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1、繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目： 礦井瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院： 大同大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 班級(jí)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 完成日期： 2011 年 8 月 日 2 礦井瓦斯抽采設(shè)計(jì) 內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要 在礦井采掘生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生因排放瓦斯方法不當(dāng)而發(fā)生的重大瓦斯事故。 對(duì)礦井瓦斯的防治，要堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主，綜合管理，總體推進(jìn)”的方針； 同時(shí)，必須貫徹“管理、裝備與培訓(xùn)三并重”的原則，加強(qiáng)礦井瓦斯管理，有效地控 制瓦斯事故，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)煤礦的在礦井瓦斯抽采 工作上的不懈探索、研究，設(shè)計(jì)瓦斯抽采系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 瓦斯;抽采;系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì) 3 目 錄 1、 序 言（4 4） 2、 概 述 （5 5） 3、 礦井瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè) （5 5） 3.1 礦井瓦斯儲(chǔ)量.（5） 3.2 礦井瓦斯可抽量預(yù)計(jì).（6） 4、瓦斯涌出量預(yù)測(cè)計(jì)算 （6 6） 4.1 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)值.（6） 4.2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè).（6） 5、礦井抽放瓦斯的必要性和可行性分析 （8 8） 5.1 礦井瓦斯來(lái)源分析 （8） 5.2 瓦斯抽放的可行性.（9） 6、 礦井抽放瓦斯方法的選擇 （1 10） 6.1 礦井抽放瓦斯方法的選擇的原則（10） 6.2 瓦斯抽放方法選擇（11） 7、瓦斯抽放管路和設(shè)備布置及選型 （1 11） 7.1 抽放管路布置及選

3、型計(jì)算（11） 7.2 抽放設(shè)備選型（13） 7.3 管路敷設(shè)（15） 4 1、序 言 1.1、概 況 煤礦系統(tǒng)建于 1997 年，2002 年該礦對(duì)瓦斯抽放系統(tǒng)進(jìn)行了改造。目前該礦瓦 斯抽放系統(tǒng)能夠滿足該礦采掘布置及瓦斯涌出情況對(duì)礦井抽放系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的驗(yàn)算 和優(yōu)化，形成了該礦礦井瓦斯抽放系統(tǒng)改選設(shè)計(jì)。 1.2、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)瓦斯抽采系統(tǒng)的意義和目的 煤礦礦井中瓦斯涌出量很大，靠通風(fēng)難以稀釋排除時(shí)，可用抽放的方法,排除瓦斯,減 少通風(fēng)負(fù)擔(dān)。40 年代末,中國(guó)在撫順煤田進(jìn)行抽放瓦斯試驗(yàn),50 年代應(yīng)用于生產(chǎn)，抽出 數(shù)量逐年增加。其后陽(yáng)泉、天府、中梁山、包頭、南桐、北票等礦區(qū)也陸續(xù)開(kāi)展抽放 瓦斯工作。

4、1981 年全國(guó)一百多個(gè)礦井安設(shè)了抽放瓦斯設(shè)備，每年抽放瓦斯達(dá) 3 億米 3，供給工業(yè)、民用燃料和作化工原料，變害為利。最幾年國(guó)家煤炭資源部又提出了地 面打鉆提前抽放的想法，并很快經(jīng)過(guò)論證組織實(shí)施，真正起到開(kāi)采前將瓦斯抽至安全 濃度以下。 1.31.3、設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 煤礦安全規(guī)程 ； 煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB 50471-2008） ； 煤礦瓦抽采基本指標(biāo) （AQ1027-2006） ； 煤礦瓦斯抽放規(guī)范 ； 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) （AQ1018-2006） ； 煤礦初步設(shè)計(jì)方案； 煤礦礦井地質(zhì)報(bào)告； 煤礦提供的其它地質(zhì)資料和實(shí)測(cè)資料； 1.4、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)說(shuō)明

