车集煤矿瓦斯抽放设计.doc

车集煤矿瓦斯抽放设计 说 明 书 编 制 人 编制时间2008年9月10日 1 矿井概况 车集煤矿位于河南省永城市境内，南起豫皖边界，北到第26勘探线，西至F1-2、F8断层和煤层露头线，东部至F2、F6断层及各煤层-1000m等高线。南北走向14km，东西倾向宽3-5km，井田面积61.4km2，可采储量22203万吨，1992年开工建设，1999年12月正式投产，核定生产能力235万t/a。 1.1 井田地质构造情况 根据河南永夏矿区车集矿精查地质报告、永煤集团车集矿建井地质报告和近几年的采掘揭露情况，井田范围内断层多，火成岩不规则侵入。 1.2煤层赋存情况 矿井可采煤层为二叠系山西组及下石盒子组的二2、三22、三3、三4组煤层。由下至上二2煤层平均厚度为2.8m，三22煤距二2煤80m左右，平均厚度为1.99m；三3煤距三22煤0.15-20 m不等，平均可采厚度为1.60m；三4煤距三3煤8 m，平均可采厚度为0.94m。煤质为特低硫、特低磷、中灰份、高发热量的优质无烟煤。矿井水文地质条件中等。煤层浅部低瓦斯，深部瓦斯局部富集。 1.3矿井开拓方式 车集煤矿为立井单水平上下山开拓，一个主井、一个副井，南、北两翼各有一个回风立井。南北翼水平大巷布置在煤层顶板中，标高为-550m。 1.4矿井开拓方式 目前矿井采煤方法以走向长壁采煤法为主，局部采用倾斜或伪斜长壁采煤法，回采工艺采用综采。 1.5矿井通风方式 矿井通风方式为两翼对角式，通风方法为抽出式，工业广场布置主、副井进风，南北风井回风。南翼风井运行的两台主要通风机型号为G4-73-11No.25DⅠ、Ⅱ，配用电机功率为630kw； 北翼风井运行的两台主要通风机型号与南风井一样，配备电机功率630kw。目前，南翼风井风量6200m3/min，北翼风井风量4500m3/min，矿井总风量10700m3/min。 1.6矿井瓦斯情况 根据2007年矿井瓦斯等级鉴定结果，车集煤矿为低瓦斯低二氧化碳矿井。车集煤矿矿井瓦斯绝对涌出量为11.53m3/min，矿井相对瓦斯涌出量为2.32m3/t，采区最大瓦斯涌出量为5.86m3/min；矿井二氧化碳绝对涌出量为11.52m3/min，相对二氧化碳涌出量为2.32m3/t。但是随着开采深度的增加，车集矿在27采区、26采区、23延伸采区从精查地质报告和实际揭露煤层看，局部地点瓦斯富集。在一定程度上制约了生产。 2 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性 我矿随着开采深度的增加，瓦斯涌出量明显增加，其中27采区、26采区均存在瓦斯赋存异常区。 27采区的2707下巷和上巷在掘进期间，虽然使用215对旋风机2台，供风量达700m3/min,同时还采取了煤层注水技术，但是回风流中的瓦斯浓度在割煤期间仍然达到0.4－0.5％之间。精查地质报告中本采区的5605孔（底板标高-541.34 m）瓦斯含量达10.67cm3/g，405孔（底板标高-655.86 m）瓦斯含量达14.49cm3/g。26采区精查地质报告中本采区的1028钻孔（底板标高-901.37m），瓦斯含量达到13.37cm3/g。1819钻孔（底板标高为-921.63 m），当采取二2煤芯时，由于煤中瓦斯含量高，压力增大，结果将煤芯从待卸的煤管中喷出来。23延深采区根据矿井瓦斯地质图预测，本采区蒋庄向斜区域及采区南部边缘瓦斯含量较高。精查地质报告中记录上述几个钻孔在取芯时都发生过瓦斯喷出现象。 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, 为保证矿井的安全生产，决定对26、27采区进行瓦斯抽放，23延伸采区正在开拓，暂时不考虑瓦斯抽放。 2.1 矿井瓦斯涌出量预测结果 根据我矿27、26采区实际瓦斯涌出情况及地质勘探期间27、26采区钻孔瓦斯参数情况和河南理工大学对27、26采区瓦斯测定情况（见表2－1至表2-4），由此可知，26采区和27采区瓦斯含量较高。 