煤矿瓦斯抽放设计方案(编辑修改稿)

煤矿瓦斯抽放设计方案(编辑修改稿)内容摘要：

V=5～ 15m/s。 1. 移动 式抽放部分 根据前述，初期 将有 ，抽放浓度19 按 30%计算，故移动泵站所抽混合瓦斯量应为： Q 混 =。 则 D=（ Q/V） 1/2=（ 4/10） 1/2= 以此为依据，管路可选用内径为 100mm 的管子 ,一般选用无缝钢管 ,由于矿井规模较小 ,为节省投资 ,也可采用焊缝铁管 ,壁厚 46mm,如考虑安装及运输方便 ,也可采用玻璃钢管。 2. 固定式抽放部分 根据前述，后期 将 有 5m3/min 左右的瓦斯涌出必须由抽放承担，后期抽放浓度按 20%计算，固定瓦斯泵所抽混合瓦斯量应为： Q 混 =5/20%=25 m3/min。 则 D=（ Q/V） 1/2=（ 25/15） 1/2= 以此为依据，主管路可选用内径为 200mm 的管子 ,一般选用无缝钢管 ,由于矿井规模较小 ,为节省投资 ,也可采用焊缝铁管 ,壁厚 46mm,如考虑安装及运输方便 ,也可采用玻璃钢管。 汪家寨镇一煤矿由于瓦斯抽放分支管路将在两翼使用 (采煤工作 面、掘进工作面各在一翼 )，故其使用的分支管路计算，选择流量时可将流量进行平均分配，取 10 m3/min 进行分支管路计算，即 D=（ Q/V） 1/2=（ 10/10） 1/2= 以此为依据，分支管路可选用内径为 150mm 的管子。 二、管路阻力计算 1. 移动式抽放部分 移动式 抽放管路铺设由 抽放硐室 → 2113 回风巷→采面。 排气管由 抽放硐室→ 联络石门 → C407 回风巷→回风斜井下口。 管路铺设长度（考虑到将在 2114 采面使用因素）负压段预计 300m，正压段长度 450m,。 管道阻力计算，根据公式 hf=△ Q2/K0d5得出摩擦阻力，再用估算法取摩擦阻力的 15%作为局部阻力，从而得出总阻力。 20 hf 负 =△ Q2/（ K0d5） = 300 2402/（ 105） = hf正 =△ Q2/K0d5= 450 2402/( 105) = Pa hf负局 = 15%= hf正局 = 15%= 以上式中 hf负 —— 负压段的摩擦阻力， Pa； hf正 —— 正压段的摩擦阻力， Pa； hf负 局 —— 负压段的局部阻力， Pa； hf正局 —— 正压段的局部阻力， Pa； L —— 管路长度， m； △ —— 混合瓦斯对空气的相对比重，查表得 ； Q —— 瓦斯流量， m3/h； K0—— 系数，查表得 内径为 100mm 的管子为 ； d—— 管道内径 ,cm。 2. 固定式抽放部分 固定式抽放管路铺设路线： 泵房→回风斜井→ C407 回风巷→联络石门→ 2113 回风巷→采面 → 2114 回风巷→掘进头 主管路要铺设到联络石门末端，长度 920m，分支管路从联络石门末端开始到抽放地点，按 450m 计。 管道阻力计算，根据公式 hf=△ Q2/K0d5得出摩擦阻力，再用估算法取摩擦阻力的 15%作为局部阻力，从而得出总阻力。 hf主 =△ Q2/（ K0d5） = 920 15002/（ 21 205） = hf 支 =△ Q2/K0d5= 450 6002/ 155 = Pa hf 局 =(+) 15%= hf 总 = hf主 + hf支 + hf局 =++ = Pa 以上式中 hf主 —— 主管 路的摩擦阻力， Pa； hf支 —— 分支管路的摩擦阻力， Pa； hf局 —— 管路的局部阻力， Pa； hf总 —— 管路的总阻力， Pa； L —— 管路长度， m； △ —— 混合瓦斯对空气的相对比重，查表得 ； Q —— 瓦斯流量， m3/h； K0—— 系数，查表得 内径为 200mm的管子为 ， 内径为 150mm的管子为 ； d—— 管道内径 第三节 抽放管路的附属装置 为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计时在各主、干、分、支管路要考虑分别 安设阀门、测试孔、放水器。 