瓦斯抽放设备及附属设施设计所要求的.docx

1、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/min2、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

2、算，煤层瓦斯含量在5.688.49m3/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：则矿井高负压瓦斯抽采量Q矿井高负压抽采量11.34351.55.9（m3/min），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5.688.49m3/t之间，经高负压抽采达标后进行预测计算得矿井

3、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：则矿井低负压瓦斯抽采量Q矿井低负压抽采量5.97351.53.1（m3/min），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、设计依据抽放瓦斯纯量：Q15.0m3/min；抽放瓦斯浓度：30；抽采瓦斯混合量：50.0m3/min；孔口负压：15kPa；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

4、负担抽放混合量的大小，其管径按下式计算：主管路管径计算=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1.21.8，取K=1.5。 d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量，m/min；抽出瓦斯浓度按30%计；V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10 m/s；选用3515型焊接钢管作为瓦斯抽放主管。 支管路管径计算按抽放回采工作面的瓦斯流量计算：=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1.21.8，取K=1.5。 d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量，m/min；抽

5、出瓦斯浓度按30%计；V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10m/s；故选用2785型焊接钢管作为回采工作面瓦斯抽放支管。掘进工作面支管径直=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1.21.8，取K=1.5。d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量，m/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515m/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2785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=0.3

6、25m，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3515焊接钢管，回采工作面支管可选择2785焊接钢管，掘进工作支管可选择2785焊接钢管。3）管道阻力损失计算：管道阻力损失按下式计算：H=9.81（LQ2/K0D5）式中H阻力损失Pa L管道长度m Q混合气体流量m3/h D管道有效直径cm K0阻力系数（查表） 混合瓦斯对空气的相对密度。=0.87 式中：1瓦斯密度，取0.715kg/m；n1混合瓦斯中瓦斯浓度，30%；2空气密度，取1.293kg/m；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

7、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：H1=9.811000（1.5100.3060）20.87/（0.7134.15）=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：H2=9.81600（1.56.70.3060）20.87/（0.7126.85）=2107.6Pa抽放管道系统

8、的管道阻力损失：H=H1+H2=2346.4+2107.6=4454Pa局部阻力损失计算局部阻力按管道阻力损失的15%考虑即：H局=H15%=445415%=668.1Pa总阻力损失计算H总=H+H=5122.1Pa4)瓦斯抽放泵选择 瓦斯抽放泵压力计算瓦斯抽放泵压力，必须能克服抽放管道总阻力损失和保证钻孔有足够的负压，以及能满足泵出口正压的需求。计算公式：H泵=(H总+H孔+H正)K式中：H泵瓦斯抽放泵的压力 kPa H总抽放管道总阻力损失5.1221kPa H孔抽放钻孔所需负压，取15kPa H正抽放泵出口正压，取4kPa K备用系数则：H泵=(5.1221+15+4)1.2 =28.9k

9、Pa瓦斯泵真空度计算计算公式：zm=（H泵P）100H泵瓦斯泵全负压，Pa；P标准大气压力，101325pa；高负压系统：zm=（28900101325）10028.5 %瓦斯泵需要的绝对压力H泵绝= P-H泵 式中：H泵绝瓦斯泵的压力，Pa； H泵抽放管路总阻力损失，高负压系统为28900Pa； P当地压力。压力瓦斯泵房安设地点标高+1585m，查得压力为83753Pa；高负压：H泵绝= 83753-28900=54853(Pa)瓦斯抽放泵流量计算瓦斯抽放泵流量应满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。计算公式：Q泵=Q纯K/X式中：Q泵瓦斯泵的额定流量 m3/min Q纯最大抽放瓦斯纯