河南理工大学27采区瓦斯参数测定情况 表2-1 测点位置 孔号 瓦斯含量（m3/t ） 瓦斯压力（MPa） 2703上巷车场 1 10.36 0.42 2 9.35 0.5 2703下巷车场 1 11.3 0.48 2 7.17 0.42 2707上巷车场 1 7.21 0.25 2 8.85 0.27 2707下巷车场 1 3.1 0.35 2 2.11 0.1 2713上巷车场 1 10.48 0.7 2 11.89 0.92 27轨道水仓底部 1 0.7 地质勘探期间27采区钻孔瓦斯情况 表2-2 孔号 瓦斯含量（m3/t ） 5065 10.67 404 7.4 405 14.49 509 6.77 地质勘探期间26采区钻孔瓦斯情况 表2-3 孔号 瓦斯含量（m3/t ） 901 13.37 1203 9.74 1228 8.52 1528 8.84 1527 8.72 1529 7.91 18192 发生煤芯爆裂 河南理工大学对26采区瓦斯参数测定情况 表2-4 测点位置 孔号 瓦斯含量（m3/t ） 瓦斯压力（MPa） 26轨道石门水泵房通道 1 6.95 0.9 2 7.72 1.0 26轨道下山底部 1 1.91 0.3 2 0.83 0.25 26轨下与回风交叉处 1 10.99 0.3 2 7.89 0.4 26皮带下山底部 1 2.47 0.4 2 0.1 2.2 回采工作面瓦斯涌出来源与构成 三 22煤与二2煤相距80米，所以回采工作面瓦斯来源主要是本煤层。随着开采深度的增加，在二2煤层瓦斯异常区,绝对瓦斯涌出量将超过5m3/min。 2.3 瓦斯抽放的必要性 为了更好的贯彻“先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，从瓦斯测定参数来看，矿井瓦斯异常区绝对瓦斯涌出量较高, 在个别掘进、回采工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min和5m3/min,单纯靠通风系统来稀释瓦斯比较困难,因此，必须建立瓦斯抽放系统。 2.4 瓦斯抽放的可行性 本煤层瓦斯抽放的可行性是指在自然透气条件下进行预抽的可能性.衡量本煤层瓦斯预抽可行性指标有2个车集矿煤层透气性系数λ为0.2103-2.0109，可以判定车集煤矿二2煤层属于可以抽放煤层。钻孔瓦斯流量衰减系数（α）为0.0426-0.3653 d-1，可以判定二2煤属于可以抽放-较难抽放煤层。 按λ、α和Qj判定本煤层瓦斯抽放可行性标准如表2－5示。 本煤层预抽瓦斯难易程度分类表 表2－5 抽放难易程度 钻孔瓦斯流量衰减系数 α（d-1） 煤层透气系数 λ（m2/MPa2d） 容易抽放 10 可以抽放 0.003～0.05 10～0.1 较难抽放 0.05 0.1 2.5 矿井瓦斯储量与可抽量 矿井瓦斯储量是指在煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层及围岩所储存的瓦斯量，开采二2深部煤层时，根据已经掘进的巷道和地质精查报告中钻孔瓦斯含量进行估算，按每吨煤瓦斯涌出量8m3计算；二2煤层深部工业储量为3749.3万t，（其中包含23采区-800水平以下部分储量），根据公式 （2－1） 式中 Wk-----矿井瓦斯储量，万m3； C------围岩瓦斯储量系数 ，取C 1.05； A-----二2煤层工业储量，万吨； X------二2煤层平均瓦斯含量，m3/t. 可抽量是指矿井瓦斯储量中能被抽出的瓦斯量，由下式计算 （2－2） 式中 Wkc ----矿井瓦斯可抽量，万m3； ηk ----矿井瓦斯抽放率，根据煤矿设计规范预计， 取平均值ηk 40； Wk ---- 矿井瓦斯储量，万m3。 矿井瓦斯储量和可抽量计算结果如表2－6所示. 由表可知， 矿井瓦斯储量和可抽取量分别为31494万m3和12598万m3。 