5、書(shū)； 5 2、概 述 2.1 礦井概況 煤礦井田位于省市縣鎮(zhèn)境內(nèi)村附近.批準(zhǔn)開(kāi)采 3、9、15 號(hào)煤層，3 號(hào)煤層井田面積 3.8587km2，井田東西寬約 2.1 km，南北長(zhǎng)約 2.8km。 2.2 煤層及煤質(zhì) 2.2.1 煤層 位于組的下部，上距下石盒子組底 K8砂巖 33.48m 左右，煤層厚度 6.236.66m，平均 6.43m，厚度大且穩(wěn)定。含泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸 14 層，一般 12 層，夾矸單層厚度 0.050.3m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜。 2.2.2 煤質(zhì) 煤巖類型以半亮型煤為主，光亮型煤較少，多具線理狀結(jié)構(gòu)，少量帶狀結(jié)構(gòu)，層 狀至塊狀構(gòu)造。鏡煤條帶在 2mm 左右，呈強(qiáng)金屬光澤。條

6、痕為灰黑色，絲炭呈薄層狀 或透鏡狀，礦物夾層甚少，常見(jiàn)貝殼狀與眼球狀斷口。比重中等、致密堅(jiān)硬，裂隙少。 3、 礦井瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè) 3.13.1、礦井瓦斯儲(chǔ)量 礦井瓦斯儲(chǔ)量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放 的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和。瓦斯儲(chǔ)量的大小標(biāo)志著瓦斯資源多少，同時(shí)亦是 衡量有無(wú)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的重要指標(biāo)，可按下式計(jì)算： Wk=Wl十 W2十 W3 3.2、礦井瓦斯可抽量預(yù)計(jì) 礦井可開(kāi)發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開(kāi)采技術(shù)條件下，按照目前的 抽放技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開(kāi)發(fā)程度，與其抽放 工藝技術(shù)和抽放能力密切相關(guān)。一般采用

7、下式計(jì)算： Wkc=kWk 礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算表礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算表 煤層煤層性質(zhì)煤炭?jī)?chǔ)量瓦斯含量瓦斯儲(chǔ)量可開(kāi)發(fā)量 6 (Mt)(m3/t)(Mm3)(Mm3) 3 號(hào)可采煤層 16.2521.24345.15103.55 圍巖按可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的 10%計(jì)算 34.5210.36 合計(jì) 379.67113.91 15 號(hào)可采煤層 11.4121.24242.3572.71 圍巖按可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的 10%計(jì)算 24.247.27 合計(jì) 266.5979.98 可知煤礦 3 號(hào)煤層瓦斯總儲(chǔ)量為 379.67Mm3，可開(kāi)發(fā)瓦斯量 113.91Mm3，15 號(hào) 煤層瓦斯總儲(chǔ)量為 266.59Mm3，可

8、開(kāi)發(fā)瓦斯量 79.98Mm3，這為礦井瓦斯開(kāi)發(fā)利用提供了 充足的資源條件；但是在工作面正常開(kāi)采時(shí)，開(kāi)采層的瓦斯將大量涌向工作面或采空 區(qū)，所以只有做好瓦斯抽放工作，才能確保正常生產(chǎn)。 4、 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)計(jì)算 4.1 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)值 瓦斯基本參數(shù)實(shí)測(cè)及參考值瓦斯基本參數(shù)實(shí)測(cè)及參考值 參數(shù)名稱對(duì)象煤層單位參數(shù)值 煤層瓦斯壓力3號(hào) MPa0.854 煤層瓦斯含量3號(hào) m3/t21.24 殘存瓦斯含量3號(hào) m3/t 5.0（查表計(jì)算） 瓦斯含量梯度3號(hào) m3/t/m0.077 煤容重3號(hào) t/m31.45 煤層透氣性系數(shù)3號(hào) m2/MPa2d1.2642 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)3號(hào) d-10.0

9、018 百米鉆孔初始瓦斯流量3號(hào) m3/min 100m0.095 百米鉆孔極限瓦斯流量3號(hào) Mm30.076 4.2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 礦井斯涌出量是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)，本次 采用分源預(yù)測(cè)法對(duì)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，該方法是根據(jù)煤層瓦斯含量，按礦井瓦斯主 要涌出源回采（包括開(kāi)采層、圍巖和鄰近層）、掘進(jìn)及采空區(qū)瓦斯涌出量進(jìn)行計(jì)算， 從而達(dá)到預(yù)測(cè)各采區(qū)、全礦井瓦斯涌出量之目的。 7 4.2.1、 回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 煤礦開(kāi)采的 3 號(hào)煤層與其鄰近的煤層相距較遠(yuǎn)，所以開(kāi)采 3 號(hào)煤層期間礦井 的瓦斯涌出量主要來(lái)自于本煤層。即回采工作面的瓦斯涌出量只包括開(kāi)采層瓦斯

