xx煤矿瓦斯抽放设计-课程设计

1、华北科技学院osgr灑设计题目:姓 名： 专业班级: 指导教师:摘要随着煤矿生产技术水平的快速发展，煤矿生产能力人人提，但是随着开采深度的增 加矿井瓦斯涌出量也人人增加，矿井瓦斯己成为制约煤矿安全生产的“头号人敌”。安源煤 矿瓦斯赋存悄况复杂，涌出量较大，仅靠通风方法难以解决瓦斯超限闷题，因而对矿井进行 瓦斯抽采势迕必行。本文介绍了矿井的基本概况，对矿外瓦斯抽放的必要性与可行性进行了分析；运川分源 预测法计算矿井瓦斯涌出并分析了不同的瓦斯抽放方法，设计了矿井的瓦斯抽放工艺; 通过对井下环境的分析和抽采管径的计算，确定/抽采管路系统的相关参数；在计算抽放系 统的管道阻力和瓦斯泵的流量与压力的基础

2、上，选择了合适的瓦斯泵型号。本文对安源煤矿进行的瓦斯抽放设计，对降低工作面回采吋瓦斯涌出量，减少瓦斯事故 的发生，实现安全生产奋重要作川。with the rapid development of the coal mine production technology level, coal production capacity is greatly improved, but with the increase of mining depth of mine gas emission also greatly increased, mine gas has become "num

3、ber one enemy" of coal mine safety production. a complex anyuan coal mine gas occurrence, pouring amount is larger, only by ventilation method to solve the problem of gas overrun, so on the mine gas extraction is imperative.this paper introduces the basic situation of the mine， the necessity an

4、d feasibility of mine gas drainage are analyzed; mine gas emission calculated by using separate source method，and analyzes the different gas drainage methods, design the gas drainage technology of mine; through the analysis of the underground environment and extraction from the calculation of pipe d

5、iameter, determine the related parameters of extraction pipeline system; tn calculating drainage system of the pipeline resistance and the gas pump flow and pressure, on the basis of choosing the suitable gas pump type.tn this paper, the anyuan coal mine gas drainage design，to reduce the gas emissio

6、n when the mining face, reduce the gas accidents, to realize safety production play an important role.关键字：瓦斯涌出、瓦斯抽放、瓦斯抽放系统、瓦斯抽放工艺key words: gas emission, gas drainage, gas drainage system and gas drainage technology1矿井概况11.1工作面位s11.2井田地形与气候12矿井瓦斯抽放的必要性与可行性22.1瓦斯抽放的必耍性22.1.1相关法规的要求22.1.2采掘工作面瓦斯治理的崙要2

7、2.2抽采k斯的可行性32.3采則瓦斯抽采应达到的指标43采煤工作面瓦斯抽放方案设计53.1瓦斯抽放方案设计53.1.1瓦斯抽放方法分类与选择规定53.1.2虬斯抽放方法的比较和选择53.1.3抽放钻孔的参数63.2回采期间丁.作血上隅角埋管抽放设计93.2.1瓦斯抽放方式93.3工作面瓦斯抽放系统103.3.1抽采管路系统选择的原则103.3.2抽采管路管径、壁厚计算及管材选择113.3.2抽采设备选型113.4瓦斯抽放钻孔施工及设备123.4.1钻机的选择123.4.2钻孔封孔124瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型134.1矿井瓦斯抽放设计参数134.2瓦斯管网系统选择与管网阻力计

8、算134.2.1瓦斯抽放管网系统134.2.2 ac斯抽放管管径汁算及管材选择144.2.3管m肌力计算154.2.4瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接164.2.5瓦斯抽放管路敷设164.2.6瓦斯抽放管道的附属装g174.3 斯抽放泵选型计算194.3.1瓦斯抽放泵流景计算方法194.3.2瓦斯泵压力计算方法204.3.3瓦斯抽放泵选型计算204.3.4瓦斯抽放泵选型215瓦斯抽放泵站布置225.1瓦斯抽放泵225.2瓦斯抽放泵给排水235.3防雷设施235.4抽放系统实时监测235.5泵房采暖，通风246.瓦斯抽放系统的安装256.1虬斯抽放系统安装的基木要求256.2瓦斯抽放泵的安装25

9、6.3瓦斯抽放，排放管路及附属设施安装257环境保护267.1抽放瓦斯工程对环境的影响267.2污染防治措施267.3抽放站绿化268瓦斯抽放组织管理及主要安全技术措施278.1组织管理278.2瓦斯抽放钻场管理278.3采空区抽放管道的拆装298.4瓦斯抽放管路管理298.5主要安全技术措施298.6钻机操作规程308.7瓦斯抽放泵司机作业操作规程319参考文献3310i仑341矿井概况安源煤矿位于萍乡市尔南5公里的安源铂境内，矿区内有专用铁路线6公里m浙赣线相 连，另有公路与319、320国道相通，交通便捷。安源并位于高安煤的西半部，东邻高坑矿，西邻五跛煤矿。东起锡坑h勘探线，西至x 勘探