10、量 m3/min K瓦斯抽放备用系数，取1.5 X瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，取30%瓦斯泵的机械效率，80%则瓦斯抽放泵流量：Q泵=101.5/(0.30.8) =62.5m3/min瓦斯泵需要的流量较正根据上述计算结果，查有关厂家的真空泵曲线，即可确定抽采泵的型号。因目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需按下式把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。 式中 Q泵工工况状态下的瓦斯泵流量，m3/min；Q泵标准状态下的瓦斯流量，m3/min；P0大气压力（P0=101325），Pa；H泵绝瓦斯泵入口绝对压力，高负压系统为54853Pa；T瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度（T=

11、273+t），K；T0按瓦斯抽采行业标准规定的标准状态绝对温度（T0=273+20），K；t瓦斯泵入口瓦斯的温度，。取瓦斯泵入口温度t=22，将有关数据代入上式计算得：高负压瓦斯泵流量为116.2m3/min。 瓦斯泵选型根据上述计算结果，高负压抽放泵所需真空绝对压力54853Pa，流量为116.2m3/min。设计高负压抽放系统抽放泵选用2BE1 405-0 (转速420r/min-1)型水环式真空泵各2套（其中各1套备用），见其性能曲线图。根椐性能曲线得知，2BE1 405-0 (转速420r/min-1)型抽放泵在真空压力54853Pa压力下，其抽气量为126.75m3/min)，轴功率

12、为127kW。满足高负压系统抽放要求。A、抽放泵电机功率选型根椐性能曲线，高负压抽放泵电机轴功率为127kW。计算电机功率为NeN轴keetr式中：ke电动机容量备用系数(ke=1.11.2)，取1.15；e电动机效率，取0.98；高负压抽放泵电机功率：Ne1.15127/0.98149.03(kW)故电动机选用型号为YB355M-8，电压660V，功率160kW。B、确定抽放泵设计高负压抽放系统抽放泵选用2BE1 405-0 (转速420r/min-1)型水环式真空泵各2套（其中各1套备用），电动机选用型号为YB355M-8，电压660V，功率160kW。（二）低负压抽放系统1、设计依据抽放

13、瓦斯纯量：Q10m3/min；抽放瓦斯浓度：15；抽采瓦斯混合量：10/15=67m3/min；孔口负压：5kPa；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：主管管径计算根据巷道的布置，主管从抽放泵站至回风石门，按总流量计算。=0.377m式中：d瓦斯管内径，m；Q瓦斯管内流量，m/min；抽出瓦斯浓度按15%计；V瓦斯管内流速，一般取515m/s；取10m/s；选用4025型焊接钢管作为低负压瓦斯抽放管支管路管径计算该矿设计一个盘区一个回采工作面达产，只布置一个回采工作面，因此低负压管路直接到达回采面回风顺槽，后

14、以不安设低负压支管。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=0.377m。故主管可选择4025型焊接钢管。 3）管道阻力损失计算：管道阻力损失按下式计算：H=9.81（LQ2/K0D5）式中H阻力损失Pa L管道长度m Q混合气体流量m3/h D管道有效直径cm K0阻力系数（查表） 混合瓦斯对空气的相对密度。=0.933式中：1瓦斯密度，取0.715kg/m；n1混合瓦斯中瓦斯浓度，15%；2空气密度，取1.293kg/m；n2混合瓦斯中空气浓度85%。 表5-5-11 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

15、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水平深部边界的低负压瓦斯抽放主管路长1500m，按此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、采面回风顺槽。管道长约1500m，其阻力为：H1=9.811500（6760）20.933/（0.7139.25）=3376Pa抽放管道系统的管道阻力损失：H=H1+H2=3376+0=3376Pa局部阻力损失计算局部阻力按管道阻力损失的15%考虑即：H局=H15%=337615%=506Pa总阻力损失计算H总=H+H=3882Pa=3.882kPa