10、涌出 量（包括圍巖） ，具體按下式計(jì)算： 則上分層開(kāi)采時(shí)工作面瓦斯涌出量為： =1.21.250.781.504(14.3-5.00)=10.86 m3/t 上1 q 下分層開(kāi)采時(shí)工作面瓦斯涌出量為： =1.21.250.780.496(14.3-5.00)=5.38 m3/t 下1 q 3 號(hào)煤層上分層回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果為：相對(duì)瓦斯涌出量為 10.86m3/t，當(dāng)回采工作面開(kāi)采強(qiáng)度取 1636t/d 時(shí)，絕對(duì)瓦斯涌出量為 12.34m3/min。 3 號(hào)煤層下分層回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果為：相對(duì)瓦斯涌出量為 5.38m3/t， 當(dāng)回采工作面開(kāi)采強(qiáng)度取 1636t/d 時(shí)，絕對(duì)瓦

11、斯涌出量為 6.11m3/min。 4.2.2、 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 回采上分層時(shí)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量包括掘進(jìn)時(shí)煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： qj=qB+qL 在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，巷道周圍煤層中的瓦斯壓力平衡狀態(tài)遭到破壞，煤體內(nèi)部到 煤壁間存在著壓力梯度，瓦斯就會(huì)沿煤體裂隙及孔隙向巷道泄出。單位時(shí)間內(nèi)單位面 積暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）隨著煤壁暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。通 常暴露 6 個(gè)月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。其計(jì)算公式為： 1) v L (2qvDq 0B 根據(jù)上式計(jì)算得: qB=7.30.003470.0982(900/0.00347)1/2-1=1.75m3/min 掘進(jìn)

12、工作面落煤瓦斯涌出量 )X(XvSq 10L 根據(jù)上式計(jì)算得：qL=5.60.00461.45(14.3-5.00)=0.34m3/min。 )X(Xkkkkq cfi3211 8 再根據(jù)（3-4）式計(jì)算得：qj=qB+qL=1.750.34=2.09m3/min。 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 礦井瓦斯涌出量計(jì)算公式如下： = (3-10) 8 q n i i n i ii A Aqk 1 0 1 07 式中 礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； 8 q 已采區(qū)域采空區(qū)瓦斯涌出量系數(shù)，取=1.25； k k 第 i 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量，m3/t； i q7 第 i 生產(chǎn)采區(qū)日平均產(chǎn)量，t。 iA0 經(jīng)計(jì)算生

13、礦井回采上分層時(shí)，相對(duì)瓦斯涌出量為 21.61m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為 27.29 m3/min；回采下分層時(shí)，相對(duì)瓦斯涌出量為 10.57m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為 16.85m3/min。 5 、 礦井抽放瓦斯的必要性和可行性分析 5.1 礦井瓦斯來(lái)源分析 煤礦生產(chǎn)開(kāi)采期間的瓦斯來(lái)源由以下三部分組成：回采工作面(包括圍巖)的 瓦斯涌出、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū)(包括圍巖)的瓦斯涌出量，礦井瓦斯涌出、 工作面瓦斯涌出關(guān)系見(jiàn)表 4-1。 表 4-1 礦井瓦斯涌出量構(gòu)成預(yù)測(cè)結(jié)果 礦井平均總涌出 量(m3/min) 掘進(jìn)面瓦斯 涌出量 (m3/min) 采空區(qū)瓦斯 涌出量 (m3/min)

14、回采面瓦斯 涌出量 (m3/min) 掘進(jìn)面 所占比例 （%） 采空區(qū) 所占比例 （%） 回采面 所占比 例 （%） 上分層 27.94.188.1612.34153545 下分層 16.8 5 1.584.536.1192636 9 5.2 瓦斯抽放的可行性 5.2.1 開(kāi)采層瓦斯抽放的可行性 開(kāi)采層抽放瓦斯的可行性，是指煤層在天然透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可行性。衡 量其可抽性的指標(biāo)，一個(gè)為煤層的透氣性系數(shù)()、一個(gè)為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)()、 另一個(gè)為百米鉆孔瓦斯極限抽放量(Qj)，據(jù)此指標(biāo)將煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度進(jìn)行分 類，如表5-1所示。 表表5-15-1 開(kāi)采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表開(kāi)

