安全工程专业瓦斯抽放系统设计指导书

《安全工程专业瓦斯抽放系统设计指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全工程专业瓦斯抽放系统设计指导书（36页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、矿井瓦斯抽采系统方向本科毕业设计指导书河南理工大学安全工程专业2015年4月10日目录第一篇 设计大纲1第二篇 毕业设计资料收集2第三篇 毕业设计说明书具体指导2第一章 矿井概况31.1 井田概况31.2 井田地质特征31.3 矿井开拓、开采概况31.4 矿井通风系统概况4第二章 矿井瓦斯赋存情况42.1 煤层瓦斯基本参数42.2 矿井瓦斯储量82.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期8第三章 瓦斯抽放的必要性和可行性论证113.1 瓦斯抽放的必要性113.2 瓦斯抽放的可行性12第四章 抽放方法134.1 规定134.2 矿井瓦斯来源分析144.3 抽放方法选择144.4 钻孔及钻场布置154.5 封

2、孔方法16第五章 瓦斯抽放管路系统及设备选型175.1 抽放管路选型及阻力计算175.2 瓦斯抽放泵选型205.3 辅助设备23第六章 经济概算246.1 编制依据246.2 费用概算范围24第七章 安全技术措施247.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施247.2 地面抽放瓦斯站安全措施25第八章 瓦斯的综合利用与配套设施268.1 抽放瓦斯的综合利用及评价268.2 配套设施268.3 监测监控系统278.4 地面建筑及环保27第九章 抽放瓦斯管理279.1 瓦斯抽放管理及规章制度279.2 瓦斯抽放人员配备289.3 瓦斯抽放技术资料28第四篇 建议设计参考文献29第一篇 设计大纲

3、一、 设计内容矿井瓦斯抽放系统设计是安全工程专业本科毕业设计的方向之一，根据煤矿安全规程、GB50215-2005煤炭工业矿井设计规范、AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范、MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范、煤矿瓦斯抽放管理规范及AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标等法规的要求，矿井瓦斯抽放系统设计应完成以下几个章节的内容：第一章 矿井概况：要求交待清楚所设计矿井的井田概况、井田地质特征、矿井开拓方式、采区接替顺序及采煤方法等基本内容，并对本矿及邻近矿井的瓦斯等级应进行说明。第二章 矿井瓦斯赋存：要求全面收集瓦斯含量、瓦斯压力、煤层透气性系数、钻孔流量衰减系数及抽放钻孔影响半

4、径等重要的瓦斯抽放基本参数；根据瓦斯含量和煤层赋存条件，分析瓦斯含量分布规律，编制瓦斯含量等值线图，计算矿井瓦斯储量和可抽瓦斯量。第三章 瓦斯抽放的必要性和可行性论证：根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范的要求，对矿井进行瓦斯抽放的必要性及可行性论证；另外，要求对矿井开采的前、中、后期作瓦斯涌出量预测。第四章 抽放方法：包括抽放方法选择及抽放钻孔布置方式设计，并绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图。第五章 瓦斯抽放管路系统及设备选型：进行抽放管路选择计算，确定抽放管路及附属设施，计算管道阻力，绘制矿井瓦斯抽放系统图；进行瓦斯抽放泵选型，确定瓦斯泵型号、瓦斯泵房位置，并绘制地面泵房平面图；第六章

5、 经济概算：要求概算出所设计的矿井抽放系统硬件设备（包括抽放泵、抽放管路及辅助设备）的总造价。第七章 安全技术措施：按指导老师要求，对所设计的瓦斯抽放系统，提出12项有针对性的安全技术措施。二、 设计要求所提交的毕业设计除了应满足校、院两级的基本要求外，对于瓦斯抽放系统设计方向的毕业论文还要符合以下要求：独立完成一个矿井（或大型矿井的一个采区）的瓦斯抽放系统设计，抽放系统原则上应为地面抽放系统，对本指导书第三篇第八章以后的内容不做硬性要求，供学有余力的学生选择；设计完成后，应提供如下图纸：矿井前、中、后期瓦斯涌出量预测图（1：2000）1张；矿井瓦斯抽放系统平面图（1：2000）1张；采煤工作

