制造的合格產(chǎn)品。五、抽放瓦斯站一抽放瓦斯泵房及附屬設(shè)備布置l 、抽放瓦斯站構(gòu)成瓦斯抽放站為單層建筑結(jié)構(gòu)，條形布局。分設(shè)泵房、上下壓配電室、值班室 等。室內(nèi)安裝瓦斯抽放泵、上下壓供配電設(shè)備、控制系統(tǒng)設(shè)備、瓦斯參數(shù)監(jiān)測設(shè) 備、通信設(shè)備等，室外設(shè)置瓦斯進出口配氣系統(tǒng)、防爆炸、防回火裝置、進出口 排空管、補水及冷卻系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。供水系統(tǒng)要考慮消防容量。2、抽放瓦斯泵房的主體設(shè)備電氣防爆措施瓦斯抽放站必須采用不燃性材料建筑， 耐火等級二級。 瓦斯抽放站距進風井 口和主要建筑物不得小于50m用圍墻保護，并且圍墻外2Om范圍內(nèi)禁止堆積易 燃物，禁止有明火。瓦斯抽放泵選用水環(huán)式真空泵， 配套礦用防爆型

42、電動機。 上下壓配電開關(guān)及二次控制系統(tǒng)設(shè)備、 補水及冷卻系統(tǒng)設(shè)備等， 全部采用礦用隔爆型或本質(zhì)平安型 產(chǎn)品。假設(shè)選用電動閘閥， 也全部為礦用隔爆型。 泵房內(nèi)所有管路及電氣設(shè)備金屬 外殼均進行接地保護，以防雷電、靜電感應(yīng)及設(shè)備帶電。各設(shè)備的生產(chǎn)廠家必須提供獲得 MA標志的合格產(chǎn)品。3、抽放瓦斯泵房的主要附屬設(shè)備瓦斯進口為上下壓互備式配氣系統(tǒng)，通過閘閥進行控制，其前設(shè)置總計量、防爆炸、防回火裝置、進口排空管及總閘閥。瓦斯出口為各泵獨立向空中排出， 或經(jīng)計量、防爆炸、防回火裝置、 出口排空管及閘閥后匯總進入瓦斯綜合利用系 統(tǒng)。補水及冷卻系統(tǒng)為雙泵互為備用循環(huán)系統(tǒng)。 照明采用礦用防爆型燈具， 雙回 路

43、供電。機房內(nèi)設(shè)設(shè)備檢修用起重梁。抽放瓦斯泵房及附屬設(shè)備系統(tǒng)見圖 4-5-8 。二抽放瓦斯站場地平面布置瓦斯抽放站必須采用不燃性材料建筑， 耐火等級二級。 瓦斯抽放站距進風井 口和主要建筑物不得小于 50m,用圍墻保護，并且圍墻外 20m范圍內(nèi)禁止堆積 易燃物，禁止有明火。泵房周圍用實體圍墻保護。三供電與通訊1、供電電源瓦斯抽放站二回專用高壓電源引自礦井地面 10kV 變電所不同母線段，一回 工作，一回備用。2、電力負荷高負壓瓦斯抽放泵選用 2BEA253 型水環(huán)式真空泵 2 臺，配 55kW、 380V 礦 用防爆電動機，一臺工作，一臺備用。低負壓瓦斯抽放泵選用 2BEA253 型水環(huán)式真空泵

44、 2 臺，配 55kW、 380V 礦 用防爆電動機，一臺工作，一臺各用。3、防止雷擊瓦斯抽放站及其管路均要設(shè)置避雷裝置 避雷針、避雷帶、 接地系統(tǒng)等 ，防 止雷擊并防止雷電波侵入井下。電源線路采用電纜經(jīng)電纜溝或和直埋方式供電，在上級變電所10kV母線上各設(shè)置一組避雷器吸收電源側(cè)過電壓。4、通訊抽放瓦斯站設(shè)有直通礦井調(diào)度室的 ， 采用礦用防爆型。四抽放瓦斯站場地建筑瓦斯抽放站建筑面積約為 200m2。4哉，知興莖技LI*吋?*龔蠟1心垮*tfsBSFBS 一一0_5層 6EYm .g專.9養(yǎng)書魚tri舉豊s -圖4-5-8抽放瓦斯泵安裝示意圖五給排水、采暖及供熱瓦斯泵站的給水主要是供給瓦斯泵的