15、采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 抽放難易 程度指標(biāo) 鉆孔瓦斯流量衰 減系數(shù)(d-1) 煤層透氣性系 數(shù)(m2/MPa2d) 容易抽放0.00310 可以抽放0.0030.05100.1 較難抽放0.050.1 根據(jù)參數(shù)測(cè)定（詳見(jiàn)表4-1）結(jié)果可知，本礦井實(shí)測(cè)的瓦斯抽放指標(biāo)參數(shù)為： 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) =0.0018 d-1 煤層透氣性系數(shù) =1.2642m2/Mpa2d 將此煤層抽放指標(biāo)對(duì)照表5-1可知，煤礦3號(hào)煤層從鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和 煤層透氣性系數(shù)來(lái)判定，可以認(rèn)為煤礦3號(hào)煤層為介于容易抽放和可以抽放之間的 煤層，且煤礦在以前的本煤層瓦斯預(yù)抽過(guò)程中取得了很好的效果，因此對(duì)3號(hào)煤層 進(jìn)行本煤

16、層瓦斯預(yù)抽是完全可行的。 5.2.2 采空區(qū)瓦斯抽放的可行性 煤礦3號(hào)煤層采用分層開(kāi)采，全部垮落法管理頂板，采空區(qū)瓦斯涌出必然較大， 采空區(qū)存在的大量瓦斯在風(fēng)壓的作用下涌向回采工作面，將造成工作面回風(fēng)隅角和回 風(fēng)巷道的瓦斯超限主要原因。煤礦進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)上是可行的，其它礦 井抽放實(shí)踐證明采空區(qū)瓦斯抽放可以取得良好的抽放效果，同時(shí)瓦斯抽放能保證產(chǎn)量， 所以經(jīng)濟(jì)上也是合理的，因此，抽放空區(qū)瓦斯是可行的。 綜上所述，煤礦進(jìn)行瓦斯抽放是可行的。 10 6、 礦井抽放瓦斯方法的選擇 6.1 瓦斯抽放方法選擇 按照煤礦回采工作面的設(shè)計(jì)產(chǎn)量、瓦斯涌出量、通風(fēng)能力以及目前的瓦斯抽 放水平，經(jīng)全面分析計(jì)

17、算，煤礦無(wú)論是目前的采區(qū)還是根據(jù)礦井規(guī)劃后期需要增 加的采區(qū)的各回采工作面都必須采取本煤層和采空區(qū)同時(shí)抽放的綜合瓦斯抽放方法。 6.1.1、回采工作面的瓦斯來(lái)源及涌出構(gòu)成 煤礦回采工作面瓦斯主要來(lái)源來(lái)自于開(kāi)采層。主采 3 號(hào)煤層屬中厚煤層，受 工作面采動(dòng)影響，大量卸壓瓦斯會(huì)涌向工作面，同時(shí)由于開(kāi)采層的采落遺煤以及鄰近 煤層少部分瓦斯通過(guò)采空區(qū)頂板裂隙涌入采空區(qū)中聚集，這部分瓦斯也會(huì)涌向回采工 作面。 本煤層瓦斯抽放 本煤層瓦斯抽放可分為開(kāi)采層未卸壓抽放和卸壓抽放兩種方法。根據(jù)礦井主采煤 層可抽性論述，3號(hào)煤層為介于容易抽放和可以抽放之間的煤層，設(shè)計(jì)在3號(hào)煤層回采 工作面采用未卸壓抽放(預(yù)抽)和

18、邊采邊抽方法，利用工作面運(yùn)輸順槽向煤層打平行于 工作面的鉆孔，在工作面回采前可以作為預(yù)抽鉆孔對(duì)本煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，同時(shí)該預(yù) 抽鉆孔還可隨著回采工作面的推進(jìn)前方煤體產(chǎn)生的卸壓作用，作為邊采邊抽鉆孔對(duì)煤 層進(jìn)行卸壓瓦斯抽放，從而提高瓦斯抽放量，減少開(kāi)采層的瓦斯涌出。鉆孔布置如圖 6-1所示，鉆孔技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6-1。 表表6-16-1 本煤層預(yù)抽鉆孔技術(shù)參數(shù)表本煤層預(yù)抽鉆孔技術(shù)參數(shù)表 鉆 孔 類 別 孔 深 （m） 鉆 孔 傾 角 方位 角 （） 鉆孔直 徑 （mm） 鉆孔間 距（m） 封孔深 度 (m) 預(yù) 抽 鉆 孔 90 與煤層 傾角一致 909468 封孔方式、材料及封孔工藝封孔方式、材料及

