【正文】 K （65）式中　Q泵—瓦斯抽采泵的額定流量，m3/min；Q —最大抽采瓦斯純量，m3/min；C —瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛龋沪?—瓦斯泵的機(jī)械效率，取80%；K —瓦斯抽采綜合系數(shù)，K=。第二節(jié) 抽采設(shè)備選型計算一、瓦斯泵流量計算瓦斯泵流量應(yīng)能滿足抽采瓦斯系統(tǒng)服務(wù)年限內(nèi)最大抽采量的需要。氣密性試驗可采用壓縮空氣試壓，壓力應(yīng)逐步緩慢進(jìn)行升壓，直至試驗壓力。，采用架空安裝方式應(yīng)進(jìn)行可靠的保溫防凍處理，瓦斯管路距建筑物5m以上，距動力電纜1m以上。其他順槽巷道中的抽采管路應(yīng)懸掛在巷道幫上。井下抽采管路需外涂紅色以示區(qū)別其它管路。井下管路中主、干管采用法蘭連接，支管采用法蘭連接或快速接頭連接。在瓦斯泵房和地面管路上還安設(shè)有防爆、防回火裝置及放空管等。井下大巷管路采用吊掛敷設(shè)，主、干管連接方式為法蘭連接，支管連接方式為法蘭連接或快速管接頭連接。管路局部阻力損失按直管阻力損失的15%計算，則抽采管路系統(tǒng)的局部阻力損失為：　　 H局總＝H直總 （63）預(yù)抽系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝1587315%＝2381Pa采空區(qū)抽采系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝1837515%＝2756PaH總＝H直總+H局總 （64）預(yù)抽系統(tǒng)管路總阻力損失H總＝15873+2381＝18254Pa采空區(qū)抽采系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝18375+2756＝21131Pa經(jīng)計算，管路損失見表615所示。主管阻力9煤層干管阻力15煤層干管阻力9煤層順槽支管阻力15煤層順槽支管阻力從主管到9煤支管的直管總阻力從主管到15煤支管的直管總阻力從計算結(jié)果可以看出從主管到9煤層支管的直管總阻力損失最大。主管阻力9煤層干管阻力15煤層干管阻力9煤層順槽后段支管阻力9煤層順槽前段支管阻力15煤層順槽后段支管阻力15煤層順槽前段支管阻力從主管到9煤支管的直管總阻力從主管到15煤支管的直管總阻力從計算結(jié)果可以看出從主管到15煤層支管的直管總阻力損失最大。抽采管路阻力損失計算應(yīng)選擇抽采系統(tǒng)服務(wù)范圍內(nèi)一條最長的抽采管路進(jìn)行計算。2）采空區(qū)抽采系統(tǒng)設(shè)計地面主管、管道井選擇D5299mm螺旋焊接鋼管；大巷主管及井下抽采管路均選擇礦用瓦斯抽采塑料管，大巷主管直徑為D560，9煤層干管直徑為D500,順槽支管直徑為D315,埋管采用DN300mm,壁厚為6mm的螺旋焊接鋼管；15煤層干管直徑為D400,順槽支管直徑為D280，埋管采用DN250,壁厚為6mm的螺旋焊接鋼管。主管直徑；9煤層干管直徑 ；15煤層干管直徑 ；9煤層順槽支管直徑；15煤層順槽前段支管直徑；表612 抽采管徑計算表(采空區(qū)抽采系統(tǒng)，30m3/min)管路名稱純瓦斯流 量（m3/min）瓦　斯?jié)狻《龋?）混合瓦斯流　　量（m3/min）氣　體流　速（m/s）管 道內(nèi) 徑（m）備 注主管302512012大巷主管干管12025109煤層干管干管210251015煤層干管支管11030109煤層順槽巷道管路支管25301015煤層順槽巷道管路通過調(diào)研目前國內(nèi)在建的大型瓦斯抽采系統(tǒng)一般均采用礦用瓦斯抽采塑料管，所使用的煤礦瓦斯抽采塑料管具有煤礦安全標(biāo)志準(zhǔn)用證，其安全性能有一定的保證，而且具有安裝使用方便，抗腐蝕性好，使用周期長。預(yù)抽瓦斯流量按45m3/min計算，計算結(jié)果見表611。