hf正——正压段的摩擦阻力,Pa; hf负局——负压段的局部阻力,Pa; hf正局——正压段的局部阻力,Pa; L ——管路长度,m;
△——混合瓦斯对空气的相对比重,查表得1.17776; Q ——瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,查表得内径为100mm的管子为0.62; d——管道内径,cm。
2. 固定式抽放部分 固定式抽放管路铺设路线:
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
主管路要铺设到联络石门末端,长度920m,分支管路从联络石门末端开始到抽放地点,按450m计。
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主=9.8L△Q2/(K0d5)=9.8×920×1.17776×15002/(0.71×
205)
=10515.86Pa
hf支=9.8L△Q2/K0d5=9.8×450×1.17776×6002/0.70×155 =3517.58 Pa
hf局=(10515.86+3517.58)×15%=2105.02Pa
hf总= hf主+ hf支+ hf局=10515.86+3517.58+2105.02 =16138.46 Pa
以上式中 hf主——主管路的摩擦阻力,Pa;
hf支——分支管路的摩擦阻力,Pa;
hf局——管路的局部阻力,Pa; hf总——管路的总阻力,Pa; L ——管路长度,m;
△——混合瓦斯对空气的相对比重,查表得1.17776; Q ——瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,查表得内径为200mm的管子为0.71,内径为150mm
的管子为0.70;
d——管道内径
第三节 抽放管路的附属装置
为了便于管路系统负压的调节,掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放,设计时在各主、干、分、支管路要考虑分别安设阀门、测试孔、放水器。此外,在瓦斯泵房和地面管路上还要安设防爆、防回火装置及放空管等。
1. 阀门
瓦斯抽放管路各分支管分叉处、抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门,其主要目的是用来调节和控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。
在每个钻场中,每个钻孔都要有单独的阀门控制。 2. 测试孔
在抽放系统中的管路各分支管分叉处,均应留有测试孔,作检测瓦斯浓度、负压、压差用。最经济最简便实用的方法是在管路上凿一个直径10mm的洞,再在该处焊上一个直径16mm的螺帽,然后将直径16mm的螺杆安在螺帽上,需测试时将螺杆取下即可。
在抽放系统的主管道上,必须安装一个孔板流量计,计量整个抽放系统的瓦斯抽放量。孔板流量计要安装在距离泵站最近的直管路段,其前后5m应平直,不要有阀门和变径管。孔板流量计两侧要分别有测试孔,测试孔使用橡胶管与U型压差计相连接。
345气流方向12 1管路 2阀兰盘 3压差计接头 4联接螺栓 5孔板孔板流量计结构原理图
胶皮管气流方向 孔板流量计参数测定示意图U型管负压计U型管压差计
管路抽气量可以采用下列公式进行计算:
Qv=K·Δh 式中 Qv——气体体积流量,m3/s; K——孔板系数(出厂时测定);
1/2
Δh——U型管水柱压差,mm。 3. 放水器
在抽放系统的管道最低洼点,一般都容易积聚从抽放地点抽来的水,减小有效抽放断面,增加抽放阻力。为此,在有条件的低洼点,要安设放水器。针对汪家寨镇一煤矿的实际,选择使用人工负压放水器。
第四节 瓦斯泵选择
一、瓦斯泵流量计算
瓦斯泵流量应能满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式计算:
Q泵=Q·K/C·η
式中 Q泵——瓦斯抽放泵的额定流量,m/min; Q ——最大抽放瓦斯纯量,m/min;5m/min C ——瓦斯泵入口处的瓦斯浓度,20%; η——瓦斯泵的机械效力,取80%; K ——瓦斯抽放综合系数,取K=1.2 则瓦斯泵流量: 1. 移动式抽放部分
1、Q泵=Q·K/C·η=1.0×1.2/0.3×0.8 =5m/min
2. 固定式抽放部分
Q泵=Q·K/C·η=5×1.2/0.2×0.8
=37.5 m3/min
3
3
3
3
二、瓦斯泵压力计算
瓦斯抽放泵压力,必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证抽放的钻孔有足够的负压,以及泵的出口正压的需求。
1. 移动式抽放部分 按以下公式计算:
H泵 =(Hi+H0)·K 式中 H泵——瓦斯泵的压力,Pa; Hi——抽放管路总阻力损失,Pa;
H0——抽放钻孔所需负压,一般取H孔=15000 Pa; K ——抽放备用系数,取K=1.2
H泵 =(Hi+H0)·K =(3518.46+5277.68)×1.2 =10555.37Pa
2. 固定式抽放部分 按以下公式计算: 式中 H
泵
H泵 =(H总+H孔+H正)·K
——瓦斯泵的压力,Pa;
H总——抽放管路总阻力损失,Pa;
H孔——抽放钻孔所需负压,一般取H孔=15000 Pa; H正——瓦斯泵出口正压,一般取H正=5000 Pa; K ——抽放备用系数,取K=1.2 H泵 =(H(16138.46+15000+5000)×1.2
总
+H
孔
+H
正
)·K=