10、线，南至天子山麻姑槽露头，北至rf4。走向长度5. 8公里，倾向长度3. 2公里，面积 为12. 82平方公里。矿区地理坐标为:东经113050' 44.93 ，北纬27037' 42.65 。主井 坐标为:x=3054790, y=384897461.1工作面位置1701工作而是一水平一采区段西翼k7煤层的采煤工作而。东面以回风卜山保护煤朴:为 界，西ifii以老系统采空区保护煤柱为界，上下以+ 1228m+1210m标高为界。相对应的地|fti 标高为+ 1340nf 1420m，工作地面位于团山村辖区内，地表为荒山荒地。煤层埋藏深度 130m192mo该工作面平均长度10

11、0m,推进长度105m。可采储量2. 835万吨。1.2井田地形与气候1).地形地貌特征本区地势为南西高北东低，最高点位于井田南两部，海拔高1543.1m，最低点位干井田 北东部百车河河谷，海拔髙1176. 6m，最人相对髙差366. 5m。地形切割较人，沟谷发育，井 iii总体为构造剥蚀的低中山地貌。山于井hi內地形相对较陆。龙潭组含煤地层多被第四系、滑坡等坡积物覆盖。百车河河谷为井田内敁低点，标高+1176. 60m,为木井田敁低侵蚀®准|m。2矿井瓦斯抽放的必要性与可行性根据国家煤矿安全监察局2001年颁布的煤矿安全规程第145条规定，如果矿井绝 对斯涌出景超过40.0m3/m

12、in,无论井型人小，也不管煤层有无煤与乩斯突出危险性，必 须建立地面永久抽放瓦斯系统或井k临吋抽放瓦斯系统.煤矿安全规程，矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范有关条款规 定：当一个回采工作而的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进丄作而的瓦斯涌出量大于 3m7min,采川通风方法解决瓦斯问题不吋能或不合理时应采川瓦斯抽放措施.除此而外，为贯彻国家安全生产监督管理局”先抽后采，以风定产，监测监控”的安全 生产方针，需建立了一个地面抽放瓦斯泵站为抽放瓦斯服务.2.1瓦斯抽放的必要性2.1.1相关法规的要求按照煤矿安全规程规程的冇关规定及”先抽p采，以风定产，监测监控”的十二字 方针，无论高

13、斯矿井的并型人小，也不管煤层有无煤与乩斯突出危险性，必须逑立地血永 久抽放瓦斯系统或井下临吋抽放瓦斯系统.某煤矿设计生产能力为600mt/年，目前生产能力达到looomt/年.从瓦斯油出鲎预测 结果来看，矿井在生产过程中的瓦斯涌岀量将达38.6 m7min,单纯靠通风系统来稀释瓦斯 是不可能的.因此，必须建立瓦斯抽放系统.2.1.2釆掘工作面瓦斯治理的需要煤矿安全规程、矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范冇关条款规 定：当一个1叫采工作血的绝对斯涌出景人于5m7min或一个掘进工作面的斯涌出量人于 3m7min,采川通风方法解决瓦斯不可能或不合理吋应采川瓦斯抽放措施.苽然，该矿回采 工作而

14、的绝对斯油出m已经超过5m3/niin.产m和乩斯油出m都有进-步增加的趋势.采掘工作而需耍采取瓦斯抽放的必耍性判断称准是：在给定的巷道通风断而条件下，采 掘工作則设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风呈，即式(2 1)成立时，抽放瓦斯才是必要 的.(2-1)00 <1.67.2.k/c式中：qo -采掘i:作而设计风量，m3/s；q -采掘丄作而瓦斯浦ilifi，m7min；k -瓦斯涌出不均衡系数，取k=l. 5;c -煤矿安全规程允许的采掘工作血乩斯浓度，,取c=l.2.2抽采瓦斯的可行性衡m煤层可抽性的指标主要有三项：煤层的透气性系数（a ）、钻孔斯流m袞减系数 （p ）、钻孔瓦斯极限

15、抽放量（q.i）o1）煤层的透气性系数（入）煤层透气性是煤层对f瓦斯流动的阻力，是衡呈煤层瓦斯预抽难笏程度的重要标志。在 测压钻孔压力稳定p，卸掉压力表，利用煤气表测定煤层钻孔在不同时间m隔的流景，根据钻孔瓦斯不稳定径向流动理论，采川如卜公式进行试算和验算a=qr/p02-pi2, b=4pok5/ ar2=x/ po7fo:1o21，入：100ah6lbo 6i3f0=l10，入=100a*vmf>10 102,入=109. 5ak25b°-25f0=102 103,入=182.8ahl36b0136i;o=103105,入=210. 4akll,b0111fo:1o31o7

16、,入=313. ia107b°邏式中：一原始瓦斯含量，m：7t; p。、pl煤层原始斯压力及巷道大气压，mpa;r一钻孔半径，m;q站孔排放吋间为t吋的煤孔段单位面积的瓦斯流暈，q=q/2 k rl 孔排放时间为t时流量，m3/d；l一煤孔段长度，m。2）钻孔瓦斯流量衰减系数（p ）在测压结朿p卸下压力表，安上流虽计测定钻孔的自然瓦斯流量及艽随时间的变化，根 据测定结果的最人釓斯流景和钻孔见煤长度，计算钻孔斯流量及w哀减系数。钻孔瓦斯流量衰减系数可以作为评估开采煤层瓦斯预抽的难易程度的一个标志。钻孔瓦 斯流m袞减系数的其体测定方法是：选择其有代表性的地点打钻孔，先测定初始流mq。，经

