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1、安源煤矿瓦斯抽放课程设计华北科技学院课程设计题目： 姓 名： 学 号： 专业班级： 院 部： 指导教师： 摘要随着煤矿生产技术水平的快速发展，煤矿生产能力大大提高，但是随着开采深度的增加矿井瓦斯涌出量也大大增加，矿井瓦斯已成为制约煤矿安全生产的“头号大敌”。安源煤矿瓦斯赋存情况复杂，涌出量较大，仅靠通风方法难以解决瓦斯超限问题，因而对矿井进行瓦斯抽采势在必行。本文介绍了矿井的基本概况，对矿井瓦斯抽放的必要性与可行性进行了分析；运用分源预测法计算矿井瓦斯涌出量，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，确定了抽采管路系统的相关参数；在计算抽放系统
2、的管道阻力和瓦斯泵的流量与压力的基础上，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，对降低工作面回采时瓦斯涌出量，减少瓦斯事故的发生，实现安全生产有重要作用。 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 ha
3、s become number 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 necess
4、ity and 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
5、 pipe diameter, determine the related parameters of extraction pipeline system; In calculating drainage system of the pipeline resistance and the gas pump flow and pressure, on the basis of choosing the suitable gas pump type.In this paper, the AnYuan coal mine gas drainage design, to reduce the gas
6、 emission 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 technology 目 录1 矿井概况11.1工作面位置11.2 井田地形与气候12 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性22.1 瓦斯抽放的必要性22.1.1 相关法规的要求22
7、.1.2 采掘工作面瓦斯治理的需要22.2抽采瓦斯的可行性32.3采面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瓦斯抽放方法的比较和选择53.1.3抽放钻孔的参数63.2回采期间工作面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
8、计参数134.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算134.2.1 瓦斯抽放管网系统134.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择144.2.3 管网阻力计算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置174.3 瓦斯抽放泵选型计算194.3.1 瓦斯抽放泵流量计算方法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
9、放系统的安装256.1瓦斯抽放系统安装的基本要求256.2 瓦斯抽放泵的安装256.3 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3310结 论341 矿井概况安源煤矿位于萍乡市东南5公里的安源镇境内，矿区内有专用铁路线6公里同浙赣线相连，另有公路与319
10、、320国道相通，交通便捷。安源井田位于高安煤田的西半部，东邻高坑矿，西邻五陂煤矿。东起锡坑H勘探线，西至X勘探线，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11305044.93，北纬2703742.65。主井坐标为：X=3054790，Y=38489746 1.1工作面位置1701工作面是一水平一采区段西翼k7煤层的采煤工作面。东面以回风下山保护煤柱为界，西面以老系统采空区保护煤柱为界，上下以1228m1210m标高为界。相对应的地面标高为1340m1420m，工作面地面位于团山村辖区内，地表为荒山荒地。煤层埋藏
11、深度130m192m。该工作面平均长度100m，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，最高点位于井田南西部，海拔高1543.1m，最低点位于井田北东部百车河河谷，海拔高1176.6m，最大相对高差366.5m。地形切割较大，沟谷发育，井田总体为构造剥蚀的低中山地貌。由于井田内地形相对较陡。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最低点，标高+1176.60m，为本井田最低侵蚀基准面。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, 如果矿井绝对瓦斯涌出
12、量超过40.0m3/min, 无论井型大小, 也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性, 必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统. 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: 当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.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有关规定及”先抽后采,
