【文章內容簡介】 　瓦斯抽采管徑計算及管材選擇一、抽采管路管徑計算根據(jù)小煤礦安全管理水平、抽采設備價格、開拓開采設計及抽采的瓦斯放空不利用等，確定采用地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)。本礦井分別設置高負壓瓦斯抽采管路系統(tǒng)和低負壓瓦斯抽采管路系統(tǒng)各1套。高、低負壓瓦斯抽采管路經(jīng)回風斜井引出地面，在風井場地設置高、低負壓聯(lián)合瓦斯抽采站。地面及回風斜井內布置瓦斯主管，采面回風巷、采面運輸巷、掘進工作面布置瓦斯支管。 礦井瓦斯抽出量資料表 項 目低負壓高負壓純瓦斯(m3/min)瓦斯?jié)舛?%)2540混合量(m3/min)孔口壓力(kPa)≤8≤13瓦斯抽采管徑計算公式 D=（Q/V）1/2式中：D——抽采瓦斯管內徑，m；Q——管道內瓦斯流量m3/min；V——瓦斯管中混合瓦斯的平均流速，一般V=10m/s。根據(jù)公式計算高負壓和低負壓時的管徑結果詳見表 高負壓、低負壓瓦斯抽采管徑計算表類型管路名稱純瓦斯流量(m179。/min)瓦斯?jié)舛然旌贤咚沽髁縌混(m179。/min)氣體流速V(m/s)計算管徑(mm)管材內徑(mm)備注高負壓主管40%10121200回風井主管分管140%1089150工作面支管低負壓主管25%10200回風井主管分管125%10150工作面支管二、抽采管路管材選擇礦井高低負壓兩趟瓦斯抽采管路，建議選用具有煤安標志、防腐的PVC塑管為瓦斯抽采管道。初期管路長度和內徑見表高負壓管路類型主管長度(m)內徑(mm)主管600φ200支管700φ150低負壓管路主管600φ200支管300φ150第三節(jié)　瓦斯抽采管路阻力計算及設備選型一、管路阻力計算（一）摩擦阻力計算瓦斯管路磨擦阻力的計算，采用如下公式：△=1－……………………………………………………(352)式中：△—瓦斯管路中的瓦斯比重；　　　C—瓦斯管路內瓦斯?jié)舛?。……………………………………………?353)式中：L—瓦斯管路長度，按服務期內最長管線考慮；　　　Q—瓦斯管內混合瓦斯流量；　　　K—系數(shù)；　　　D—瓦斯管道內徑，cm。局部阻力根據(jù)經(jīng)驗，管路局部阻力按摩擦阻力的10%～20%考慮即可。管路總阻力根據(jù)上述公式（3－5－2）、（3－5－3）計算管路阻力，管道阻力按開采到第一水平時的管道長度估算，計算結果詳見抽采管路直管阻力計算表抽采管路直管阻力計算表抽采方式管路名稱相對密度△混合瓦斯流量Q混（m3/h）系數(shù)K0管道內徑D (cm)瓦斯?jié)舛菴 (%)長度L (m) 阻力損失H (pa)高負壓主管4142540%300分管2252040%400直管阻力　局部阻力按15%計算總阻力　低負壓主管3025%300分管2882525%300直管阻力　局部阻力按15%計算　　　總阻力　二、瓦斯泵流量計算瓦斯泵壓力瓦斯泵壓力按下式計算：H泵＝ （H摩＋H吸＋H排）…………………(354)式中：H泵—瓦斯泵總負壓，Pa；H吸—要求孔口抽采負壓，高負壓抽方式取13000Pa，低負壓抽方式取8000Pa；H排—瓦斯泵瓦斯排放管出口的正壓，由于瓦斯沒有利用，正壓較小，即取2000Pa。根據(jù)回風井標高+，則地面空氣壓力為86000Pa, 高負壓H泵＝, 低負壓H泵＝。