瓦斯抽采系統(tǒng)設計

1、 瓦斯防治與綜合利用 課程設計（設計）論文（設計）題目：貴州省D5煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)設計系：礦業(yè)工程系專 業(yè)：安全工程班 級：學 號：學生姓名：指導教師：2015年 11 月 15 日課程設計任務書學生信息學號系礦業(yè)工程系班級姓名專業(yè)安全工程教師信息姓名職稱學歷任務書 發(fā)出時間設計題目貴州省D5煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)設計論文（設計）起止時間 共需周數(shù)主要內(nèi)容:瓦斯防治與綜合利用課程設計是學生學習該課程結束后進行的一項實踐教學環(huán)節(jié)，是課程體系的主要組成部分。通過課程設計加深對瓦斯防治與綜合利用和其它課程所學專業(yè)理論知識的理解，綜合應用理論解決實際問題，培養(yǎng)學生計算、繪圖和設計能力，為畢業(yè)設計奠定基礎。1

2、、進一步鞏固和加深所學的瓦斯防治理論知識，培養(yǎng)學生設計計算、工程繪圖、計算機應用、文獻查閱、運用標準與規(guī)范、報告撰寫等基本技能。2、培養(yǎng)學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際的能力。3、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、嚴肅認真的治學態(tài)度和理論聯(lián)系實際的工作作風。課程設計主要包括2部分內(nèi)容，即：1、說明書部分：主要包括（1）綜采工作面概況；（2）瓦斯儲量計算、抽放瓦斯必要性論證，包括煤層瓦斯儲量計算和工作面可抽放量計算和抽放必要性可行性論證；（3）煤層瓦斯抽放方法設計，包括抽放方法的比較和選擇、抽放鉆孔參數(shù)確定以及繪制抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖；（4）綜采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)，包括工作面瓦斯抽放設施的配置和布

3、置、抽放管路的計算和選擇；（5）瓦斯泵選型，包括計算抽放管道阻力，并對瓦斯抽放泵進行選型。2、圖紙部分：采煤工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖；瓦斯抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖。主要要求:瓦斯防治與綜合利用課程設計是學生學習該課程結束后進行的一項實踐教學環(huán)節(jié)，是課程體系的主要組成部分。通過課程設計加深對瓦斯防治與綜合利用和其它課程所學專業(yè)理論知識的理解，綜合應用理論解決實際問題，培養(yǎng)學生計算、繪圖和設計能力，為畢業(yè)設計奠定基礎。1、進一步鞏固和加深所學的瓦斯防治理論知識，培養(yǎng)學生設計計算、工程繪圖、計算機應用、文獻查閱、運用標準與規(guī)范、報告撰寫等基本技能。2、培養(yǎng)學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際的能力

4、。3、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、嚴肅認真的治學態(tài)度和理論聯(lián)系實際的工作作風。4、說明書的格式參照六盤水師范學院本科畢業(yè)論文（設計）工作指南中的要求。5、圖紙要求：CAD繪圖比例若為1：1000，則CAD出圖打印比例為1：2，紙質圖比例尺為1：2000。預期目標:1、礦井瓦斯防治與綜合利用課程設計說明書一份；2、圖紙2張，即采煤工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖、瓦斯抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖。計劃進程: 1、2015.11.2-2015.11.4 礦井瓦斯防治設計資料整理及前期準備工作；2、2015.11.5-2015.11.7 礦井概況、瓦斯儲量計算、抽放瓦斯必要性論證；3、2015.11.8-2015.11.9

5、 抽放方法的比較和選擇、抽放鉆孔參數(shù)確定；4、2015.11.10-2015.11.11 回采工作面瓦斯抽放設施的配置和布置、抽放管路的計算和選擇；5、2015.11.12-2015.11.13 計算抽放管道阻力，并對瓦斯抽放泵進行選型；6、2015.11.14-2015.11.15 設計說明書、圖紙修正，打印。主要參考文獻:1 張榮立,何國緯,李鐸.采礦工程設計手冊（上冊）M. 北京：煤炭工業(yè)出版社,2003年.2 張榮立,何國緯,李鐸.采礦工程設計手冊（中冊）M. 北京：煤炭工業(yè)出版社,2003年.3 張榮立,何國緯,李鐸.采礦工程設計手冊（下冊）M. 北京：煤炭工業(yè)出版社,2003年.4

6、 徐永圻.煤礦開采學（修訂本）M. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社,2008年.5 煤礦安全規(guī)程M.北京：煤炭工業(yè)出版社.2011年.6 張榮立.采礦工程設計手冊M煤炭工業(yè)出版社,2003年.7 AQ 1018-2006礦井瓦斯涌出量預測方法,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.8 AQ1026-2006煤礦瓦斯抽采基本指標,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.9 AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.10 GB50471-2008煤礦瓦斯抽采工程設計規(guī)范,中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.11 防治煤與瓦斯突出規(guī)定（2009版）,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.12 中華人民共和國礦山安全發(fā),全國人民