6、面抽放钻孔布置平面图及剖面图（1：500）1张；掘进工作面抽放钻孔布置平面图及剖面图1张（1：200）；地面泵房设备布置平面图1张（1：200）；第二篇 毕业设计资料收集矿井概况煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、百米钻孔流量及衰减系数等瓦斯基本参数的测定资料，矿井瓦斯等级鉴定资料，收集正常生产时期1个月的通风旬报、瓦斯日报、突出预测指标值、效检指标值及瓦斯抽放报表；地质资料：摘录地质报告内地层、地质构造、含煤地层、地勘时期瓦斯含量测定资料（包括含量值、煤的工业分析及瓦斯气体成分）及水文地质等方面资料；开拓开采方面资料：矿井初步设计说明书（着重收集矿井开采的前中后期开拓方案，采面、掘进面的布置

7、方式及巷道断面大小），收集如下图纸：采掘工程平面图、通风系统图、瓦斯抽放系统图、井上下对照图（以上图纸最好为电子版）；瓦斯抽放系统设计说明书；矿井其它与瓦斯抽放设计相关的资料第三篇 毕业设计说明书具体指导对于瓦斯抽放系统设计，可分为新建、改(扩)建及生产矿井的瓦斯抽放工程设计。根据矿井瓦斯抽放系统的设计要求，本方向的设计设计应完成如下几个章节的基本内容。对于本科毕业设计来，应完成毕业设计大纲中规定的具体内容，对于学有余力的同学可以参照本篇内容进行全部章节的设计。第一章 矿井概况1.1 井田概况井田所处的地理位置、交通、地形地貌、气候、降水、河流、最高洪水位、地震烈度、井田开采史、邻近矿井分布、

8、现开采区域位置及开采情况。矿井水源、电源及通信。井田范围内及邻近矿井采空区积水、自燃、火区等情况、滑坡及地表塌陷情况。1.2 井田地质特征地质构造井田内地层及构造。断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律；煤系地层走向、倾斜、倾角及其变化规律；岩浆侵入情况及对煤层的影响。含煤地层及煤层煤层层数、厚度及可采煤层煤种、倾角、节理、层理发育情况。煤层顶底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律；煤层结构、煤层露头（含隐伏露头）及风化带情况。煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力，煤层瓦斯赋存规律、矿井瓦斯等级鉴定情况；各可采煤层煤尘爆炸性鉴定资料、煤层自燃倾向性鉴定资料和自然发火

9、期统计资料；矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性；邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出等鉴定情况。井田水文地质区域及井田水文地质条件；井田主要含水层类型；地表水情况，矿井水患类型及威胁程度分析；井田内及周边矿井采（古）空区范围及积水情况等。1.3 矿井开拓、开采概况矿井批准开采煤层、井田范围及井田面积，矿井煤层、资源储量，批准的生产能力，目前设计开采煤层。井田开拓与开采、矿井主要生产系统及设备、回采与掘进工艺。1.4 矿井通风系统概况对矿井通风方式、各用风地点的风量、瓦斯浓度、瓦斯涌出量进行简要交待。本章指导及要求：对于1.1井田概况及1.2井田地质特征可以参照设计矿井的精查地质报告

10、对照设计内容进行写作；对于煤层瓦斯含量、矿井瓦斯等级、瓦斯赋存规律、煤与瓦斯突出等鉴定应作为重点内容，做好资料收集工作，在地质报告及其附表中一般都有地勘期间瓦斯含量的测试数据，应做好收集工作，对于一个矿井来说，如果要能清楚矿井瓦斯的赋存规律，没有大量的瓦斯含量测点是不行的，所以应收集尽可能多的瓦斯含量测试数据。对于1.3 矿井开拓、开采概况，新建矿井应结合矿井初步设计，交待清楚矿井开拓方式、采区划分、采区接替顺序、首采工作面采煤方法、掘进方式及通风方式等基本内容；改(扩)建矿井应结合目前情况交待清楚改(扩)建方案；生产矿井可结合矿井现状交代清楚以上基本内容；第二章 矿井瓦斯赋存情况2.1 煤层

11、瓦斯基本参数对于瓦斯抽放来说，煤层瓦斯基本参数包括：瓦斯风化带深度、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的残存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤层透气性系数、抽放钻孔影响半径、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等。对于以上参数的确定，根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第5.2.2条规定：新建矿井瓦斯抽放工程设计应以批准的精查地质报告为依据，并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料；改(扩)建及生产矿井应以本矿地质、瓦斯资料为依据。因此，对于新建矿井，瓦斯基本参数可以参考邻近矿井或条件类似的生产矿井，但在揭露煤层后必须重新确定，瓦斯抽放设计做相应调整；对于改（扩）建矿井及生产矿井，瓦斯基本参数