13、 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统.某煤矿设计生产能力为600Mt/年, 目前生产能力达到1000Mt/年. 从瓦斯涌出量预测结果 来看，矿井在生产过程中的瓦斯涌出量将达38.6 m3/min, 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 采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有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不
14、可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施. 虽然, 该矿回采工作面的绝对瓦斯涌出量已经超过5m3/min. 产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势.采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判断标准是: 在给定的巷道通风断面条件下，采掘工作面设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风量,即式(21)成立时, 抽放瓦斯才是必要的.(21) 式中: Q0 - 采掘工作面设计风量, m3/s； Q - 采掘工作面瓦斯涌出量, m3/min； K - 瓦斯涌出不均衡系数,取K=1.5； C -煤矿安全规程允许的采掘工作面瓦斯浓度，%，取C=1.2.2抽采瓦斯的可行性衡量煤层可抽性的指标主要有三项：煤层的透气性系数（）、钻孔瓦斯流
15、量衰减系数（）、钻孔瓦斯极限抽放量（Qj）。1）煤层的透气性系数（）煤层透气性是煤层对于瓦斯流动的阻力，是衡量煤层瓦斯预抽难易程度的重要标志。在测压钻孔压力稳定后，卸掉压力表，利用煤气表测定煤层钻孔在不同时间间隔的流量，根据钻孔瓦斯不稳定径向流动理论，采用如下公式进行试算和验算：A=qr/p02-p12, B=4p01.5/r2=x/ p01/2F0=10-21，=100A1.61B0.613F0=1010，=100A1.39B0.389F0=10102，=109.5A1.25B0.25F0=102103，=182.8A1.136B0.136F0=103105，=210.4A1.111B0.1
16、11F0=105107，=313.1A1.07B0.0695式中：x原始瓦斯含量，m3/t；p0、p1煤层原始瓦斯压力及巷道大气压，MPa；r钻孔半径，m；q钻孔排放时间为t时的煤孔段单位面积的瓦斯流量，q=Q/2rLQ钻孔排放时间为t时流量，m3/d；L煤孔段长度，m。2）钻孔瓦斯流量衰减系数（）在测压结束后卸下压力表，安上流量计测定钻孔的自然瓦斯流量及其随时间的变化，根据测定结果的最大瓦斯流量和钻孔见煤长度，计算钻孔瓦斯流量及其衰减系数。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。钻孔瓦斯流量衰减系数的具体测定方法是：选择具有代表性的地点打钻孔，先测定初始流量q0
17、，经时间t后，再测其瓦斯流量qt，然后用下式回归计算衰减系数：qt=q0e-t3）煤层抽放瓦斯难易程度分类抽放难易程度分类见下表: 煤层预抽瓦斯难易程度分类表指标难易程度(d-1)(m2Mpa2d)容易抽放10可以抽放0.0030.05100.1较难抽放0.050.1采空区的瓦斯抽采矿井开采过程中，围岩受采动影响，使回采工作面采空区瓦斯通过围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量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。若没能考察
18、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8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。采煤工作面控制范围为：工作面前方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.按抽出瓦斯来源分：本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采。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.按抽采瓦斯源的汇集工程方法分：抽采瓦斯钻孔法、抽采瓦斯巷道法和抽采瓦斯钻孔巷道综合法。根据MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范第4.1.1条规定：选择抽放瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦
19、斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：a)尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道；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，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；e)尽量采用综合抽放；f)抽放瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第7.1.2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7.1.3条规定：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽放方法。瓦斯抽放系统选择还应注意以下问题：（a）分期建设、分期