17、 时间t后，再测其瓦斯流量cb,然后用下式回归计算衰减系数p:qt=qoe 313）煤层抽放瓦斯难易程度分类抽放难易程度分类见下表：煤u预抽仉斯难易程度分类表指标难易程度p （d）入(mzmpazd)容易抽放<0. 003>10可以抽放0. 0030. 05100. 1较难抽放>0. 05<0. 1采空区的瓦斯抽釆矿并开采过程屮，ra岩受采动影响，使ni釆工作血采空区虬斯通过w岩产生的裂隙涌入工作面，故必须对采空区瓦斯进行埋管抽放，以减少采空区瓦斯对工作面的威胁。2.3采面瓦斯抽采应达到的指标采煤工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含景降到煤层始突深度的瓦斯含量

18、以卜成将乩斯压力降到煤层始突深度的煤层斯汛力以卜。若没能考察出煤层始突深度的煤层 瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m:yt以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74mpa （表 压）以下。采煤工作衡控制范围为：工作沏前方20m以上。3采煤工作面瓦斯抽放方案设计3.1瓦斯抽放方案设计3.1.1瓦斯抽放方法分类与选择规定a. 按抽出斯来源分：木煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽釆。b. 按被抽采煤层的卸压状况分：原始煤体未卸压预抽瓦斯；煤层卸压后抽瓦斯。c. 按抽采斯源的汇集工程方法分：抽采虬斯钻孔法、抽采斯巷道法和抽采斯钻孔 巷道综合法。根据mt5018-96矿井瓦斯抽放丄程设计规范笫4. 1.

19、1条规定：选择抽放瓦斯方法， 应根裾煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯菽础参数、瓦斯利川要求等因素经技术经 济比较确定。井应符合下列要求：a）尽可能利川开采巷道抽放瓦斯，必要吋可设专川抽放瓦斯巷道；b）适应煤层的赋存条件及开采技术条件；c）有利于提高瓦斯抽放率；d）抽放效果好，抽放的乩斯朵和浓度从可能满足利用要求；e）尽fi采川综合抽放；f）抽放瓦斯工程系统简单，奋利于维护和安全生产，建设投资哲，抽放成本低。根据aq1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第7. 1.2条规定：按矿井瓦斯來源实施开采煤 s瓦斯抽放、邻近s瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7. 1.3条规定：多瓦斯 来源的

20、矿井，应采用综合瓦斯抽放方法。乩斯抽放系统选择还放注意以k问题：（a）分期建设、分期投产的矿井，抽放虬斯工程可一次设汁，分期建设、分期投抽。（b）抽放瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况k,宜采川集屮建站 方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。矿并抽放1斯量较人且斯利用点分散。一套抽放瓦斯系统难以满足要求。根裾木煤层的特点，我们选取抽采虬斯钻孔法，而钻孔抽采斯的方法又存穿层钻孔抽 采瓦斯、顺层钻孔抽采和边采边抽。3.1.2瓦斯抽放方法的比较和选择根据钻孔抽采瓦斯的优缺点及适用条件，我们最终选择顺层钻孔抽采，因为顺层钻孔抽

21、采的适用条件是：单一煤层；煤层透气性较小似应有抽放可能：煤层赋存条件稳定， 地质变化小；钻孔耍提前打好，有较长的预抽时间；突出危险煤层(密集钻孔)，而我 们要设计的煤层就足煤层透气性较小仴应有抽放可能，煤层赋存条件稳定，地质变化小。附图4:回采工作木煤层瓦斯抽放钻孔布置示意图3.1.3抽放钻孔的参数 钻孔直径：钻孔直径大，鉍露煤壁而积就大，瓦斯涌出量相应也大，但二者增长并非线性关系，在 煤层条件不同的情况下，瓦斯涌出量并不随孔径的增大而成比例增大。据测定结果，孔径山 73mm提高到300mm，钻孔的暴露面积增至4倍，而钻孔抽放量仅增至2. 7倍，而u本赤平煤 矿孔径由65mm增至120mm ,

22、抽放瓦斯景增加到3. 5倍。孔径应根据钻机性能，施工速度与 技术水平、抽放紀斯朵、抽放半径等因素确定，目前一般采用抽放虬斯钻孔s径为60110mm。 根裾本煤层的特性，选取钻孔直径为75mm。 钻孔的长度:据实测结果，单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系，因此在钻机性能与施 工技术水平允许的条件下，烬可能采用长钻孔以增加抽放景和效益。木煤层的倾句长度为 160m,为了达到好的抽放效果，我们把钻孔从进风巷和冋风巷顺煤层打入，进风巷打入的钻 孔的长度为85m,回风巷打入的钻孔的长度为85m。 钻孔的间距与抽放时间.2号煤层透气性系数a =0.08 (mvmpa2. d),根据表四，我们选取

