礦井瓦斯抽采系統(tǒng)

山西工程職業(yè)學(xué)院主講教師：范紅偉

《煤礦安全技術(shù)》礦井瓦斯抽采系統(tǒng)礦井瓦斯抽采系統(tǒng)

礦井瓦斯抽采是由一系列抽采設(shè)備組成的系統(tǒng)來(lái)完成的，瓦斯抽采設(shè)備能夠造成一定負(fù)壓將瓦斯從煤層中抽出并通過(guò)管道輸送到地面或其他安全地點(diǎn)。由瓦斯抽采設(shè)備和管路等構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為瓦斯抽采系統(tǒng)。瓦斯抽采系統(tǒng)主要由瓦斯抽采泵、管路系統(tǒng)和附屬裝置等組成。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)（一）瓦斯抽采泵及泵站常用瓦斯抽釆泵有水環(huán)式真空泵、離心式鼓風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)三種類型，其中水環(huán)式真空泵是我國(guó)中小型礦井中最常用的抽瓦斯設(shè)備；離心式鼓風(fēng)機(jī)是國(guó)內(nèi)一些抽釆量較大的礦井使用的設(shè)備；回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)包括羅茨鼓風(fēng)機(jī)、葉氏鼓風(fēng)機(jī)和滑板式壓氣機(jī)等，前兩者在我國(guó)部分礦井中有應(yīng)用。泵站的裝機(jī)能力應(yīng)當(dāng)滿足瓦斯抽采達(dá)標(biāo)的要求，備用泵能力不得小于運(yùn)行泵中最大一臺(tái)單泵的能力；運(yùn)行泵的裝機(jī)能力不得小于瓦斯抽采達(dá)標(biāo)時(shí)應(yīng)抽釆瓦斯量對(duì)應(yīng)工況流量的2倍。預(yù)抽瓦斯鉆孔的孔口負(fù)壓不得低于13kPa,卸壓瓦斯抽采鉆孔的孔口負(fù)壓不得低于5kPa。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)

瓦斯抽采泵站是安裝瓦斯抽采泵的地點(diǎn)。泵站是瓦斯抽采系統(tǒng)的重要組成部分，其安全管理必須符合有關(guān)規(guī)定。

1、地面固定瓦斯抽采泵站必須遵守規(guī)定（1）地面泵房必須用不燃性材料建筑，并必須有防雷電裝置，其距進(jìn)風(fēng)井口和主要建筑物不得小于50m，并用柵欄或者圍墻保護(hù)。（2）地面泵房和泵房周圍20m范圍內(nèi)，禁止堆積易燃物和有明火。（3）抽采瓦斯泵及其附屬設(shè)備，至少應(yīng)當(dāng)有1套備用，備用泵能力不得小于運(yùn)行泵中最大一臺(tái)單泵的能力。（4）地面泵房?jī)?nèi)電氣設(shè)備、照明和其他電氣儀表都應(yīng)當(dāng)采用礦用防爆型；否則必須采取安全措施。（5）泵房必須有直通礦調(diào)度室的電話和檢測(cè)管道瓦斯?jié)舛?、流量、壓力等參?shù)的儀表或者自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（6）干式抽采瓦斯泵吸氣側(cè)管路系統(tǒng)中，必須裝設(shè)有防回火、防回流和防爆炸作用的安全裝置，并定期檢查。抽采瓦斯泵站放空管的高度應(yīng)當(dāng)超過(guò)泵房房頂3m。（7）泵房必須有專人值班，經(jīng)常檢測(cè)各參數(shù)，做好記錄。當(dāng)抽采瓦斯泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須立即向礦調(diào)度室報(bào)告。如果利用瓦斯，在瓦斯泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后和恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)前，必須通知使用瓦斯的單位，取得同意后，方可供應(yīng)瓦斯。