20、投产的矿井，抽放瓦斯工程可一次设计，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。一般情况下，宜采用集中建站方式。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。矿井抽放瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。一套抽放瓦斯系统难以满足要求。根据本煤层的特点，我们选取抽采瓦斯钻孔法，而钻孔抽采瓦斯的方法又有穿层钻孔抽采瓦斯、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，因为顺层钻孔抽采的适用条件是：单一煤层；煤层透气性较小但应有抽放可能；煤层赋存条件稳定，地质变化小
21、；钻孔要提前打好，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是煤层透气性较小但应有抽放可能，煤层赋存条件稳定，地质变化小。 附图4：回采工作面本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，暴露煤壁面积就大，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，孔径由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，而日本赤平煤矿孔径由65mm增至120mm，抽放瓦斯量增加到3.5倍。孔径应根据钻机性能，施工速度与技术水平、抽放瓦斯量、抽放半径等因素确
22、定，目前一般采用抽放瓦斯钻孔直径为60110mm。根据本煤层的特性，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，尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益。本煤层的倾向长度为160m，为了达到好的抽放效果，我们把钻孔从进风巷和回风巷顺煤层打入，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0.08（m2/MPa2.d)，根据表四，我们选取钻孔间距为35m。表四 钻孔间距选用参考值表煤层透气性系数(m2/(MPa2d)钻孔间距(m)备 注10-3-先采取卸
23、压增透措施后，才能抽放10-310-22510-210-15810-1108121010根据抽放条件，我们给定抽放时间为3个月以上。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）。 封孔长度既应保证不吸入空气又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下： 采取本煤层顺层钻孔抽放瓦斯的防突措施，在1201运输巷道、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
24、进行高负压抽放。1201采面回采前，1201 沿运输巷上帮、回风巷下帮采取施工间距为35m的倾向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，封孔长度不低于8米。抽采时间3个月以上，孔口抽放负压保持在13KPa以上。根据煤矿瓦斯抽采基本指标要求(最低要求)：瓦斯涌出量5Q10m3/min，抽采率应大于20%，故本设计要求抽放量应大于0.63m3/min。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运输巷根据防治煤与瓦斯突出规
25、定，结合渝兴煤矿实际，设计采用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量值对1201采煤工作面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，沿工作面方向布置2个检验测试点测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量值。 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140173+241201回风巷28083+351201运输巷360173+241201回风巷43083+351201运输巷560173+241201回风巷67083+351201运输巷730173+241201回风巷87083+351201运输巷
26、970173+241201回风巷103583+351201运输巷1175173+241201回风巷127583+351201运输巷1330173+241201回风巷143083+351201运输巷1570173+241201回风巷166583+351201运输巷按上述要求测定煤层瓦斯压力后，煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa、煤层残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径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
27、残余瓦斯压力的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了煤层残余瓦斯压力0.74MPa、煤层残余瓦斯含量8m3/t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1021工作面沿回风巷，在采空区内采用埋管抽放采空区瓦斯。、埋管抽放方式：在1021回采工作面回风巷内安设铁管，管径为200（离地面500mm），随着采面的推进，抽放管口（包括三通）保持埋入采空区，使用地面永久抽放泵产生负压，使采空区气体向埋管口流动，将采空区瓦斯抽出，以此减小采空区的瓦
28、斯涌出和解决工作面上隅角瓦斯超限的问题。、埋管抽放工艺：在回风巷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口进行保护、使用铁纱网（铁纱窗）对管口进行包扎，防止煤炭、矸石进入抽放管内，以此形成埋管口。并在工作面往后每隔1520m设置一组三通、使用风筒布或其他不漏气的面料将其封堵住，在工作面推进过程中，将埋管口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。当工作面推进到下一个埋管三通或埋管口完全进入采空区时，将该三通处的面料割破，使其对采空区不间断地抽放。、埋管抽放措施：、在抽放管路上钻设直径R5mmR10mm的小孔，在外罩铁纱网，以
