跃进煤矿瓦斯抽放设计
(1). 在施钻地点附近安设一组(6个)压风自救器和一台电话；
(2). 调整通风系统, 使采煤工作面回风不直接流经施钻地点，开始以前完成该区域通风系统调整；
(3). 采煤工作面放炮时，撤出施钻人员至安全地点，放炮期间，所有人员均不得进入回风系统；
(4). 放炮后，待施钻现场瓦斯不超限，整个区域无安全异常，则可保持正常施钻；
(5). 若施钻现场发生安全异常，则立即按安全路线撤离。
3.3.3 钻孔封孔
抽放钻孔封孔方式主要有水泥注浆泵封孔，人工水泥沙浆封孔和聚胺脂封孔等。在岩层中封孔长度不小于3m。在煤层中封孔长度不小于5m。
考虑到跃进煤矿的钻孔数量不大，没有必要购买价格昂贵的封孔泵或采用人工水泥沙浆封孔。因为使用水泥沙浆封孔，凝固时间长，对于倾斜钻孔不易充满。因此，应该使用人工聚胺脂封孔。
聚胺脂封孔就是由异氰酸脂和聚醚并添加几种助剂反应而生成硬质泡沫体密封钻孔。聚胺脂封孔采用卷缠药液与压注药液两种工艺方法。现主要应用卷缠药液法封孔，封孔深度一般为3-6m即可符合要求。
虽然聚胺脂封孔(见图3-4)的成本略高于水泥浆封孔，但聚胺脂封孔操作简单，省时省力，气密性好，抽放效果好，非常适用于跃进煤矿。
1 2 3 4 1— 集气孔段; 2—聚氨酯封孔段; 3—水泥砂浆封孔段; 4—套管 图3-4 聚胺脂封孔示意图
3.3.4 瓦斯抽放参数监测
采用孔板或便携式数字钻孔瓦斯参数监测仪对钻孔或采空区抽放管进行监测很有必要。除此之外，在抽放巷道口设瓦斯抽放监测传感器，对抽放管道的负压，瓦斯浓度，瓦斯流量，温度进行监测。井下抽放支管和地面主管都应装备管道监测系统，并将其尽可能地将管道监测系统挂靠入矿井环境监测系统。
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4 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型
4.1 矿井瓦斯抽放设计参数
根据煤矿提供的地质资料和矿井设计资料，跃进煤矿的设计瓦斯抽放量按一台抽放泵同时服务两个回采工作面(目前只布置一个回采工作面)和三个掘进工作面，纯瓦斯抽放量取11.58m3/min(将来最大瓦斯抽放量)。瓦斯抽放浓度按30%计算。
4.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算
4.2.1 瓦斯抽放管网系统
在选择瓦斯抽放管路系统时, 主要根据抽放泵站位置, 开拓巷道布置, 管路安装条件等进行确定，抽放管路应尽量选择敷设在巷道曲线段少和距离短的线路中, 尽可能避开运输繁忙巷道, 同时还要考虑供电, 供水, 运输方便。
抽放泵的位置可以布置在地面也可以布置在井下。 井下布置是将瓦斯抽放泵布置在井下靠近抽放地点的进风流中, 这样可以减少抽放管路的长度, 并随时根据抽放地点的需要改变抽放泵的位置, 可以节省管路投资, 节省防爆装置和避雷装置, 其必要条件是抽放管路的瓦斯排放到采区回风巷或总回风巷后, 在较小范围内经过稀释达到风流瓦斯浓度不超限。
当矿井总回风巷瓦斯浓度高, 抽出的瓦斯不能排放到总回风巷, 或井下供水,供电及安装成本较高, 或地面距离抽放地点较近时, 把瓦斯抽放泵安装到地面具有明显的经济和管理方面的优势。
跃进煤矿开采服务年限长，工作面到新材料井井口的距离较短, 且工作面需要抽放的瓦斯量较大，因此，建立地面永久瓦斯抽放系统较为合理。
根据矿井采掘工作面的具体位置及开拓布置, 确定将地面永久瓦斯抽放站布置在距离新材料井附近且地势平坦, 无地质灾害和洪水影响的地点。 要求瓦斯抽放泵站房50m范围内无主要建筑及民房, 在泵房周围20m设立围墙或栅栏, 并严禁明火。
根据跃进煤矿的井下开拓巷道和地表设施的具体情况,考虑了两种井下管道布置最长路线。
方案1:
21171工作面顺槽 ? 二一区专用回风下山 ? 东轨大巷 ? 材料立井 ? 抽
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放泵房 ? 放空管；
方案2:
21171工作面顺槽 ? 二一区轨道下山 ? 东轨大巷 ? 材料立井 ? 抽放泵房 ? 放空管；
如果把主管道延伸到21171工作面回风顺槽与二一区专用回风下山汇合处, 两个方案的井下主管道长度基本相同, 即1280m。
4.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择
瓦斯抽放管管径按下式计算：
D?0.1457Q/V ????????????（3－5）
式中 D-----瓦斯抽放管内径，m；
Q-----抽放管内混合瓦斯流量，m3/min；
V-----抽放管内瓦斯平均流速，经济流速V＝5-15m/s, 取V=7 m/s。 约定：
? 采区、回风井及地面瓦斯抽放管为主管； ? 综采综放工作面瓦斯抽放管为支管1； ? (将来)综采工作面瓦斯抽放管为支管2。
根据各瓦斯抽放管内预计的瓦斯流量，按式（3－5）计算选择的瓦斯抽放管管径如表3－2示，瓦斯抽放管选用无缝钢管。 表3－2 瓦斯抽放管管径计算选择结果