23、钻孔间距为35m。 表四钻孔间距选用参考值表媒层透气性系数(m2/ (mpa、d)钻孔间距(m)备注<10"3先采取卸压增透措施后，才能抽放io-3io2i(r2io_1812>101010>10根裾抽放条件，我们给定抽放时间为3个门以上。 抽放负压与钻孔长度：钻孔抽放负压一般选用13. 326.6kpa（即100200mmhg），但最低不宜小于13kpa（97. 75mmhg）o封孔长度既应保证不吸入空气乂应使封孔长度尽量缩短，一般情况下岩孔应不小于5m, 煤孔应不小于8m。经上述分部设计，我矿1021采煤工作面瓦斯抽放设计详细方案如不：采取本煤层顺层钻孔抽放瓦斯

24、的防突措施，在1201运输花道、1201回风巷道内沿煤层 向采面进行顺层布置钻孔，在走向方向上每35m间距（根据抽放时间调整）布置一个顺层 钻孔进行窈负压抽放。1201采面回采前，1201沿运输巷上帮、回风巷卜*帮采取施工间距为35m的倾叫顺层 钻孔预抽回采区域煤层瓦斯防突措施，区域预抽钻孔施工至采面停采线外20米处，每个钻 孔长度大于85米（因采面倾斜长有160米），孔径75 mm,封孔长度不低于8米。抽采吋间 3个刀以上，孔口抽放负压保持在13kpa以上。根裾煤矿斯抽采基木指标要求（最低要求）：斯涌出:ftq<10m7min,抽采率成人于20%,故本没计要求抽放贵应人丁 0. 63m

25、7niin。1201工作面顺层抽放钻孔参数表表五孔号方位°仰角°长度m备注168173+24851201回风巷15683+35851201运输莊根裾防治煤与瓦斯突出规定，结合渝兴煤矿实际，设计采川直接测定煤层残余瓦斯 伍力或残余釓斯含量值对1201采煤工作血的防突措施进行效果检验。1201采煤工作面采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域措施后，在回采工作面推进 方向每间隔30m,沿工作而方向布置2个检验测试点测定煤层残余瓦斯压力或残余斯含呈 值。残余瓦斯含量及残余瓦斯压力测点参数表表六测点编号孔深（m）方位°仰角°备注r40173+241201回风巷808

26、3十351201运输卷3#60173+241201回风巷4#3083+351201运输巷5#60173+241201回风巷6#7083+351201运输巷7«30173十241201回风巷8。7083+351201运输巷9#70173+241201回风巷10。3583+351201运输巷11”75173+241201 m风巷12"7583+351201运输巷13"30173+241201回风巷14#3083+351201运输巷15#70173+241201回风巷16"6583+351201运输巷按上述要求测定煤层乩斯压力后，煤层残余斯压力小于0.74mp

27、a、煤层残余斯含 量小于8mvt的预抽区域为无突岀危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；但苦检验期间迕煤层中进行钻孔等作业时发现y喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时， 发生明显突出预兆的位置周m半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属 突出危险区。采用煤层残余乩斯压力的且接测定值进行检验吋，若任何一个检验测试点的指标测定 伉达到或超过了煤层残余瓦斯压力0. 74mpa、煤层残余瓦斯含量8m7t而判定为预抽防突效 果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为 突出危险区。3.2回采期间工作面上隅角埋管抽放设计3.2.1瓦斯抽放方式在10

28、21工作面沿冋风巷，在采空区内采川埋管抽放采空区瓦斯。（1）、埋管抽放方式：在1021 m采工作而w风卷内安设铁管，管径为# 200 （离地而500mm）,随着采而的推 进，抽放管口（包括三通）保持埋入采空区，使用地ifti永久抽放泵产生负压，使采空区气体 14理管i流动，将釆空区乩斯杣出，以此减小釆空区的釓斯涌出和解决工作血上隅角斯超 限的问题。（2）、埋管抽放工艺：在回风毡抽放管末端设置一个弯管（三通）或将抽放管末端抬起，使抽放管口抬高至 回风巷顶部，通过木垛对其抽放管ui进行保护、使用铁纱网（铁纱窗）对管u进行包扎，防 止煤炭、矸石进入抽放管内，以此形成埋管口。并在工作血往后每隔1520

29、m设置一组三通、 使川风筒布或其他不漏气的面料将其封堵住，在工作面推进过程小，将埋管u保留在工作面 的采空区，通过抽放系统对采空区瓦斯进行抽放。当工作而推进到下一个埋管三通或埋管口 完全进入采空区时，将该三通处的而料割破，使其对采空区不间断地抽放。（4）、埋管抽放措施： 、在拙放管路上钻设直径r5mmr10醐的小孔，在外革铁纱网，以防止矸石和煤被 吸入，在外段（未进入采空区段）需要川风简布等不漏风材料包褒，以断绝空气进入，造成 抽放浓度卜降。 、抽放管路主管离地而不小于500mm，抽放管（带小孔）离顶板不大于300mm,以保 证抽放效果。 、采空区虬斯抽放管路上必须安设调节阀，以便合理调整抽放

30、负压和杣放流景。 、在工作面上部与工作面夹角45度打设隔离风障，并以木垛來垫支瓦斯抽放管，以 保护斯抽放管路。 、必须按规定定期对管内、回采而上隅角、回风驻的气体进行取样分析，随时掌握 采空区内气体的成份、温度变化，以便合理地调整抽放瓦斯虽、抽放负压和检查采空区自然 发火情况。、埋管抽放安全技术措施： 、上隅角耍及时回收，超前管理，工作而回采过程中运输巷、回风巷的锚杆托盘 以及钢带等护表构件必须提前拆除。 、上隅角m柱时要经虬检员检资釓斯，生产单位要洒水火尘，回柱时必须使用铜锤， 防止产生摩擦、撞击火花。 、上隅角出现有悬顶现象，生产单位必须及吋充满填实，消除斯积聚空间，对局 部漏气、瓦斯较大