29、防止矸石和煤被吸入，在外段（未进入采空区段）需要用风筒布等不漏风材料包裹，以断绝空气进入，造成抽放浓度下降。、抽放管路主管离地面不小于500mm，抽放管（带小孔）离顶板不大于300mm，以保证抽放效果。、采空区瓦斯抽放管路上必须安设调节阀，以便合理调整抽放负压和抽放流量。、在工作面上部与工作面夹角45度打设隔离风障，并以木垛来垫支瓦斯抽放管，以保护瓦斯抽放管路。、必须按规定定期对管内、回采面上隅角、回风巷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量、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： 、上隅角要及时回收，超前管理，工作面回采过程中运
30、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。 、上隅角回柱时要经瓦检员检查瓦斯，生产单位要洒水灭尘， 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，生产单位必须及时充满填实，消除瓦斯积聚空间，对局部漏气、瓦斯较大处采用黄泥或其它不燃性材料进行封堵，确保瓦斯不超限。 、上隅角充填使用的编织袋必须是“双抗”袋（即抗静电，抗阻燃），否则严禁使用。 、上隅角充填的“双抗”袋挪移时，工作面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头，瓦检员负责监护；瓦斯抽放管路必须悬挂在巷道顶部后，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
31、保抽放设施完好。 、 高瓦斯回采工作面、突出煤层工作面必须设专职瓦斯检查员、 放炮员（人员一般应相对固定）、安全监察员，实行现场交接班，发现问题及时汇报处理。 、回采工作面上隅角（工作面切顶线与风巷煤壁上帮交汇处）必须设置 T0 瓦斯传感器，安设的位置距离上帮、顶板、采空区切顶线各 300 。T0 瓦斯传感器的报警点、断电点、复电点、断电范围与工作面 T1 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
32、上隅角风障的挂设，负责监督 TO、T1 探头按规定位置吊挂。 回采工作面上隅角应悬挂瓦斯管理牌板，由工作面采煤当班跟班干部和瓦斯检查员负责管理，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，并保持一台便携仪悬挂在上隅角规定位置。 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署、井下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利用要求，以及矿井的发展规划等因素确定，并宜避免或减少主干管路系统的改动。 、管路的敷设宜减少曲线，并宜使管路的长度较短。、管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道中。若必须敷设在运输巷道内时，应采取必要的安
33、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、掘工作面及机电硐室内。、抽采管路系统宜符合管道运输、安装和维护方便的要求。3.3.2抽采管路管径、壁厚计算及管材选择、抽采管径选择：选择瓦斯管径，可按下式计算： 式中 D瓦斯管内径，m；Q管内瓦斯流量，m3/min；V瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V1015m/s，在此取10m/s。可得：、抽采管路壁厚选择：选择管路壁厚可按下式计算： （6.2.2）式中:管路壁厚（mm）；P管路最大工作压力（MPa）；d管路内径（mm）；容许压力（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60M
34、Pa，无缝钢管可取80MPa。管路最大工作取5Mpa,容许压力取80Mpa,=P*d/2=5*300/2*80=10mm、抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便等要求。3.3.2抽采设备选型 瓦斯抽采泵应选用湿式。 抽采设备应配备防爆电气设备及防爆电动机。 备用的抽采泵及附属设备应与抽采设备具有同等能力。抽采附属装置和设施：主管、干管、钻场及其他必要地点应装设瓦斯量测定装置。钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处应设置放水器，管路宜每隔200300m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
35、相匹配。地面主管上的阀门应设置在观察井内，观察井应位于地表以下，并应采用不燃性材料砌成，且不应透水。干式瓦斯抽采泵吸气侧管路中，应装设具有防回火、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).液压系统; 5). 3.4.2 钻孔封孔抽放钻孔封孔方式主要有水泥注浆泵封孔, 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. 在煤层中封孔长度不小于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
36、孔, 凝固时间长, 对于倾斜钻孔不易充满. 因此, 应该使用人工聚胺脂封孔.聚胺脂封孔就是由异氰酸脂和聚醚并添加几种助剂反应而生成硬质泡沫体密封钻孔. 聚胺脂封孔采用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即可符合要求.1 集气孔段; 2聚氨酯封孔段; 3水泥砂浆封孔段; 4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数根据煤矿提供的地质资料和矿井设计资料, 某煤矿的设计瓦斯抽放量按一台抽放泵同时服务两个回采工作面(目前只布置一个回采工作面)和三个掘进工作面, 纯瓦斯抽放量取11.58m3/mi