表2－6 矿井瓦斯储量及可抽取量计算结果 储量类别 煤层 煤炭工业储量 （万吨） 平均瓦斯含量（m3/t） 瓦斯储量 （万m3） 可抽量 （万m3） 开采层 二2 3749.3 8 31494 12598 3 矿井瓦斯抽放方案初步设计 3.1 抽放方法选择的原则 选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件, 瓦斯基本参数, 瓦斯来源, 巷道布置, 抽放瓦斯的目的及瓦斯利用等因素来确定, 并应遵守以下原则 1.抽放方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。 2. 应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量进行分析, 有针对性地选择抽放瓦斯方法, 以提高瓦斯抽放效果。 3. 在满足瓦斯抽放的前提下, 应尽可能地利用生产巷道, 以减少抽放工程量。 4. 选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。 5. 选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果, 降低瓦斯抽放成本。 6. 瓦斯抽放应有利于钻场, 钻孔的施工和抽放系统管网的设计, 有利于增加钻孔的抽放时间。 3.2 抽放瓦斯方法选择 车集煤矿抽放瓦斯的目的是要把工作面的瓦斯涌出量降低到通风能解决的水平或减轻矿井通风负担。因此, 确定矿井抽放瓦斯的方法为开采煤层抽放（包括开采工作面和掘进工作面抽放）、高位钻孔裂隙抽放和采空区瓦斯抽放等方式。 选择的瓦斯抽放方法如下 （1）采用预抽和边采边抽相结合的抽放方法抽放回采工作面瓦斯； （2）掘进工作面采用边掘边抽方法抽放本煤层瓦斯。 3.2.1 回采工作面本煤层瓦斯抽放 采用预抽和边采边抽相结合的抽放方法，即利用工作面进风巷和回风巷向煤层打平行钻孔预抽本煤层瓦斯，并利用回采工作面前方超前卸压效应边采边抽本煤层瓦斯，以提高煤层瓦斯抽放效率。 钻孔布置方式如图3－1示. 3.2.2 掘进工作面瓦斯抽放 掘进工作面抽放瓦斯的方法采用边掘边抽和先抽后掘两种， 抽放钻孔布置方式如图3－2和3-3所示。 1、掘进工作面边掘边抽就是在煤巷掘进工作面后5m处的巷道两邦各施工一个钻场， 钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置的要求, 选用钻机的外形尺寸及钻杆长度而定. 根据该矿的具体情况, 每组钻场在煤巷两侧错开布置, 其规格为 4 x 4 x 2m, 采用锚网支护， 相邻两组钻场之间的间距为40-50m。 在每一钻场内, 沿走向布置3个边掘边抽钻孔, 即左, 右钻场各三个, 孔深60m左右。 钻孔布置参数如下 钻孔长度 60m； 钻孔直径 ∮89mm； 相邻孔间夹角 3～5； 钻场间距 50m； 钻场内钻孔数 3个； 封孔深度 5m； 封孔方式 马丽散封孔。 图3－2 图3－2 掘进工作面边掘边抽瓦斯钻孔布置示意图 2、掘进工作面先抽后掘就是在煤巷掘进工作面向前方煤层施工扇形钻孔, 每个循环6-9个钻孔, 钻孔深度15-20m, 每个循环间距10-15m, 预计抽放时间为3小时以上，或根据瓦斯涌出量的大小，适当增加或减少抽放时间， 钻孔终孔点分别距离巷道中心线0m, 1m和2.5m. 钻孔布置的原则就是保证将钻孔布置在煤层内, 钻孔倾角与巷道底板平行或根据煤层的厚度向上或下倾斜， 当掘进工作面抽放钻孔数量较多时, 为扩大钻孔覆盖范围, 抽放钻孔应以巷道中线为基准, 向周围煤体呈放散状排列, 以提高抽放效果。 图3－3 3.2.3 采空区瓦斯抽放 在回采的过程中，随着采空区面积的不断增大，采空区内积聚的大量瓦斯，在开采过程中会向工作面涌出, 而且在工作面采完密闭后也仍有瓦斯涌出。所以在工作面隅角进行插管抽放也是必要的。 3.2.4 抽放量预计及抽放服务年限 由于矿井瓦斯抽放方式为采空区抽放、边采边抽和边掘边抽，瓦斯抽放服务年限与采区生产服务年限相同。 