二、抽采管路管徑計算及管材選擇 根據(jù)抽采管路服務(wù)的范圍和所負(fù)擔(dān)抽采量的大小，其管徑按下式計算： D=(Q混/V)1/2 （61）式中 D —瓦斯管內(nèi)徑，m；V —管路中混合瓦斯的經(jīng)濟(jì)流速，m/s，一般取V=5～15m/s；Q混—管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min。當(dāng)初期抽采瓦斯規(guī)模無法滿足礦井安全生產(chǎn)需求時，建設(shè)二期抽采系統(tǒng)，抽采規(guī)模為30m3/min純瓦斯，主要用于礦井增加瓦斯量抽采。該抽采系統(tǒng)能夠滿足采空區(qū)15m3/min純瓦斯抽采規(guī)模。采空區(qū)瓦斯抽采使用現(xiàn)有的地面固定式抽采系統(tǒng)，總抽采量為15m3/min純瓦斯。針對礦井瓦斯涌出現(xiàn)狀及瓦斯抽采實際需要，目前，只施工初期瓦斯抽采系統(tǒng)，按抽采量45m3/min（含采空區(qū)抽采量15m3/min純瓦斯）純瓦斯設(shè)計，用于預(yù)抽煤層瓦斯和采空區(qū)瓦斯抽采。不同的抽采方法要求的抽采負(fù)壓不同，采用一套抽采系統(tǒng)進(jìn)行多種抽采方法不盡合理，在設(shè)計中按預(yù)抽、采空區(qū)抽采兩套抽采系統(tǒng)設(shè)計，兩套系統(tǒng)相對獨(dú)立。m1250/650給進(jìn)能力 kN60起拔能力 kN45功率 kW22整機(jī)質(zhì)量 kg2000主機(jī)外形尺寸 m(長寬高)第六章 瓦斯抽采系統(tǒng)計算及設(shè)備選型第一節(jié) 抽采管路系統(tǒng)的選擇及計算一、 抽采管路系統(tǒng)的選擇瓦斯抽采管路系統(tǒng)布置如下：根據(jù)XX煤礦提供的礦井開拓方式布置圖，考慮到礦井實際的采掘部署、通風(fēng)設(shè)計、瓦斯泵站服務(wù)范圍等綜合因素，本次設(shè)計的瓦斯抽采泵站服務(wù)于整個礦井?！?0176?；剞D(zhuǎn)速度 r/min10～200回轉(zhuǎn)扭矩 6000給進(jìn)能力 kN210起拔能力 kN210功率 kW75整機(jī)質(zhì)量 kg4000主機(jī)外形尺寸 m(長寬高)～177。第五節(jié) 抽采施工鉆機(jī)選型根據(jù)XX煤礦的抽采瓦斯方法、煤層賦存特點(diǎn)及國內(nèi)外打鉆設(shè)備的現(xiàn)狀，打鉆設(shè)備選用:掘進(jìn)面、采空區(qū)抽采鉆孔施工：MK－６全液壓鉆機(jī)2臺；綜采面鉆孔施工：ZY－1250全液壓鉆機(jī)6臺。抽采面順層鉆孔預(yù)抽的孔口抽采負(fù)壓為15kPa，邊采邊抽的孔口抽采負(fù)壓為5～7kPa，采空區(qū)抽采孔口抽采負(fù)壓為5kPa，掘進(jìn)工作面抽采的孔口負(fù)壓為7～10kPa。鉆孔封孔管采用抗靜電的礦用聚乙烯瓦斯抽采塑料管，導(dǎo)管規(guī)格為管徑Φ50，封孔長度為6m。抽采鉆孔施工均應(yīng)選擇煤壁完整、無裂隙處開孔，并按設(shè)計參數(shù)進(jìn)行施工，作好鉆孔竣工參數(shù)記錄。但在采用開采解放層方案前必須請有資質(zhì)的單位做好相關(guān)的方案設(shè)計論證，保證9煤層的安全開采。9煤層透氣性低，煤層瓦斯含量大，隨著煤層向深部開采，煤層的透氣性還會降低，因此在開采條件允許時可考慮選用煤層瓦斯含量低的煤層作解放層，然后再開采9煤層的開采方案。(2)掘進(jìn)工作面鉆孔間距掘進(jìn)工作面的瓦斯抽采主要是抽采掘進(jìn)巷道及其影響范圍煤體的瓦斯，設(shè)計的鉆孔終孔位置間距為2m。⒉鉆孔長度9號煤層綜采面的順層抽采鉆孔長度為140m，15號煤層綜采面的順層抽采鉆孔長度為120m,采空區(qū)頂板走向鉆孔長度為130m，掘進(jìn)工作面的鉆孔長度300m。三、抽采負(fù)壓根據(jù)鄰近礦井及其它礦井的瓦斯抽采經(jīng)驗，采煤工作面預(yù)抽的孔口負(fù)壓為15kPa，掘進(jìn)工作面抽采的孔口負(fù)壓為7～10kPa，采空區(qū)瓦斯抽采的孔口負(fù)壓為5kPa。