12、应以本矿资料为依据。2.1.1 煤层瓦斯含量及分布规律煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积(换算为标准状态)，单位是m3/t或mL/g。煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯体积表示，单位是m3/t.r。取得煤层的瓦斯含量可以通过如下几种途径：地勘解吸法该方法是煤田地质勘探和煤层瓦斯地面开发时最常用的煤层瓦斯含量测定方法。测定步骤如下：采样：用普通岩芯管采取煤芯(煤样)，当煤芯(煤样)提升至地表之后选取300400g立即装入密封罐中，在采样过程中，注意记录开始提芯、煤芯提至地表和装罐前在空气中暴露的时间。瓦斯解吸速率测定：采用瓦斯解吸仪现场解吸瓦斯，并记录瓦斯解吸量和时

13、间的关系。损失瓦斯含量计算：通过大量地勘钻孔采样试验测定，煤样在最初暴露的一段时间内，累计解吸瓦斯量与煤样解吸时间的平根成正比，即： (1)式中：煤层自开始暴漏起至时总的瓦斯解吸量，mL；煤样在解吸测定前暴漏时间，min，；提钻时间，min；解吸测定前在地面暴漏时间，min；煤样瓦斯解吸测定时间，min；瓦斯解吸速率，；由上式可知，在解吸量测定前，煤样在暴漏时间为时的瓦斯解吸量为：由此，可知在时间t时解吸量为：；将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积Voi： (2)图1 瓦斯损失量推算图式中 V0i换算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml； Vi不同时间解吸瓦斯测定值，ml；Po大气

14、压力，Pa；hw量管内水柱高度，mm；Pshw下饱和水蒸汽压力，Pa；tw量管内水温，。不同时间t下测得的Voi值所对应的解吸时间为t0+t；将测点，Voi绘在图1中，将直线延长与纵坐标轴相交，截距即为瓦斯损失量。残存瓦斯量：将解吸测定后的煤样送实验室测定煤样中的残存瓦斯量、水分、灰分和煤样重量。求算煤样的瓦斯含量：X=(V0+V1+V2)/G0 (3)式中 Vo-换算成标准状态下的煤样在井下测得的瓦斯解吸总量，ml；V1- 换算成标准状态下的煤样取样过程损失瓦斯量，ml；V2- 换算成标准状态下的煤样残存瓦斯量，ml；G0- 煤样可燃质重量，g；X- 煤样瓦斯含量，ml/g.r。井下解吸法该

15、方法是在地勘解吸法原理基础上改进、发展形成的。测定时，先打煤层钻孔采集煤屑（本煤层）或穿层钻孔采集煤芯（邻近层），然后测定采集的煤样在空气介质中的瓦斯解吸规律，并据此推算钻屑或煤芯在采集过程中试样的漏失瓦斯量，最后根据漏失瓦斯量、解吸瓦斯量、残存瓦斯量和煤样重量计算煤层原始瓦斯含量。间接法该方法的理论基础是单分子层吸附模型的朗格缪尔方程，它确定煤层瓦斯含量的方式与步骤为：实测煤层瓦斯压力；实验测定煤样无水干燥条件下的瓦斯吸附常数；用朗格缪尔方程计算无水干燥基煤的瓦斯含量，并通过水分、灰分、温度、压力等校正得到原煤瓦斯含量。计算公式如下： (4)式中 X纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，m3/tr；

16、P煤层瓦斯压力，MPa；a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t；b吸附常数，MPa-1；ts试验室作吸附试验的温度，；t 井下煤体温度，；Mad煤中水分含量，%；煤中灰分含量，%；n 系数，；K煤的孔隙容积，m3/m3；k甲烷的压缩系数。2.1.2 煤层透气性系数煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志，是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，透气性系数在我国普遍用地单位m2/MPa2d。其物理意义是1m长的煤体，当压力平方差是1MPa2时，通过1m2的煤层断面，每日流过的瓦斯立方米数。1m2/MPa2d相当于0.025毫达西。煤层透气

17、性系数测定以中国矿大法周世宁院士提出的径向不稳定流动法较为简便，应用也最多。2.1.3钻孔瓦斯流量和流量衰减系数钻孔自然初始瓦斯涌出强度和钻孔自然瓦斯流量衰减系数是表征钻孔自然瓦斯涌出特征的参数。和值要通过测定不同时间的钻孔自然瓦斯涌出量并按下式回归分析求得的，具体测定方法为：选择新鲜暴露煤壁，沿煤层打一个孔径5089mm，长3040m的钻孔，封孔后定期测量钻孔自然瓦斯流量，根据不同自排时间下的钻孔自然瓦斯流量测定数组（ti, ）,按公式回归分析求出和。2.2 矿井瓦斯储量根据MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范第3.0.1条规定，矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够