31、处采用黄泥或其它不燃性材料进行封堵，确保瓦斯不超限。 、上隅角充填使川的编织袋必须是“双抗”袋（即抗静电，抗阻燃），否则严禁使用。 、上隅炻充填的“双抗”袋挪移时，丁作血内部及风巷必须停电，采区跟班干部现 场指挥，并妥善保护好监测探尖，瓦检员负责监护：瓦斯抽放管路必须悬挂在毡道顶部后， 再进行充填。 、生产单位负责各种抽放设施的使用，并按照规定进行保护，确保抽放没施完好。 、高瓦斯回采工作而、突出煤层工作刖必须设专职瓦斯检查员、放炮员（人员一 般成相对岡定）、安全监察员，实行现场交接班，发现m题及时汇报处理。 、回采工作面上隅角（工作面切顶线与风巷煤娥上帮交汜处）必须设s k瓦斯传感 器，安设

32、的位置距离上帮、顶板、采空区切顶线各300 mm。t。瓦斯传感器的报瞥点、断电 点、s电点、断电范围与工作而t:瓦斯传感器相同。 、防突工区负责及时延接、拆除各种瓦斯抽放管路，确保各种抽放系统符合规定。 否则对责任人罚款100元/次，如果造成材料损失（或不能使用），则承包材料费。、通风工区负责上隅角瓦斯的检查，负责监督、指导上隅角的充填，负责监督上隅 角风障的挂设，负责监督k、探尖按规定位置吊挂。回采工作而上隅角应悬杜斯管理 牌板，由丄作而采煤3班跟班干部和瓦斯柃查员负责管理，并由瓦斯检查员负责填写“上隅 角瓦斯管理牌板”。采区跟班区干和班队长必须随身携带瓦斯便携仪，并保特一台便携仪 悬挂在上

33、隅角规定位置。3.3工作面瓦斯抽放系统3.3.1抽采管路系统选择的原则 、抽采管路系统应根据矿井开拓部著、并下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利川要 求，以及矿井的发展规划等因素确定，并立避免或减少主t管路系统的改动。 、管路的敷没宜减少iih线，丼宜使管路的长度较短。 、管路宜敷没在矿车不经常通过的港道中。若必须敷设在运输巷道内时，应采取必要的安全措施。 、当抽采设备或管路发生故障时，应使管道内溢出的瓦斯不流入采、掘工作而及机 电硐室内。 、抽采管路系统宜符合管道运输、安裝和维护方便的要求。3.3.2抽釆管路管径、壁厚计算及管材选择 、抽采管径选择：选择斯管径，可按下式计算：d = 0.1457

34、籍式中d瓦斯管内径，m;q一管内瓦斯流;w：, mvmin；v一瓦斯在管路中的经济流速，ni/s，一般取v=1015ni/s，在此取10m/s。d = 0.1457j= 0.1457、41915 = 0.3(m)可得：vvv 10 、抽采管路壁厚选择：选择管路壁厚町按下式计算：.p.do =2a (6.2.2)式屮：6管路壁厚(mm);p管路最人工作压力(mpa)； d管路内径(mm);o 容许ik力(mpa),可取屈服极限强度的60%;缺少比值时，铸铁管可取20mpa, 焊接钢管可取60mpa,无缝钢管可取80mpao管路最人工作取5mpa,界许压力取80mpa,6=p*d/2o=5*300

35、/2*80=10mm 、抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、叽燃、抗冲击、安装维护方便等要求。3.3.2抽釆设备选型 瓦斯抽采泵应选用浞式。 抽采设备应配备防爆电气设备及防爆屯动机。 备用的抽采泵及附属设备应与抽采设备具冇同等能力。 抽采附域装置和设施：主管、t管、钻场及其他必要地点应装设斯m测定装置。钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处应设置放水器，管路立每隔200300ni设置一个放 水器，最大不应超过500m。在管路的适当部位设置除渣装置和测压装置。管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。地血主管上的阀门成设置在观察井内，观察并成位于地表以下，丼放釆用不燃性材料砌成，且不应

36、透水。t式乩斯抽采泵吸气侧管路中，应装设其有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。3.4瓦斯抽放钻孔施工及设备3.4.1钻机的选择选择钻机需要考虑的因素包括：1).钻进深度；2).转速范围；3).给进，起拔能力；4). 液ie系统；5).3.4.2钻孔封孔抽放钻孔封孔方式主耍冇水泥注浆泵封孔，人工水泥沙浆封孔和聚胺脂封孔等.在岩 层中封孔长度不小于3m.在煤层中射孔长度不小于5m.考虑到某煤矿的钻孔数量不大，没有必要购买价格昂贵的封孔泵或采用人工水泥沙浆 封孔.因为使用水泥沙浆封孔，凝阀吋间长，对于倾斜钻孔不易充满.因此，应该使用人 丄聚胺脂封孔.聚胺脂封孔就是由异氰酸脂和聚醚并添加几种助剂反

