【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出的瓦斯量，其計(jì)算公式為： Wkc=Wk178。η k 式中： Wkc— 礦井可抽瓦斯量， Mm3； Wk— 礦井瓦斯儲(chǔ)量， Mm3； η k— 礦井瓦斯抽放率，﹪。 礦井可抽放瓦斯量與瓦斯儲(chǔ)量及礦井瓦斯抽放率有關(guān)。 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦瓦斯儲(chǔ)量為 ，按照目前的抽放技術(shù)水平，結(jié)合 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦的地質(zhì)條件、瓦斯涌出及賦存條件，瓦斯抽放率預(yù)計(jì) %，可抽瓦斯量為： Wkc=Wk178。η k=179。 40%= 二、服務(wù)年限 由于煤礦在開(kāi)采過(guò)程中影響因素很多，礦井瓦斯涌出量又直接受礦井開(kāi)采的影響，所以，瓦斯抽放工作在礦井抽放系統(tǒng)已經(jīng)確立的情況下，其服務(wù)年限應(yīng)與礦井服務(wù)年限一致。 17 第五章 瓦斯抽放網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 瓦斯抽放管路系統(tǒng)的確定與要求 一、對(duì)瓦斯抽放系統(tǒng)的要求 為了抽放礦井瓦斯，減少礦井中的瓦斯，根據(jù)抽放鉆場(chǎng)的分布情況、巷道布置情況和利用瓦斯的要求，必須在井下和井上敷設(shè)一個(gè)完整的瓦斯管路網(wǎng)，單獨(dú)輸送瓦斯。在選擇管路系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)抽放鉆場(chǎng)的分布、巷道布置、瓦斯抽放量大小、利用瓦斯的要求，以及發(fā)展規(guī)劃等狀況全盤考慮，避免和減少以后主、干系統(tǒng)的頻繁改動(dòng)和更換等。因此，選擇管路是否合理，不僅直接影響著抽放費(fèi)用和管路的檢查、修理、維護(hù)等工作，而且還影響著抽放量的大小，因此，瓦斯管路系統(tǒng)的選擇必須滿足以下要求： (1)抽放設(shè)備或管路一旦發(fā)生事故，管路內(nèi)的瓦斯不至流入回采工作面或井下峒室。因此抽放瓦斯管路系統(tǒng)應(yīng)敷設(shè)在回風(fēng)巷道內(nèi)； (2)瓦斯管路最好敷設(shè)在礦車不經(jīng)過(guò)的巷道內(nèi)，避免或減少因礦車掉道撞壞管路，保證管路的暢通； (3)要考慮日常檢查、修理和更換管路的方便； (4)選擇瓦斯 管路必須根據(jù)巷道布置選擇最短的距離； (5)抽放管路系統(tǒng)中必須安裝調(diào)節(jié)、控制、測(cè)定、防爆、防回氣、防回火等裝置。 二、瓦斯抽放系統(tǒng)的確定 根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 20211102 發(fā)布的中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （ AQ1027－ 2021） 《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》的規(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(dòng)泵站瓦斯抽放系統(tǒng)。 ①、 一個(gè)采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 5 m3/min 或一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯的問(wèn)題不合理的。 ②、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的 : 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于或等于 40 m3/min； 18 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量年產(chǎn)量 ～ Mt 的礦井，大于 30 m3/min； 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量年產(chǎn)量 ～ Mt 的礦井，大于 25 m3/min； 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量年產(chǎn)量 ～ Mt 的礦井，大于 20 m3/min； 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量年產(chǎn)量等于或小于 Mt，大于 15 m3/min。 ③、 開(kāi)采具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層。 