7、代表大會常務委員會.13 煤礦安全規(guī)程(2011版),國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局（國家煤礦安全監(jiān)察局）.14 煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定,安監(jiān)總煤裝2011163號,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局、國家煤礦安全監(jiān)察局. 15 李廣濤.煤層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術研究J魅力中國出版,2011年. 16 黃鑫業(yè),蔣承林.本煤層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術研究J煤炭科學技術出版,2011年.17 林柏泉.礦井瓦斯防治理論與技術M中國礦業(yè)大學出版社,2010年. 六盤水師范學院礦業(yè)工程系課程設計 第VII頁前 言本設計依據(jù)國家和行業(yè)有關規(guī)程、規(guī)范，按照設計題目所給已知條件，結合瓦斯防

8、治與綜合利用相關理論知識，對貴州省D5煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)進行了初步設計。本設計主要圍繞以下五個方面進行：（1）綜采工作面概況；（2）瓦斯儲量計算、抽放瓦斯必要性論證，包括煤層瓦斯儲量計算和工作面可抽放量計算和抽放必要性可行性論證；（3）煤層瓦斯抽放方法設計，包括抽放方法的比較和選擇、抽放鉆孔參數(shù)確定以及繪制抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖；（4）綜采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)，包括工作面瓦斯抽放設施的配置和布置、抽放管路的計算和選擇；（5）瓦斯泵選型，包括計算抽放管道阻力，并對瓦斯抽放泵進行選型。礦井瓦斯抽采設計既要考慮當前的需要，又要考慮長遠發(fā)展的可能，更是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要前提，必須按照能抽盡抽的原則

9、，對設計煤層瓦斯進行綜合治理，并且使抽采的瓦斯?jié)舛确显O計要求，滿足礦區(qū)瓦斯直接利用或瓦斯發(fā)電等需求。在設計瓦斯抽采系統(tǒng)的同時要力求設計的抽采系統(tǒng)簡單、可靠性高、布置經(jīng)濟合理。貴州省D5煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)設計摘 要礦井瓦斯抽放系統(tǒng)是煤礦“一通三防”重要組成部分，其設計合理與否對全礦井的安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟效益具有長期而重要的影響。根據(jù)D5煤礦現(xiàn)有的各項地質資料以及礦井瓦斯狀況，對該礦井進行了瓦斯儲量計算、工作面可抽放量計算和抽放必要性可行性論證，該礦井瓦斯儲量為1595.88萬m³，工作面理論最大瓦斯涌出量為11840400m3，工作面絕對瓦斯涌出量為24.92m³/min，而風

10、排瓦斯量僅為12m³/min，該礦井可以而且必須進行瓦斯抽采工作。因此，本設計針對這一條件，對該礦井進行瓦斯抽采設計，根據(jù)鉆孔抽采瓦斯的優(yōu)缺點及適用條件，最終選擇順層鉆孔抽采，鉆孔直徑為89mm，進風巷打入的鉆孔長度為80m，回風巷打入的鉆孔長度為90m。鉆孔間距為2m，封孔長度為6m，單排鉆孔數(shù)646，鉆孔3排，總鉆孔數(shù)3876，鉆孔總長度為329460m，百米鉆孔瓦斯抽放量為3.92×10-3m3/min.hm，機巷和風巷支管管徑均為200無縫鋼管，壁厚10mm，采區(qū)回風巷干管直徑為275無縫鋼管, 壁厚10mm，抽放管道總阻力為34.597kpa，抽放瓦斯泵的額定流量

11、為158.14m3/min，瓦斯泵的壓力為47.52kpa，本設計最后選用2BE1 356-1型瓦斯泵，其吸入負壓氣量最大105.8 m3/min，電機功率為185KW，配套電機型號Y315L2-4，設計抽放時間為一年，通過本設計使得該礦井的瓦斯治理工作能夠得到科學管理，生產(chǎn)工作能夠達到安全高效的水平。并繪制了采煤工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖、瓦斯抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖。關鍵詞：瓦斯抽采系統(tǒng)，順層鉆孔，鉆孔參數(shù)，瓦斯泵類型 Gas extraction system design to D5 coal mine of Gui Zhou provinceABRSACT Mine gas d

12、rainage system is an important part of the coal mine "on the three prevention", the rational design of the whole mine safety production and economic efficiency has a long and important influence. According to the D5 the geological data of mine gas and existing condition of coal mine, the m

13、ine was the gas reserves calculation, the working face can smoke volume calculation and drainage feasibility necessity, the mine gas reserves of 15.9588 million m after, face theory of gas emission is 11840400 m3, biggest face absolute gas emission is 24.92 m after/min, and the wind gas drainage qua

14、ntity is only after 12 m/min, the mine gas extraction can and must be carried out. Aiming at this condition, therefore, this design of the mine gas extraction design, according to the advantages and disadvantages of extraction gas drilling and the suitable conditions, the final choice bedding extrac