則高負壓泵入口的絕對壓力：＝，實際取泵入口的絕對壓力為67Kpa；低負壓泵入口的絕對壓力：＝，實際取泵入口的絕對壓力為73Kpa；瓦斯泵流量瓦斯泵流量按下式計算：Q泵=∑QK/（Cη）………………………(355)式中：Q泵—瓦斯泵的額定流量，m179。/min；∑Q—瓦斯泵在抽采期間內，同期最大純CH4抽采量，m179。/min；K—綜合備用系數(shù)，；η—泵的機械效率，；C—瓦斯泵入口處瓦斯?jié)舛?。根?jù)上述公式（3－5－4）、（3－5－5）計算瓦斯泵壓力及流量，計算結果詳見瓦斯泵壓力及流量計算表瓦斯泵壓力及流量計算表抽采方式H摩H吸H排∑QKCηH泵Q泵PaPaPam179。/min備用系數(shù)濃度機械效率Kpam179。/min高負壓13000200040%63低負壓8000200025%74三、抽采設備的選擇根據(jù)上述計算結果，查有關廠家的真空泵曲線，可確定抽采泵的型號。目前我國的真空泵曲線都是按工況狀態(tài)下的流量繪制的，所以還需把標準狀態(tài)下的抽采泵流量換成工況狀態(tài)下的流量。Q泵工＝Q泵式中Q泵工——工況狀態(tài)下的瓦斯泵流量，m3/min。 Q泵——標準狀態(tài)下的瓦斯流量，m3/min。 P0——標準大氣壓力 P0＝101325pa。 P——瓦斯泵入口絕對壓力，Pa。 T——瓦斯泵入口瓦斯絕對溫度（T=273+t）,K T0——標準絕對溫度（T0=273+20）,K t——瓦斯管道氣體溫度攝氏溫度，取20176。C。經(jīng)過前面的計算高負壓泵Q泵＝, 泵入口壓力67Kpa,則：高負壓瓦斯泵Q泵工＝。 低負壓泵Q泵＝，泵入口壓力73Kpa,低負壓瓦斯泵Q泵工＝。根據(jù)上述計算結果，選型如下表：：類型型號最低吸入絕壓hpa最大吸氣量m3/min轉速r/min吸入口徑mm電機功率kw數(shù)量（臺）高負壓2BEA3035558660200902低負壓2BEA3036343420200552供水方式的選擇：2BEA303泵工作需水量為8m3/h, 。采用高低位水池供水方式（高位水池靜壓連續(xù)對抽采泵供水，再用潛水泵從低位水池將水抽到高位水池）靜壓壓力水頭要大于30mmH2O。第四節(jié) 瓦斯抽采管路布置及敷設一、瓦斯抽采管路布置原則布置瓦斯抽采管路，應根據(jù)井下巷道的布置，抽采地點的分布、地面瓦斯泵站的位置以及礦井的發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮，盡量避免或減少以后在主管路系統(tǒng)進行頻繁改動。瓦斯管路敷設在曲線段最少、距離最短的巷道中。瓦斯管路敷設在運輸巷道內，應將管路架設在一定高度并加以固定，應防止機車或礦車撞壞抽采管路。所布置的抽采管路或設備一旦發(fā)生故障，管路內的瓦斯不致流入采掘工作面和井下硐室。盡量使瓦斯抽采管路與各種管線及管線與建筑物之間在平面和豎向布置上互相協(xié)調，既節(jié)約用地，又要滿足施工、檢修及安全生產(chǎn)的要求。全面考慮瓦斯抽采管路與各種管線性質、用途、相互聯(lián)系和影響。瓦斯抽采管路宜成直線布置，與道路、窄軌、建筑物軸線相平行。減少瓦斯抽采管路及管線與道路、窄軌交叉、尤其是熱力管溝與排水管、電纜的交叉。當交叉時一般為直角，有困難時交角不宜小于45186。