二、抽采時間從保證回采工作面的安全需要，結(jié)合礦井采掘計劃安排，設(shè)計9煤綜采面預(yù)抽率為35%，～，15煤綜采面預(yù)抽率為40%，預(yù)抽時間為1～2年，預(yù)抽時間隨著煤層瓦斯含量增加而增加。從表中可以看出,預(yù)抽1年的預(yù)抽率可達(dá)25%，預(yù)抽兩年的預(yù)抽率可達(dá)40%。根據(jù)測得的煤層瓦斯基本參數(shù)，XX煤礦的主采煤層透氣性較差，屬于較難抽采類型煤層，因此為了提高煤層瓦斯的預(yù)抽率，必須增加鉆孔密度，合理安排采掘計劃，盡可能地增加預(yù)抽時間。見圖5－6。在每處打5個扇形鉆孔，鉆孔終孔間距為5m,鉆孔終孔距回風(fēng)巷的水平距離為10～20m，距煤層頂板的垂直距離為20m左右。抽采見圖5－5。并在工作面的后部抽采管上每隔30m（合理數(shù)據(jù)需在試驗中考察）安裝一組三通、控制閥門及埋管口組件，在工作面推進(jìn)過程中，將埋管口保留在工作面的采空區(qū)，通過抽采系統(tǒng)對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。抽采見圖5－4。圖5－3 全封閉采空區(qū)插管抽采示意圖對于現(xiàn)生產(chǎn)工作面的采空區(qū)（亦稱半封閉采空區(qū)），9煤層采用一進(jìn)兩回的通風(fēng)系統(tǒng)，15煤層采用一進(jìn)一回的通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)采空區(qū)9煤層以尾巷插管抽采法為主，頂板走向長鉆孔抽采為輔，15煤層以埋管抽采法為主，頂板走向長鉆孔抽采為輔。密閉墻厚度不小于1m。對于已采完的采空區(qū)都要砌筑永久性密閉。采空區(qū)中往往積存大量的高濃度瓦斯，可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出。夾角，兩種鉆孔在空間上形成交叉，如圖52所示。為提高瓦斯抽采效果，順層鉆孔采用交叉鉆孔布置，即一半鉆孔沿工作面平行布置，另一半鉆孔與工作面呈一定夾角布置。鉆孔傾角原則上須保證鉆孔在煤層內(nèi)，鉆孔傾角與巷道底板平行或根據(jù)煤層的厚度略有上、下傾角。相鄰兩組鉆場之間的間距為280m。在煤巷掘進(jìn)工作面后5m處的巷道兩幫各施工一個鉆場。礦井抽采瓦斯的目的是為了降低煤層瓦斯含量，為煤炭開采提供安全生產(chǎn)環(huán)境。7．抽采方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計，有利于增加鉆孔的抽采時間。5．選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)。3．抽采方法在滿足礦井安全開采的前提下，還需滿足開發(fā)、利用瓦斯的需要。第二節(jié) 抽采瓦斯方法選擇一、 選擇抽采瓦斯方法的原則選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：1．選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件。第五章 抽采方法設(shè)計第一節(jié) 瓦斯來源分析根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)計，在不進(jìn)行瓦斯抽采就開采15煤層時， m3/t，其中9，15中國礦業(yè)大學(xué)（北京）提交的XX煤礦《煤層瓦斯賦存規(guī)律階段報告》中，通過對9號煤層的一個回采工作面的測試，%，%，%。由于煤層屬于較難抽采煤層，因此在采取煤層預(yù)抽時，為了提高預(yù)抽效果，可以延長預(yù)抽時間，增大鉆孔密度，以及采用交叉鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采。表421 煤層瓦斯抽采難易程度表抽采難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d1)煤層透氣性系數(shù)(m2/)容易抽采10可以抽采～10～較難抽采目前XX煤礦測得的9號煤百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為＝， m2/，此煤層為低透氣性煤層，屬于較難抽采煤層。