15、tion from drilling, hole diameter is 89 mm, into the wind lane into borehole length of 80 m, return air lane into borehole length of 90 m. Borehole spacing of 2 m, hole sealing length is 6 m, single row number 646 drilling, drilling 3, 3876, the total number of borehole drilling a total length of 32

16、9460 m, hundreds of meters drill gas drainage volume of 3.92 x 10-3 m3 / min. Hm, branch pipe diameter and wind machine lane lane are 200 seamless steel tube, wall thickness of 10 mm, mining return air lane main 275 seamless steel tube diameter, wall thickness of 10 mm, drainage pipeline total resis

17、tance is 34.597 kpa, drainage gas rated flow of pump is 158.14 m3 / min, the gas pump pressure of 47.52 kpa, this design finally choose 2 be1 type 356-1 The suction negative pressure gas maximum 105.8 m3 / min. Motor power is 185 kw, motor models Y315L2-4, the design of drainage time of a year, in t

18、his design makes the coal mine gas control work can get scientific management and production work to achieve safe and efficient level. The mining face and draw the gas drainage system drawing; The gas drainage borehole layout plan and section.Key words: Gas extraction system, bedding drilling, drill

19、ing parameters, gas pump type目 錄摘 要IIIABRSACTV1 采區(qū)工作面概況11.1 采區(qū)位置范圍、地質條件11.2 煤層瓦斯參數(shù)和抽放瓦斯參數(shù)11.3 采區(qū)和工作面巷道布置、采煤方法12 瓦斯儲量計算、抽放瓦斯必要性論證32.1 煤層瓦斯儲量計算32.2 工作面可抽放量計算和抽放必要性可行性論證32.2.1 采煤工作面可抽放量計算32.2.2 瓦斯抽放的必要性可行性論證43 煤層瓦斯抽放方法設計73.1 抽放方法的比較和選擇73.1.1 抽放方法的分類和選擇瓦斯抽放方法的規(guī)定73.1.2 瓦斯抽放系統(tǒng)選擇還應注意以下問題73.1.3 瓦斯抽放方法的比較和選擇

20、83.2 抽放鉆孔參數(shù)確定83.2.1 鉆孔直徑83.2.2 鉆孔長度83.2.3 鉆孔間距與抽放時間83.2.4 抽放負壓與封孔長度93.2.5 單排鉆孔數(shù)93.2.6鉆孔排數(shù)Np93.2.7 順層抽放鉆孔總數(shù)93.2.8 鉆孔總長度為93.2.9 百米鉆孔瓦斯抽放量103.3 繪制抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖104 采掘工作面瓦斯抽放系統(tǒng)114.1 采掘工作面瓦斯抽放設施的配置和布置134.2 抽放管路的計算和選擇144.2.1 機巷瓦斯抽放分管管徑選擇144.2.2 風巷瓦斯抽放分管管徑選擇144.2.3 采區(qū)回風巷干管管徑選擇155 瓦斯泵選型175.1 抽放系統(tǒng)管道阻力計算175.1.

21、1 直管摩擦阻力計算175.1.2 局部阻力計算185.1.3 抽放管道總阻力185.2 瓦斯泵流量和壓力計算195.2.1 瓦斯泵流量計算195.2.2 瓦斯泵壓力計算205.3 瓦斯泵選型確定205.3.1 瓦斯泵類型206 工作面瓦斯抽放安全技術措施236.1 應根據(jù)實際情況制定出安全措施236.2 井下移動抽放瓦斯泵站要求236.3 地面抽放瓦斯站安全措施23結 論25參考文獻27附 錄29 六盤水師范學院礦業(yè)工程系課程設計 第28頁1 采區(qū)工作面概況1.1 采區(qū)位置范圍、地質條件D5礦1#煤層平均厚度為4m，賦存穩(wěn)定，平均傾角為10°。頂板厚度一般15m，上部為泥質粉砂巖及

22、粉砂質泥巖；下部為粉砂巖或泥質粉砂巖，局部粉砂質泥巖。底板為含根泥巖、粉砂質泥巖，局部粉砂巖、泥質粉砂巖。本區(qū)域本區(qū)有小斷層，對開采影響不大。1.2 煤層瓦斯參數(shù)和抽放瓦斯參數(shù)本煤層瓦斯含量為15.5m3/t，煤的密度為1.32t/m3。水分1.3%、灰分15%、揮發(fā)分12%。煤層透氣性系數(shù)0.05（m2/MPa2.d)。工作面供風量1500m3/min,回風流中瓦斯?jié)舛纫罂刂圃?.8%以下，經(jīng)實測回風巷和運輸巷瓦斯抽采支管內(nèi)瓦斯?jié)舛葹?5%，選取混合瓦斯氣體在管道內(nèi)經(jīng)濟流速10m/s，瓦斯密度0.715和空氣密度1.293，局部阻力經(jīng)驗值百分比為15%，保證瓦斯抽采管口不小于13kpa的抽