37、应而生成硬质泡沫体密封钻孔. 聚胺脂封孔采川卷缠药液与压注药液两种工艺方法.现主要应用卷缠药液法封孔，封孔深 度一般为3-6m即可符合耍求.1 一集气孔段；2聚氨酯封孔段；3水泥砂浆封孔段；4一套管 图3-4聚胺脂封孔示意图4瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型4.1矿井瓦斯抽放设计参根据煤矿提供的地质资料和矿井设计资料，某煤矿的设计沉斯抽放景按一台抽放泵同 时服务w个回采工作面（s前只布置一个冋采工作面）和三个掘进工作面，纯瓦斯抽放量取 11. 58m3/min （将來最人乩斯抽放m）. k斯抽放浓度按30%计算.4.2瓦斯管网系统选择与管网阻力计j4.2.1瓦斯抽放管网系统在选择瓦斯抽

38、放管路系统吋，主要根裾抽放泵站位s,开拓巷道布置，管路安装条件 等进行确定.抽放管路应尽m选择敷设在巷道曲线段少和距离短的线路中，尽可能避开运 输繁忙卷道，m时还耍考虑供电，供水，运输方便.抽放泵的位置可以布置在地也吋以布置在井下.井下布置是将瓦斯抽放泵布置在井 下靠近抽放地点的进风流屮，这样可以减少抽放管路的长度，卯随时根据抽放地点的需要 改变抽放泵的位置，可以节竹管路投资，节岱防爆装a和避雷装置，其必要条件足抽放管 路的斯排放到采区回风巷或总回风巷后，在较小范围内经过稀释达到风流e斯浓度不超 限.当矿井总回风巷瓦斯浓度尚，抽出的瓦斯不能排放到总回风巷，或外卩供水,供电及安 装成木较高，或地

39、血距离抽放地点较近时，把乩斯杣放泵安装到地血具有明显的经济和管 理方面的优势.某煤矿开采服务年限长，工作而到新材料井井口的距离较短，且工作而需要抽放的瓦斯 量较大，因此，建立地而永久瓦斯抽放系统较为合理.根裾矿井采掘工作而的具体位置及开拓布置，确定将地ifii永久瓦斯抽放站布置在距离 新材料井附近且地势平坦，无地质灾杏和洪水影响的地点.要求沉斯杣放泵站房50m范闹 内无主要建筑及w房，在泵房周围20m设立围墙或栅栏，并严禁明火.根裾某煤矿的井卜开拓巷道和地表设施的貝4本情况，考虑了两种井下管道布置最长路 线.方案1:1701工作而顺槽+二一区专用回风下山+尔轨大巷+材料立井+抽放泵房+ 放空管

40、；方案2:1701工作面顺槽+二一区轨道k山+东轨人巷+材料立井+抽放泵房+放 空管；如果把主管道延仲到1701工作而回风顺槽与二一区专用回风下山汇合处，两个方案的 井下主管道长度基木相同，即1280m.4.2.2瓦斯抽放管管径计算及管材选择瓦斯抽放管管径按下式计算：z) = 0.1457vetv (3_5)式中 d瓦斯抽放管内径，m;q抽放管(al混含te斯流s，mvniin；v抽放管内斯平均流速，经济流速v=5-15m/s,取v=7m/s.约定：采区、回风井及地而瓦斯抽放管为干管；综采综放工作而瓦斯抽放管为支管1;(将來)综采工作iftf瓦斯抽放管为支管2.根据各釓斯抽放管内预计的斯流景，

41、按式(3-5)计算选择的斯抽放管管径如表3一2示.瓦斯抽放管选川无缝钢管.表32瓦斯抽放管管径计算选择结果抽放管类别纯瓦斯抽放量 (m3/mi n)瓦斯浓度 (%)混合瓦斯抽放量 (m3/min)计算管内径 (m)选择管径 (mm)干管11.583038. 600. 3420402x10支管16. 503021.670. 256o 275x7支管25.083016. 930. 227o 275x7备注：边掘边抽瓦斯管留做工作面商位瓦斯抽放管.考虑将來奋可能布a两个工作面，故选支管1与支管2同径.抽放管材均选择无缝钢管,经过计算得出主管直径d = 0. 342m,支管1直径d = 0. 242m

42、, 支管2直径d = 0. 242m.故主管选择直径为0402腿1的无缝钢管，壁厚nj选择9mm或10mm. 掘进及回采丁作支管可选择直径为o275mm的无缝钢管，壁厚可选择7nun.4.2.3管网阻力计算.摩擦阻力（h,）计算(36)hm = 9.81 >(22 /£/(/ce£>5)式中：h,管路摩擦阻力，pa;l 负压段管路长度，m;q 抽放管内混合瓦斯流m7h；y 混合瓦斯对空气的密度比；k -与管径有关的系数；d 抽放管内径，cm.为了保证选川的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最w难吋期所需抽放负压，应根据矿并各牛 产吋期斯抽放系统中管路最长、流m最人、肌力最

43、高的抽放管线来计算矿井抽放系统总肌巾于矿井的服务年限较长，且中p期开采的采区煤层瓦斯含呈高，考虑到瓦斯抽放泵的 有效使川年限仅为15年左右，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大叽力.根据矿井前 期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最w难管线如k:地而抽放泵站干管（长度为70m）+材料立井抽放千管（长度为580m）+采区抽放t管（长度为 1280m）+丄作而抽放支管（长度为1200m）.前期敁凼难抽放管线阻力计算结果如表3 3示.表33生产前期瓦斯抽放系统最困难管网阻力计算结果抽放管类别q(m3/min)yl(m)kd(cm)hn(pa)t管38.600. 86619300.7138.21522.