18、向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。可按下式计算： (5)式中 矿井瓦斯储量，Mm3；可采煤层的瓦斯储量，Mm3； (6)Ali矿井可采煤层i的地质储量，MtX1i矿井可采煤层i的瓦斯含量，m3/t；受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，Mm3； (7)A2i受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的地质储量，Mt；X2i受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的瓦斯含量，m3/t；W3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3，实测或按下式计算： (8)K围岩瓦斯储量系数，一般取K0.050.20。2.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期2.3.1矿井可抽瓦斯

19、量矿井可抽瓦斯量是指矿井瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。其概算法是：可抽瓦斯量=瓦斯储量抽放率 (9)由于瓦斯储量可由式(5)计算，因此，要得到一个矿井的可抽瓦斯量，关键是要确定瓦斯抽放率。2.3.2瓦斯抽放率根据MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范第3.0.3条规定：设计瓦斯抽放率，可根据煤层瓦斯抽放难易程度、瓦斯涌出情况、采用的抽放瓦斯方法等因素综合确定；也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井的数值选取。抽放率指标应符合现行的矿井瓦斯抽放管理规范的有关规定。根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第8.6.3条规定：瓦斯抽出率：预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率应不小于2

20、0%，回采工作面抽出率应不小于25%；邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井抽出率应不小于35%，回采工作面抽出率应不小于45%；采用综合抽放方法的矿井：矿井抽出率应不小于30%；煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层的瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74 MPa以下。对于设计来说，瓦斯抽放率的确定应符合以上标准的要求，也可以参照AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标第4.2条进行选取。矿井（或采区）瓦斯抽放率的测定与计算：在瓦斯抽采站的抽采主管上安装瓦斯计量装置，测定矿井每天的瓦斯抽采量。矿井瓦斯抽采量包括井田范围内地面钻井抽采、井下抽采（含移动抽采）的

21、瓦斯量。每月底按式（10）计算矿井月平均瓦斯抽采率。 （10）式中 矿井月平均瓦斯抽采率，%；矿井月平均瓦斯抽采量，m3/min；矿井月平均风排瓦斯量，m3/min工作面瓦斯抽放率的测定与计算：工作面回采期间，在工作面瓦斯抽采干管上安装瓦斯计量装置，每周测定工作面瓦斯抽采量（含移动抽采）。每月底按式（11）计算工作面月平均瓦斯抽采率。 （11）式中 工作面月平均瓦斯抽采率，%；回采期间，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min；工作面月平均风排瓦斯量，m3/min2.3.3 可抽期根据MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范第3.0.4条及AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第5.3.5都规定

22、：矿井或水平的抽放年限应与其抽放瓦斯区域的开采年限相适应。本章指导及要求：要求全面收集瓦斯含量、瓦斯压力、煤层透气性系数、钻孔流量衰减系数及抽放钻孔影响半径等瓦斯抽放基本参数；收集这些参数是应注意收集参数测试的位置：包括煤层编号、标高、巷道名称。这些参数的准确收集是论文写作的基础，特别是煤层瓦斯含量一定除了要收集地勘瓦斯含量，还要收集生产时期测试的瓦斯含量。应根据收集的煤层瓦斯含量做出矿井瓦斯含量分布等值线图，当然也可以根据瓦斯压力的分布规律采用间接法计算煤层瓦斯含量的方法。做出矿井煤层瓦斯含量分布等值线图后根据煤层厚度、井田面积计算出全矿井的瓦斯储量；对于生产矿井和改(扩)建矿井计算瓦斯储量

23、时可假定矿井煤层全部未开采来计算储量。计算可抽瓦斯量时关键要确定瓦斯抽放率，对于生产矿井的瓦斯抽放率可以根据实测数据计算出矿井、工作面及邻近层的瓦斯抽放率；对于新建矿井，应根据抽放方法合理确定抽放率。根据可抽瓦斯量和可抽期，概算出矿井瓦斯抽放泵的纯瓦斯抽放量，作为设备选型的基础数据。可抽期可取矿井设计服务年限。本章设计完成应绘出所设计矿井的瓦斯含量等值线图（1：2000）。第三章 瓦斯抽放的必要性和可行性论证3.1 瓦斯抽放的必要性抽放瓦斯的必要性论证应对矿井、回采工作面及掘进工作面分别进行抽放瓦斯必要性分析。3.1.1 规定根据煤矿安全规程第145条及AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第

24、4.1.14.1.3条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min；年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min；年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。3.1.2 矿井瓦斯涌出量预测对于改（扩）建矿井及生产矿井，矿井瓦斯涌出