礦井瓦斯抽采系統(tǒng)2、井下臨時(shí)抽采瓦斯泵站必須遵循規(guī)定（1）臨時(shí)抽采瓦斯泵站應(yīng)當(dāng)安設(shè)在抽采瓦斯地點(diǎn)附近的新鮮風(fēng)流中。（2）抽出的瓦斯可引排到地面、總回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷或者分區(qū)回風(fēng)巷，但必須保證稀釋后風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔怀蕖Ｔ诮ㄓ械孛嬗谰贸椴上到y(tǒng)的礦井，臨時(shí)泵站抽出的瓦斯可送至永久抽采系統(tǒng)的管路，但礦井抽采系統(tǒng)的瓦斯?jié)舛缺仨毞媳疽?guī)程第一百八十四條的規(guī)定。（3）抽出的瓦斯排入回風(fēng)巷時(shí)，在排瓦斯管路出口必須設(shè)置柵欄、懸掛警戒牌等。柵欄設(shè)置的位置是上風(fēng)側(cè)距管路出口5m、下風(fēng)側(cè)距管路出口30m，兩柵欄間禁止任何作業(yè)。

礦井瓦斯抽采系統(tǒng)（二）瓦斯抽采管路1、瓦斯管路系統(tǒng)的選擇（1）管路系統(tǒng)選擇的注意事項(xiàng)敷設(shè)的瓦斯管路應(yīng)便于運(yùn)輸、安裝和檢修維護(hù)。瓦斯管路應(yīng)設(shè)在不經(jīng)常通過(guò)礦車的回風(fēng)巷道中，以防止管道被撞壞漏氣。注意事項(xiàng)4321瓦斯管路系統(tǒng)必須根據(jù)巷道布置圖，選擇巷道曲線段少和距離最短的線路。敷設(shè)的瓦斯管路應(yīng)有在抽采設(shè)備或管路系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時(shí)，管內(nèi)的瓦斯不至于進(jìn)入釆掘工作面、硐室等的防范措施。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)（2）管路系統(tǒng)的組成瓦斯管路系統(tǒng)由主管、干管、支管和附屬裝置構(gòu)成，其用途參數(shù)見表。項(xiàng)目用途主管輸送整個(gè)礦井或幾個(gè)采區(qū)的瓦斯干管輸送一個(gè)采區(qū)或一個(gè)工作面的瓦斯支管輸送一個(gè)鉆場(chǎng)的瓦斯

附屬裝置測(cè)壓和測(cè)流量裝置用以調(diào)節(jié)、控制、測(cè)量管路中的瓦斯?jié)舛?、流量和壓力安全裝置防爆炸、防回火、放空管和放水等裝置瓦斯管路系統(tǒng)分項(xiàng)用途表礦井瓦斯抽采系統(tǒng)2、瓦斯管管徑與管材的選擇（1）瓦斯管直徑瓦斯管直徑一般采用下式計(jì)算。并參照抽采泵的實(shí)際能力留有備用量，同時(shí)尚需考慮運(yùn)輸和安裝的方便。