16、4)瓦斯抽放泵选择瓦斯抽放泵压力计算瓦斯抽放泵压力，必须能克服抽放管道总阻力损失和保证钻孔有足够的负压，以及能满足泵出口正压的需求。计算公式：H泵=(H总+H孔+H正)K式中：H泵瓦斯抽放泵的压力 kPa H总抽放管道总阻力损失3.882kPa H孔抽放钻孔所需负压，取5kPa H正抽放泵出口正压，取4kPa K备用系数则：H泵=(3.882+5+4)1.2 =15.46kPa瓦斯泵真空度计算计算公式：zm=（H泵P）100H泵瓦斯泵全负压，Pa；P标准大气压力，101325pa；低负压系统：zm=（15460101325）10015.4 %瓦斯泵需要的绝对压力H泵绝= P-H泵 式中：H泵绝

17、瓦斯泵的压力，Pa； H泵抽放管路总阻力损失，低负压系统为15460Pa； P当地压力。压力瓦斯泵房安设地点标高+1585m，查得压力为83753Pa；低负压：H泵绝= 83753-15460=68293(Pa)瓦斯抽放泵流量计算瓦斯抽放泵流量应满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。计算公式：Q泵=Q纯K/X式中：Q泵瓦斯泵的额定流量 m3/min Q纯最大抽放瓦斯纯量 m3/min K瓦斯抽放备用系数，取1.5 X瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，取15%瓦斯泵的机械效率，80%则瓦斯抽放泵流量：Q泵=6.71.5/(0.150.8) =83m3/min瓦斯泵需要的流量较正根据上述计算结果，查有

18、关厂家的真空泵曲线，即可确定抽采泵的型号。因目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需按下式把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。 式中 Q泵工工况状态下的瓦斯泵流量，m3/min；Q泵标准状态下的瓦斯流量，m3/min；P0大气压力（P0=101325），Pa；H泵绝瓦斯泵入口绝对压力，低负压系统为68293Pa；T瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度（T=273+t），K；T0按瓦斯抽采行业标准规定的标准状态绝对温度（T0=273+20），K；t瓦斯泵入口瓦斯的温度，。取瓦斯泵入口温度t=22，将有关数据代入上式计算得：低负压瓦斯泵流量为123.9m3/min。瓦斯泵选型根据

19、上述计算结果，低负压抽放泵所需真空绝对压力68293Pa，流量为123.9m3/min。设计低负压抽放系统抽放泵选用2BE1 405-0 (转速472r/min-1)型水环式真空泵各2套（其中各1套备用），见其性能曲线图。根椐性能曲线得知2BE1 405-0 (转速472r/min-1)型抽放泵在真空压力68293压力下，其抽气量为140.5m3/min，轴功率为129kW。满足低负压系统抽放要求。A、抽放泵电机功率选型根椐性能曲线，低负压抽放泵电机轴功率为129kW。计算电机功率为NeN轴keetr式中：ke电动机容量备用系数(ke=1.11.2)，取1.15；e电动机效率，取0.98；低负

20、压抽放泵电机功率：Ne1.15129/0.98151.4(kW)故电动机选用型号为YB355M-8，功率160kW。B、确定抽放泵设计低负压抽放系统抽放泵选用2BE1 405-0 (转速472r/min-1)型水环式真空泵各2套（其中各1套备用），电动机选用型号为YB355M-8，电压660v，功率160kW。2BE1 405-0 型水环式真空泵特性曲线图（三）、瓦斯抽放设备冷却根据高负压抽放泵冷却水消耗量为15m3/h，低负压抽放泵冷却水量为11m3/h，合计冷却水消耗量为26m3/h，选择IS80-65-125型清水泵2台。流量50m3/h，扬程20m，防爆电机功率5.5KW。采用循环水冷