23、采負壓。1.3 采區(qū)和工作面巷道布置、采煤方法采區(qū)采面工作面采用走向長壁全部跨落頂板管理法，工作面后退式傾斜一次采全高，巷道布置如圖1.1所示。根據(jù)煤礦實際情況，已在1#煤層中布置1101工作面，工作面走向長度1300m，傾向長度150m。其中連接1101回風巷平硐長度為120m，采區(qū)回風上山長度1800m。工作面日產(chǎn)量2600t。圖1.1 巷道布置圖2 瓦斯儲量計算、抽放瓦斯必要性論證2.1 煤層瓦斯儲量計算根據(jù)已知條件：1#煤層原始瓦斯含量為15.5m3/t，煤的密度為1.32t/m3，可以得到可采層瓦斯儲量，公式如下：可采層瓦斯儲量： （2-1）式中：W本工作面瓦斯儲量；Q1號煤原始瓦斯

24、含量，15.5m³/t；L1號煤工作面走向長度，1300m；H煤層厚度，4m；D1號煤傾向長度，150m；1號煤的密度，1.32t/m³。 =15.5×1300×4×150×1.32 =1595.88（萬m³）2.2 工作面可抽放量計算和抽放必要性可行性論證2.2.1 采煤工作面可抽放量計算相對瓦斯涌出量q可由以下公式求得： （2-2）式中：W0 煤層原始瓦斯含量，15.5m³/t；q 煤層理論相對瓦斯涌出量，m³/t；Wc瓦斯殘存量，m³/t。噸煤瓦斯殘存量可根據(jù)表2.1查取。表2.1 純煤的

25、殘存瓦斯含量取值8揮發(fā)分（Vr）/%6881212181826263535424256Wcm3/（t.r）-196644332222 注：煤的殘存瓦斯量亦可近似地按煤在0.1MPa壓力下的瓦斯吸附量取值。1#煤揮發(fā)分為12%，參照表2.1我們?nèi)?#煤殘存瓦斯量為4 m³/t 。q=15.5-4=11.5 m³/t本工作面理論最大瓦斯涌出量可用下面公式計算：QMax =q×L×H×D× （2-3）式中：QMax 工作面理論最大瓦斯涌出量，m3；q 煤層理論相對瓦斯涌出量，11.5 m³/t；L1號煤工作面走向長度，1300m；

26、H煤層厚度，4m；D1號煤傾向長度，150m；1號煤的密度，1.32t/m³。QMax =11.5×1300×4×150×1.32=11840400（m³）則工作面絕對瓦斯涌出量：Q絕= QMax /(24×60×330) （2-4）Q絕 工作面絕對瓦斯涌出量，m³/minQMax工作面理論最大瓦斯涌出量，11840400m3Q絕=11840400 /(24×60×330)= 24.92(m³/min)2.2.2 瓦斯抽放的必要性可行性論證一、AQ 10272006煤礦瓦斯抽

27、放規(guī)范中規(guī)定：凡符合下列情況之一的礦井，必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下移動泵站瓦斯抽放系統(tǒng)9。（一）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3 /min或一個掘進工作面絕對瓦斯出量大于3m3 /min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的。（二）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的：大于或等于40m3 /min；年產(chǎn)量1.0Mt1.5Mt的礦井，大于30 m3 /min；年產(chǎn)量0.6Mt1.0Mt的礦井，大于25 m3 /min；年產(chǎn)量0.4Mt1.0Mt的礦井，大于25 m3 /min；年產(chǎn)量等于或小于0.4Mt的礦井，大于15 m3 /min。（3） 開采具有煤與瓦斯突出危險煤層。綜上所述，本礦井設

28、計工作面的絕對瓦斯涌出量為24.92 m³/min，根據(jù)煤礦瓦斯抽放規(guī)范中第一條規(guī)定，需要進行瓦斯抽放。二、采掘工作面抽放瓦斯的必要性采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判斷標準是：在給定的巷道通風斷面條件下，采掘工作面設計通風能力小于稀釋瓦斯所需的風量，抽放瓦斯才是必要的10。（一）采掘工作面最大供風量計算根據(jù)采煤工作面巷道面積S=9.51m2和最大限定風速4m/s，計算理論最大供風量。為1500m³/min。（二）采煤工作面最大風排瓦斯量計算工作面回風流瓦斯?jié)舛劝?.8%，計算風排瓦斯量Qp。Qp=Q供×C =1500×0.8% =12m3/min而采

29、煤工作面絕對瓦斯涌出量為24.92m3/min，如不抽放瓦斯，則工作面的瓦斯?jié)舛葘⒊?，尚需抽放瓦斯量Q剩Q絕-Qp=24.92-12=12.92m3/min工作面瓦斯?jié)舛炔拍芫S持0.8%。三、抽放的可行性 本煤層瓦斯抽放的可行性是指在自然透氣條件下進行預抽的可能性，衡量本煤層瓦斯預抽是否可行可參照下表：按、和判斷本煤層瓦斯抽放可行性標準如表2.2示。表2.2 本煤層預抽瓦斯難易程度分類表8煤層抽放瓦斯難易程度鉆孔流量衰減系數(shù)（d-1）煤層透氣性系數(shù)（m2/Mpa2·d）容易抽放<0.003>10可以抽放0.0030.05100.1較難抽放>0.05<0.1根