凡符合 1 條件，并同時(shí)具備下列兩個(gè)條件的礦井，應(yīng)建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng) ： ①、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在 2m3/min 以上； ②、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量瓦斯資源可靠、儲(chǔ)量豐富，預(yù)計(jì)瓦斯抽放服務(wù)年限在五年以上。 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 礦井瓦斯抽放量預(yù)計(jì)為 ，達(dá)到了建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)的規(guī)定要求，瓦斯儲(chǔ)量豐富，服務(wù)年限長(zhǎng)，因此，確定山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦 建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)。 根據(jù)《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》（安監(jiān)總煤裝〔 2021〕 163 號(hào)）的規(guī)定： “煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定 第三章 瓦斯抽采系統(tǒng) 第十四條 煤與瓦斯突出礦 井和高瓦斯礦井必須建立地面固定抽采瓦斯系統(tǒng)，其他應(yīng)當(dāng)抽采瓦斯的礦井可以建立井下臨時(shí)抽采瓦斯系統(tǒng)；同時(shí)具有煤層瓦斯預(yù)抽和采空區(qū)瓦斯抽采方式的礦井，根據(jù)需要分別建立高、低負(fù)壓抽采瓦斯系統(tǒng)。 ” 正邦良順 煤業(yè)屬高 瓦斯礦井，符合建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)的規(guī)定 。 根據(jù) 正邦良順 煤業(yè) 的實(shí)際情況，設(shè)計(jì) 走向高抽巷 、 上隅角埋管 、密閉采空區(qū)采用低負(fù)壓抽放系統(tǒng)，本煤層預(yù)抽采用高負(fù)壓抽放系統(tǒng)。 確定礦井瓦斯抽放管路系統(tǒng)為： 低負(fù)壓抽放系統(tǒng)： ↑→ 上隅角埋管 抽放 瓦斯泵站→回風(fēng)立井→回風(fēng)大巷→高抽巷 ↓→ 密閉 采空區(qū)抽放 高負(fù)壓抽放系統(tǒng)： 瓦 斯泵站→回風(fēng)立井→回風(fēng)大巷→工作面本煤層預(yù)抽 19 第二節(jié) 瓦斯抽放管徑計(jì)算及選型 一、瓦斯抽放管管徑計(jì)算 瓦斯管路費(fèi)用在抽放成本中占很大的比重，合理地選擇瓦斯管直徑與抽放投資及抽放效果有重要關(guān)系。管徑越大，投資越大，可能造成不必要的浪費(fèi)；管徑小，投資少，但能量損失大，抽放能力小。所以，選擇管徑時(shí)，必須經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，并參照抽放設(shè)備能力和抽放礦井的經(jīng)驗(yàn)，使之留有余地。 瓦斯抽放管路經(jīng)濟(jì)管徑采用下列計(jì)算公式： D=(Q/V)1/2 式中： D— 瓦斯管內(nèi)徑， m； Q— 管路內(nèi)混合瓦斯流量， m3/min，富余 系數(shù) — ； V— 經(jīng)濟(jì)流速， m/s,可取 5— 12m/s； 約定： 低負(fù)壓系統(tǒng)： 地面及回風(fēng)立井、回風(fēng)大巷、 采區(qū)回風(fēng)巷 瓦斯抽放管為主管 1；高抽巷瓦斯抽放管為支管 1； 上隅角埋管 為支管 2； 密閉 采空區(qū)瓦斯抽放管為支管 3； 高負(fù)壓系統(tǒng)：地面及回風(fēng)立井、回風(fēng)大巷、采區(qū)回風(fēng)巷抽放管為主管 2，本煤層預(yù)抽抽放管為支管 4， 地面低負(fù)壓抽放系統(tǒng)： 礦井低負(fù)壓抽放量： +=根據(jù)礦井瓦斯抽放量預(yù)計(jì)，按上式計(jì)算，選擇的瓦斯抽放管管徑。如表 521所示。 20 表 521 地面低負(fù)壓瓦斯抽放管路管徑選擇結(jié)果 抽放管 類別 抽放純量 （ m3/min） 瓦斯?jié)舛?%) 富余系數(shù) 混合瓦斯量 m（ 3/min） 瓦斯管內(nèi) 流速 m/s 計(jì)算管徑 mm 選擇管徑 mm 管材 主管 1 10 10 433 ￠ 529*10 焊縫鋼管 支管 1 20 10 251 ￠ 273*6 焊縫鋼管 支管 2 10 10 172 ￠ 219*6 焊縫鋼管 支管 3 10 10 179 ￠ 219*6 焊縫鋼管 地面高負(fù)壓抽放系統(tǒng)： 礦井高負(fù)壓抽放量： 根據(jù)礦井本煤層瓦斯抽放量預(yù)計(jì)，按上式計(jì)算，選擇的瓦斯抽放管管徑。