44、81支管21.670. 86612000. 7126. 12004. 143526. 9.局部阻力(hj)计算管路局部阻力损失按h管阻力损失的15%汁算，则抽放管路系统的局部阻力损失为：hj =0.15 h.= 0.15 x 3526. 95 = 529. 04 pa.(3).总阻力(h)计算 h = hni 十 hi=3526. 95 + 529. 04 = 4055. 99 pa4.2.4瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接用弹簧软管或矿用pvc管将钻孔套管与钻场汇流管(也称浞合器)相连，汇流管与钻场 瓦斯管连接，然后钻场瓦斯管勾布置在巷道中的瓦斯抽放支管相迕接.瓦斯抽放主管均采 用法兰盘螺检

45、紧固连接，中间夹橡胶密封圈.4.2.5瓦斯抽放管路敷设1) .瓦斯抽放管路敷设的-般耍求由于煤矿井下的环境条件比较恶劣，巷道变形较人高低不平，坡度人小不一，空气潮 湿管路鉍生锈，为此对煤矿井下斯抽放管路的敷设存如卜要求：(1) .瓦斯抽放管路应采取防腐，防诱蚀措施；(2) .在倾斜巷道中，应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上，以免下滑；(3) .瓦斯抽放管路敷设耍求平直，尽量避免急垮；(4) .瓦斯抽放管路敷设吋要考虑流水坡度，要求坡度尽景一致，避免由于高低起伏引 起的局部积水.在低洼处需要安装放水器；(5) .新敷没的管路要进行气密性试验.地面敷设的管道除了满足井k管路的有关要求外，还需要

46、符合以下要求：(1) .在冬季寒冷地区应采収防冻措施；(2) .沉斯抽放管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设；(3) .瓦斯抽放管路不允许与a来水管，暖气管，下水道管，动力电缆，照明电缆和电 话线缆等敷设于一个地沟内；(4) .在空旷的地带敷设斯抽放管路时，极考虑未来的发展规划和建筑物的布置情 况；(5) .瓦斯抽放主管路距建筑物的距离大于5m,距动力电缆大于lm,距水管和排水沟 大于5m，距铁路大于4m,距木电线杆大于2m;(6) .瓦斯抽放管路与艽他建筑物相交时，k垂直距离大于0.15m，与动力电缆，照明 电缆和电话线人于0.5m,且距相交逑筑物2m范内，管路不准有接头.2) .管路安

47、装井下斯抽放管路采用吊挂或打支捸墩沿巷道底板敷设.掘进工作而乩斯抽放管路可采 用巷道侧邦w挂安企方式.地而瓦斯管路安装采用沿地表架空敷设方式，架空高度0.5m. 每隔5-6m设置一个支撑架(支撑墩)，必要时在支撑墩上设半闕形管卡固定管路，以防滑 落.3) .管道防腐防锈所有金属管道外表均要进行防锈处理，即在管道外表先涂刷两层樟丹，在刷一层调和 漆.4.2.6瓦斯抽放管道的附属装置为了掌握各抽放地点的瓦斯涌出量，瓦斯浓度的变化怙况，便于调节管路系统内的负 压和流s,在管路h应安装阀门，流fi计和放水器等附件.除此之外，在瓦斯泵房和地面 管路上还须安设有防爆，防m火装置及放空管等.1) .阀门瓦斯

48、抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门，主要用來凋节和控制各抽放点的抽放m, 抽放浓度和抽放负压等.2) .放水器在抽放管路系统最低点安装人工或&动放水器，及时放空抽放管路屮的积水，提高系 统的抽放效率.在排气端低m处安装正压放水器.为减少化斯抽放成本，建议采用人工放水器也可以使用负压自动放水器.1 -钢管；2 -闸阀dn25.阁4-1人工负压放水器（也可以作正压放水器用）(&>图4-2高负压人工放水器安装示意罔 （a）卧式，（b）立式.1 -瓦斯管路；2 -放水器阀门；3 -空器入u阀门；4 -放水阀门；5 -放水器；6-法兰盘.抽出的瓦斯排放负地还必须安装防爆，防回火装置

49、，放空管，避雷线等.3）.计景装置及抽放参数测定在井下与主管道？i:合的各抽放支管处各安装-套wys型管道气体参数监测仪（公司产 品），计呈各支管的瓦斯流量.在抽放系统的主管道和各支管上安装一套wys型管道气体参 数监测仪（南京科强科技实业有限公司产品），计e整个抽放系统的瓦斯抽放量.应用便携式 孔板流s计测定单孔瓦斯流虽.也可以使用板流景计来测定管道屮气体的流景.在使用孔板流景计时要注意孔板与 斯管道的同心度，不能装偏.在钻场内使川孔板流量计吋，座保证孔板前后各lm段平直，不要有阀门和变径管.在抽放瓦斯管末端安装孔板流鲎计吋，应保证孔板前后各5m段平且， 不要有阀门和变径管.测定孔板两端的压