30、據(jù)已知條件，1號煤層透氣性系數(shù)=0.05（/MPa2·d），1號煤屬于較難抽采煤層，我們要選取合適的抽采方案來防治采掘工作面的瓦斯超限。3 煤層瓦斯抽放方法設計3.1 抽放方法的比較和選擇3.1.1 抽放方法的分類和選擇瓦斯抽放方法的規(guī)定一、按抽出瓦斯來源分：本煤層抽采、鄰近層抽采、采空區(qū)抽采。二、按被抽采煤層的卸壓狀況分：原始煤體未卸壓預抽瓦斯；煤層卸壓后抽瓦斯。三、按抽采瓦斯源的匯集工程方法分：抽采瓦斯鉆孔法、抽采瓦斯巷道法和抽采瓦斯鉆孔巷道綜合法11。根據(jù)MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設計規(guī)范第4.1.1條規(guī)定：選擇抽放瓦斯方法，應根據(jù)煤層賦存條件、瓦斯來源、巷道布置、瓦斯

31、基礎參數(shù)、瓦斯利用要求等因素經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。并應符合下列要求10：（一）盡可能利用開采巷道抽放瓦斯，必要時可設專用抽放瓦斯巷道；（二）適應煤層的賦存條件及開采技術條件；（三）有利于提高瓦斯抽放率；（四）抽放效果好，抽放的瓦斯量和濃度盡可能滿足利用要求；（五）盡量采用綜合抽放；（六）抽放瓦斯工程系統(tǒng)簡單，有利于維護和安全生產(chǎn)，建設投資省，抽放成本低。根據(jù)AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范第7.1.2條規(guī)定：按礦井瓦斯來源實施開采煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放；第7.1.3條規(guī)定：多瓦斯來源的礦井，應采用綜合瓦斯抽放方法9。3.1.2 瓦斯抽放系統(tǒng)選擇還應注意以

32、下問題一、分期建設、分期投產(chǎn)的礦井，抽放瓦斯工程可一次設計，分期建設、分期投抽。二、抽放瓦斯站的建設方式，應經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。一般情況下，宜采用集中建站方式。當有下列情況之一時，可采用分散建站方式11：分區(qū)開拓或分期建設的大型礦井，集中建站技術經(jīng)濟不合理。礦井抽放瓦斯量較大且瓦斯利用點分散。一套抽放瓦斯系統(tǒng)難以滿足要求。根據(jù)本煤層的特點，我們選取抽采瓦斯鉆孔法，而鉆孔抽采瓦斯的方法又有穿層鉆孔抽采瓦斯、順層鉆孔抽采和邊采邊抽。3.1.3 瓦斯抽放方法的比較和選擇根據(jù)鉆孔抽采瓦斯的優(yōu)缺點及適用條件，我們最終選擇順層鉆孔抽采，因為順層鉆孔抽采的適用條件是：單一煤層；煤層透氣性較小但應有抽放可能；

33、煤層賦存條件穩(wěn)定，地質變化?。汇@孔要提前打好，有較長的預抽時間；突出危險煤層（密集鉆孔），而我們要設計的煤層就是煤層透氣性較小但應有抽放可能，煤層賦存條件穩(wěn)定，地質變化小10。3.2 抽放鉆孔參數(shù)確定3.2.1 鉆孔直徑鉆孔直徑大，暴露煤壁面積就大，瓦斯涌出量相應也大，但二者增長并非線性關系，在煤層條件不同的情況下，瓦斯涌出量并不隨孔徑的增大而成比例增大。據(jù)測定結果，孔徑由73mm提高到300mm，鉆孔的暴露面積增至4倍，而鉆孔抽放量僅增至2.7倍，而日本赤平煤礦孔徑由65mm增至120mm，抽放瓦斯量增加到3.5倍?？讖綉鶕?jù)鉆機性能，施工速度與技術水平、抽放瓦斯量、抽放半徑等因素確定，目前

34、一般采用抽放瓦斯鉆孔直徑為60110mm。根據(jù)本煤層的特性，選取鉆孔直徑為89mm。3.2.2 鉆孔長度據(jù)實測結果，單一鉆孔的瓦斯抽放量與其孔長基本上成正比關系，因此在鉆機性能與施工技術水平允許的條件下，盡可能采用長鉆孔以增加抽放量和效益。本煤層的傾向長度為150m，為了達到好的抽放效果，我們把鉆孔從進風巷和回風巷順煤層打入，進風巷打入的鉆孔的長度為80m，回風巷打入的鉆孔的長度為90m。3.2.3 鉆孔間距與抽放時間1#煤層透氣性系數(shù)0.05（m2/MPa2.d)，根據(jù)表3.1，我們選取鉆孔間距為2m。表3.1 鉆孔間距選用參考值表10煤層透氣性系數(shù)(m2/(MPa2d)鉆孔間距(m)備 注

