1— 钻孔；2—聚胺酯密封段；3—水泥沙浆
图5-6 卷缠药液法密封钻孔
Figure 5-6Sealing liquid method wrapping paper drilling
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6抽采管路系统及选型计算
6.1抽放管路选型及阻力计算 6.1.1规定
根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》，对瓦斯抽放管路有如下要求：
第5.4.1条：抽放管路系统应根据井下巷道的布置、抽放地点的分布、瓦斯利用的要求以及矿井的发展规划等因素确定，避免或减少主干管路系统的频繁改动，确保管道运输、安装和维护方便，并应符合下列要求：
——抽放管路通过的巷道曲线段少、距离短，管路安装应平直，转弯时角度不应大于50°；
——抽放管路系统宜沿回风巷道或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽放瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m；
——当抽放设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内；
——尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁； ——管径要统一，变径时必须设过渡节。
第5.4.2条：抽放瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算，并与抽放设备能力相适应，抽放管路按安全流速为5~15m/s和最大通过流量来计算管径，抽放系统管材的备用量可取10％。
第5.4.3条：当采用专用钻孔敷设抽放管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽放管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。
第5.4.4条：抽放管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10％~20％。
第5.4.5条：地面管路布置：
——不得将抽放管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内；
——主干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合；
——抽放管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距，应符合《工业企业总平面设计规范》的有关规定；
——瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。 6.1.2计算方法
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一、瓦斯抽放管径选择 选择瓦斯管径，可按下式计算：
D?0.1457式中：D—瓦斯管内径，m；
Q—管内瓦斯流量，m3/min；
Q （6-1） VV—瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V＝10~15m/s。取v=12 m/s。 薛村矿瓦斯抽放设计，建立二个掘进工作面，一个回采工作面，一个备用工作面。本矿井主要瓦斯抽采管路系统的划分：
一）、地面高负压抽采系统
(1) 十一盘区皮带机巷、东北翼总回风巷、回风井、地面泵站为干管Ⅰ； (2) 941103回采工作面风巷本煤层抽放为支管路Ⅰ； (3) 941103回采工作面机巷本煤层抽放为支管路Ⅱ； (4) 941108备用工作面风巷本煤层抽放为支管路Ⅲ； (5) 941108备用工作面机巷本煤层抽放为支管路Ⅳ； (6) 941112掘进工作面本煤层抽放为支管路Ⅴ； (7) 941118回风顺槽掘进工作面本煤层抽放为支管路Ⅵ。 二）、井下低负压抽采系统
(1) 十一盘区皮带机巷、东北翼总回风巷为干管Ⅱ； (2) 高位钻孔瓦斯抽采为支管路Ⅶ； (3) 941103采空区埋管瓦斯抽采为支管路Ⅷ。
根据各瓦斯抽采管内预计的瓦斯流量，按（6-1）式计算选择的瓦斯抽采管管径如表6-1和表6-2所示。
表6-1 高负压瓦斯抽采管管径计算结果
Table 6-1 The calculation results of the gas drainage pipe diameter under high negative pressure 抽采管 类别 干管Ⅰ 支管Ⅰ 支管Ⅱ 支管Ⅲ 支管Ⅳ 支管Ⅴ 支管Ⅵ
预测抽纯瓦斯量（m3/min）
19.6 3.5 3.72 5.78 6.06 0.3 0.3
瓦斯浓度（%）
20 20 20 20 20 20 20
混合抽采量 （m3/min）
98 17.5 18.6 28.9 30.3 1.5 1.5
计算管径 （mm）
416 175 181 226 231 51 51
应选管径
（mm）
Φ500 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280
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干管Ⅰ选用螺旋缝自动埋弧焊接钢管；所有支管选用镀锌螺旋管。井下各瓦斯抽采管路连接均采用螺栓紧固法兰盘连接方式，中间夹橡胶垫圈，考虑到矿井瓦斯抽采量，工作面管路沿工作面上下顺槽各敷设一趟，管路可回收重复利用。抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便等要求。
表6-2 高负压瓦斯抽采管管径计算结果
Table 6-2 The calculation results of the gas drainage pipe diameter under low negative pressure 抽采管 类别 干管Ⅱ 支管Ⅶ 支管Ⅷ
预测抽纯瓦斯
瓦斯浓度（%）
量（m3/min）
8.38 2.52 5.86
20 20 20
混合抽采量（m3/min）
42 12.6 29.3
计算管径 （mm） 272 149 227
应选管径（mm） Φ315 Φ280 Φ280
二、管路摩擦阻力计算
计算直管摩擦阻力，可按下式计算：
9.8L?Q2 （6-2） Hz?5k0D式中：Hz—阻力损失，Pa；
L—直管长度，m； Q—瓦斯流量，m3/h； D——管道内径，cm； k0——系数，见表6-3；
γ——混合瓦斯对空气的相对密度，见表6-4。
表6-3 不同管径的系数K0值
Table 6-3 The coefficient K0 value of different diameters
15 20 25 22 0.46 0.47 0.48 0.49 70 80 100 125 0.55 0.57 0.62 0.67
通称管径(mm)
K0值
通称管径(mm) K0值
40 0.50 150 0.70 50 0.52 >150 0.71
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表6-4 在0℃及105 Pa气压时的?值 Table 6-4 The value of?in 0℃ and 105 Pa
瓦斯浓度%
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 0.955 0.911 0.866 0.822 0.777 0.733 0.688 0.644 0.599 0.554
1 0.996 0.951 0.906 0.862 0.817 0.773 0.728 0.684 0.639 0.595 —
2 0.991 0.947 0.902 0.857 0.813 0.768 0.724 0.679 0.635 0.590 —
3 0.987 0.942 0.898 0.853 0.808 0.764 0.719 0.675 0.630 0.586 —
4 0.982 0.938 0.893 0.848 0.804 0.759 0.715 0.670 0.626 0.581 —
5 0.978 0.933 0.889 0.844 0.799 0.755 0.710 0 .666 0.621 0.577 —
6 0.973 0.929 0.884 0.840 0.795 0.750 0.706 0.661 0.617 0.572 —
7 0.969 0.924 0.880 0.835 0.791 0.746 0.701 0.657 0.6 12 0.568 —
8 0.964 0.920 0.875 0.831 0.786 0.742 0.697 0.652 0.608 0.563 —
9 0.960 0.915 0.871 0.826 0.782 0.737 0.693 0.648 0.603 0.559 —
三、管道局部阻力计算
局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10%~20%。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。
这里，局部阻力按摩擦阻力的15%计算，即：
Hj?0.15Hm （6-3）
式中：
Hj——瓦斯抽采管路局部阻力，Pa；
为保证选用的瓦斯抽采泵能满足抽采系统最困难时期所需抽采负压，应根据矿井生产时期，瓦斯抽采系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽采管线来计算矿井抽采系统总阻力。由于各个支路之间是并联的关系，所以在每个系统中，选取阻力最大的的那条支路进行矿井总阻力计算。
1．矿井高负压瓦斯抽采路线为：941118掘进工作面（2165m）→十一盘区皮带机巷（1330m）→东北翼总回风巷（2535m）→地面抽采泵站（270m）。管路阻力计算见表6-5所示。
2．矿井低负压瓦斯抽采路线也为：941103回采工作面（670m）→十一盘区皮带机巷（1330m）→东北翼总回风巷（2535m）→地面抽采泵站（270m）。管路阻力计算见表6-6所示。
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