第二節(jié) 瓦斯抽采的可行性開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，一般取決于煤層的自然透氣性，其評價指標(biāo)有兩個：煤層透氣性系數(shù)（）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采難易程度分類見表421。這些構(gòu)造，尤其是褶曲構(gòu)造可能會引起瓦斯的積聚，對煤層開采帶來威脅，所以進(jìn)行抽采可以有效防止瓦斯的異常涌出，保證煤礦安全生產(chǎn)。井田內(nèi)斷層較少，全井田見斷層共10條，斷層落差2～35m，均為近東西走向的正斷層，落差20m以上的斷層僅2條：F12正斷層、F9正斷層。局部受斷層影響傾角可達(dá)19176。另外從地質(zhì)構(gòu)造角度看，XX煤礦井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜類型屬中等類型。根據(jù)預(yù)測，當(dāng)?shù)V井采至深部，產(chǎn)量達(dá)到180萬t/a時，遠(yuǎn)大于40m3/min。XX煤礦現(xiàn)年產(chǎn)量約為120萬t，目前的情況為全礦井絕對瓦斯涌出量為25～30m3/min,其中抽采瓦斯量為5m3/min。根據(jù)XX煤礦的實際情況，我們XX煤礦瓦斯必要性進(jìn)行分析。礦井絕對瓦期涌出量大于40m3/min。第四章 礦井抽采瓦斯必要性和可行性分析第一節(jié)　礦井抽采瓦斯的必要性根據(jù)原煤炭工業(yè)部1997年頒布的《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第9條規(guī)定，凡符合下列情況之一者必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，開展瓦斯抽放工作：（1）符合《煤礦安全規(guī)程》第150條的(即一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min，或一個掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的)。表341 瓦斯抽采前后涌出量預(yù)測對比名稱抽采前瓦斯涌出量（m3/min）抽采后瓦斯涌出量（m3/min）9煤層15煤層9煤層15煤層回采工作面掘進(jìn)工作面生產(chǎn)采區(qū)全礦井由于本次計算中煤層瓦斯含量是按平均瓦斯含量來計算，在礦井淺部開采時，瓦斯含量會小于平均瓦斯含量，開采深部時瓦斯含量將大于平均瓦斯含量。經(jīng)計算15煤層經(jīng)預(yù)抽后煤層瓦斯可解析量滿足《煤礦瓦斯抽采指標(biāo)》（AQ1026－2006）關(guān)于“工作面日產(chǎn)量為1001～2500t，煤的可解析瓦斯量≤7m3/t；工作面日產(chǎn)量為2501～4000t，煤的可解析瓦斯量≤6m3/t”的規(guī)定。設(shè)計9煤層的瓦斯預(yù)抽率為35%，15煤層的瓦斯預(yù)抽率為40%，在煤層瓦斯預(yù)抽率達(dá)到設(shè)計值后，其煤層瓦斯含量為：9煤層瓦斯含量＝（1－35%）＝；抽采后9煤層瓦斯可解析瓦斯量＝－＝。從表331中可以看出，其中9，15。；礦井絕對瓦斯涌出量＝（4000+1740）/1440=。15煤層采區(qū)相對瓦斯涌出量絕對瓦斯涌出量＝1740/1440=表321 采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測一覽表煤層采 區(qū)工作面瓦斯涌出量m3/t掘進(jìn)瓦斯涌出量m3/min采 區(qū) 日產(chǎn)量(t)瓦斯涌出量備注相對量m3/t絕對量m3/min9XX采區(qū)400015XX采區(qū)1740注：日產(chǎn)量5740t（）,2個綜采工