35、10-3-先采取卸壓增透措施后，才能抽放10-310-22510-210-15810-1108121010設計抽放時間為一年。3.2.4 抽放負壓與封孔長度鉆孔抽放負壓一般選用13.326.6kPa(即100200mmHg)，但最低不宜小于6.7kPa（50mmHg）。一些礦井提高抽放負壓，抽放瓦斯量增大，但是也有的礦井抽放負壓增加，抽放量變化不大。封孔長度既應保證不吸入空氣又應使封孔長度盡量縮短，一般情況下巖孔應不小于25m，煤孔應不小于410m15。本設計所有鉆孔均布置在煤層中，考慮煤層賦存條件、透氣性系數(shù)、鉆孔直徑等因素，選取單孔封孔長度為6m。設計采用聚氨酯封孔，每2鉆孔設計采用三通管

36、連接，輔助以膠皮管，最后連入瓦斯抽采支管，并匯入瓦斯抽采總干管。3.2.5 單排鉆孔數(shù)Ndrls10/d1=（1300-10）/2 +1 = 6463.2.6鉆孔排數(shù)NpNph/d=4/2=2,所以本設計鉆孔排數(shù)取3。3.2.7 順層抽放鉆孔總數(shù)Nm=Ndr×Np=646×3=1938因為機風兩巷均等數(shù)目布置抽放鉆孔，所以本設計總鉆孔數(shù)為Nm×2 = 1938×2 = 3876。3.2.8 鉆孔總長度為 Ldr=ldr×Nm （3-1）式中：ldr 鉆孔長度，m；Nm 鉆孔個數(shù)。Ldr = 1938×（80+90）=329460m3.

37、2.9 百米鉆孔瓦斯抽放量由前面Q剩=12.92m3/min可知Qh=100×Q剩/Ldr=100×12.92/329460=3.92×10-3m3/min.hm3.3 繪制抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖圖3.1 鉆孔布置平面圖 圖3.2 鉆孔布置剖面圖圖3.3 邊掘邊抽鉆孔布置圖4 采掘工作面瓦斯抽放系統(tǒng)4.1 采掘工作面瓦斯抽放設施的配置和布置根據(jù)AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范，對瓦斯抽放管路有如下要求：第5.4.1條：抽放管路系統(tǒng)應根據(jù)井下巷道的布置、抽放地點的分布、瓦斯利用的要求以及礦井的發(fā)展規(guī)劃等因素確定，避免或減少主干管路系統(tǒng)的頻繁改動，確保管道運

38、輸、安裝和維護方便，并應符合下列要求9：抽放管路通過的巷道曲線段少、距離短，管路安裝應平直，轉彎時角度不應大于50°；抽放管路系統(tǒng)宜沿回風巷道或礦車不經(jīng)常通過的巷道布置；若設于主要運輸巷內(nèi)，在人行道側其架設高度不應小于1.8m，并固定在巷道壁上，與巷道壁的距離應滿足檢修要求；抽放瓦斯管件的外緣距巷道壁不宜小于0.1m；當抽放設備或管路發(fā)生故障時，管路內(nèi)的瓦斯不得流入采掘工作面及機電硐室內(nèi)；盡可能避免布置在車輛通行頻繁的主干道旁；管徑要統(tǒng)一，變徑時必須設過渡節(jié)。第5.4.2條：抽放瓦斯管路的管徑應按最大流量分段計算，并與抽放設備能力相適應，抽放管路按安全流速為515m/s和最大通過流量

39、來計算管徑，抽放系統(tǒng)管材的備用量可取109。第5.4.3條：當采用專用鉆孔敷設抽放管路時，專用鉆孔直徑應比管道外形尺寸大100mm；當沿豎井敷設抽放管路時，應將管道固定在罐道梁上或專用管架上9。第5.4.4條：抽放管路總阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低負壓瓦斯管路阻力公式計算；局部阻力可用估算法計算，一般取摩擦阻力的10209。第5.4.5條：地面管路布置：不得將抽放管路和自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜及通訊電纜等敷設在同一條地溝內(nèi)；主干管應與城市及礦區(qū)的發(fā)展規(guī)劃和建筑布置相結合；抽放管道與地上、下建(構)筑物及設施的間距，應符合工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范的有關規(guī)定；瓦斯