19、封孔工藝 封孔方式采用卷纏聚氨酯封孔。封孔材料為聚氨酯、抽放管及封孔麻布或毛巾布。 6.1.2、掘進(jìn)工作面瓦斯抽放 11 依據(jù)礦井掘進(jìn)工作面的實(shí)際瓦斯涌出的情況，在煤礦進(jìn)行巷道回采工作面準(zhǔn) 備時(shí)，如遇到掘進(jìn)工作面瓦斯異常涌出，通風(fēng)解決不合理情況下，應(yīng)采用邊掘邊抽的 方法， 鉆 孔 編 號(hào) 方位角 （） 傾角 （） 孔徑 （mm） 孔深 （m） 封孔深度 (m) 19 同煤層傾角 9451.08 218 同煤層傾角 9453.08 6.1.3、采空區(qū)瓦斯抽放 對(duì)于煤礦來(lái)說(shuō)，目前已有不少的全封閉采空區(qū)，可以設(shè)計(jì)采用密閉巷道法抽 放采空區(qū)瓦斯。該法是在回風(fēng)順槽內(nèi)打密閉，將管子插入采空區(qū)直接抽放采空區(qū)

20、瓦斯。 6.2 礦井瓦斯抽放量預(yù)計(jì) 按上述對(duì)回采工作面、掘進(jìn)工作面、采空區(qū)的瓦斯抽放量的預(yù)計(jì)結(jié)果，礦井的瓦 斯抽放量為15.99m3/min。各抽放量預(yù)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)礦井抽放量預(yù)計(jì)結(jié)果匯總表。 抽放量 抽放系統(tǒng) 工作面預(yù) 抽 （m3/min） 采空區(qū)（m3/min） 總量 （m3/min） 高壓系統(tǒng) 6.996.99 低壓系統(tǒng) 66 按年抽放365天，日抽放24小時(shí)計(jì)算，礦井年抽放量為6.7Mm3。 7、 瓦斯抽放管路和設(shè)備布置及選型 7.1 抽放管路布置及選型計(jì)算 7.1.1、瓦斯抽放管路系統(tǒng)的選擇 煤礦是正在生產(chǎn)的礦井，由于目前礦井已有抽放設(shè)施，故本設(shè)計(jì)抽放管路在 滿足設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上盡量采用

21、原有抽放管路，同時(shí)根據(jù)需要在工作面和采空區(qū)鋪設(shè) 抽放管路對(duì)煤層進(jìn)行綜合瓦斯抽放。 12 7.1.2、抽放瓦斯管道管徑、材質(zhì)、規(guī)格 瓦斯管路直徑選擇的恰當(dāng)與否，對(duì)抽放瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放效果均有很大 影響，直徑太大，投資太多造成浪費(fèi)，直徑過(guò)細(xì)不能滿足抽放要求且阻力過(guò)大影響抽 放效果。故一般采用下式計(jì)算，并參考抽放泵的實(shí)際能力使之留有備用量，同時(shí)尚需 考慮運(yùn)輸和安裝的方便。 D=0.1457(Q/V)0.5 本抽放設(shè)計(jì)按煤礦生產(chǎn)能力為45萬(wàn)t/a設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到本礦井有可能擴(kuò)大生 產(chǎn)規(guī)模（60萬(wàn)t/a）的特點(diǎn)，為減少今后重復(fù)投資的可能性，本設(shè)計(jì)在設(shè)備選型時(shí)考慮 一定的富余系數(shù)。采用主管路瓦斯抽

