瓦斯课程设计Word格式.docx
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赋存稳定，倾角为12-15°
顶板为砂质泥岩，岩层不能致密，距11煤8-10m，顶部为12煤层，煤层在本区域内厚度0-0.4m为不可采煤层。
采区内有小断层，对开采影响不大。
本工作面位于标高-650m水平，煤层瓦斯含量为9m³
/t,煤的密度为1.46t/m³
，有突出危险，经预测工作面绝对瓦斯涌出量Q为19.5m³
/min。
经实测煤层透气性系数λ=0.01123（㎡/Mpa2.d）,如用未卸压长钻孔预测抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽和量为0.01m³
hm。
如果卸压浅孔抽放瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为1.0m³
hm，同时λ值提高到27.6（㎡/Mpa2.d）；
如用卸压长钻孔预测抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为0.05-0.1m³
hm;
（1）卸压浅孔抽放时，抽放影响半径为0.8m，钻孔所需要的抽放孔口负压为12Kpa，边采煤边抽瓦斯。
（2）未卸压长钻孔抽放：
钻孔抽放半径为2.5m，钻孔孔口需负压为20Kpa，掘进期间边掘进边抽放瓦斯。
（3）卸压长钻孔抽放，钻孔抽放影响半径为2.5m，钻孔孔口需要负压为20Kpa，边采煤边抽放。
采用走向长壁全部跨落顶板管理法，工作面后退式倾斜分层开采，上分层采用综合机械化采煤，采高为2.8m采用两班采煤，一班抽放瓦斯，工作面日推进度为3m,下分层采高为2.7m。
第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证
1.按煤层全厚计算
W1=K1K2Σ（AiXi）
＝0.15×
1.3×
26.45×
9
＝46.42Mm³
式中：
W1-煤层瓦斯储量；
K1-围岩瓦斯储量系数，一般取0.05到0.20，这取0.15
K2-不可开采邻近煤层瓦斯储量系数，可取1.2-1.4，取1.3；
Ai-第i可采煤层煤炭地质储量，万吨
A13＝走向长度×
工作面长度×
煤厚×
煤密度×
煤层瓦斯含量
＝1830×
200×
5.5×
1.46×
＝26.45Mm³
2.按采高计算
W2=K1K2Σ（AiXi）
＝0.15×
﹙292×
1.496﹚
＝85.18Mm³
W2-按采高计算煤层瓦斯储量；
Ai-采面长度×
煤的密度
A13＝200×
1.46＝292t/m³
Xi-采面长度×
采面走向长×
采高×
X13＝200×
1830×
2.8×
1.46＝1.496Mt
第二节 工作面可抽放量计算和抽放必要性可行性论证
工作面瓦斯抽放率
d=100﹪·
q纯/QCH4
＝100﹪×
10.5／19.5
＝53.8﹪
d-工作面瓦斯抽放率（％）
q纯-工作面瓦斯可抽放量
供风量为1500m3/min，工作面瓦斯浓度按0.6％计算风排瓦斯量Qp=Q×
C=1500×
0.6﹪=9m3/min。
所以q纯＝19.5﹣9＝10.5m3/min
QCH4-工作面绝对瓦斯涌出量，19.5m3/min
工作面瓦斯可抽放量W3
W3=W2d
＝85.18×
53.8﹪
＝45.83Mm³
式中
W3-工作面瓦斯可抽放量m³
/min
W2-按采高计算煤层瓦斯储量m³
d-工作面瓦斯抽放率
抽放瓦斯的必要性和可行性
1.抽放瓦斯的必要性
根据供风量为1500m3/min，工作面瓦斯浓度按0.6％计算风排瓦斯量Qp=Q×
而工作面绝对瓦斯涌出量为19.5m3/min，如不可抽放瓦斯，则工作面的瓦斯浓度将超限，尚需抽放瓦斯量＝QCH4-Qp=19.5-9=10.5m3/min工作面瓦斯浓度才能维持0.6％
2.抽放的可行性
根据经验，本矿区综采面采用卸压浇孔抽放瓦斯技术，可以实现安全高产高效，取得了良好的经济效益的情况，应当认为浅孔抽放瓦斯方案是完全可行的，如某综采面应用浅孔抽放技术,钻孔直径为89mm，钻孔间为0.1m,钻孔深度为10m，平均瓦斯抽放量为0.8m3/min，最高日产量达到8.4万t，又如另一综采面钻孔直径为89mm，钻孔间距为1.5m，钻孔深度为6m,平均瓦斯抽放量为2.1~3.2m3/min，最高日产量达到4.9万吨。
第三章煤层瓦斯抽放方法设计
1.本工作面采用本煤层瓦斯抽放有三种方式可供选择
（1）本煤层未卸压长钻孔预抽煤层瓦斯，边抽边放；
（2）本煤层卸压浅孔预抽瓦斯，边采煤，边抽放。
（两班采煤，一班抽放）；
（3）本煤层未卸压长钻孔抽放，边采边抽。
2.经济技术比
（1）煤层透气性系比较：
未卸压顺层长孔抽放时,煤层透气性系数入值为原始值，即0.0276。
卸压钻孔抽放入值可提高（100—1000）倍，达到27.6（m2/MPa2·
d）
（2）百米钻孔抽放量比较：
未卸压顺层长孔抽放时为0.01m/min·
km，卸压钻孔抽放时可达到1~3m3/min·
km，卸压长钻孔抽放为0.05~0.1m3/min·
km。
（3）抽放工艺比较：