25、量可以实测；对于新建矿井，矿井瓦斯涌出量要进行预测，预测依据AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法。3.1.3 通风处理瓦斯量核定当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所能允许的瓦斯涌出量时，就要抽放瓦斯，即： （12）式中 q矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；qf通风所能承担的最大瓦斯涌出量，m3/min；v通风巷道（或工作面）允许的最大风速，m/s；S通风巷道（或工作面）断面积，m2；C煤矿安全规程允许的风流中的瓦斯浓度，%；K瓦斯涌出不均衡系数，取值为1.21.7。3.2 瓦斯抽放的可行性开采层瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件下进行预抽的可能性，一般来说

26、，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数；二为钻孔瓦斯流量衰减系数，按和判定开采层瓦斯抽放可行性的标准，如表1所示。表1 煤层瓦斯抽放难易程度分类表 抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数（）(d-1)煤层透气性系数（）(m2/MPa2.d)容易抽放10可以抽放0.0030.050.110较难抽放0.050.10.050.034.4.2抽放设计本层瓦斯抽放钻孔参数：包括采面和掘进面。邻近层瓦斯抽放钻孔参数。采空区瓦斯抽放布置原则和参数。4.5 封孔方法4.5.1封孔材料钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的要求。封孔方法的选择应根据抽放方法及孔口所处煤(岩)层位、岩性、构造等因

27、素综合确定，因地制宜地选用新方法、新工艺，并应符合下列要求：a) 岩壁钻孔；宜采用封孔器封孔。b) 煤壁钻孔，宜采用充填材料进行压风封孔。封孔材料应根据具体条件优先选用膨胀水泥、聚氨脂等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下，可选用水泥砂浆或其它封孔材料。4.5.2封孔长度封孔长度应根据钻孔孔口段煤(岩)性质、裂隙发育程度及孔口负压等因素确定，并应符合下列要求：孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时，封孔长度可取2m3m；孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压很高时，封孔长度可取4m6m；在煤壁开孔的钻孔，封孔长度可取5m8m；采用聚氨酯外的其他材料封孔时，封孔段长度与封孔深度相等；采用聚氨酯

28、封孔时，封孔参数见表3。表3 聚氨酯封孔参数封孔材料钻孔条件封孔段长度（m）钻孔深度（m）聚氨酯孔口段较完整0.835孔口段较破碎1.046当采用地面钻孔抽放瓦斯时，抽放结束后应全孔封孔。本章指导及要求：根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数等因素经技术经济比较确定瓦斯抽放方法。应做出瓦斯来源分析，对于新建矿井可以根据瓦斯涌出量预测数值；对于生产矿井可以实测，也可以根据预测值。确定抽放方法后，对采面、掘进面、采空区进行抽放钻孔布置方式设计，钻孔数量的确定及抽放方式应满足抽放率的要求绘制出采面、掘进面、采空区抽放钻孔布置平面图和剖面图。第五章 瓦斯抽放管路系统及设备选型5.1 抽放管

29、路选型及阻力计算5.1.1规定根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范，对瓦斯抽放管路有如下要求：第5.4.1条：抽放管路系统应根据井下巷道的布置、抽放地点的分布、瓦斯利用的要求以及矿井的发展规划等因素确定，避免或减少主干管路系统的频繁改动，确保管道运输、安装和维护方便，并应符合下列要求：抽放管路通过的巷道曲线段少、距离短，管路安装应平直，转弯时角度不应大于50；抽放管路系统宜沿回风巷道或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽放瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m；当抽放设备或管路发生故障时，管

30、路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内；尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁；管径要统一，变径时必须设过渡节。第5.4.2条：抽放瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算，并与抽放设备能力相适应，抽放管路按安全流速为515m/s和最大通过流量来计算管径，抽放系统管材的备用量可取10。第5.4.3条：当采用专用钻孔敷设抽放管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽放管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。第5.4.4条：抽放管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的1020。第5.4.5条：地面管路布

31、置：不得将抽放管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内；主干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合；抽放管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距，应符合工业企业总平面设计规范的有关规定；瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。5.1.2 计算方法瓦斯抽放管径选择选择瓦斯管径，可按下式计算： （13）式中 D瓦斯管内径，m；Q管内瓦斯混合流量，m3/min；V瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V1015m/s。以回采工作面瓦斯预抽量预计为例：式中 Q-预抽期内工作面平均