瓦斯抽采管路與相鄰平行布置的管線、道路、建筑物的水平間距，一般采用最小值。瓦斯抽采管路的布置應結合原有管線而布置。二、管路敷設瓦斯抽采管必須有煤安標志。敷設瓦斯抽采管路的要求:㈠、在平巷道敷設管路必須用可縮木支墊，管線底部應墊木墊，墊起高度不低于300mm；㈡、傾斜巷道的管線，應用卡子將管路固定在巷道支護上，以免下滑。㈢、管路敷設要求平直，坡度一致，避免急彎。㈣、以便行人和運輸。㈤、管路敷設時坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處安裝放水器。㈥、敷設的管路要求進行氣密性檢驗，檢驗方法可采用負壓方法試驗。㈦、冬季寒冷地區(qū)應采取防凍措施。瓦斯主管路距①建筑物的距離＞5m，②距動力電纜＞1m，③距水管和排水溝＞，④距鐵路＞4m，⑤距木電桿＞2m。第五節(jié) 瓦斯抽采附屬裝置及設施一、瓦斯管路系統(tǒng)附屬裝置的選擇井下管路系統(tǒng)的附屬裝置有各類閥門、測壓嘴、計量裝置、鉆孔（場）、連接裝置、放水器、入口處負壓測量裝置－靜壓管、測量測定裝置－流量、壓力、濃度測量計等。地面管路系統(tǒng)的附屬裝置有各類閥門、測壓嘴、計量裝置、放水器、防爆防火裝置、放空管及避雷器、入口負壓測量裝置－靜壓管、湯匙測定管－流量、壓力、濃度測量計等。放空管的高度必須高過房頂不少于3m。（一）閥門在瓦斯主管、干管、支管分岔處及鉆場每個鉆孔管中等地點，都必須設置閥門，用于調節(jié)和控制各采區(qū)、鉆場的抽采量、濃度和負壓。在每個鉆場鉆孔及采空區(qū)抽采分階段的管路要有單獨的閥門控制，閥門還用于管路檢修、更換、連接時的局部關閉系統(tǒng)。(二)放水器由于瓦斯抽采管路在敷設中有一定的傾斜角度，不斷有水流往低洼處，影響瓦斯流動，固需要在瓦斯主管、分管、支管中每200300m和低　洼處設一放水器，及時放出管中積水。一般放水器有負壓自動放水器和人工放水器。人工放水器的特點是：加工簡單、安設容易，但需安排專人放水。多安設于井下瓦斯主管系統(tǒng)和積水量較大，負壓較高的地點。自動放水器的特點是：將多余積水靠自重壓力自動從U型管排出，用于鉆場或抽采地點。U型管有效高度必須大于管內正常作用最大負壓。本次設計建議永興煤礦根據(jù)自身具體情況選擇放水器，連接圖如下：二、測試孔在抽采系統(tǒng)中的管路各分支管分叉處,均應留有測試孔,作檢測瓦斯?jié)舛?、負壓、壓差用。最?jīng)濟最簡便實用的方法是在管路上鑿一個直徑10mm的洞，再在該處焊上一個直徑16mm的螺帽，然后將直徑16mm的螺桿安在螺帽上，需測試時將螺桿取下即可。三、流量計，必須安裝一個孔板流量計或采用新型電子式渦街流計，計量整個抽采系統(tǒng)的瓦斯抽采量。孔板流量計要安裝在距離泵站最近的直管路段，其前后5m應平直，不要有閥門和變徑管。孔板流量計兩側要分別有測試孔，測試孔使用橡膠管與U型壓差計相連接?？装辶髁窟B接圖如下：膠皮管U型管壓差計U型管負壓計 孔板流量計參數(shù)測定示意圖氣流方向管路抽氣量可以采用下列公式進行計算：Qv=KΔh1/2式中 Qv——氣體體積流量，m3/s； K——孔板系數(shù)（出廠時測定）； Δh——U型管水柱壓差，mm。孔板流量計安裝時孔板圓孔與管道同一圓心，端面與管道軸線垂直，偏心度應小1%～2%?？装灏惭b處前后應留有5m以上直線段，以消除渦流紊流響。