此外，在瓦斯泵房和地面管路上还要安设防爆、防回火装置及放空管等。 1. 阀门 瓦斯抽放管路各分支管分叉处、抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门，其主要目的是用来调节和控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。 22 在每个钻场中，每个钻孔都要有单独的阀门控制。 2. 测试孔 在抽放系统中的管路各分支管分叉处 ,均应留有测试孔 ,作检测瓦斯浓度、负压、压差用。 最经济最简便实用的方法是在管路上凿一个直径 10mm 的洞，再在该处焊上一个直径 16mm 的螺帽，然后将直径 16mm 的螺杆安在螺帽上，需测试时将螺杆取下即 可。 在抽放系统的主管道上，必须安装一个孔板流量计，计量整个抽放系统的瓦斯抽放量。 孔板流量计要安装在距离泵站最近的直管路段，其前后 5m应平直，不要有阀门和变径管。 孔板流量计两侧要分别有测试孔，测试孔使用橡胶管与 U型压差计相连接。 1管 路 2阀 兰盘 3 压差计接头 4 联接螺栓 5孔 板孔板流量计结构原理图气流方向54321 23 胶皮管U型管压差计 孔板流量计参数测定示意图气流方向U型管负压计 管路抽气量可以采用下列公式进行计算： Qv=KΔ h1/2 式中 Qv—— 气体体积流量， m3/s； K—— 孔板系数（出厂时测定）； Δ h—— U型管水柱压差， mm。 3. 放水器 在抽放系统的管道最低洼点，一般都容易积聚从抽放地点抽来的水，减小有效抽放断面，增加抽放阻力。 为此，在有条件的低洼点，要安设放水器。 针对汪家寨镇一煤矿的实际，选择使用人工负压 放水器。 第四节 瓦斯泵选择 一、瓦斯泵流量计算 瓦斯泵流量应能满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。 瓦斯泵流量按下式计算： Q 泵 =Q K/C η 24 式中 Q 泵 —— 瓦斯抽放泵的额定流量， m3/min； Q —— 最大抽放瓦斯纯 量， m3/min； 5m3/min C —— 瓦斯泵入口处的瓦斯浓度， 20%； η —— 瓦斯泵的机械效力，取 80%； K —— 瓦斯抽放综合系数，取 K= 则瓦斯泵流量： 1. 移动式抽放部分 Q 泵 =Q K/C η = =5m3/min 2. 固定式抽放部分 Q 泵 =Q K/C η =5 = m3/min 二、瓦斯泵压力计算 瓦斯抽放泵压力，必须能克服抽放管网系统总 阻力损失和保证抽放的钻孔有足够的负压，以及泵的出口正压的需求。 1. 移动式抽放部分 按以下公式计算： H 泵 =（ Hi+H0） K 式中 H 泵 —— 瓦斯泵的压力， Pa； Hi—— 抽放管路总阻力损失， Pa； H0—— 抽放钻孔所需负压，一般取 H 孔 =15000 Pa； K —— 抽放备用系数，取 K= 25 H 泵 =（ Hi+H0） K =（ +） = 2. 固定式抽放部分 按以下公式计算： H 泵 =（ H 总 +H 孔 +H 正 ） K 式中 H 泵 —— 瓦斯泵的压力， Pa； H 总 —— 抽放管路总阻力损失， Pa； H孔 —— 抽放钻孔所需负压，一般取 H孔 =15000 Pa； H 正 —— 瓦斯泵出口正压， 一般取 H 正 =5000 Pa； K —— 抽放备用系数，取 K= H 泵 = （ H 总 +H 孔 +H 正 ） K=（ +15000+5000） = Pa 三、瓦斯泵选型 通过以上计算 ,在进行市场调查和对设备参数对照的结果 , 移动式瓦斯泵决定选择乐山泰达电机有限公司生产的 ZWY 矿用 型移动式瓦斯抽放泵二台，其中一台运转 ,一台备用。 