亭南煤矿局部瓦斯抽放设计 封孔材料铠装胶管孔板抽放钻孔阀门20m放水器接口
图4-9 掘进面边掘边抽瓦斯抽放示意图 表4-5 边掘边抽钻孔技术参数表
钻孔 类别 钻场钻孔 钻孔与巷道夹角 （°） β1 8° β2 15° 钻孔仰角 （°） 10 孔深 （m） 60 钻孔直径 （mm） 94 4.5 抽放施工设备及施工量
一、钻机
煤矿抽放瓦斯钻机应符合下列要求： 1、电动机及附属电器设备必须是防爆的； 2、钻机要体积小，轻便或解体方便，以利于搬迁； 3、钻机应能打水平、上向、下向任意角度的钻孔。
在综合分析我国煤矿常用钻机性能和现场实际使用情况的基础上，考虑亭南煤矿煤、岩硬度以及设计抽放钻孔的长度，可以考虑选择西安或淮南生产的200型全液压钻机。
根据钻孔数量和钻孔长度，配备三台MK-4型钻机。配套钻杆选用φ73mm空心钻杆，钻头选用三翼钻头，直径94mm。
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亭南煤矿局部瓦斯抽放设计 二、施工量
本次预抽煤层孔估计200个左右，钻孔间距10m，孔深150m，钻孔总施工长度约30000m。为了保证矿井的瓦斯抽放效果，投入的抽放工程必须达到要求，并且本煤层预抽时间尽可能长。 4.6 瓦斯抽放量的确定
由于亭南煤矿首次进行瓦斯抽放，抽放效果未经考察，抽放量只能靠估计。可依据其煤层透气性及钻孔瓦斯涌出衰减系数进行估算。对比与亭南煤矿煤层类似的矿井的抽放效果，孔深150m，钻孔直径94mm，抽放初期单孔平均抽放量预计0.03m3/min左右，则200（同时抽放的钻孔个数最大值）个钻孔的瓦斯抽放量为6m3/min，采空区瓦斯抽放量按1m3/min，总抽放量取7m3/min，抽放管路瓦斯浓度按20％计算，抽放的瓦斯混合量应在40m3/min左右。 5 瓦斯抽放管路系统 5.1 抽放管路系统选择原则
抽放管路应尽量选择敷设在巷道曲线段少和距离最短的线路中，尽可能避开运输繁忙巷道，首选回风巷内铺设，还要考虑安装、检修方便；井下移动泵站的位置，应选择在进风流中。在稀释后巷道瓦斯浓度不超限情况下抽放的瓦斯可排放到总回风巷，并采取相应措施，确保安全。 5.2 抽放管路敷设路线
亭南煤矿瓦斯抽放在101工作面进行，管路布置在回风巷和运输巷内，抽放泵站选择在靠近轨道下山的联络巷内，抽放瓦斯管网敷设路线如下：
预抽钻孔（回顺）+采空区（上隅角插管）→101回风巷→联络巷→抽放泵站→联络巷→回风下山。
预抽钻孔（运顺）→101运输巷→回风下山→101回风巷→联络巷→抽放泵站→联络巷→回风下山。
如抽放的瓦斯排放出到总回风巷后瓦斯浓度超限，可延长排放管路，把一部分瓦斯排放到回风立井，如仍然无法解决瓦斯超限问题，则必须通过管道将瓦斯排放到地面，并考虑建地面永久瓦斯抽放系统。
抽放管网敷设系统示意图，见图5-1。
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亭南煤矿局部瓦斯抽放设计 斯管路放泵站抽瓦栏头排栅探路管斯瓦抽巷输运巷风回带压卸28
图意示统系设敷网管放抽 1－3图
亭南煤矿局部瓦斯抽放设计
5.3 抽放瓦斯管径选择
瓦斯抽放管径选择合理否，对抽放瓦斯系统的建设投资及抽放系统效果有很大影响。直径太大，投资费用增加；直径过细，管路阻力损失大。故一般采用下式计算，并参照抽放泵的实际能力使之留有备用量，同时尚需考虑运输和安装方便。
D=0.1457（Q/V）1/2 式中 D—抽放瓦斯管内径，m；
Q—瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；
V—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=5～15m/s。
当管中瓦斯流速取15m/s，运顺抽放管路中混合流量取23m3/min时计算：D=180mm，因此选择管路直径为219mm(外径)。
当管中瓦斯流速取15m/s，回顺抽放管路中混合流量取17m3/min时计算：D=155mm，因此选择管路直径为159mm(外径)。
为说明方便，将抽放钻孔到抽放泵站段抽放管路称为负压段，将抽放泵站至瓦斯排放口段抽放管路称为正压段，瓦斯排出口处管道采用筛管。瓦斯抽放管径选择，如表5-1 所示。筛管结构，如图5-2所示。
抽放瓦斯管径选择结果 表5-1
类别 负压段抽放主管路 负压段抽放管路（回顺） 负压段抽放管路（运顺） 正压段抽放管路 出口处筛管
考虑到亭南煤矿实际情况，运输及安装方便，抽放管路均选用PE管，连接方式均采用与玻璃钢管配套的活法兰连接，中间夹橡胶密封圈。
选择管径（mm） 273 273 219 219 325 壁厚 (mm) 8 8 4 8 8 29
亭南煤矿局部瓦斯抽放设计 Ф图5-2 筛管结构示意图
5.4 管网阻力计算
抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。计算管网阻力应在抽放管网系统敷设线路确定后，按其最长的线路和抽放最困难时期的管网系统进行计算，根据亭南煤矿工作面巷道布置情况，刚开始回采时运顺抽放线路最长，此时管路长度近2200m左右，计算管路的阻力。
摩擦阻力计算：
H摩?9.81Q?LKD52
式中 H摩—管路的摩擦阻力，Pa；
L—管路长度，m；
γ—混合瓦斯对空气的密度比； K—与管径有关系数； D—瓦斯管内径，cm； Q—抽放混合瓦斯量，m3/h。
1、管路阻力（H摩）计算，抽放的瓦斯排放到总回风巷
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