22、放平均濃度為40%左右、管內(nèi)瓦斯流速為12m/s參 與計(jì)算。 抽放管路均選用螺紋鋼管和聚乙烯管，管路管材均為國(guó)家定型產(chǎn)品，詳見(jiàn)G8163- 87。 為方便說(shuō)明，我們?cè)O(shè)定地面管路、井筒管路以及回風(fēng)大巷及盤區(qū)內(nèi)的管路為主干 管；回采工作面預(yù)抽管路（同時(shí)作為邊采邊抽管路）為支管1，掘進(jìn)工作面邊掘邊抽管 路為支管2。經(jīng)上式計(jì)算得選型結(jié)果見(jiàn)表7-1。 表表7-17-1 礦井預(yù)抽系統(tǒng)瓦斯管路選擇計(jì)算表礦井預(yù)抽系統(tǒng)瓦斯管路選擇計(jì)算表 選擇管路 名稱 序號(hào) 純量 (m3/min ) 濃度 （%） 混合量 (m3/min) 計(jì)算 內(nèi)徑 (mm) 壁厚 （mm） 外徑 （mm） 類型 主干 管 6.994017.

23、48 175.82 6219 無(wú)縫鋼 管 1 6.994017.48 175.82 6219 無(wú)縫鋼 管 采空區(qū)抽放系統(tǒng)為方便說(shuō)明，我們?cè)O(shè)定地面管路、井筒管路、回風(fēng)大巷及盤區(qū)內(nèi) 的管路為主干管；回采工作面埋管抽放管路為支管1，老采空區(qū)抽放管路為支管2，選 型結(jié)果見(jiàn)表7-2。 表表7-27-2 礦井采空區(qū)抽放系統(tǒng)瓦斯管路選擇計(jì)算表礦井采空區(qū)抽放系統(tǒng)瓦斯管路選擇計(jì)算表 選擇管路 名稱 序號(hào) 純量 (m3/min ) 濃度 （% ） 混合量 (m3/min ) 計(jì)算內(nèi) 徑 (mm) 壁厚 （mm） 外徑 （mm ） 類型 主干 管 41526.67 217.20 8325 無(wú)縫鋼 管 13 1 21

24、513.33 153.58 6219 無(wú)縫鋼 管 2 21513.33 153.58 6219 無(wú)縫鋼 管 7.1.3、抽放管路阻力計(jì)算 抽放瓦斯管路的阻力分摩擦阻力和局部阻力。 摩擦阻力按下式計(jì)算： Hm=9.81Q2L/(KD5) 對(duì)于高負(fù)壓系統(tǒng)對(duì)于高負(fù)壓系統(tǒng) （1）摩擦阻力為： Hm主管= 9.81Q2L/(KD5)=9.81(6.99x60)20.7331700/(0.7120.75) =5967Pa Hm支管1= 9.81Q2L/(KD5)=9.81(23.2060) 20.733900/(0.7120.75)=3159Pa （2）局部阻力為： H局=0.15x9127=1369Pa

25、 （3）管路阻力為： H局=9127+1369=10496Pa 對(duì)于低負(fù)壓系統(tǒng)對(duì)于低負(fù)壓系統(tǒng) （1）摩擦阻力為： Hm主干管= 9.81Q2L/(KD5)=9.81(27x60)20.8661700/(0.7130.95) =1874Pa Hm支1= 9.81Q2L/(KD5)=9.81(13.5x60)20.866900/(0.7120.75) =1839Pa Hm支管2=9.81Q2L/(KD5)=9.8113.5x60)20.866900/(0.7120.75) =1839Pa （2）局部阻力為： H局=0.15m主干管=0.15x5553=833 Pa 14 （3）管路阻力為： H總=

26、 5553+833=6386Pa 7.2抽放設(shè)備選型 7.2.17.2.1、抽放瓦斯泵的流量計(jì)算 抽放瓦斯泵流量按下式計(jì)算： Q=100QzK/(X) 則高負(fù)壓系統(tǒng)抽放瓦斯泵的流量計(jì)算結(jié)果為： Q預(yù)=100 x6.99x1.2/(600.8) =26m3/min； 采空區(qū)抽放系統(tǒng)抽放瓦斯泵的流量計(jì)算結(jié)果為 Q采=100 x6x1.2/(300.8) =40m3/min。 7.2.2、抽放瓦斯泵壓力計(jì)算 瓦斯抽放泵的壓力就是克服瓦斯從井下鉆孔口起，經(jīng)瓦斯抽放管路到抽放泵，再 送到用戶(如果利用)所產(chǎn)生的全部阻力損失，按下式計(jì)算： H=K(Hzk+Hm+Hj+Hc) 則預(yù)抽系統(tǒng)抽放瓦斯泵的壓力計(jì)算