如表 522 所示。 地表 522 面高負(fù)壓瓦斯抽放管路管徑選擇結(jié)果 抽放管 類別 抽放純量 m3/min 瓦斯?jié)舛? (%) 富余系數(shù) 混合瓦斯量 m3/min 瓦斯管內(nèi) 流速 m/s 計(jì)算管徑 mm 選擇管徑 mm 管材 主 管 2 10 8 389 ￠ 529*10 焊縫鋼管 支管 4 12 10 317 ￠ 325*6 焊縫鋼管 二、管材選擇 瓦斯管的管材一般采用國(guó)家定型產(chǎn)品，如冷扎無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等，另外也可采用壁厚為 6mm 鋼板卷制的焊縫鋼管，但必須作 的壓力試驗(yàn)，合格后即可使用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的管材有很多，如高密度聚乙稀管、 PVC防靜電管、塑料管材等，但作為抽放管路必須是防靜電和阻燃；必須有足夠的強(qiáng)度。抽放瓦斯管內(nèi)的壓力較管材的強(qiáng)度低的多，一般考慮到運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的碰撞、擠壓等現(xiàn)象，對(duì)其強(qiáng)度也要有一定的要求。多取排 水管強(qiáng)度資料標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)目前我國(guó)使用的瓦斯管和產(chǎn)品供應(yīng)情況，本設(shè)計(jì)選用 焊縫鋼管 ，瓦斯管 21 路壁厚 6mm。 三、管路接頭 管路接頭在抽放瓦斯系統(tǒng)中是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合適的接頭在負(fù)壓下應(yīng)不漏氣，但往往接頭成為抽放系統(tǒng)漏氣的主要原因之一，不僅降低了抽放負(fù)壓，而且影響了抽放濃度，因此管接頭連接要十分慎重。 本方案擬采用螺栓緊固法蘭盤中間加橡膠墊圈的方法，用焊接鋼法蘭盤，中間加橡膠密封圈后用螺栓緊固，這種方法氣密性強(qiáng)，但撓性有限，遇轉(zhuǎn)彎適當(dāng)加彎頭即可。 四、抽放管路中的附屬裝置 瓦斯管路的附屬裝置，大致分為兩大類：一類 是用來(lái)調(diào)節(jié)控制瓦斯壓力和流量的，另一類是有關(guān)安全措施方面的。 鉆孔與管路的連接裝置 瓦斯管路的連接裝置，包括彎管、自動(dòng)放水器、孔板流量計(jì)和鎧裝膠管等。它的彎管端與鉆孔封孔器的標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤對(duì)接。膠管一端與瓦斯管三通上的閥門連接，構(gòu)成了抽放系統(tǒng)。 閥門 在瓦斯主、干管、鉆孔聯(lián)接裝置以及認(rèn)為需要的地點(diǎn)，都必須設(shè)置閥門。它的用途是：調(diào)節(jié)各個(gè)抽放區(qū)、各個(gè)鉆場(chǎng)或鉆孔的抽放量及瓦斯?jié)舛龋瑫r(shí)也可以調(diào)節(jié)、控制和平衡各地點(diǎn)、各管路系統(tǒng)上所需要的壓力。另外，當(dāng)修理和更換瓦斯管，以及聯(lián)接、或拆接鉆孔裝置時(shí)，可以關(guān)閉閥門，切 斷通路。管路選用閥門型號(hào)根據(jù)使用地點(diǎn)管徑大小而確定，并和管徑相配套。 測(cè)壓嘴 測(cè)壓嘴即測(cè)定管路中氣流的靜壓力的小孔，在管路安裝以前，預(yù)先焊妥，并檢查有無(wú)焊渣堵塞現(xiàn)象，保證通氣。在瓦斯主管支管和鉆孔聯(lián)接裝置上都應(yīng)設(shè)置。測(cè)壓嘴不宜過(guò)大過(guò)長(zhǎng)，一般不超過(guò) 30mm，其直徑大約 4～ 10mm。平時(shí)，可用一頭捆扎的細(xì)膠管套緊，確保與管外空氣隔絕。測(cè)壓嘴的功能不僅如此，還可以用來(lái)取樣，對(duì)管內(nèi)的氣體進(jìn)行分析，以及觀測(cè)瓦斯?jié)舛取? 管路放水裝置 放水裝置的種類很多，本方案擬選用一種用于負(fù)壓較高的人工放水器，鉆場(chǎng)、管路拐 彎、低洼、溫度突變處應(yīng)設(shè)置放水器，管路宜每隔 200m300m 設(shè)置一個(gè)放 22 水器，最大不應(yīng)超過(guò) 500m。 管路排渣裝置 瓦斯抽放管路排渣裝置，適用于瓦斯抽放系統(tǒng)的主管、干管、支管的自動(dòng)排渣，是瓦斯抽放管路上必備的排渣裝置，用法蘭與管路或其它設(shè)備聯(lián)接；該設(shè)備通過(guò)分級(jí)式篩網(wǎng)擋板阻攔和沉淀管路內(nèi)的煤渣、石塊及其它大的雜物，凈化氣流；保護(hù)瓦斯抽放設(shè)備的安全。 計(jì)量裝置 1)計(jì)量裝置原理及使用 瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一個(gè)重要參數(shù)。