3.2.4.1 回采工作面本煤层预抽量预计 对于回采工作面，回采前打顺层钻孔进行预抽，回采时高位钻孔和采空区抽放同时进行。 回采工作面瓦斯涌出量预测 预测方法如下 q总q1q2q3 式中 q总工作面瓦斯涌出总量m3/t q1开采层瓦斯涌出量m3/t q2邻近层瓦斯涌出量m3/t q3围岩瓦斯涌出量m3/t q1K1K2X0-X1（1－Y）/C 式中K1与采煤方法有关的系数 K2考虑煤柱的瓦斯涌出系数 采用长壁式采煤方法时K1L-2h/L 式中L采煤工作面长度 m h巷道瓦斯排放带宽度m， h的取值为10.5米 K1150-10.52/1500.86 K2Σl/L 式中Σl采空区中残留煤柱沿倾斜方向的宽度m始采工作面为0。 K20 C工作面回采率，工作面为95 X0煤层瓦斯含量 8m3/t X1残存瓦斯含量，2m3/t Y工作面预抽率40 q10.868-2/0.955.43m3/t q2X0i-XliK3 式中临近层三22距离二2煤达80米，且处于二2煤的上方，这里不进行考虑。 q20 q3q1K4 m3/t K4决定于顶板管理方法的围岩瓦斯涌出系数，全部冒落法时，K40.1～0.2 取0.15 q35.430.150.815 m3/t 所以工作面瓦斯涌出量为q5.4300.8156.245m3/t 预计工作面日产3000吨煤，工作面瓦斯绝对涌出量为 Q6.2453000/246013m3/min 通常机采、综采工作面取1.2～1.6，本次取1.4。故预计工作面最大瓦斯涌出量为 131.418.2m3/min。 3通风情况 ①采煤期间通风情况 采煤期间净通风断面9m2，考虑其它影响，其最大配风量取800m3/min，按回风流中瓦斯最大浓度为0.6计算，考虑安全系数风排瓦斯量为4.8m3/min。 4瓦斯抽放量预测 根据瓦斯涌出量及风排瓦斯量可得瓦斯抽放量为13.4m3/min。 3.2.4.2 掘进工作面边掘边抽瓦斯量预计 按每次抽放6孔，每孔流量0.15 m3/min，则掘进期间每个迎头的抽放量为 Q10.9m3/min.，按6个掘进迎头计算，则2个采区的抽放是量为 Q掘总5.4 m3/min。 3.2.4.3 矿井瓦斯抽放量预计 按2个综采工作面，6个掘进工作面同时抽放，预计矿井最大瓦斯抽放总量可以达到32.2m3/min.按年抽放365天、日抽放24小时计算，矿井年最大瓦斯抽放量可以达到1692万m3. 3.2.5 抽放参数的确定 根据目前矿井的具体情况和所选用的抽放瓦斯方法, 设计矿井的瓦斯抽放浓度为25.当采煤工作面推进至该孔孔口附近时, 拆除钻孔. 瓦斯抽放实践证明, 由于预抽煤体瓦斯, 使煤体发生收缩变形, 当煤体原来占据的空间体积相等时, 煤体的收缩既使原有的裂隙加大, 又可以产生新的裂隙. 从而, 使煤层的透气性增加, 提高瓦斯抽放效果。 3.3 瓦斯抽放钻孔施工及设备 回采工作面顺层钻孔采用MD－150和MD-300钻机，掘进工作面钻孔采用风动钻具或7.5KW的洛阳岩石钻机。 3.3.1 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.价格. 推荐选用国产的MD－150和MD-300型钻机. 主要用于井下钻探深度为150m-200米的各种角度的瓦斯抽放钻孔, 勘探钻孔等多用途的工程钻孔施工. 3.3.2 钻孔施工技术安全措施 除了采取钻孔施工技术的一般安全措施略外, 还必须采取以下特殊措施 1. 在施钻地点附近安设一组6个压风自救器和一台电话; 2. 采煤工作面放炮时, 撤出施钻人员至安全地点, 放炮期间, 所有人员均不得进入回风系统; 3. 放炮后, 待施钻现场瓦斯不超限, 整个区域无安全异常, 则可保持正常施钻; 4. 若施钻现场发生安全异常, 则立即按安全路线撤离。 3.3.3 钻孔封孔 抽放钻孔封孔方式主要利用马丽散或聚胺脂封孔, 在岩层中封孔长度不小于3m. 在煤层中封孔长度不小于6m.。 因为使用水泥沙浆封孔, 凝固时间长, 对于倾斜钻孔不易充满,因此, 应该使用马丽散或聚胺脂封孔。 