【導讀】第五節(jié)煤塵爆炸性、自燃發(fā)火傾向性、煤與瓦斯突出??經(jīng)云南祥達建工集團有限公司富源縣祥達煤礦礦界范圍變更后，擬定開采深度為+1995m～+1400m。祥達煤礦位于富源縣城南東。安全專篇設(shè)計礦井風量為1956m3/min，選用。m3/s，風壓為98～1746Pa。實際選用FBCDZ-6-No19B型主要通風機，電機功率185×2KW，風量～105m3/s，風壓為990～3740Pa，全生產(chǎn)，對祥達煤礦進行礦井抽放方案設(shè)計。

　　

【正文】 A1i礦井可采煤層 i 的資源儲量（ Mt） X1i礦井可采煤層 i 的瓦斯含量（ m3/t） A2i受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層 i 的 43 資源量（ Mt） X2i受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層 i 的瓦斯含量 （ m3/t） K圍巖瓦斯儲量系數(shù)，可取 ～ ；當圍巖瓦斯很小時，可取 W3=0；若含瓦斯含量較多時，可按經(jīng)驗取值或?qū)崪y確定。 由于地質(zhì)資料對各煤層的儲量不具體，因此根據(jù)相關(guān)資料計算結(jié)果為： W1= =（ Mm3） 由于相關(guān)資料對各不可采煤層的儲量 、瓦斯參數(shù)缺乏，在此無法估算其瓦斯含量，故 W1=0 W3=K（ W1+W2） =（ +0） =） W=W1+W2+W3 =+ =（ Mm3） 根據(jù)以上計算，祥達煤礦礦井瓦斯儲量至少有 二、可抽瓦斯量計算： WC=W K K=K1 K2 K3 K1=K4（ MyMC）247。 My 44 式中 WC可抽瓦斯量（ Mm3） W礦井瓦斯儲量（ Mm3） K可抽系數(shù) K1瓦斯涌出程度系數(shù) K2負壓抽采時的抽采作用系數(shù)，可取 K3礦井瓦斯抽采率。 根據(jù) AQ 10262020 的規(guī)定“礦井絕對瓦斯涌出量 40≤ Q≥ 80,礦井抽采率應 ≥ 40”該處取 50% K4煤層瓦斯排放率（ %） 。按照該礦平均煤層間距 20m 考慮，煤層瓦斯排放率為 61%。 My煤層原始瓦斯含量（ m3/t） MC運到地面煤的殘余瓦斯含量（ m3/t） K1=（ ）247。 = K= = WC= =（ Mm3） 根據(jù)以上計算，祥達煤礦礦井可抽瓦斯量至少有 三、可抽年限計算： 為了確保礦井安全、正常生產(chǎn)，根據(jù)采掘期間的瓦斯治理預算，低負壓每分鐘需要抽放 瓦斯、高負壓每分鐘需要抽放，祥達煤礦每分鐘共計需要抽放 。 45 根據(jù)公式： 247。（ 1440 365 Q247。 1000000） =40年 第 二 節(jié) 瓦斯抽放規(guī)模 瓦斯抽放規(guī)模應根據(jù)礦井可抽瓦斯量、礦井服務(wù)年限、礦井瓦斯涌出現(xiàn)狀、抽放瓦斯目的及抽放瓦斯不均衡系數(shù)等因素綜合考慮。礦井采用走向長壁式采煤，隨著礦井采掘的延伸，掘進、回采工作面瓦斯涌出量將逐漸增大，礦井目前建立瓦斯抽放系統(tǒng)的主要目 的是降低煤層瓦斯含量，減少采掘工作面瓦斯涌出量。因此，結(jié)合礦井瓦斯涌出情況及預測，設(shè)計礦井抽放系統(tǒng)規(guī)模為 ，其中高負壓抽放 ，低負壓抽放 。 第 三 節(jié) 設(shè)計范圍 本設(shè)計為礦井瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計，設(shè)計范圍為瓦斯抽放管路、抽放 泵 選型、瓦斯管路敷設(shè)、抽放工藝等，具體設(shè)計范圍如下： 瓦斯抽放管路選型 瓦斯抽放泵選型 瓦斯抽放 泵 選型論證 瓦斯抽放管路的敷設(shè) 瓦斯抽放方法設(shè)計 鉆孔封孔技術(shù)及方案 瓦斯抽放方法相關(guān)的技術(shù)要求及措施 第 八章 瓦斯抽放管路系統(tǒng)設(shè)計 第一節(jié) 瓦斯抽放管路敷設(shè)路線 46 此次抽放系統(tǒng)設(shè)計的管路路線為： 高 負壓（ 鉆孔 抽放）抽放管路路線： （ 1） 地面 抽放泵站 → 回風斜井 → 1620 支架通道 → 110702 南上巷 （ 2） 1620 支架通道→ 110402 南上巷 （ 3） 1620 支架通道→ 二水平回風上山→ 110702 南 下 巷 （ 4）二水平回風上山→ 110703 北上巷 （ 5）二水平回風上山→ 110703 南中間巷 （ 6）二水平回風上山→ 110703 南下巷 （ 7）二水平回風上山→ 110703 北下巷 （ 8） 1620 支架通道→通風上山→ 110402 南下巷 （ 9）通風上山→ 110402 北下巷→ 110702 北下巷 低負壓（留管抽放）抽放管路路線： （ 1）地面抽放泵站→回風斜井→ 1620 支架通道→ 110702 南上巷 （ 2） 1620 支架通道→二水平回風上山 第二節(jié) 瓦斯抽放管路選型 一、 抽放鉆孔管路選型（高負壓） 管路內(nèi)徑選型： （ 1）主管路內(nèi)徑選型 根據(jù)： d=（ Q247。 V） 1/2 式中： d瓦斯管直徑， m Q瓦斯管內(nèi)流量 m3/min 。應有 ～ 的富余系數(shù)。 V瓦斯管內(nèi)流速（一般取 10～ 15m/s） 47 d=（ 71 247。 15） 1/2= = = =346mm （ 2）支管路內(nèi)徑選型 根據(jù)： d=（ Q247。 V） 1/2 式中 ： d瓦斯管直徑， m Q瓦斯管內(nèi)流量 m3/min V瓦斯管內(nèi)流速（一般取 10～ 15m/s） d=（ 20 247。 14） 1/2= = = = 阻力計算： A、 摩擦阻力計算 △ =（ρ 1 n1+ρ 2 n2）247。ρ 2 式中： △ 混合瓦斯對空氣的相對密度 ρ 1瓦斯密度（取 ） n1混合瓦斯中瓦斯?jié)舛? ρ 2空氣密度（取 ） n2混合瓦斯中空氣濃度 △ =（ + ）247。 = 根據(jù)： ht= (L△ )247。（ K0 d5） Q2 48 式中： ht管路摩擦阻力 pa L管路長度 m △ 混合瓦斯對空氣的相對密 度 K0系數(shù)（根據(jù)管路直徑查表） d管路內(nèi)徑 cm Q混合瓦斯流量 ht主 = ( )247。（ ）（ 71 60） 2 = 247。 18147600 =10601247。 18147600 = ht 分 = ( )247。（ ）（ 40 60） 2 = 247。 5760000 =247。 5760000 = ht 支 = ( )247。（ ） （ 20 60） 2 = 247。 1440000 =10878247。 1440000 = B、局部阻力 根據(jù)中華人民共和國國家標準煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范 GB 504712020 的規(guī)定， 管路 局部阻力可按管路摩擦阻力的 10%～ 20%計算，此 處取 20%。 49 h 局部 =（ ht 主 +ht分 +Ht支 ） =（ ++） = = ht 合計 =ht 主 +Ht 分 +ht支 +h 局部 =+++ = 管路壁厚選型： 支管路壁厚選型 根據(jù)：δ =（ p dw）247。（ 2σ） 式中 :δ 瓦斯管路管壁厚度 p管路最大工作壓力 MPa dw瓦斯管外徑 cm σ 容許壓力（焊接鋼管取 60MPa） δ =（ p dw）247。（ 2σ） ={（ +δ )}247。 (2 60) = (+δ )247。 120=247。 () =247。 == 結(jié)論：根據(jù)以上選型 ，管路總阻力為 ，保證井下抽放孔口負壓 13Kpa，共計需要產(chǎn)生負壓 。根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標準 MT 祥達 煤 礦地質(zhì)條件和實際情況，為了增加管路 的抗壓能力，選用 主管 外徑 為 Φ 355壁厚為 （公稱壓力 ） 的煤礦井下用聚氯乙烯管、 50 支管為Φ 200 壁厚為 3mm 的焊接鋼管 能夠滿足 生產(chǎn) 抽放 要求。 二、 留管抽放管路選型（低負壓） 管路內(nèi)徑選型： （ 1）主管內(nèi)徑選型 根據(jù)： d=（ Q247。 V） 1/2 式中： d瓦斯管直徑， m Q瓦斯管內(nèi)流量 m3/min 。應有 ～ 的富余系數(shù)。 V瓦斯管內(nèi)流速 d=（ 175 247。 15） 1/2= = == （ 2）支管內(nèi)徑選型 根據(jù)： d=（ Q247。 V） 1/2 式中： d瓦斯管直徑， m Q瓦斯管內(nèi)流量 m3/min V瓦斯管內(nèi)流速 d=（ 175 247。 15） 1/2= = == 阻力計算： （ 1） 摩擦阻力計算 △ =（ρ 1 n1+ρ 2 n2）247。