煤礦普遍采用變壓降法，其原理是當(dāng)氣體通過(guò)事先校正過(guò)的節(jié)流裝置 (孔板 )時(shí)，產(chǎn)生壓力 降 (或壓差 )，測(cè)出此壓力差即可換算出通過(guò)的氣體流量。 瓦斯抽放綜合參數(shù)測(cè)定儀 瓦斯抽放綜合參數(shù)測(cè)定儀是專門用于煤礦井下測(cè)定鉆孔瓦斯?jié)舛?、流量、?fù)壓及溫度等數(shù)的便攜式精密儀表 ,也可用于測(cè)定抽放管道主管和支管道的瓦斯綜合參數(shù)。瓦斯抽放綜合參數(shù)測(cè)定儀具有測(cè)量精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn) ,瓦斯抽放綜合參數(shù)測(cè)定儀通過(guò)無(wú)線傳輸將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī) ,通過(guò)專用管理軟件繪制抽放參數(shù)圖形、編制和打印報(bào)表。 第三節(jié) 地面抽放泵出入端 (正、負(fù)壓端 )系統(tǒng)設(shè)計(jì) 地面抽放瓦斯泵出入端是抽放瓦斯系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是：①輸送作用 ，把井下瓦斯輸送出來(lái)，再把瓦斯輸送出去；②安全作用，利用端發(fā)生事故不致影響泵房，泵房發(fā)生事故不致影響井下；③計(jì)量檢查作用，及時(shí)檢查瓦斯抽放量、瓦斯?jié)舛鹊拇笮?；④調(diào)整作用，可以調(diào)整抽放負(fù)壓、濃度等參數(shù)，還可以配以一定量的空氣，把高濃度瓦斯降下來(lái)，以適合民用。系統(tǒng)包括：控制閥門、測(cè)壓嘴、防爆防回火裝置、孔板流量計(jì)、放水器、排空管 (配氣管 )等。 一、管徑、材質(zhì) 為了制作，安裝方便，井上及泵房管路的材質(zhì)以及聯(lián)結(jié)方法都與井下統(tǒng)一。 二、 防爆 炸 、防回火、防回氣、 自動(dòng)噴粉抑爆裝置 安全裝置 在正常情況下，濃度較高的瓦斯在輸 送過(guò)程中，一般不會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸事故，但是，往往由于種種原因，使抽放瓦斯系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)受到破壞，管內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档?，一旦遇到火源而發(fā)生瓦斯爆炸事故。 23 因此， 瓦斯泵的進(jìn)、出氣端的 瓦斯 管道上，均設(shè)置 具有 防爆炸、防回火和防回氣作用的安全裝置， 以防止井下管路瓦斯爆炸或地面放空管雷擊燃燒 和 停泵后管路內(nèi)瓦斯、積水倒流 。 設(shè)計(jì)選用 水封阻火泄爆裝置 、 干式阻火器和防回氣裝置。 水封阻火泄爆裝置要符合《瓦斯管道輸送水封阻火泄爆裝置技術(shù)條件》AQ10722021； 干式阻火器要符合《煤礦瓦斯輸送管道干式阻火器通用技術(shù)條件》AQ10742021； 防回氣 裝置 ，其作用為：在正常抽放時(shí)，瓦斯通過(guò)逆止閥而抽出，一旦 停泵后管路內(nèi)瓦斯、積水 不會(huì)倒流。 自動(dòng)噴粉抑爆裝置 要符合《 瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置通用技術(shù)條件 》AQ 10792021。 防爆炸、防回火、防回氣、 自動(dòng)噴粉抑爆裝置 根據(jù)具體抽放管路管徑配套。 三、安全保障系統(tǒng) 由于種種原因，抽放系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)受到破壞，抽放管路內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档停虼?，本設(shè)計(jì)根據(jù) AQ 10762021《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求內(nèi)容，采用水封阻火泄爆裝置、自動(dòng)噴粉抑爆裝置等安 全設(shè)施，保證瓦斯管道輸送的安全。 根據(jù) AQ 10762021《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定內(nèi)容： 水封阻火泄爆裝置 采用水封消焰阻火、泄爆部件泄除爆炸壓力，將管道內(nèi)瓦斯爆炸控制在一定范圍內(nèi)的安全保障裝置。 自動(dòng)噴粉抑爆裝置 通過(guò)對(duì)瓦斯管道燃燒或爆炸信息的探測(cè)，自動(dòng)噴出干粉滅火劑將燃燒或爆炸傳播過(guò)程中的火焰撲滅，抑制燃燒或爆炸火焰?zhèn)鞑サ难b置。 地面瓦斯排空 抽出的低濃度瓦斯小利用時(shí)，其地面排空管路應(yīng)安設(shè)阻火泄爆、抑爆兩種不同原理的阻火防爆裝置。阻火 泄爆裝置宜采用水封式阻火泄爆裝置，抑爆裝置宜采用自動(dòng)噴粉抑