D=0.1457（Qc/v）1/2

式中D——瓦斯管內(nèi)徑，m；Qc——管內(nèi)氣體混合流量，m3/min；

v——管內(nèi)氣體經(jīng)濟(jì)合理平均流速，取v=（5～15）m/s。

（2）瓦斯管管材瓦斯管管材一般選用國(guó)家定型產(chǎn)品，如熱軋無(wú)縫鋼管、冷拔無(wú)縫鋼管和焊接鋼管等。（3）接頭瓦斯管道多半采用法蘭盤連接,一般將法蘭盤套焊在管端或先套上法蘭盤，然后焊接擋住法蘭盤的小擋板，再將端面焊縫鋸平，在兩個(gè)法蘭盤間夾一軟橡皮或軟聚氯乙烯墊片（厚度3?5mm）,用螺栓連接。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)（三）附屬設(shè)施瓦斯管路上的附屬裝置，大致分為兩類：一類是用來(lái)調(diào)節(jié)、控制瓦斯壓力和流量的，主要包括閥門、測(cè)壓嘴、計(jì)量裝置等；另一類是有關(guān)安全方面的裝置，主要包括各種類型的放水器、防回火、防爆裝置、放空管和防雷等裝置。1、閥門在瓦斯管路（主管、干管、支管）上和鉆場(chǎng)、鉆孔的連接處均需安設(shè)閥門，主要用來(lái)調(diào)節(jié)與控制各個(gè)抽釆地點(diǎn)的抽采負(fù)壓、瓦斯?jié)舛?、抽采量等。同時(shí)，在修理和更換瓦斯管時(shí)可切斷通路。閥門的安裝主要應(yīng)用于井下抽采系統(tǒng)、瓦斯抽采泵房以及井上供瓦斯系統(tǒng)等。常用的閥門為截止閥和閘閥。瓦斯管路上安設(shè)的閥門，一般以采用閘板式低壓氣門為宜。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)2、流量計(jì)為了全面掌握與管理井下瓦斯抽放情況，需要在總管、支管和各個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)安設(shè)測(cè)定瓦斯流量的流量計(jì)，目前井下一般采用孔板流量計(jì)，孔板流量計(jì)比較簡(jiǎn)單方便，使用時(shí)安裝在管道中，用水柱壓差計(jì)測(cè)出孔板前后的壓差和管內(nèi)瓦斯?jié)舛?，即可?jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的混合氣體流量。3、放水器瓦斯抽采管網(wǎng)中應(yīng)當(dāng)安裝足夠數(shù)量的放水器，確保及時(shí)排除管路中的積水，保證瓦斯抽采濃度，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置除渣裝置，防止煤泥堵塞管路斷面。在礦井抽釆瓦斯系統(tǒng)中，放水器是不可缺少的裝置之一，其作用是把從鉆孔中抽出的瓦斯和水分離，將水放掉，只讓瓦斯進(jìn)入管路，可以解決瓦斯管路的積渣堵塞問(wèn)題。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)4、防爆、防回火裝置《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定抽采管路必須設(shè)置防回火、防爆炸等安全裝置。水封式防爆、防回火裝置結(jié)構(gòu)如圖所示。正常抽釆時(shí)，瓦斯通過(guò)水封抽出，一旦管內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸或燃燒，火焰將被水封隔絕，同時(shí)爆炸波將把防爆蓋沖開或把膠皮板沖破，從而保護(hù)了井下、泵房及地面用戶的安全；一般安裝在抽釆泵的出口和入口附近的地面管路上，對(duì)于干式抽釆泵吸氣側(cè)管路和瓦斯利用系統(tǒng)中必須裝設(shè)。銅網(wǎng)式防爆、防回火裝置結(jié)構(gòu)如圖所示，主要利用銅網(wǎng)的散熱作用達(dá)到阻斷火焰?zhèn)鞑サ哪康?，一般裝置在瓦斯抽采泵輸岀管系統(tǒng)，安裝在距用戶或抽釆泵較近的地點(diǎn)。1—入口瓦斯管；2—水罐；3—注水管口；4—水位計(jì);5—防爆蓋;6—防爆蓋加重配塊；7—水封環(huán)形槽；8一排出瓦斯管；9—水封裝置放水器1—擋圈；2—鋼絲圈；3—活法蘭盤礦井瓦斯抽采系統(tǒng)5、放空管6、避雷器放空管一般安在地面瓦斯抽釆泵的出口、入口附近的管路上。作用主要有:①瓦斯抽采泵發(fā)生故障或檢修時(shí)，可打開瓦斯抽采泵進(jìn)口處的放空管閥門，使井下的瓦斯通過(guò)放空管排至大氣；②井下抽采瓦斯?jié)舛冉档偷讲环侠猛咚沟囊螅蛘咄咚估孟到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可利用管路上的閥門關(guān)閉供給，打開瓦斯抽采泵出口處放空管的閥門，使抽出的瓦斯排放至大氣，保證井下的正常瓦斯抽釆不受影響；③在正常供給用戶使用瓦斯的前提下，可以利用瓦斯抽采泵入口處的放空管調(diào)節(jié)瓦斯?jié)舛?，以適應(yīng)用戶的要求。注意事項(xiàng)主要有：①放空管的直徑不得小于瓦斯抽采泵出、入口的主管直徑；②放空管的高度要超過(guò)泵房屋脊3m以上，與泵房墻壁的距離為0.5?1m；③為防止