未卸压长孔抽放和卸压长孔抽放，需要MK系列大钻机（30KW）操作移动不变。
封孔方法用水泥、沙浆或聚胺脂操作比较复杂。
而卸压钻孔抽放用QFZ-22轻便是防突钻机，用CF-Z型等胶囊封孔器，操作极为简便。
3.采用卸压浅孔抽放瓦斯
主要参数的确定
（1）钻孔直径为89mm；
钻孔深度为9m；
钻孔距为2m；
钻孔抽放影响半径=2×
0.8=1.6m。
（2）钻孔数N
N＝﹙工作面长度-10（m）/孔距﹚+1
＝﹙200﹣10／2﹚＋1
＝96
（3）钻孔总长度为M：
M=钻孔深度×
N（m）
＝9×
96
＝864m
（4）工作面每分钟可抽放量q纯
q纯=M×
百米钻孔可抽放量（m3/min）
＝864×
1÷
60
＝14.4m3/min
第三节绘制抽放钻孔布置平面图
第四章综采工作面瓦斯抽放系统
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5~15m/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10％~20％。
第5.4.5条：
地面管路布置：
——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。
1.瓦斯抽放管径选择
选择瓦斯管径，可按下式计算：
＝437mm
式中D—瓦斯管内径，m；
Q—管内瓦斯流量，m3/min；
Q=q纯／c＝72m3/min
q纯—工作面纯瓦斯抽放量
c—管道内瓦斯浓度20﹪
V—瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V＝6~10m/s，这里取8m/s
2.管道材料及壁厚
考虑运输安装方便，目前广泛采用玻璃钢管时Φ300~500壁厚为16mm
第五章瓦斯泵选型
第一节抽放系统管道阻力计算
1.摩擦阻力计算
计算直管摩擦阻力，可按下式计算：
＝2985.83Pa
式中H——阻力损失，Pa；
L——直管长度，m；
γ——混合瓦斯对空气的密度比.管内浓度为20﹪时，γ=0.91
c——管路内瓦斯浓度c=20﹪
Q——瓦斯流量，m3/h；
D——管道内径，cm；
k0——系数，见表5-1；
所以k0＝0.71
表5-1不同管径的系数K0值
通称管径（mm）
15
20
25
22
40
50
K0值
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.52
70
80
100
125
150
>
0.55
0.57
0.62
0.67
0.70
0.71
2.局阻力计算
按经验值，取沿段管道总摩擦阻力的15%作为局部阻力Hr
Hr=Hz×
15%=447.87Pa
3.抽放管道总阻力
Hc=Hz+Hr
＝3433.70Pa
Hc——瓦斯抽放管道总阻力
Hz——管路摩擦阻力
第二节瓦斯泵流量和压力计算
1.瓦斯泵流量计算
＝108m3/min
式中:
Q泵-瓦斯抽放泵额流，m3/min；
Q纯-工作面抽放纯瓦斯含量，m3/min；
C-瓦斯泵入口处纯瓦斯浓度，取20%；
η-瓦斯泵机械效率，取80%；
k-瓦斯抽放综合系统，取K=1.2。
2.瓦斯泵压力计算
H泵=（H总+H孔）K备
＝（3433.7+12000）×
1.2
＝18520.44Pa
＝18.52KPa
H泵-瓦斯泵压力Pa
H总-瓦斯管路总阻力损失（排出段与吸入段阻力损失之和）；
H孔-抽放钻孔所需的负压，对钻孔抽放H孔取12000Pa；
K备-抽放备用系数K取1.2。
第三节瓦斯泵选型确定
选出的泵的压力≥计算出来的H泵;
流量≥计算出来的Q泵
选CBF410-2型﹙330r／min﹚水泵
CBF410-2型水环真空泵环境适应性强,并可靠,安全,高效地长期运行.其核心部分---水环式真空泵,是根据煤矿对瓦斯泵的特殊要求而设计的.其使用性能,排气量,真空度,安全性,可靠性,外形,安装尺寸等具体指标,均优于普通真空泵.整个泵站系统可配套南京富邺科技实业有限公司KJ-91瓦斯抽放泵站监控系统.该系统提供瓦斯超限断电声光报警,停水断电,恒水位控制,抗结垢水质磁化,流量,检测,其中供电系统具有过载,过电压及短路保护,电机电缆漏电闭锁等功能。
第六章工作面瓦斯抽放安全技术措施
1.应根据实际情况制定出如下安全措施：
a.抽放钻场、钻孔施工防治瓦斯措施。
b.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。
c.立井（立眼）、斜井（斜巷）管路防滑措施。
d.地面管路防冻措施。
2.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。
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。
――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。
3.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。
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