四、地面瓦斯泵房的設計原則㈠、泵房建筑必須采用不燃性材料，耐火等級為二級。㈡、泵房周圍必須設置柵欄或圍墻。㈢、泵房應有防雷電、防火災、防洪防澇、防凍等措施。㈣、泵房內要有良好的通風照明設備并設有直通礦井調度室的電話。㈤、泵房的建筑面積應根據(jù)設備尺寸與臺數(shù)決定，并留有余地。㈥、機械室、電氣室和司機室要有單獨房間避免相互干擾。㈦、泵房應有雙回供電線路。㈧、泵房應有供水系統(tǒng)。泵房設備冷卻水一般采用閉路循環(huán)，給水管路及水池容積均應考慮消防水量。㈨、泵房應配備專用檢測各種參數(shù)的儀器儀表。㈩、泵房內電氣設備、照明和其他電氣、檢測儀表均應采用礦用防爆型。泵房附近管路要設置放水器、放空管及防爆、防回火、放回水裝置，并設置壓力、流量、濃度測定裝置以及采樣孔、閥門等附屬裝置。五、瓦斯抽采泵房位置選擇的原則㈠、泵房應設在不受洪澇威脅且工程地質條件可靠地帶，避開滑坡、溶洞、斷層破碎帶及塌陷區(qū)等。㈡、泵房宜設在回風井工業(yè)場地內，泵房距井口和主要建筑物及居住區(qū)不得小于50m。泵房及泵房周圍20m范圍內禁止有明火。㈢、泵房應建在靠近公路和有水源的地方。㈣、泵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。根據(jù)礦井井口的具體位置，確定將固定抽采泵站設在與回風井較近、地勢平坦的地段，其距離回風井井口50m。見抽采管路系統(tǒng)圖及抽采站場地布置圖。固定抽采泵站瓦斯泵房、配電室、值班室組成，具體布置見泵房平面圖。瓦斯泵房屬于有爆炸危險的甲類廠房，要求周圍50m范圍內無居民，20m范圍內無明火及易燃易爆炸物品，用圍墻（或柵欄）圈定起來，防止閑雜人員進入。要求采用不燃性材料建筑并且設計門窗作為泄壓，～。六、瓦斯泵房布置及附屬設施瓦斯抽采泵房內設有瓦斯泵、氣水分離器（水環(huán)式真空壓縮機用）、管路、閥門等設備。在泵房附近的管路系統(tǒng)附屬裝置有各類閥門、測壓嘴、計量裝置、放水器、防爆防回火裝置、放空管以及避雷器、入口負壓測量裝置－靜壓管、測量測定裝置－流量、壓力、濃度測量計等。放空管的高度必須高過房頂不少于3m。（一） 避雷裝置在地面泵房和排空管附近設置避雷裝置，并引下接地，達到防雷目的。在瓦斯抽采站按《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB5005794，2000年版）設避雷裝置保護瓦斯排空管，在瓦斯抽采站房頂設置避雷帶防感應雷，在變電所設工作接地，接地電阻＜2Ω；在瓦斯抽采站分別設防雷擊和防感應雷接地，接地電阻均＜2Ω。地面瓦斯泵房按《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB5005794，2000年版）第3．2．1條，設架空避雷線防直擊雷。電桿、避雷線敷設見下圖要求。利用拉線作接地引下線并接地，接地電阻＜2Ω。按《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB5005794，2000年版）第3．2．2條建筑物內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物，均應接到防雷電感應的接地裝置上，接地電阻＜2Ω。瓦斯泵房防雷設施連接圖見下圖