45、循環(huán)冷卻水，并考慮消防容量，循環(huán)水流量按60m3/h計算。瓦斯泵站不需要采暖。六、平安一抽放系統(tǒng)及抽放泵站平安措施1、抽放系統(tǒng)平安措施管路防腐蝕、防漏氣、防砸壞、電氣防爆、防靜電、防帶電、防底鼓措施。管路防腐的論述請見“第五節(jié)、三、一、5、2管路防腐及地面管路防凍 措施。管路接頭、閥門以及各種零部件須安裝嚴密，以防漏氣。根據(jù)管路敷設(shè) 的實際情況在易損部位采取適當措施，如加套管或型鋼防護架，防止管路砸壞， 在地面也可米用埋地敷設(shè)方式。電氣防爆、防靜電、防帶電的措施請見“第五節(jié)、三、二、5、抽放泵房主要附屬設(shè)備電氣防爆措施以及第五節(jié)、四、一、2、抽放瓦斯泵房的主體設(shè) 備電氣防爆措施，這里不再贅述。

46、斜井斜巷管路防滑措施：在傾斜巷道中每隔 80100m 即設(shè)置一個止推 支承防滑。地面管路防凍措施請見“第五節(jié)、三、 一、 5、 2管路防腐及地面管路防 凍措施。2、抽放瓦斯站平安措施1瓦斯抽放泵前后防回火、爆炸、電氣防爆、防靜電措施 瓦斯抽放管路泵房進氣端與各瓦斯泵出氣端均設(shè)置防回火裝置與水封防爆 器。電氣設(shè)備均采用礦用隔爆型或本質(zhì)平安型產(chǎn)品。 泵房內(nèi)所有管路及電氣設(shè)備 金屬外殼均進行接地保護，以防雷電感應(yīng)、靜電感應(yīng)及設(shè)備帶電。2瓦斯抽放站防雷電、防火災、防洪澇、防凍措施 必須設(shè)置防雷擊根據(jù)?建筑物防雷設(shè)計標準? GB50057 的規(guī)定設(shè)防裝 置，并制訂嚴格的定期檢查制度，保持性能良好。泵的進

47、出口必須設(shè)排空管，其 高度應(yīng)超過泵房房頂 3m 以上，排空管的防雷采用獨立避雷針，距離排空管凈距 不得小于 5m。防雷接地系統(tǒng)分作二局部： 機房采用避雷帶，進出口排空管采用獨立避雷針， 機房防雷及工作接地共用接地網(wǎng)，接地電阻取 1 歐姆。地面泵房必須開有天窗，并保持泵房內(nèi)良好通風。 地面泵房必須用不燃性材料建筑，并必須有當?shù)貧庀蟛块T安設(shè)的防雷電裝 置。其距井口和主要建筑物不得小于50m并用柵欄或圍墻保護。地面泵房和泵房周圍20n范圍內(nèi)，禁止堆積易燃物和有明火。 瓦斯泵房內(nèi)設(shè)置直通調(diào)度 與溫度、 煙霧等監(jiān)測儀表， 火災發(fā)生時可及時 發(fā)現(xiàn)，及時報警。泵房設(shè)置消火栓和滅火器，用于火災時滅火。 瓦斯抽放站建在風井場地，場地標高較高，滿足防洪要求。3抽放瓦斯?jié)舛纫?guī)定及在規(guī)定濃度下的防爆措施瓦斯?jié)舛鹊陀?30%時，值班人員必須立即翻開放空閥， 關(guān)閉利用側(cè)的出口總 閥，將抽出的瓦斯經(jīng)排空管排出。 此后應(yīng)采取適當措施提高抽放瓦斯的濃度。 瓦 斯?jié)舛鹊陀?25%時，必須立即停止抽放并向礦調(diào)度室報告。4平安