50、差讨采川倾斜水柱计，测定抽放管路中的抽放负压可采用水银计, 抽放管路屮的1斯浓度可采用负压吸气筒和高浓度优斯检定器.孔板流量计w侧的测压孔使川胶管分别与u形压差计(煤矿fci备，长800mm)连接.根据 水银压差计测定的负压，压差和高浓度瓦斯检测仪监测的抽放管路a的斯浓度就可以通 过公式来计算瓦斯抽放量.除孔板流虽计外，也町以使川煤气表或瓦斯抽放管道监测系统作为流虽测呈装置.煤 气表的量程放根据预计的单孔仉斯流景确定.一般地木煤层预杣钻孔使用j2.5型煤气表， 其s大允许的瓦斯流虽为66l/min,最小流虽在ll/min以下.测定单孔流m也可以使用wys便携式瓦斯流m计.wys型便携式乩斯抽放

51、多参数测定仪 是用于管径100mm瓦斯抽放管道参数测定的智能化测量仪表，特別适用于钻场单个钻孔 封孔前，封口后的参数测定.是一种便携式矿用木质安全型仪器，防爆标忐为ibl(±150° o,可测定的参数包括气体流景，斯浓度和管道负压.同时可测定抽放管道的沉斯混合流 量和纯甲烷流量.测定的所侖数据都可以储存，显示和打印.仪器具奋掉电£)动保护功能 以及电源欠压提示功能.仪器数裾储存m大，可存储综合测定数裾100组.单参数据300 组.仪器的主要特点是：1).仪器木身自带涡街呈传感器，自成一体，无需兄外配备孔板， 均速管道或皮托管，流量系数直接冋化在软件屮，用户无法改变

52、，这可避免w输错系数而 造成测定数据不准确的问题.2).使川方便.川户只需要软管与仪器连接好既可进行测景工 作.3).肌力损失小，对气体流场影响小.4).稳定可靠，测m精度高.4.3瓦斯抽放泵选型计算瓦斯抽放泵的选型原则有二个： 泵的流fi应满足抽放系统服务期限讨能达到的最大瓦斯抽放 泵的压力能兑服敁凼难路线的管网阻力，使抽放钻孔达到记够的负压，并满足抽 放泵出口正灰需求.4.3.1瓦斯抽放泵流量计算方法2 = 100.么小/(义.")(3_6)式中:q 斯抽放泉所额定流fi, m7min；qz -矿井抽放系统最人斯杣放纯景，mvmin；x 矿并抽放瓦斯浓度，;k 备用系数，k=l.

53、 20； n一抽放杂机械效率，n =0.80.木抽放系统设计抽放g为n. 58 mvmin.则瓦斯抽放泵所耑额定流s计算如下:q = 100 x 11.58 x 1. 2/(30 x 0.80) = 57.9 mvmin4.3.2瓦斯泵压力计算方法乩斯泵压力，必须能克服杣放管m系统总阻力损失和保证钻孔杏足够的负压，以及 能满足泵出u正压之需求.瓦斯泵压力按下式计算：h =k.(hzk+hrm+hrj+hc) (3_,式屮：h -瓦斯抽放泵所需压力，pa;k 一压力备用系数，k=1.20；hzk 抽放钻孔所需负压，pa,取=14000pa;iu 井下管网的敁大摩擦阻力，pa;h.j -并下管网的

54、最人局部阻力，pa;一瓦斯泵出u正压，pa，考虑今后瓦斯抽放利用的需要，取=15000p4.3.3瓦斯抽放泵选型计算表34瓦斯泵流量、压力计算结果qz(m3/mi n)x(%)hzk(pa)hrm(pa)hrj(pa)hc(pa)q(m3/mi n)h(pa)11. 5830140003526. 95529. 041500038.6039667. 19根据前而的管路阯力损失计算得知，矿井抽放管路系统的最大阻力损失为8615. 3pa, 则：h = (14000 + 3526.95 + 529. 04 + 15000) x 1.2=39667. 19 pa根据当地气象资料，地而抽放站的压力为lo

55、oooopa,泵的入口绝对压力为: 100000 - 39667. 19 = 60332. 81pa,实际取泵的入口压力为 60kpa.4.3.4瓦斯抽放泵选型根据上述计算结果，查国a冇关厂家的真空泵曲线，即可确定瓦斯抽放泵的型兮.由 于h前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流景绘制的，所以还需要按下列公式把标准 状态卜的瓦斯流景换算成工况状态卜*的流景.q 袞工=q (3-8)pt,式中:qx - 丁.况状态下的k斯泵流景，mvmin;q& -标准状态卜的瓦斯流景，m7min;po -标准大气压力(po=lo1325pa)，pa;p -瓦斯泵入口绝对压力，pa;t -瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度(t=273+t)，k;to -按斯抽放行业标准规定的标准状态下绝对温度(t(f273+20), k; t -瓦斯泵入u瓦斯的温度，°c.取瓦斯泵入口温度t = 20