虽然马丽散或聚胺脂封孔的成本略高于水泥浆封孔, 但聚胺脂封孔操作简单, 省时省力, 气密性好, 抽放效果好, 非常适用于车集煤矿。 3.3.4 瓦斯抽放参数监测 管道内安装孔板和管道瓦斯参数监控子系统, 对抽放管道的负压, 瓦斯浓度, 瓦斯流量, 温度进行监测。并在抽放巷道口栅栏外5米以内安设瓦斯抽放监测传感器。栅栏应布置在上风侧5米,下风侧30米以内。 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 根据我矿实际，在26采区和27采区各安装2套瓦斯抽放系统，采用分源抽放，将抽出的瓦斯直接排到专用回风巷中。 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。 ①27采区瓦斯抽放管网系统 27采区1瓦斯抽放泵站建在南副巷一联巷。将抽出的瓦斯直接排到南翼总回风巷中。 27采区抽放管路系统确定如下 回采工作面抽放钻孔/采空区埋管 27采区皮带下山 南副巷瓦斯抽放泵站南翼回风井。 27专用回风巷贯通后 27专用回风巷贯通后为了满足分源抽放27采区还需再建一个瓦斯抽放泵站。27采区2瓦斯抽放泵站建在2704上平台。 27采区2瓦斯抽放管路系统确定如下 回采工作面顺层抽放钻孔/采空区埋管 27采区回风下山 27一联巷瓦斯抽放泵站27总回风 ②26采区瓦斯抽放管网系统 26采区的瓦斯抽放泵布置在26轨回一联巷内，将抽出的瓦斯直接排到26总回风巷中。 26采区抽放管路系统确定如下 回采工作面抽放钻孔/采空区埋管 26采区皮带石门（或26轨道石门）瓦斯抽放泵站26总回风。 4.2.2瓦斯流量确定 ①高位裂隙钻孔 A、抽放工艺的确定 高位裂隙钻孔在工作面回风巷每个钻场施工一组，如果两钻场间距大于钻机施工能力，则在两钻场间再增加一个钻场，每组施工4个钻孔，钻孔终孔距煤层顶板15-20米。钻孔采用Φ108钻头开孔至6米，然后用Φ89钻头施工至终孔，钻孔深为钻场间距加上10-20米压茬距离，开孔位置位于距煤层顶板向下1.5-2米处，封孔采用马丽散或聚氨树脂进行封孔，封孔长度不小于6米。具体钻场设计见钻场钻孔设计平面图，每个钻场钻孔设计图根据钻场位置、煤层、瓦斯情况进行施工设计 。 B、抽放流量的确定 根据我矿煤层透气性等情况进行分析，单孔预计最大流量为4m3/min，考虑本工作面瓦斯涌出量情况决定最多每个钻场施工钻孔为4个，抽放瓦斯浓度为25，瓦斯抽放纯量为4m3/min。 抽放流量单孔流量同时最多抽放钻孔数 4m3/min.孔4孔16m3/min ②顺层钻孔抽放 A、抽放工艺参数确定 在进风巷和回风巷的钻场内施工顺层钻孔，每10米施工一个顺层钻孔，需要300个顺层钻孔。 B、确定抽放流量 根据我矿顺层抽放及本工作面的实际情况，进行分析单孔预计最大流量为0.10m3/min，考虑本工作面瓦斯涌出量情况决定最多抽放钻孔为300个，瓦斯抽放浓度为25。瓦斯纯量为7.5m3/min。 抽放流量单孔流量同时最多抽放钻孔数 0.10m3/min孔300孔30m3/min。 ③采空区抽放 A、抽放工艺参数确定 将瓦斯抽放管直接插入采煤工作面回风隅采空区内2-3米，用细纱网包住管口，避免煤块吸入管内。 B、确定抽放流量 根据我矿实际情况，按吸入混合气体量30m3/min，采空区内瓦斯浓度为10计算。吸入纯量为3m3/min。 根据工作面及国家有关规定，顺层钻孔应该提前抽放，高位钻孔与采空区抽放可同时进行。 4.2.3抽放管径选择 （1）管径 瓦斯管径可采用如下公式计算 D0.1457Q/V1/2 式中D瓦斯抽放管管径 m Q瓦斯混合流量m3/min V瓦斯在管道中平均流速m/s，一般为5V15m/s， 27采区瓦斯抽放管路 27采区考虑1个采面，2个掘进面同时抽放 D27主0.145765/121/2＝0.34m D27回风高位顺层0.145730/151/2＝0.20m 或D 27进风顺层或掘进支＝0.145730/151/2＝0.20m D27采空＝0.145730/151/2＝0.20m 26采区瓦斯抽放管路 26采区考虑两个采面，4个煤巷掘进头同时抽放，并考虑两个泵站都能进行本煤层抽放。 