瓦斯抽放设备及附属设施设计所要求的

第五节瓦斯抽采设备

本矿按煤与瓦斯突出矿井设计，本矿井须安装瓦斯抽采系统。在风井工业场地附近建瓦斯抽放站的集中抽放方式，设置高低负压抽放系统，抽放主管通过风井下井。

一、设计依据

1、根据瓦斯涌出量预测结果，未进行抽采达标前矿井绝对瓦斯涌出量为11.34m3/min。经高负压抽采达标后进行预测计算得矿井绝对瓦斯涌出量为5.97m3/min

2、根据本章第一节瓦斯抽采分析计算得高负压抽放率为35%、低负压抽放率为35%。

3、瓦斯抽放浓度高负压30%，低负压15%。

二、矿井瓦斯抽放流量计算

本矿设计高、低负压抽采系统。

（1）矿井高负压抽采量

根据本章第一节矿井瓦斯涌出量预测计算，煤层瓦斯含量在5.68～8.49m3/t 之间，按未抽采达标进行预测计算得矿井绝对瓦斯涌出量为11.34m3/min，矿井高负压瓦斯抽出率为35％，并考虑1.5富余系数：

＝11.34×35％×1.5＝5.9（m3/min），则矿井高负压瓦斯抽采量Q

矿井高负压抽采量

因考虑到预抽与边抽同步进行以及实际抽采难度等因素，取15 m3/min。

高负压系统：抽采瓦斯纯量按15.0m3/min，瓦斯浓度按30％计，则混合量约为50m3/min；孔口负压为15kPa，出口压力4kPa。

（2）矿井低负压抽采量

根据本章第一节矿井瓦斯涌出量预测计算，煤层瓦斯含量在5.68～8.49m3/t 之间，经高负压抽采达标后进行预测计算得矿井绝对瓦斯涌出量为5.97m3/min，矿井低负压瓦斯抽出率为35％，并考虑1.5富余系数：

＝5.97×35％×1.5＝3.1（m3/min），则矿井低负压瓦斯抽采量Q

矿井低负压抽采量

因考虑到预抽与边抽同步进行以及实际抽采难度等因素，取10 m3/min。

抽采瓦斯纯量为10.0m3/min，瓦斯浓度按15％计，则混合量约为67m3/min；

孔口负压为5kPa ，出口压力4kPa 。

（一）高负压抽放设备

1、 设计依据

①抽放瓦斯纯量：Q ＝15.0m 3/min ；

②抽放瓦斯浓度：30％；

③抽采瓦斯混合量：50.0m 3/min ；

④孔口负压：15kPa ；

⑤泵出口正压：4kPa ；

2、 选型计算

1）、抽放管径计算：

根据瓦斯抽放管路服务的范围和所负担抽放混合量的大小，其管径按下式计算：

①主管路管径计算

10

501457.01457.0==V kQ d =0.325m

式中：

K---计算高、低负压主管径时流量系数，按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）K 为1.2－1.8，取K=1.5。

d ——瓦斯管内径，m ；

Q ——瓦斯管内流量，m³/min ；抽出瓦斯浓度按30%计；

V ——瓦斯管内流速，一般取5～15m/s ；取10 m/s ；

选用φ351×5型焊接钢管作为瓦斯抽放主管。

②支管路管径计算

按抽放回采工作面的瓦斯流量计算：

10

301457.01457.0==V kQ d =0.252m

式中：

K---计算高、低负压主管径时流量系数，按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）K 为1.2－1.8，取K=1.5。

d ——瓦斯管内径，m ；

Q ——瓦斯管内流量，m³/min ；抽出瓦斯浓度按30%计；

V ——瓦斯管内流速，一般取5～15m/s ；取10m/s ；

故选用φ278×5型焊接钢管作为回采工作面瓦斯抽放支管。

③掘进工作面支管径直

10

201457.01457.0==V kQ d =0.21m 式中：K---计算高、低负压主管径时流量系数，按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）K 为1.2－1.8，取K=1.5。

d ——瓦斯管内径，m ；

Q ——瓦斯管内流量，m³/min ；抽出瓦斯浓度按30%计，两个掘进面抽放； V ——瓦斯管内流速，一般取5～15m/s ；取10m/s ；

考虑到掘进移交回采后，掘进抽放管作为回采抽放管，故选用φ278×5型焊接钢管作为掘进工作面瓦斯抽放支管。

2)、抽放管材的选择和管径的确定

抽放管材均选择焊接钢管。经计算得主管直径D=0.325m ，回采工作面支管直径D=0.252m ，掘进工作面支管直径D=0.21m 。

故主管可选择φ351×5焊接钢管，回采工作面支管可选择φ278×5焊接钢管，掘进工作支管可选择φ278×5焊接钢管。

3）管道阻力损失计算：

①管道阻力损失按下式计算：

H=9.81（LQ 2△/K 0D 5）

式中H ——阻力损失Pa

L ——管道长度m

Q ——混合气体流量m 3/h

D ——管道有效直径cm

K 0——阻力系数（查表）

△——混合瓦斯对空气的相对密度。

△=

2

2 2

1

1

ρρ

ρn

n+

=

293

.1

7.0 293

.1

30

.0

715

.0⨯

+

⨯

=0.87

式中：

ρ1——瓦斯密度，取0.715kg/m³；

n1——混合瓦斯中瓦斯浓度，30%；

ρ2——空气密度，取1.293kg/m³；

n2——混合瓦斯中空气浓度70%。

表5-5-10 不同管径的系数K0值

瓦斯管道阻力损失计算应选择抽放系统服务年限内阻力最大的一条抽放管路进行计算。根据本矿开拓布置，到矿井下煤组东翼资源开采区+1250m水平深部边界的瓦斯管路最长，因此按从地面泵站到井下+1250m水平深部边界的瓦斯抽放主管路长1000m，支管路长600m计算抽放管道阻力损失。

主管道从抽放泵站经总回风井、回风下山、回风大巷。管道长约1000m，其阻力为：

H

1

=9.81×1000×（1.5×10÷0.30×60）2×0.87/（0.71×34.15）

=2346.4Pa

支管从回风大巷至回采工作面回风顺槽。管道长约600m，其阻力为：

H

2

=9.81×600×（1.5×6.7÷0.30×60）2×0.87/（0.71×26.85）

=2107.6Pa

抽放管道系统的管道阻力损失：

H=H

1+H

2

=2346.4+2107.6=4454Pa

②局部阻力损失计算

局部阻力按管道阻力损失的15%考虑即：