40、管道不得從地下穿過房屋或其它建(構)筑物，一般情況下也不得穿過其它管網(wǎng)，當必須穿過其它管網(wǎng)時，應按有關規(guī)定采取措施9。4.2 抽放管路的計算和選擇4.2.1 機巷瓦斯抽放分管管徑選擇選擇瓦斯管徑，可按下式計算： （4-1）式中：Dep瓦斯管內(nèi)徑，m；Cep瓦斯管路中瓦斯?jié)舛龋驹O計取35%Qmix機巷分管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；Vep瓦斯在管路中的經(jīng)濟流速，m/s，一般取V1015m/s，在此取10m/s。Q混機=QhNMldr/(100Cep) =3.92×10-3×1938×80/（100×0.35) =17.36m3/min可得：根據(jù)計算機巷

41、支管選擇直徑為200無縫鋼管，壁厚可選擇10mm。4.2.2 風巷瓦斯抽放分管管徑選擇選擇瓦斯管徑，可按下式計算： （4-2）式中：D瓦斯管內(nèi)徑，m；c瓦斯管路中瓦斯?jié)舛?，本設計取35%Q機巷分管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；V瓦斯在管路中的經(jīng)濟流速，m/s，一般取V1015m/s，在此取10m/s。Q混風=QhNMldr/(100Cep)=3.92×10-3×1938×90/（100×0.35)=19.54 m3/min可得：根據(jù)計算風巷支管選擇直徑為200無縫鋼管，壁厚可選擇10mm。4.2.3 采區(qū)回風巷干管管徑選擇選擇瓦斯管徑，可按下式計算： （

42、4-3）式中：D瓦斯管內(nèi)徑，m；c瓦斯管路中瓦斯?jié)舛?，本設計取35%Q機巷分管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；V瓦斯在管路中的經(jīng)濟流速，m/s，一般取V1015m/s，在此取10m/s。Q混總= Q混機+ Q混風=17.36 m3/min+19.54m3/min=36.9 m3/min可得：根據(jù)計算風巷支管選擇直徑為275無縫鋼管，壁厚可選擇10mm。5 瓦斯泵選型5.1 抽放系統(tǒng)管道阻力計算5.1.1 直管摩擦阻力計算計算直管摩擦阻力，可按下式計算：Hz9.81LQ2mixK0D5in （5-1）式中： Hz阻力損失，kPa；L直管長度，m；混合瓦斯對空氣的密度比；C管路內(nèi)瓦斯?jié)舛?，取C=35

43、% ；Qmix瓦斯流量，m3/h；Din管道內(nèi)徑，cm；k0系數(shù)，見表5.1；混合瓦斯對空氣的相對密度計算： （5-2） 式中：1 瓦斯密度，取0.715kg/m3；n1 混合瓦斯中瓦斯?jié)舛?，?5%；2 空氣密度，取1.293kg/m3；n2 混合瓦斯中空氣濃度，取65%。根據(jù)上式計算得=0.844表5.1 不同管徑的系數(shù)K0值10通稱管徑(mm)152025224050K0值0.460.470.480.490.500.52通稱管徑(mm)7080100125150>150K0值0.550.570.620.670.700.71由于所選管徑都大于150mm，所以k0取0.71。機巷支管段

44、與運輸聯(lián)絡巷支管段阻力：風巷支管段與運輸聯(lián)絡巷支管段阻力：采區(qū)回風巷干管段阻力：抽放管道直管段總阻力：HZ=H機+H風+H采回=5.73+6.51+6.54=18.78（kPa）5.1.2 局部阻力計算按經(jīng)驗值，取沿段管道總摩擦阻力的15%作為局部阻力Hr。Hr=Hz×15%=2.817kPa5.1.3 抽放管道總阻力Hc=Hz+Hr+Hf (5-3)式中：Hc瓦斯抽放管道總阻力；Hz直管路段摩擦阻力；Hr管道局部摩擦阻力；Hf抽放瓦斯管口處負壓 取13 kPa；Hc =18.78+2.817+13=34.597kPa5.1.4 瓦斯壓送及管路總阻力地面瓦斯壓送及管路總阻力取經(jīng)驗數(shù)值

45、5kpa圖5.1 瓦斯抽采系統(tǒng)圖5.2 瓦斯泵流量和壓力計算5.2.1 瓦斯泵流量計算抽放瓦斯泵流量必須滿足抽放系統(tǒng)服務年限之內(nèi)最大抽放量的需要。 （5-4）式中： Qps抽放瓦斯泵的額定流量，m3/min；Qemax礦井瓦斯最大抽放總量，m3/min；Xe礦井抽放瓦斯?jié)舛?，?5；瓦斯抽放泵的機械效率，取0.8；K備用系數(shù)，K=1.2。Qemax =Q混總 = Q混機+ Q混風 =17.36 m3/min+19.54 m3/min =36.9 m3/min 5.2.2 瓦斯泵壓力計算瓦斯抽放泵的壓力是克服瓦斯從井下抽放孔口起，經(jīng)抽放管路到抽放泵，再到釋放點所產(chǎn)生的全部阻力損失17。Hp= (