21、却方式。（四）、其它瓦斯防治措施本设计除建立完善的通风系统和可靠的瓦斯抽放系统外，还考虑采取如下措施综合防治瓦斯：1、 建立先进的安全生产监控系统，对矿井瓦斯、风速等进行连续自 动监测，及时、准确地掌握和了解井下通风、瓦斯等情况。2、 配备个体巡回检测设备等安全仪表，通过巡回检测，随时了解井下瓦斯隐患情况，防患于未然。3、在生产过程中，严格执行煤矿安全规程中的有关规定，加强通风瓦斯检查、管理工作。并加强矿井瓦斯地质等基础工作，为矿井通风瓦斯科学管理提供可靠的依据。（五）、 抽放巷道选择瓦斯抽放巷道，选择在工作面回风顺槽；（六）、 抽放泵房主要附属设备电气防爆措施瓦斯抽放泵站及管路必须设置防雷击

22、、防静电、防爆炸、防回火装置，并制订严格的定期检查制度，保持性能良好。泵的进出口必须设放空管，其高度应超过泵房房顶3m以上。所有电气设备、仪器仪表均采用隔爆型。1、 井下瓦斯管路的敷设要求A 瓦斯管路需涂防腐剂，以防锈蚀。 B 管路底部应垫木垫，垫起高度不低于30cm 。C 倾斜巷道的管路，应用卡子将管路固定在巷道支护上，以免下滑。D 管路敷设要求平直，避免急弯。E 主要运输顺槽道中的瓦斯管路架设不得小于1.8m。F 管路敷设时，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器。G 敷设的管路要求进行气密性检查。2、 附属装置管路系统的附属装置有各类阀门、测压嘴、计量装置、钻孔(场)连接装置

23、、放水器、防爆阻火器等。A 瓦斯泵出入口阀门，每台瓦斯泵的入口和出口各一个。要求阻力小，最好使用闸板式阀门。B 入口负压测量装置静压管。C 出口正压测量装置静压管。D 测量测定装置流量、压力、浓度测量计等。E 瓦斯泵要有独立的供电系统，由地变电所引两回独立线路至瓦斯抽放泵。四、抽放瓦斯站（一）抽放瓦斯泵房及附属设备布置瓦斯抽放泵、电控设备、补水泵等布置在机房内，防爆炸、防回火装置、放空管等布置在室外。机房条形布局，要考虑防冻设施。供水系统要考虑消防容量。抽放瓦斯泵房及附属设备布置见图558。图558 抽放瓦斯泵房及附属设备布置平面图 （二） 抽放瓦斯站场地平面布置瓦斯抽放站必须采用不燃性材料建

24、筑，耐火等级二级。瓦斯抽放站距进风井口和主要建筑物不得小于50m，用围墙保护，并且围墙外20m范围内禁止堆积易燃物，禁止有明火。泵房周围用实体围墙保护。（三） 供电与通讯1、供电电源瓦斯抽放站二回专用低压电源引自矿井地面10k变电所不同母线段，一回工作，一回备用。均以电力电缆埋地敷设引进瓦斯抽放泵站，构成单母线分段系统。2、电力负荷工作台数负荷电压等级高低负压瓦斯抽放泵2187kW380V3、防雷瓦斯抽放站及其管路、瓦斯储气罐均要按GB50057建筑物防雷设计规范的第一类建筑物防雷要求，设置避雷装置（避雷针、避雷带、接地系统等），防止雷击并防止雷电波侵入井下。4、通讯抽放瓦斯站设有直通矿井调度

25、室的矿用防爆型电话。（四）抽放瓦斯站场地建筑抽放瓦斯站包括瓦斯泵房建筑面积117.65m2。（五） 瓦斯泵站给水排水：采用循环水冷却方式。 五、安全根据矿井瓦斯涌出量大小，不同时间，不同地点，应选择切实可行的抽放方法。(一)、根据不同的抽放方法，应制定相应的针对性强的安全措施。1 .如果要采面上隅角留管抽放（利用支管上加三通安旁抽管抽放），应当将管留下，以免因拔管有可能引起火花而造成瓦斯爆炸。2 .如果在本矿有自燃发火危险煤层的采空区抽放瓦斯时，必须经常检查CO浓度和气体温度等有关参数的变化，并采用自动监控装置。发现有自燃发火征兆时，应及时采取措施处理。3 .采用钻孔抽放瓦斯或者密闭内插管抽放