抽放管 类别 主管 支管1 支管2 纯瓦斯抽放量 （m3/min） 11.58 6.50 5.08 瓦斯浓度 （%） 30 30 30 混合瓦斯抽放量 （m3/min） 38.60 21.67 16.93 计算管内径 （m） 0.342 0.256 0.227 选择管径 （mm） Φ402310 Φ 27537 Φ 27537 备注：边掘边抽瓦斯管留做工作面高位瓦斯抽放管。考虑将来有可能布置两个工作面，故选支管1与支管2同径。
抽放管材均选择无缝钢管, 经过计算得出主管直径D = 0.342m, 支管1直径
D = 0.242m, 支管2直径 D = 0.242m。 故主管选择直径为Φ402mm的无缝钢管,
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壁厚可选择9mm或10mm。掘进及回采工作面支管可选择直径为Φ275mm的无缝钢管, 壁厚可选择7mm。
4.2.3 管网阻力计算
⑴. 摩擦阻力（Hm）计算
Hm?9.81?Q???L/(K?D)25 ??????? (3－6)
式中：
Hm — 管路摩擦阻力，Pa；
L — 负压段管路长度，m； Q — 抽放管内混合瓦斯流量，m3/h； γ — 混合瓦斯对空气的密度比； K — 与管径有关的系数； D — 抽放管内径，cm。
为了保证选用的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最困难时期所需抽放负压，应根据矿井各生产时期瓦斯抽放系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽放管线来计算矿井抽放系统总阻力。
由于矿井的服务年限较长，且中后期开采的采区煤层瓦斯含量高，考虑到瓦斯抽放泵的有效使用年限仅为15年左右，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大阻力. 根据矿井前期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最困难管线如下：
地面抽放泵站主管(长度为70m)?材料立井抽放主管(长度为580m)?采区抽放主管(长度为1280m)?工作面抽放支管(长度为1200m)。
前期最困难抽放管线阻力计算结果如表3－3示。
表3－3 生产前期瓦斯抽放系统最困难管网阻力计算结果
抽放管 类 别 主管 支管 合计
Q （m3/min） 38.60 21.67 γ 0.866 0.866 L （m） 1930 1200 K 0.71 0.71 D （cm） 38.2 26.1 Hm （Pa） 1522.81 2004.14 3526.95 ⑵.局部阻力（Hj）计算
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管路局部阻力损失按直管阻力损失的15%计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为：
Hj =0.15 Hm = 0.15 x 3526.95 = 529.04 Pa
(3). 总阻力（H）计算
H = Hm + Hj
= 3526.95 + 529.04 = 4055.99 Pa
4.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接
用弹簧软管或矿用PVC管将钻孔套管与钻场汇流管(也称混合器)相连，汇流管与钻场瓦斯管连接，然后钻场瓦斯管与布置在巷道中的瓦斯抽放支管相连接。瓦斯抽放主管均采用法兰盘螺栓紧固连接, 中间夹橡胶密封圈。
4.2.5 瓦斯抽放管路敷设
1). 瓦斯抽放管路敷设的一般要求
由于煤矿井下的环境条件比较恶劣, 巷道变形较大高低不平, 坡度大小不一, 空气潮湿管路易生锈, 为此对煤矿井下瓦斯抽放管路的敷设有如下要求:
(1). 瓦斯抽放管路应采取防腐, 防锈蚀措施；
(2). 在倾斜巷道中, 应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上, 以免下滑；
(3). 瓦斯抽放管路敷设要求平直, 尽量避免急弯；
(4). 瓦斯抽放管路敷设时要考虑流水坡度, 要求坡度尽量一致, 避免由于高低起伏引起的局部积水。在低洼处需要安装放水器；
(5). 新敷设的管路要进行气密性试验。
地面敷设的管道除了满足井下管路的有关要求外, 还需要符合以下要求:
(1). 在冬季寒冷地区应采取防冻措施；
(2). 瓦斯抽放管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设；
(3). 瓦斯抽放管路不允许与自来水管, 暖气管, 下水道管, 动力电缆, 照明电缆和电话线缆等敷设于一个地沟内；
(4). 在空旷的地带敷设瓦斯抽放管路时, 应考虑未来的发展规划和建筑物的布置情况；
(5). 瓦斯抽放主管路距建筑物的距离大于5m, 距动力电缆大于1m, 距水管和排水沟大于5m, 距铁路大于4m, 距木电线杆大于2m；
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