32、瓦斯预抽量，m3 /min；L1-工作面平均走向长度， m；L2-工作面倾斜长度，m；M-煤层平均厚度，m；-煤平均容重，t/m3；-瓦斯预抽率。X-煤层平均瓦斯含量，m3/t。管路摩擦阻力计算计算直管摩擦阻力，可按下式计算： （14）式中 H阻力损失，Pa；L直管长度，m；Q瓦斯流量，m3/h；D管道内径，cm；k0系数，见表4；D混合瓦斯对空气的相对密度，见表5。表4 不同管径的系数K0值通称管径(mm)152025224050K0值0.460.470.480.490.500.52通称管径(mm)7080100125150150K0值0.550.570.620.670.700.71管道局部

33、阻力计算局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10%20%。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。表5 在0及105 Pa气压时的值瓦斯浓度%0123456789010.9960.9910.9870.9820.9780.9730.9690.9640.960100.9550.9510.9470.9420.9380.9330.9290.9240.9200.915200.9110.9060.9020.8980.8930.8890.8840.8800.8750.871300.8660.8620.8570.8530.8480.8440.8400.8350.8310.82

34、6400.822 0.817 0.8130.8080.804 0.799 0.795 0.7910.7860.782 500.777 0.773 0.768 0.764 0.759 0.755 0.750 0.746 0.7420.737 600.733 0.728 0.724 0.719 0.715 0.710 0.706 0.701 0.6970.693 700.688 0.684 0.679 0.675 0.670 0 .666 0.661 0.657 0.6520.648 800.644 0.639 0.635 0.630 0.626 0.621 0.617 0.6 12 0.6080

35、.603 900.5990.595 0.590 0.586 0.581 0.577 0.572 0.568 0.5630.559 1000.5545.2 瓦斯抽放泵选型5.2.1 规定根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范，对瓦斯抽放设备有如下要求：5.5.1条：矿井抽放瓦斯设备的能力，应满足矿井抽放瓦斯期间或在抽放瓦斯设备服务年限内所达到的开采范围的最大抽放量和最大抽放阻力的要求，且应有不小于15的富裕能力。矿井抽放系统的总阻力，必须按管网最大阻力计算，抽放瓦斯系统应不出现正压状态。5.2.2 选型原则根据以上规定，瓦斯泵选型原则为：瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的需

36、求；瓦斯泵的负压能克服管路系统的最大阻力；具有良好的真空度；抽放设备配备电机必须防爆。5.2.3 计算方法瓦斯泵流量计算抽放瓦斯泵流量必须满足抽放系统服务年限之内最大抽放量的需要。 （15）式中 抽放瓦斯泵的额定流量，m3/min；矿井瓦斯最大抽放总量（纯量），m3/min；x矿井抽放瓦斯浓度，；瓦斯抽放泵的机械效率，一般取0.8；K备用系数，K=1.2。瓦斯泵压力计算瓦斯抽放泵的压力是克服瓦斯从井下抽放孔口起，经抽放管路到抽放泵，再到释放点所产生的全部阻力损失。 （16）式中 H瓦斯抽放压力，Pa；井下负压段管路全部阻力损失，Pa；井上正压段管路全部阻力损失，Pa；K压力备用系数，取K=1.

37、2；井下负压段管路摩擦阻力损失，Pa；井下负压段管路局部阻力损失，Pa；井下抽放钻场或钻孔孔口必须造成的负压，Pa；根据经验，对于非卸压煤层可取13kPa；对于卸压煤层可取6.7kPa；对于采空区瓦斯抽放，孔口负压不可太高，以免引起采空区煤的自燃；井上正压段管路摩擦阻力损失，Pa；井上正压段管路局部阻力损失，Pa；用户在瓦斯出口所需的正压，Pa；井上、下管路最大总摩擦阻力损失，Pa；井上、下管路最大总局部阻力损失，Pa。瓦斯抽放泵真空度计算 （17）式中 瓦斯抽放泵的真空度，%；瓦斯抽放泵提供的最大负压，Pa，其值可通过式（16）进行计算。5.2.4 瓦斯泵类型目前国内使用的瓦斯泵类型主要有：

38、离心式鼓风机；回转式鼓风机(包括罗茨鼓风机、叶式鼓风机、滑板式压气机等)；水环真空压缩机；往复式压气机(只用于地面正压输送瓦斯)。表6 各类瓦斯泵的特点及适用条件类型优点缺点适用条件离心式鼓风机1运转可靠,不易出故障,2运行平稳,供气均匀,便于维修,保养,使用寿命长;3流量大,最大可达1200m3/min。1工作效率低,两台并联运转,性能较差;2相同的功率,流量,压力与回转式鼓风机相比,成本高1.52倍。1适用于瓦斯流量大(8001200 m3/min),负压要求高(400050000Pa)的抽放瓦斯矿井;2可作为正压鼓风输往用户,同时又可作为负压抽出瓦斯。回转式鼓风机1流量不受阻力变化的明显