37、n(将来最大瓦斯抽放量). 瓦斯抽放浓度按30%计算.4.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算4.2.1 瓦斯抽放管网系统在选择瓦斯抽放管路系统时, 主要根据抽放泵站位置, 开拓巷道布置, 管路安装条件等进行确定. 抽放管路应尽量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巷道, 同时还要考虑供电, 供水, 运输方便.抽放泵的位置可以布置在地面也可以布置在井下. 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中, 这样可以减少抽放管路的长度, 并随时根据抽放地点的需要改变抽放泵的位置, 可以节省管路投资, 节省防爆装置和避雷装置, 其必要条件是抽放管路的瓦斯排放到采区回风巷
38、或总回风巷后, 在较小范围内经过稀释达到风流瓦斯浓度不超限.当矿井总回风巷瓦斯浓度高, 抽出的瓦斯不能排放到总回风巷, 或井下供水,供电及安装成本较高, 或地面距离抽放地点较近时, 把瓦斯抽放泵安装到地面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，工作面到新材料井井口的距离较短, 且工作面需要抽放的瓦斯量较大，因此，建立地面永久瓦斯抽放系统较为合理.根据矿井采掘工作面的具体位置及开拓布置, 确定将地面永久瓦斯抽放站布置在距离新材料井附近且地势平坦, 无地质灾害和洪水影响的地点. 要求瓦斯抽放泵站房50m范围内无主要建筑及民房, 在泵房周围20m设立围墙或栅栏, 并严禁明火.根据某煤矿
39、的井下开拓巷道和地表设施的具体情况,考虑了两种井下管道布置最长路线.方案1: 1701工作面顺槽 二一区专用回风下山 东轨大巷 材料立井 抽放泵房 放空管;方案2:1701工作面顺槽 二一区轨道下山 东轨大巷 材料立井 抽放泵房 放空管;如果把主管道延伸到1701工作面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本相同, 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： （35）式中 D-瓦斯抽放管内径，m； Q-抽放管内混合瓦斯流量，m3/min； V-抽放管内瓦斯平均流速，经济流速V5-15m/s, 取V=7 m/s.约定： 采区、回风
40、井及地面瓦斯抽放管为干管； 综采综放工作面瓦斯抽放管为支管1； (将来)综采工作面瓦斯抽放管为支管2.根据各瓦斯抽放管内预计的瓦斯流量，按式（35）计算选择的瓦斯抽放管管径如表32示. 瓦斯抽放管选用无缝钢管.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/min）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11.583038.600.34240210支管16.503021.670.256 2757支管25.083016.930.227 2757备注：边掘边抽瓦斯管留做工作面高位瓦斯抽放管. 考虑将来有可能布置两个工作面, 故选支管1与支管2
41、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, 支管2直径 D = 0.242m. 故主管选择直径为402mm的无缝钢管, 壁厚可选择9mm或10mm. 掘进及回采工作面支管可选择直径为275mm的无缝钢管, 壁厚可选择7mm.4.2.3 管网阻力计算. 摩擦阻力（Hm）计算 (36)式中: Hm 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量，m3/h； 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.为了保证选用的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最困难时期所需抽放负压，应根据矿井各生产时期瓦斯
42、抽放系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽放管线来计算矿井抽放系统总阻力.由于矿井的服务年限较长，且中后期开采的采区煤层瓦斯含量高，考虑到瓦斯抽放泵的有效使用年限仅为15年左右，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大阻力. 根据矿井前期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最困难管线如下：地面抽放泵站干管(长度为70m)材料立井抽放干管(长度为580m)采区抽放干管(长度为1280m)工作面抽放支管(长度为1200m).前期最困难抽放管线阻力计算结果如表33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）L（m）KD（cm）Hm（Pa）干管38.600.8661
43、9300.7138.21522.81支管21.670.86612000.7126.12004.14合计3526.95.局部阻力（Hj）计算管路局部阻力损失按直管阻力损失的15%计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为:Hj =0.15 Hm = 0.15 x 3526.95 = 529.04 Pa.(3). 总阻力（H）计算H = Hm + Hj= 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(也称混合器)相连, 汇流管与钻场瓦斯管连接, 然后钻场瓦斯管与布置在巷道中的瓦斯抽放支管相连接. 瓦斯抽放主管均采用法兰盘螺栓紧固连接, 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一般要求由于煤矿井下的环境条件比较恶劣, 巷道变形较大高低不平, 坡度大小不一, 空气潮湿管路易生锈, 为此对煤矿井下瓦斯抽放管路的敷设有如下要求:(1). 瓦斯抽放管路应采取防腐, 防锈蚀措施;(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). 瓦斯抽放管路敷设要求