ρ 2 式中： △ 混合瓦斯對空氣的相對密度 ρ 1瓦斯密度（取 ） 51 n1混合瓦斯中瓦斯?jié)舛? ρ 2空氣密度（取 ） n2混合瓦斯中空氣濃度 △ =（ + ）247。 = 根據(jù)： ht= (L△ )247。（ K0 d5） Q2 式中： ht管路摩擦阻力 pa L管路長度 m △ 混合瓦斯對空氣的相對密度 K0系數(shù)（根據(jù)管路直徑查表） d管路內(nèi)徑 cm Q混合瓦斯流量 ht 主 = ( )247。（ ） (175 60)2 = 247。 110250000 =11219247。 110250000 = ht 支 = ( )247。（ ） (175 60)2 = 247。 110250000 =247。 110250000 = B、局部阻力計算 根據(jù)中華人民共和國國家標準煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范 GB 52 504712020 的規(guī)定，管理局部阻力可按管路摩擦阻力的 10%～ 20%計算，此處取 20%。 h 局部 =（ ht 主 +Ht支 ） =（ +） =4928 = ht 合計 =ht 主 +ht 支 +h 局部 =++ = 管路壁厚選型 根據(jù)以上選型，管路總阻力為 ，保證 井下抽放管口負壓10Kpa，共計需要產(chǎn)生負壓 。根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標準 MT 的要求結(jié)合祥達煤礦地質(zhì)條件和實際情況，為了增加管路的抗壓能力，選用主 、支 管外徑為Φ 630 壁厚為 （公稱壓力 ）的煤礦井下用聚氯乙烯管能夠滿足生產(chǎn)抽放要求。 結(jié)論：根據(jù)以上選型結(jié)合 祥達 煤 礦地質(zhì)條件和實際情況，巷道出現(xiàn)底鼓嚴重，為了增加管路的抗壓能力， 主 、 支 管 均 選用 外徑為 Φ 630壁厚為 （公稱壓力 ） 的煤礦井下用聚氯乙烯管 抽放采空區(qū)瓦斯能夠滿足生產(chǎn)要求。 第九章 瓦斯抽放泵選型及驗證 第一節(jié) 瓦斯抽放泵選型 一 、鉆孔抽放泵（高負壓抽放）選型及驗證 抽采系統(tǒng)壓力計算： 53 （ 1）標準狀態(tài)下抽采系統(tǒng) 壓力的計算 Hf=Hi K =(hi+hzf) K 式中： Hf瓦斯泵壓力 Pa Hi井下負壓管路系統(tǒng)全部阻力之和 Pa hi井下負壓段管路的最大總阻力 Pa hzf井下抽放鉆場或鉆孔必須造成的負壓 Pa 由公式可得到 Hf=(hi+hzf) =(+13) = （ 2）抽采系統(tǒng)工況壓力計算 Pg=Pd Hf 式中： Pg 抽采泵工況壓力（ Pa） Hf瓦斯泵 標況 壓力 （ Pa） Pd 抽采泵站的大氣壓力（ Pa） 由公式可得到 Pg= = 瓦斯泵流量計算： （ 1）標準狀態(tài)下抽采泵流量計算 Q=(∑ QC)247。 (Xη ) k 54 式中： Q標準狀態(tài)下抽采 泵 的計算 流量 （ m3/min） ∑ QC抽出的最大瓦斯純量之和 （ m3/min） X瓦斯泵入口處 預計的 瓦斯?jié)舛?%。 η 瓦斯泵的機械效率η = K抽 采能力富余 系數(shù) 可取 ～ . Q=(∑ QC)247。 (Xη ) k =247。 ( ) =247。 = =（ 2）抽采泵工況流量計算： P=Pdhr T=273+t 式中： Qg工況狀態(tài)下的抽采泵流量 （ m3/min） Qb標準狀態(tài)下抽采泵的計算流量 （ m3/min） P抽采泵入口絕對壓力 （ pa） T抽采泵入口的絕對溫度（ K） t抽采泵入口瓦斯的溫度 Qg=（ 247。 ） = =0TPTP dbg ???? 55 根據(jù) AQ 10272020中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準煤礦瓦斯抽采規(guī)范 條規(guī)定“礦井瓦斯抽放設(shè)備的能力，應滿足礦井瓦斯抽放期間或在瓦斯抽放設(shè)備服務(wù)年限內(nèi)所達到的開采范圍的最大抽放量和最大抽放阻力要求，且應有不小于 15%的富余能力。 礦井需要流量 =+ =真空度計算 η z=(Hc/) 100% Hc=（ Hi+∑ HL+ HZf） 式中： Hc礦井抽放負壓 （ KPa） η z=(Hc/) 100% =( )247。 100% =% 二 、留管抽放泵（低負壓抽放）選型及驗證