D26主0.141585/151/2＝0.35m D26高位0.141530/151/2＝0.20m 或D 26顺层＝0.141530/151/2＝0.20m D26采空＝0.141530/151/2＝0.20m 故26、27采区瓦斯抽放泵站主管路采用直径355mm聚乙烯瓦斯抽放管，支管路采用直径为200mm聚乙烯抽放管路。 （2）管材 选用聚乙烯瓦斯抽放管，管路的选择符合如下标准 1、执行标准MT558.1-2005及GB/T13663-2000 2、壁厚Ф200mm≥20mm；Ф355mm≥32.2mm； 3、公称压力1.25MPa； 4、负压-0.07 MPa-0.09 MPa； 5、颜色黑色； 6、连接要求法兰盘连接； 7、性能抗静电、抗阻燃、坚固耐用、管路密封性能好不漏气； 8、产品性能完全符合MT558.1-2005 及GB/T13663-2000标准要求，并将该标准作为本协议的附件。 4.2.4 管网阻力计算 ⑴. 摩擦阻力（Hm）计算 4－1 式中 Hm----管路摩擦阻力，Pa； L ----管路长度，m； Q-----抽放管内混合瓦斯流量，m3/h； γ----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 27采区1泵站抽放管路南副巷（1400m）27回风 长度为1100m工作面采空区1600m。 26采区最困难时期抽放管路26瓦斯抽放泵站26回风（1000 m） 工作面采空区（1600 m）。 最困难抽放管线阻力计算结果如表4－1示. 表4－1 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） γ L （m） K D （cm） Hm （Pa） 27采区干管1 60 0.911 2500 0.71 35 5512 27采区干管2 85 0.911 1000 0.71 35 6233 27采区支管（高位顺层） 30 0.911 1600 0.71 20 20391 27采区支管（采空区） 30 0.9554 1600 0.71 20 22496 27采区支管（顺层） 30 0.911 1600 0.71 20 20391 26采区干管 85 0.911 1000 0.71 35 6233 26采区支管（高位顺层） 30 0.911 1600 0.71 20 20391 26采区支管（采空区） 30 0.9554 1600 0.71 20 22496 26采区支管（顺层） 30 0.911 1600 0.71 20 20391 最困难抽放管线阻力为采用高位裂隙抽放和本煤层抽放共同进行时，此时的总的管路摩擦阻力为 H27采区1泵站 55122039125903 Pa H27采区2泵站 62332039126624 Pa H26 泵站 62332039126624Pa ⑵.局部阻力（Hj）计算 管路局部阻力损失按直管阻力损失的20计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为 H27采区1泵站 0.20 25903 5181Pa. H27采区2泵站 0.20 26624 5324Pa. H26泵站 0.20 26624 5324Pa. 3. 总阻力（H）计算 H（27采区1泵站）总 51812590331084Pa. H27采区2泵站 53242662431948Pa. H26泵站 53242662431948Pa. 4.2.5 瓦斯抽放泵选型 （1）阻力计算 高位钻孔与顺层钻孔抽放的管路总阻力为 H27采区1泵站 31.08 Kpa H27采区2泵站 31.948 KPa H26泵站 31.984KPa （2）孔口负压 孔口负压用于克服瓦斯在钻孔内、岩石裂隙内的流动阻力，由于阻力较大一般不应小于13 KPa，故取15KPa。 