工作面瓦斯抽采设计 - 图文

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(二)本煤层瓦斯抽采方法

12014采面采用运输顺槽按方位角320度,倾角+8度向回风巷施工布置瓦斯抽放钻孔,布置瓦斯抽放钻孔预抽煤层瓦斯,使用ZY-750钻机,75mm合金钻头,(根据织金县三甲煤矿21#煤层瓦斯抽采钻孔实测有效抽采半径报告)确定孔间距为6米,孔深108米。

根据12104工作面煤层倾角来确定工作面本煤层瓦斯抽采钻孔施工角度,具体做法:采用地质罗盘测定钻孔施工方位,坡度规测量出掘进巷道煤层顶板倾角,此倾角即为本煤层瓦斯抽采钻孔施工角度。迎头封孔方法进行。

(附瓦斯抽放设计图)

14102工作面本煤层瓦斯抽放高负压管路采用二趟Φ150mm聚乙烯瓦斯管路,布置在12104运输顺槽,瓦斯抽放管布置在巷道里帮,距顶300mm,距帮300mm。利用原顶板锚索每间隔2.4m设置1个吊点,从停采线往里Φ150mm聚乙烯瓦斯抽放管路与短接三通间隔相接,每个短接三通上留一个分支钻孔管路,分支钻孔管路与各个瓦斯抽放钻孔采用抽采专用胶管相连接,在各联抽器上安装手动放水器,Φ150mm聚乙烯瓦斯抽采管路与矿井总回风巷Φ200mm瓦斯抽采管路相连接,建立高负压抽采系统。

(三)高负压本煤层瓦斯抽采管路选择

(1)管径的选择

瓦斯管内气体流速,一般取5~10m/s,本次流速取8m/s,管道直径按下式计算。 D=0.1457(Q/V)1/2

式中 D----抽放瓦斯管内径,单位m; Q----瓦斯管中混合瓦斯流量,取13m3/min ; V----瓦斯管内的气体流速,取8m/s; 0.1457----修正系数。

将有关数据代入D=0.1457(Q/V)1/2 D=0.1457(13/8)1/2=0.118(m)

实际根据现有管材管道内径为150mm的聚乙烯瓦斯抽放管符合要求。 (2)管路壁厚验算 A=Pmax×D/2Pn

式中: A----管道壁厚,cm;

Pmax----管道最大工作压力,取0.04MPa; Pn----管道允许压力,取0.8MPa; D----抽放瓦斯管内径,取15cm。 将有关数据代入A=Pmax×D/(2×Pn) A=0.04×15/(2×0.8)=0.375cm

根据计算,选择Φ150×6m聚乙烯瓦斯抽放管,现抽放管道壁厚2cm,能满足要求。 2、瓦斯抽采管路阻力计算 (1)管道系统阻力计算 Hf=9.81Q2×γ×L/(K×D5)

式中: Hf----管道摩擦阻力,单位为Pa; Q----管内气体流量,单位为m3/h,取13m3/min; γ----混合瓦斯对空气的相对比重,取0.889; L-----管道长度,该线路Φ150mm管道约为420m; K-----与管径有关系数,取0.71; D-----管道内径,取15cm。

将有关数据代入Hf=9.81Q2×γ×L/(K×D5) Hf=9.81×(13×60)2×0.889×420/(0.71×155) ≈4563(Pa)

(2)管道局部阻力,一般按管道摩擦损失的10%~20%计算,取20%。 管道局部阻力为:

H=4563×20%=912.6(Pa) 管道总阻力为:

H=912.6+4563=5475.6(Pa) 3、瓦斯抽采系统所需负压

瓦斯泵的压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外,还必须有一部分做为抽采处的负压,所以瓦斯抽采需要的负压为:

H=1.2(ΣHf+Hd)

式中: 1.2为瓦斯泵备用系数 H----抽采瓦斯泵的负压,Pa

ΣHf---管道阻力和,Pa

Hd----要求钻孔口的负压,取13000 Pa 将有关数据代入H=1.2(ΣHf+Hd) H=1.2×(5475.6+13000) ≈22170.72(pa)

选用2BEA303型地面固定高负压瓦斯抽放泵,其正常可提供抽采负压为30~40kPa,能满足抽放需要。

(四)采空区低负压埋管

为解决工作面上隅角瓦斯,在12104工作面回风巷安装一趟压负压抽放管道,每隔12米分别安装三通一个,当回采到三通处时,上隅角处的三通上安装筛孔竖管,砌隔离抽放采空区瓦斯;如埋管不能有效解决上隅角瓦斯时,增加插管抽放上隅角瓦斯,插管采用3根直径3寸的弹簧管一端联接到后一个三通上,别一端埋在上隅角隔离墙内,距墙30cm、距顶板30cm。

1、瓦斯抽采管路选择

(1)管径的选择

瓦斯管内气体流速,一般取5~20m/s,本次流速取20m/s,管道直径按下式计算。 D=0.1457(Q/V)1/2

式中 D----抽放瓦斯管内径,单位m; Q----瓦斯管中混合瓦斯流量,取20m3/min ; V----瓦斯管内的气体流速,取12m/s; 0.1457----修正系数。

将有关数据代入D=0.1457(Q/V)1/2 D=0.1457(20/12)1/2=0.188(m)

实际根据现有管材管道内径为250mm的PVC瓦斯抽采管符合要求。 (2)管路壁厚验算 A=Pmax×D/2Pn

式中: A----管道壁厚,cm; Pmax----管道最大工作压力,取0.04MPa; Pn----管道允许压力,取0.8MPa;

D----抽放瓦斯管内径,取25cm。 将有关数据代入A=Pmax×D/(2×Pn) A=0.04×25/(2×0.8)=0.625cm

根据计算,选择Φ250×6m铁皮瓦斯抽采管,抽采管道壁厚13.3mm,能满足要求。

2、瓦斯抽采管路阻力计算

(1)管道系统阻力计算 Hf=9.81Q2×γ×L/(K×D5)

式中: Hf----管道摩擦阻力,单位为Pa; Q----管内气体流量,单位为m3/h,取20m3/min; γ----混合瓦斯对空气的相对比重,取0.889; L-----管道长度,该线路Φ250mm管道约为420m; K-----与管径有关系数,取0.71; D-----管道内径,取25cm。

将有关数据代入Hf=9.81Q2×γ×L/(K×D5)

Hf=9.81×(20×60)2×0.889×420/(0.71×255)≈760.7(Pa) (2)管道局部阻力,一般按管道摩擦损失的10%~20%计算,取20%。 管道局部阻力为H=760.7×20%=152(Pa) 管道总阻力为:H=152+420=572(Pa) 以上均符合要求。

3、瓦斯抽采系统所需负压

瓦斯泵的压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外,还必须有一部分做为抽采处的负压,所以瓦斯抽采需要的负压为:

H=1.2(ΣHf+Hd)

式中:1.2为瓦斯泵备用系数 H----抽采瓦斯泵的负压,Pa ΣHf---管道阻力和,Pa

Hd----要求负压,不大于取4000 Pa 将有关数据代入H=1.2(ΣHf+Hd) H=1.2×(572+4000) ≈5486(pa)

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