27、結(jié)果為： H = 1.2（14000+10496+14000+5000）=35395Pa； 采空區(qū)抽放系統(tǒng)抽放瓦斯泵的壓力計(jì)算結(jié)果為： H = 1.2（5000+6386+5000）=19663Pa。 根據(jù)計(jì)算原有高、低抽采系統(tǒng)均能滿足礦井生產(chǎn)能力提升后的安全生產(chǎn)需要；其 中 SK-42 用于高負(fù)壓抽采系統(tǒng)，SK-85 用于低負(fù)壓抽采系統(tǒng)；余下的 SK-85 作為兩套系 統(tǒng)的備用泵。 7.2.37.2.3、抽放設(shè)備選型 根據(jù)抽放設(shè)備的選型原則和前面計(jì)算的瓦斯抽放泵所需抽放流量(Q)、 泵壓力(H) 和真空度(i)，考慮到抽放設(shè)備的工作特性以及抽放期間設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為適應(yīng)以后 的瓦斯抽放工作且

28、盡量降低重復(fù)投資可能性的角度出發(fā)選型。由于礦井已有抽放設(shè)備 （見(jiàn)表7-6）可以滿足目前抽放工作的需要，因此，本次設(shè)計(jì)本著節(jié)約的原則,盡量利 用原有泵站及設(shè)備。各水環(huán)真空泵機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表7-6。 表表7-67-6 現(xiàn)有抽放瓦斯泵參數(shù)表現(xiàn)有抽放瓦斯泵參數(shù)表 15 名稱型號(hào)功率電壓工作轉(zhuǎn)速數(shù)量 SK-4275kW660V730 r/min1 抽放泵 SK-85132kW660V372r/min 2 真空泵與同步電機(jī)直接連接 7.3 管路敷設(shè) 根據(jù)上述要求，結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，選擇管路敷設(shè)方式如下： 地面管路采用地溝敷設(shè)方式，考慮到該地區(qū)的降水量以及工業(yè)廣場(chǎng)的地質(zhì)情況等， 設(shè)計(jì)地溝深度為1.5m，寬度為

29、2.0m，敷設(shè)時(shí)預(yù)留1的流水坡度。 井下管路敷設(shè)采用沿巷道側(cè)幫敷設(shè)，總回風(fēng)大巷管路用混凝土支撐墩墊起，并用 半圓卡固定，防止管路下滑；在運(yùn)輸巷為了安全及不影響正常生產(chǎn)，管路敷設(shè)應(yīng)采用 支撐吊掛方式。在變坡處要安裝放水器，巷道分叉處將管路架空，用錨桿、卡子固定 在巷道邦上，不要影響行車和行人。 16 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1龔精斌,蔡寶家.豐城礦務(wù)局礦井瓦斯抽采與利用.江西煤炭科技.2008.06 2高宗曄,李洪發(fā).豐城礦務(wù)局瓦斯抽放和利用.江西煤炭科技.2008.09 3佘洛斐.礦井瓦斯抽放與利用.六盤水科技.2009.03 4Scha HG,周國(guó)才.礦井瓦斯抽放與利用.礦業(yè)譯叢.2009.12 5彭奏平,蔡寶家.淺談豐城礦務(wù)局利用瓦斯發(fā)電的設(shè)想.江西煤炭科技.2010.01 6彭成.我國(guó)煤礦瓦斯抽采與利用的現(xiàn)狀及問(wèn)題.中國(guó)煤炭.2007.08 7康德忠.龍鳳礦井瓦斯抽放與利用.東北煤炭技術(shù).2007.13 8孫欣.中國(guó)報(bào)廢礦井瓦斯抽放與利用.中國(guó)煤炭.2008.03 9郭慶勇,張瑞新.廢棄礦井瓦斯抽放與利用壩狀及發(fā)展趨勢(shì).礦業(yè)安全與環(huán)保. 2010.01 10李耀華.豐城礦務(wù)局開(kāi)展資源綜合利用的經(jīng)驗(yàn).煤炭加工與綜合利用.2010.07 11鄭立才.松藻礦務(wù)局礦井水利用可行性分析.礦業(yè)安全與環(huán)保.2010.01