煤矿瓦斯抽放设计(3)

2019-03-15 17:25

的裙边,面要抹平,并打光、压实,无裂缝。

4. 抽放管要预埋在密闭墙的上部,伸入密闭不小于1m,提高瓦斯抽放浓度。 5. 要保障密闭墙的密闭性能,派专人定期检查密闭墙的情况,若发现漏气

现象,及时进行处理。

汪家寨镇一煤矿由于煤层具有自燃发火性,其发火期4~6个月,因此在采用老空区密闭抽放技术时,更必须慎重,确保密闭的气密性能,并要有专门的人员定期对抽放密闭内进行一氧化碳浓度检测,否则不能采用该抽放方法。

老空区铁丝网密闭法兰盘巷道测试孔 阀门抽放管老空区密闭抽放示意图

第四章 抽放参数的确定

第一节 瓦斯压力的确定

汪家寨镇一煤矿瓦斯压力由于未查到实测资料,故只能根据《采矿工程设计手册》(2003年5月,煤炭工业出版社)采用经验公式计算。经对国内一些矿区瓦斯压力实测值分析,瓦斯压力P和深度H的关系可以表示为下列直线关系:

P=(2.03~10.13)H

式中 P——距地表垂深H处煤层瓦斯压力,kPa; H——垂深,m。

开采深度平均按200计算,则

P=406~2026 kPa,平均1216 kPa。

第二节 煤层瓦斯含量

矿方无资料数据,目前也未进行测定。

第三节 瓦斯储量计算

矿井可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。主要可采煤层平均厚度13.2米,煤层倾角22度左右,根据地矿管理部门限定的矿区范围计算,地质储量194万吨,可采储量145.5万吨。矿井服务年限16年。

由于无各煤层的瓦斯含量数据,故瓦斯储量无法计算。

第四节 瓦斯涌出量计算

2003年度矿井瓦斯等级鉴定结果绝对瓦斯涌出量1.93m3/min,相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。现矿井实测总回风量648 m3/min,总回风流瓦斯浓度0.42%左右,瓦斯涌出量为2.72 m3/min,,说明随着开采深度的增加和产量的增大,矿井瓦斯涌出量也随着增大。另外随着采空区的增加,封闭工艺的影响,也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间,汇入矿井总回风流,增加回风流中的瓦斯浓度。在初期由于主要是局部瓦斯矛盾,所以只预计有1.2m3/min的瓦斯需要抽走。另据2002年度最大相对涌出量为31.32 m/t和后期考虑来自于将增加的采空密闭的瓦斯涌出等因素,预计矿井瓦斯涌出量在后期将达到7m3/min左右,回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下,因此,有3m3/min左右的瓦斯需要抽走,同时由于C409煤层在邻近的汪家寨煤矿发生过突出事故,具有突出危险性,要考虑预抽,故将有5m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担。

3

第五节 瓦斯抽放率计算

根据以上分析,后期抽放系统要承担排走3m3/min左右的瓦斯,那么后期将建立的固定式瓦斯抽放系统的瓦斯抽放率为:

Li=(3/7)×100%≈43% 其抽放服务年限应为矿井服务年限。

第五章 抽放系统及设备选型

第一节 抽放管路系统布置

在选择瓦斯抽放管路系统时,抽放管路应尽量选择铺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,首选回风巷内铺设,还要考虑运输、安装、维修、供电供水方便。瓦斯抽放管路系统与抽放泵的位置有很大关系,抽放泵站如果布置在地面,最好选择在回风井附近,泵房20m内严禁明火;抽放泵站如果布置在井下,应靠近抽放地点,安装在进风硐室中。

抽放泵站的位置,一般有两种选择,一种是泵站布置在井下靠近抽放地点的进风风流中,这样可以大大减少管路长度,可以根据抽放地点的改变移动抽放泵,可以节省管路投资,前提条件是抽放管路排出的瓦斯必须排放到采区专用回风巷或总回风巷,经稀释使瓦斯浓度不超限。另一种泵站位置选择方案是将泵放在地面,一般是由于矿井总回风巷瓦斯浓度较高或总回风巷行人,抽出的瓦斯不能排放到总回风巷内,必须排放到地面。

对于汪家寨镇一煤矿而言,初期建立井下移动泵站。当移动泵站不能满足瓦斯治理要求时,界时建立固定式泵站,固定式泵站安装在地面。

根据矿井的具体情况及采掘布置,确定将移动抽放泵站设在井底车场与回风联络石门之间的联络巷内,距回风联络石门11m,靠近抽放地点,位于进风系统内。具体位置见抽放管路系统图。移动抽放泵房硐室规格为:深×宽×高=3m×5m×2.8m。硐室必须使用不可燃材料支护。移动式抽放管路铺设由抽放硐室→2113回风巷→采面。排气管由抽放硐室→联络石门→c407回风巷→回风斜井下

口。

固定式抽放泵站设在回风井口附近的平地上,抽放管路铺设由泵房→回风斜井→C407回风巷→联络石门→2113回风巷→采面

→2114回风巷→掘进头

第二节 抽放管路系统计算

一、管路管径计算选择

瓦斯抽放管径选择合理与否,对抽放系统的建设投资及系统抽放效果有很大影响。管径太大,投资费用增加;管径过小,管路阻力大。一般采用下列公式计算,并参照抽放泵的实际能力使之留有余量。计算公式:

D=0.1457(Q/V)

1/2

式中 D——抽放瓦斯管内径,m;

Q——瓦斯管中混合瓦斯的流量,m/min;

V——瓦斯管中混合瓦斯的平均流速,一般V=5~15m/s。 1. 移动式抽放部分

根据前述,初期将有1.2m/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担,抽放浓度按30%计算,故移动泵站所抽混合瓦斯量应为:

Q混=1.2/30%=4m3/min。

则 D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(4/10)1/2=0.092m

以此为依据,管路可选用内径为100mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。

2. 固定式抽放部分

根据前述,后期将有5m/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担,后期抽放浓度按20%计算,固定瓦斯泵所抽混合瓦斯量应为:

Q混=5/20%=25 m3/min。

3

3

3

则 D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(25/15)1/2=0.188m 以此为依据,主管路可选用内径为200mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。

汪家寨镇一煤矿由于瓦斯抽放分支管路将在两翼使用(采煤工作面、掘进工作面各在一翼),故其使用的分支管路计算,选择流量时可将流量进行平均分配,取10 m3/min进行分支管路计算,即

D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(10/10)1/2=0.1457m 以此为依据,分支管路可选用内径为150mm的管子。

二、管路阻力计算

1. 移动式抽放部分

移动式抽放管路铺设由抽放硐室→2113回风巷→采面。排气管由抽放硐室→联络石门→C407回风巷→回风斜井下口。

管路铺设长度(考虑到将在2114采面使用因素)负压段预计300m,正压段长度450m,。

管道阻力计算,根据公式hf=9.8L△Q2/K0d5得出摩擦阻力,再用估算法取摩擦阻力的15%作为局部阻力,从而得出总阻力。

hf负=9.8L△Q2/(K0d5)=9.8×300×1.12015×2402/(0.62×

105)

=3059.53Pa

hf正=9.8L△Q2/K0d5=9.8×450×1.12015×2402/(0.62×105) =4589.29 Pa

hf负局=3059.53×15%=458.93Pa hf正局=4589.29×15%=688.39Pa

以上式中 hf负——负压段的摩擦阻力,Pa;


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