该设备的经济技术指标见下表： 固定式瓦斯泵决定选择广东佛山水泵厂生产的 CBF3002型水环式真空泵二型 号 额 定 抽 气量 （ m3/min） 极 限 真 空度（ hPa） 电机功率（ kw） 转速（ r/min） 口径（ mm） 耗水量（ L/h） ZWY7/15 7 200 15 1450 100 17～ 30 26 台 ,其中一台运转 ,一台备用。 该设备的经济技术指标见下表： 第五节 瓦斯泵的附属安全装置 1. 瓦斯泵进出口段的管路上均要设置防回火、防回气、防爆炸的安全装置，有铜网式和水封式两种，以防止井下管路瓦斯爆炸或地面排空管雷击燃烧波及范围扩大，其主要作用是熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量。 分别见下图： 型 号 最大气量 （ m3/min） 极限真空绝压（ hPa） 电机功率（ kw） 转速（ r/min） 口径（ mm） 耗水量（ m3/h） CBF3002 45 120 55 490 200 .～ 27 2D1002D+1002DD5D+200铜网式防爆、防回火装置1挡圈 2铜丝网 3活法兰接头213 水封式防爆、防回火装置8排水孔7支撑柱6水位计5注水管4防爆阀3水封罐2排气管1进气管87654321900+D14,69D300350100 28 2. 泵的排气端设置排空管，用来排放抽出的瓦斯。 安设排空管应注意以下几点： a) 排空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径； b) 为防止雨水或其他杂物进入排空管，其上端孔口应设防护罩； c) 排空管周围不允许有易燃物； d) 排空管的高度需超过泵房屋顶 3m以上，与泵房墙壁距离一般不超过5m。 第六章 瓦斯抽放泵站 第一节 抽放泵站 1. 移动抽放泵站 移动抽放泵站设在 井底车场与回风联络石门之间的联络巷内，距回风联络石门 11m，靠近抽放地点，位于进风系统内。 具体位置见 抽放管路系统图。 移动抽放泵房硐室规格为 :深宽高 =4m 3m。 硐室必须使用不可燃材料支护。 2. 固定抽放泵站 根据矿井井口的具体位置，确定将固定抽放泵站设在与回风井较近、地势平坦的地段，其距离回风井井口不超过 100m。 见抽放管路系统图及抽放站场地布置图。 固定抽放泵站瓦斯泵房、配电室、值班室组成，具体布置见泵房平面图。 瓦斯泵房属于有爆炸危险的甲类厂房，要求周围 50m 范围内无居民， 20m 范围内无明火及易 燃易爆炸物品，同时要用围墙（或栅栏）圈定起来，防止闲杂人员进入。 要求采用不燃性材料建筑并且设计门窗作为泄压，其泄压面积与厂房体积比应在 ～ 之间。 第二节 防避雷 在地面泵房和排空管附近设置避雷装置，并引下接地，达到防雷的目的。 29 在瓦斯抽放站按《建筑物防雷设计规范》（ GB5005794， 2020 年版）设避雷线保护瓦斯排空管，在瓦斯抽放站房顶设置避雷带防感应雷，在变电所设工作接地，接地电阻＜ 4Ω；在瓦斯抽放站分别设防雷击和防感应雷接地，接地电阻均＜ 10Ω。 地面瓦斯泵房按《建筑物防雷设计规范 》（ GB5005794， 2020 年版）第 3． 2． 1条，设架空避雷线防直击雷。 电杆、避雷线敷设见 下图 要求。 利用拉线作接地引下线并接地， 接地电阻＜ 10Ω。 按《建筑物防雷设计规范》（ GB5005794， 2020 年版）第 3． 2． 2条建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上， 接地电阻＜ 10Ω。 由于设计的排空管高度不高，泵房面积小，也可以采用单针避雷器。 瓦斯泵房防雷平面布置图5000＞450。