39、影响,接近一个常数;2运行稳定,供气均匀,效率高,便于保养;3相同功率,流量和压力的瓦斯泵成本只是离心泵的7080%1检修工艺复杂,机械加工要求较高;2运转中噪音大;3压力高时,漏气大,磨损较严重;4转子表面易粘灰尘,需定期清洗1因压力改变时流量不变,故适用于用户要求流量稳定的工艺过程;2适用于瓦斯流量大(1600 m3/min),负压高(2000090000Pa )的抽放瓦斯矿井;3空气冷却的鼓风机适用于缺水的地方水环式真空压缩机1真空度高,且可正压输出;2工作水不断带走气体压送时产生的热量,泵题不会升温发;,当抽出瓦斯浓度达到爆炸界限时,也没有爆炸危险;3结构简单,运转可靠,平稳,供气均匀

40、;4将负压抽出和正压输出合二为一,一般不需另设正压输出设备需要提供工作水1单机瓦斯抽出量由1.8450 m3/min,适用范围广,煤层透气性低,管路阻力大,需要高负压抽放的矿井;2适用于负压抽出瓦斯;3适用于瓦斯浓度经常变化的矿井,特别适用于浓度变化较大的邻近层抽放矿井往复式压气机1最大特点是加压能力大,最大出口压力可达800kPa;2流量只与转数成正比,而与压力无直接关系1机械体积大,重量大,占地多,造价高;2供气不均匀,有冲击震动和脉动;3有曲柄,联杆装置,不能直接与电动机连接,转速低;4活塞与气缸经常摩擦,磨损快1适用于输出流量不大(50 m3/min以下),但需要高压(400600 k

41、Pa),输送瓦斯的矿井;2只用于正压输送瓦斯,不能作为负压抽出瓦斯用5.3 辅助设备抽放管路附属装置及设施安装应符合以下要求：主管、分管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置；抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m300m，最大不超过500m)应设置放水器；在抽放管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置；抽放管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配；地面主管上的阀门应设置在地表下用不燃性材料砌成，不透水的观察井内，其间距为500m1000m。抽放管路应保持一定的坡度，一般不小于1。在倾斜巷道中，管路应设防滑卡，其间距可根据巷道坡度确定，对28

42、以下的斜巷，间距一般取15m-20m。抽放管路应有良好的气密性及采取防腐蚀、防砸坏、防带电及防冻等措施。通往井下的抽放管路应采取防雷措施。抽放瓦斯管路必须进行防腐处理，外部涂红色以示区别。本章指导及要求：对于各个抽放泵，从抽放钻孔开始，概算出抽放支管、干管的瓦斯抽放量，给出抽放量分配表；计算抽放系统各个管路的直径，并对管路进行选型，给出抽放管路选型表。按要求，计算出各个抽放泵的抽放阻力，根据抽放量、抽放阻力、真空度对抽放泵选型。瓦斯抽放泵一般应为地面固定式，井下移动式一般不建议选取。对于辅助设备，选择合适的型号，并说明系统中安装位置。作出全矿井的抽放系统布置平面图（1：2000）。作出抽放泵站

43、设备布置图（1：200）。第六章 经济概算6.1 编制依据1、采用煤炭建设地面建筑、井巷工程综合预算定额指标及其有关规定计算。2、安装工程采用煤炭工业机电安装工程概算指标。3、设备及主要材料价格：设备采用最新价格、煤炭工业常用设备价格汇编及工程建设全国机电设备汇编，材料选用矿井所在地当地实际价格。6.2 费用概算范围要求概算出所设计的矿井抽放系统硬件设备（包括抽放泵、抽放管路及辅助设备）及钻孔施工的总造价。本章指导及要求：对抽放系统硬件设备查阅概算方法进行简单概算，给出概算步骤。第七章 安全技术措施7.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施应根据实际情况制定出如下安全措施：1)抽放钻场、钻

44、孔施工防治瓦斯措施。2)管路防腐蚀、防漏气、防砸坏、电气防爆、防静电、防带电、防底鼓措施。3)立井(立眼)、斜井(斜巷)管路防滑措施。4)地面管路防冻措施。井下移动抽放瓦斯泵站，应遵从以下要求：井下移动抽放瓦斯泵站应安装在抽放瓦斯地点附近的新鲜风流中。抽出的瓦斯必须引排到地面、总回风道或分区回风道；已建永久抽放系统的矿井，移动泵站抽出的瓦斯可直接送至矿井抽放系统的管道内，但必须使矿井抽放系统的瓦斯浓度符合煤矿安全规程第一百四十八条规定。移动泵站抽出的瓦斯排至回风道时，在抽放管路出口处必须采取安全措施，设置橱栏、悬挂警戒牌。栅栏设置的位置，上风侧为管路出口外推5m，上下风侧栅栏间距不小于35m。