26、瓦斯，应做到封闭严密，以提高抽放效果。(二)、对瓦斯抽放管路的安全要求：1、抽放管必须采用阻燃、抗静电的材料。具有良好的气密性，足够的机械强度，并应满足防冻、防腐蚀的要求。2、抽放管路宜沿回风顺槽道或矿车不经常通过的巷道布置。特殊情况抽放管布置在轨道井中，必须制定防跑车撞坏管路的防范措施。3、抽放管需进行防腐处理，外涂红色以示区别。4、当抽放管设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得留入采掘工作面及机电硐室内或机房内。5、抽放管路不得和带电体接触，不能和电缆布置在同侧，抽放管路必须在入井前进行接地处理。井下要有被砸坏的保护措施。6、井下抽放管路应垫不低于30cm的木垫，以防底鼓损坏管路。7、倾斜

27、巷道内的抽放管路，应用卡子将管子固定在巷道支护上，以免下滑。在倾角28以下的巷道中，一般每隔1520米设一个卡子固定。8、地面抽放管路布置要求：1 尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁。2 不得将抽放管路和自来水管、暖气管、下水道管道、动力电缆、照明电缆及通讯电缆敷设在同一条地沟内。3 抽放主管路距有关物体的距离要求：1） 距离建筑物5m；2） 距离动力电缆1m。3） 距离水管和排水沟1.5m；4） 距离木电线杆2m4 抽放管路不得从地下穿过房屋或其他建（构）筑物，一般情况下也不得穿过其他管网。当必须穿过其他管网时，应按有关规定采取措施。9、抽放管路敷设要平直，不要拐急弯。10、主管、分管、

28、支管及其与钻场连接处均要安设阀门及观测孔。11、在抽放管路的适当位置应安设除渣装置和测压装置。12、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。13、在抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度差异大的地方及沿管路适当距离（间距一般为200300m，最大不超过500m）应设置放水器。放水器要保证在放水时，不影响抽放。14、使用钢板卷管，壁厚需36mm，并需进行0.20.5MPa的水压试验或1Mpa以上的气压试验。合格后才可以使用。15、通往井下的抽放管路应采取防雷措施。（三）、对抽放站的安全要求：地面固定地式抽放站1、抽放站站址应选择不受洪涝威胁且工程地质条件可靠的地点，无滑坡、溶洞、

29、断层及塌陷等灾害。2、抽放站宜设在回风井工业场地内，泵房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。3、泵房内及泵房周围20m范围内严禁有明火。4、泵房建筑必须采用不燃性材料，耐火等级为二级。5、泵房周围必须设栅栏或围墙保护。6、泵房内及泵房周围 20m范围内的电器设备（含电话），仪表及照明等都必须采用矿用防爆型的，并按井下防爆电器管理规定进行管理，消灭失爆。泵房应采用双回路供电，电器设备一套使用，一套备用。泵房必须装有直通矿调度室的电话。7、泵房内的电器设备，值班室应与泵房隔离分开，分成泵房、配电间、值班室，避免相互干扰。8、泵房内要保证通风良好，房顶应设天窗，防止瓦斯积聚，并安设瓦斯报警装置。瓦斯探头设在泵房中上部瓦斯易积聚的位置，并保证灵敏可靠，报警浓度0.5%。9、泵房内必须安设安全监测系统，对泵的开停，抽放管内瓦斯浓度，流量、抽放负压，温度和CO以及泵房内的瓦斯浓度等实施自动监测监控。当出现异常时能自动报警断电等。泵房内必须配备有测量负压、流量、温度及瓦斯浓度等的仪表，并制定泵房内定时人工检查的制度。10、抽放站应设避雷装置，避雷装置应高于瓦斯放空管。避雷的覆盖面应能保护整个抽放站。11