车集煤矿瓦斯抽放设计说明书(编辑修改稿)

车集煤矿瓦斯抽放设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

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 1520 米。 钻孔采用Φ 108 钻头开孔至 6米，然后用Φ 89钻头施工至终孔，钻孔深为钻场间距加上 1020 米压茬距离，开孔位置位于距煤层顶板向下 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 13 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/ 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，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。 抽放流量 =单孔流量同时最多抽放钻孔数 = 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 23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。 抽放管径选择 （ 1）管径 瓦斯管径可采用如下公式计算 14 D=(Q/V)1/2 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 =(65/12)1/2 D27回风 高位 +顺层 =(30/15)1/2 或 D 27进风 顺 层 或掘进支 ＝ (30/15)1/2＝ D27采空 ＝ (30/15)1/2 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 =(85/15)1/2 D26高位 =(30/15)1/2 或 D 26顺层 ＝ (30/15)1/2＝ D26采空 ＝ (30/15)1/2 故 2 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： 执行标准： 及 GB/T136632020 壁厚：Ф 200mm≥ 20mm；Ф 355mm≥ ； 公称压力： ； 负压： MPa— MPa； 颜色：黑色； 连接要求： 法兰盘连接； 性能：抗静电、抗阻燃、坚固耐用、管路密封性能好不漏气； 产品性能完全符合 及 GB/T136632020 标准要求，并将该标准作为本协议的附件。 15 管网阻力计算 ⑴ . 摩擦阻力（ Hm）计算 )/( 52 DKLQH m   „„„„„„„ (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 2500 35 5512 27采区干管 2 85 1000 35 6233 27 采区 支管 （高位 +顺层 ） 30 1600 20 20391 27 采区支管（采空区） 30 1600 20 22496 27 采区支管（顺层） 30 1600 20 20391 16 26 采区干管 85 1000 35 6233 26 采区支管（高位 +顺层 ） 30 1600 20 20391 26 采区支管（采空区） 30 1600 20 22496 26 采区支管（顺层） 30 1600 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 =5512+20391=25903 Pa H27采区 2泵站 =6233+20391=26624 Pa H26 泵站 =6233+20391=26624Pa 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 = 25903 = 5181Pa. H27采区 2泵站 = 26624 = 5324Pa. H26泵站 = 26624 = 5324Pa. (3). 总阻力（ H）计算 H（ 27采区 1泵站）总 = 5181+25903=31084Pa. H27采区 2泵站 = 5324+26624=31948Pa. H26泵站 = 5324+26624=31948Pa. 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 = Kpa H27采区 2泵站 = KPa H26泵站 = 17 （ 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 +Hk)Kp 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 Hp27采区 1泵站 ＝（ +15） ＝ KPa Hp27采区 2泵站 ＝（ +15） ＝ KPa Hp26采区泵站 ＝（ +15） ＝ 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 K－－ 综合 系数 KQ＝ Qp27采区 1泵站 =13 ＝ 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% 18 η－－泵的机械效率取 K－－综合系数 KQ＝ Qp27采区 2泵站 =18 ＝ 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 K－－综合系数 KQ＝ Qp26采区泵站 =20 ＝ 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 ：2BEA3551及 2BEA4051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 %，不大于 %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 m3/min，则 27 专用回风巷 的瓦斯浓度为 %，符合规定。 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 .。