45、两栅栏间禁止人员通行和任何作业。移动抽放泵站排到巷道内的瓦斯，其浓度必须在30m以内被混合到煤矿安全规程允许的限度以内。栅栏处必须设警戒牌和瓦斯监测装置，巷道内瓦斯浓度超限报警时，应断电、停止抽放瓦斯、进行处理。监测传感器的位置设在栅栏外1m以内。两栅栏间禁止人员通行和任何作业。井下移动瓦斯抽放泵站必须实行“三专”供电，即专用变压器、专用开关、专用线路。7.2 地面抽放瓦斯站安全措施抽放瓦斯站安全措施，应遵从以下要求：在一个抽放站内，抽放瓦斯泵及附属设备只有一套工作时，应备用一套；两套或两套以上工作时，其备用量可按工作数量的60%计。钻机备用量按工作台数的60%计；抽放站位置应设在不受洪涝威胁

46、且工程地质条件可靠地带，应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等；宜设在回风井工业场地内，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m；站房及站房周围20m范围内禁止有明火；站房应建在靠近公路和有水源的地方；站房应考虑进出管敷设方便：有利瓦斯输送，并尽可能留有扩能的余地；抽放站建筑必须采用不燃性材料，耐火等级为二级；站房周围必须设置栅栏或围墙；站房附近管道应设置放水器及防爆、防回火、防回水装置，设置放空管及压力、流量、浓度测量装置，并应设置采样孔、阀门等附属装置。放空管设置在泵的进、出口，管径应大于或等于泵的进、出口直径，放空管的管口要高出泵房房顶3m以上。泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪

47、表均应采用矿用防爆型；站房必须有直通矿调度室的电话；抽放站应有供水系统。站房设备冷却水一般采用闭路循环。给水管路及水池容积均应考虑消防水量。污水应设置地沟排放。抽放瓦斯泵必须有前后防回火、爆炸、电气防爆、防静电措施。抽放瓦斯站必须有防雷电、防火灾、防洪涝、防冻措施。必须有抽放瓦斯浓度规定及在规定浓度下的防爆措施。必须有安全管理措施。本章指导及要求：对于抽放系统，针对矿井条件，作出具体的抽放管路管理安全技术措施和抽放钻孔施工安全技术措施；对于地面泵房，作出抽放泵的安全管理技术措施；对于以上措施，由指导教师制定12个详细写作在设计说明说上。第八章 瓦斯的综合利用与配套设施8.1 抽放瓦斯的综合利用

48、及评价抽放瓦斯的矿井应加强瓦斯利用工作，变害为利，保护环境并以用促抽，以抽保用。年抽放瓦斯量在100万m3及以上的矿井，必须开展瓦斯利用工作。矿井瓦斯利用须经相关资质的专业机构进行可行性论证。进行瓦斯抽放论证和设计时，要同时对瓦斯利用进行论证和设计。瓦斯利用设计内容包括：确定瓦斯利用量和利用方式、储气装置及容积、输送气方法、输气管路系统、安全及检测装置、利用工艺，绘制瓦斯利用工程系统布置图，编制设备材料清册、土建工程计划、资金概算、劳动组织及管理制度、安全技术措施、经济分析等。8.2 配套设施8.2.1 给排水、采暖及供热（地面抽放瓦斯时）给排水。采暖及供热。抽放站采暖与通风应符合现行的煤炭工业矿井设计规范的有关规定。8.2.2 供电及通信双回路电源可靠性。满足供电条件。8.3 监测监控系统加强瓦斯抽放参数(抽放量、瓦斯浓度、负压、正压、大气压、温度等)的监测，发现问题时，及时处理。抽放量的计算用大气压为101325kPa、温度为20。C时标准状态下的数值。泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪表均应采用矿用防爆型。抽放泵运转时，必须对泵水流量、水温度、泵轴温度等进行监测、监控。监测监控参数的确定及设置地点。监测监控系统的自动化程度及设备选型。检测仪器仪表的配备。8.4 地面建筑及环保废水、噪声和对空排放瓦斯等污染物不得超过工业卫生规定指标，抽放站场地应搞好