3抽放泵选型 ①瓦斯泵压力计算 Hp（∑H管HkKp Hp－－瓦斯泵工作压力 ∑H管－－进排气管磨擦阻力和局部阻力之和 KPa Hk－－孔口负压 Kp－－备用系数取1.2 Hp27采区1泵站＝（31.0815）1.2＝55.296 KPa Hp27采区2泵站＝（31.94815）1.2＝56.34 KPa Hp26采区泵站＝（31.98415）1.2＝56.34 KPa ②瓦斯泵流量计算 Q27采区1泵站K.∑Q纯/Cη 式中 QP－－瓦斯泵工作流量 m3/min Q－－抽放瓦斯纯量，顺层和高位钻孔合计13m3/min（只考虑一个工作面顺层和高位裂隙抽放） Ｃ－－泵吸气口瓦斯浓度％ 取25 η－－泵的机械效率取0.80 K－－综合系数 KQ＝1.2 Qp27采区1泵站131.2/0.250.80＝78m3/min Q27采区2泵站K.∑Q纯/Cη 式中 QP－－瓦斯泵工作流量 m3/min Q－－抽放瓦斯纯量，顺层和高位钻孔合计18m3/min（一个工作面顺层和高位裂隙抽放另一个工作面进行高位裂隙抽放） Ｃ－－泵吸气口瓦斯浓度％ 取25 η－－泵的机械效率取0.80 K－－综合系数 KQ＝1.2 Qp27采区2泵站181.2/0.250.80＝108m3/min 26泵站考虑2个工作面（其中一个工作面只进行高位裂隙抽放），4个掘进头同时抽放。 Q26泵站K.∑Q纯/Cη 式中 QP－－瓦斯泵工作流量 m3/min Q－－抽放瓦斯纯量，顺层和高位钻孔合计20m3/min Ｃ－－泵吸气口瓦斯浓度％ 取25 η－－泵的机械效率取0.80 K－－综合系数 KQ＝1.2 Qp26采区泵站201.2/0.250.80＝120m3/min 根据计算，27采区选择一台流量为80 m3/min和一台120 m3/min的抽放泵；26采区如只考虑一个面抽放，可选择80 m3/min，如两个工作面同时抽放，需要选择120m3/min的抽放泵,根据分源抽放特点，选择一台80 m3/min和一台120 m3/min的抽放泵。 根据瓦斯泵压力Hp与流量Qp，参考瓦斯泵性能曲线，选择瓦斯泵型号为2BEA-355-1及2BEA-405-1型水环式真空泵，配套电动机功率为160KW，转速为660rpm和功率为250KW，转速为490rpm。 26采区目前配风量为4500m3/min，按本煤层最大抽放瓦斯存量20 m3/min，采空区抽放瓦斯存量为3 m3/min计算，回风流是的瓦斯浓度为0.5，不大于0.75符合规定。27采区目前配风3500 m3/min，南翼回风6200 m3/min，同样本煤层抽放按最高18 m3/min，风排量按4.8 m3/min，则27专用回风巷的瓦斯浓度为 0.65，符合规定。 4.2.6 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接 用瓦斯抽放管将钻孔套管与钻场汇流管也称混合器相连, 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。 4.2.7 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. 新敷设的管路要进行气密性试验. 2. 在倾斜巷道中, 应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道锚杆上, 以免下滑; 3. 瓦斯抽放管路敷设要求平直, 尽量避免急弯; 4. 瓦斯抽放管路敷设时要考虑流水坡度, 要求坡度尽量一致, 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; 2）2008年底需要敷设的抽放管路 27采区14寸主抽放管路需要1100米，2711支管路需要800米，2707下巷需要敷设8寸抽放管路1600米，已敷设1200米，剩余400米没有敷设。2707上巷需要敷设2趟8寸抽放管路共3200米，现在已到货1300米，9月份敷设1600米。