46、Hc+Hs)kB （5-5）式中：Hp瓦斯泵的壓力；HC瓦斯泵抽放段總阻力；Hs瓦斯泵地面壓送段阻力，取經(jīng)驗值5kPa；kB備用系數(shù)，一般取1.2；Hp =(34.597+5) ×1.2=47.52kPa5.3 瓦斯泵選型確定5.3.1 瓦斯泵類型目前國內(nèi)使用的瓦斯泵類型主要有：一、離心式鼓風機；二、回轉式鼓風機(包括羅茨鼓風機、葉式鼓風機、滑板式壓氣機等)；三、水環(huán)真空壓縮機；四、往復式壓氣機(只用于地面正壓輸送瓦斯)。根據(jù)比較選用水環(huán)式真空壓縮機（一）真空度高，且可正壓輸出；（二）工作水不斷帶走氣體壓送時產(chǎn)生的熱量,泵題不會升溫發(fā)，當抽出瓦斯?jié)舛冗_到爆炸界限時，也沒有爆炸危險；（

47、三）結構簡單、運轉可靠、平穩(wěn)、供氣均勻；（四）將負壓抽出和正壓輸出合二為一，一般不需另設正壓輸出設備（五）單機瓦斯抽出量由1.8450 m3/min,適用范圍廣，煤層透氣性低,管路阻力大,需要高負壓抽放的礦井；（六）適用于負壓抽出瓦斯；（七）適用于瓦斯?jié)舛冉?jīng)常變化的礦井，特別適用于濃度變化較大的鄰近層抽放礦井。本設計選用2BE1水環(huán)式真空泵，根據(jù)2BE1水環(huán)式真空泵參數(shù)手冊。最后選定2BE1 356-1型 其吸入負壓氣量最大105.8 m3/min。電機功率為185KW，配套電機型號Y315L2-4。將來技術進步抽放率提高，還可以繼續(xù)使用。6 工作面瓦斯抽放安全技術措施6.1 應根據(jù)實際情況制

48、定出安全措施一、抽放鉆場、鉆孔施工防治瓦斯措施。二、管路防腐蝕、防漏氣、防砸壞、電氣防爆、防靜電、防帶電、防底鼓措施。三、立井(立眼)、斜井(斜巷)管路防滑措施。四、地面管路防凍措施。6.2 井下移動抽放瓦斯泵站要求一、井下移動抽放瓦斯泵站應安裝在抽放瓦斯地點附近的新鮮風流中。抽出的瓦斯必須引排到地面、總回風道或分區(qū)回風道；已建永久抽放系統(tǒng)的礦井，移動泵站抽出的瓦斯可直接送至礦井抽放系統(tǒng)的管道內(nèi)，但必須使礦井抽放系統(tǒng)的瓦斯?jié)舛确厦旱V安全規(guī)程第一百四十八條規(guī)定13。二、移動泵站抽出的瓦斯排至回風道時，在抽放管路出口處必須采取安全措施，設置櫥欄、懸掛警戒牌。柵欄設置的位置，上風側為管路出口外推5

49、m，上下風側柵欄間距不小于35m。兩柵欄間禁止人員通行和任何作業(yè)。移動抽放泵站排到巷道內(nèi)的瓦斯，其濃度必須在30m以內(nèi)被混合到煤礦安全規(guī)程允許的限度以內(nèi)。柵欄處必須設警戒牌和瓦斯監(jiān)測裝置，巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸迗缶瘯r，應斷電、停止抽放瓦斯、進行處理。監(jiān)測傳感器的位置設在柵欄外1m以內(nèi)。兩柵欄間禁止人員通行和任何作業(yè)13。三、井下移動瓦斯抽放泵站必須實行“三專”供電，即專用變壓器、專用開關、專用線路13。6.3 地面抽放瓦斯站安全措施抽放瓦斯站安全措施，應遵從以下要求：在一個抽放站內(nèi)，抽放瓦斯泵及附屬設備只有一套工作時，應備用一套；兩套或兩套以上工作時，其備用量可按工作數(shù)量的60%計。鉆機備用量按工

50、作臺數(shù)的60%計；抽放站位置應設在不受洪澇威脅且工程地質條件可靠地帶，應避開滑坡、溶洞、斷層破碎帶及塌陷區(qū)等；宜設在回風井工業(yè)場地內(nèi)，站房距井口和主要建筑物及居住區(qū)不得小于50m；站房及站房周圍20m范圍內(nèi)禁止有明火；站房應建在靠近公路和有水源的地方；站房應考慮進出管敷設方便：有利瓦斯輸送，并盡可能留有擴能的余地；抽放站建筑必須采用不燃性材料，耐火等級為二級；站房周圍必須設置柵欄或圍墻；站房附近管道應設置放水器及防爆、防回火、防回水裝置，設置放空管及壓力、流量、濃度測量裝置，并應設置采樣孔、閥門等附屬裝置。放空管設置在泵的進、出口，管徑應大于或等于泵的進、出口直徑，放空管的管口要高出泵房房頂3m以上。泵房內(nèi)電氣