26采区同时敷设两趟14寸主抽放管路共2000米；2008年年底，2601掘进1350米，工作面形成。2610下巷掘进1500米，2610上巷掘进1000米；2605下巷掘进1000米，上巷掘进200米。2008年底需要敷设14寸主管路3100米，8寸抽放管路8150米。 2. 管路安装 井下瓦斯抽放管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设。 4.2.8 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, 瓦斯浓度的变化情况, 便于调节管路系统内的负压和流量, 在管路上应安装阀门, 流量计和放水器等附件。 1. 阀门 瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门, 主要用来调节和控制各抽放点的抽放量, 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自动放水器, 及时放空抽放管路中的积水, 提高系统的抽放效率. 在排气端低凹处安装正压放水器. 为减少瓦斯抽放成本, 建议采用人工放水器如图4-1. 1 – 钢管; 2 – 闸阀DN25. 图4-1 人工负压放水器也可以作正压放水器用 3. 计量装置及抽放参数测定 在井下与主管道汇合的各抽放支管处各安装一个孔板流量计,成本计量各支管的瓦斯流量. 在抽放系统的主管道上安装一套瓦斯管道抽放监控系统,计量整个抽放系统的瓦斯流量、浓度、抽放负压、温度等抽放参数，并要各有一套备用。 在孔板流量计时要注意孔板与瓦斯管道的同心度, 不能装偏. 在钻场内使用孔板流量计时, 应保证孔板前后各1m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量计时, 应保证孔板前后各5m段平直, 不要有阀门和变径管。 测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计, 测定抽放管路中的抽放负压可采用水银计, 抽放管路中的瓦斯浓度可采用负压吸气筒和高浓度瓦斯检定器。 孔板流量计两侧的测压孔使用胶管分别与U形压差计煤矿自备,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内的瓦斯浓度就可以通过公式来计算瓦斯抽放量。 5 瓦斯抽放泵站布置 5.1 瓦斯抽放泵 车集煤矿27采区瓦斯抽放泵安设在南副巷一联巷和2704上平台各设一个瓦斯抽放泵站。26采区瓦斯抽放泵安设在26采区轨回一联巷。抽放泵站由瓦斯泵房, 配电室组成，全长15.0-30m,宽 4.0m, 高3.4m。抽放泵房内设有配电装置, 瓦斯泵、分水器、管路、阀门等设备。在泵房附近进出流量测定装置、采样孔、阀门等附属装置. 瓦斯抽放泵房内的所有设备和仪表均选用防爆型。 5.2瓦斯抽放泵站供电 瓦斯抽放泵站供电参照主要通风机的供电管理, 要求”三专”, 即专用变压器, 专用线路和专业开关. 根据矿井的实际情况, 采用380V或660V供电安排。 5.3 瓦斯抽放泵给排水 1. 给水 瓦斯抽放泵的供水采用地面清洁水PH值6-8, 供水压力达到4MPa, 供水量大完全能够满足要求。 2. 排水 直接排到水沟中。 5.4瓦斯抽放泵站照明 在瓦斯抽放泵站内的照明灯具选用隔爆型. 5.5瓦斯抽放泵站通讯 在瓦斯抽放泵站应设置有到矿调度室的防爆型电话分机. 5.6 抽放系统实时监测 为保证瓦斯抽放系统的安全运行和矿井的安全生产, 瓦斯抽放系统设计时必须具备完善的安全监测系统, 对泵站的环境瓦斯浓度, 真空泵供水, 抽放瓦斯浓度, 抽放量, 负压, 温度,瓦斯浓度等参数进行监测。 6. 瓦斯抽放系统的安装 6.1瓦斯抽放系统安装的基本要求 瓦斯抽放系统的安装, 调试和运行等必须遵守煤矿安全规程和矿井瓦斯抽放管理规范的有关规定. 瓦斯抽放系统安装所使用的材料