瓦斯抽放管路系统设计方案.doc

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1、瓦斯抽放管路系统设计方案 一、抽放瓦斯管路选择 1、瓦斯抽放管路系统的选择（1）瓦斯抽放管路系统的选择原则1)抽放管路应敷设在巷道曲线段少和距离最短的线路；2)尽量避开运输繁忙巷道，首选回风巷内铺设；3)考虑安装、检修方便；4)管路发生故障，管道内的瓦斯不至于进入采掘工作面、机房或机电硐室等；5)抽放管路系统中必须安装调节、控制、测定、防爆、防回火装置。 （2）瓦斯管路敷设路线1.煤矿抽放瓦斯泵站选择在副井附近，抽放管路通过副井进入井下，抽放瓦斯管网敷设路线为：钻孔副斜井地面抽放瓦斯管路抽放泵站放空（用户） （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

2、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，同时参照抽放泵的实际能力使之留有备用量，按照矿井抽放瓦斯量预计矿井需抽放瓦斯量14 m3/min，预抽瓦斯浓度取40%来选择管径。一般采用下式计算，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，取40；V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=515m/s，取15。依据矿井工作面的瓦斯抽放量预计结果，按上式计算，瓦斯抽放管径计算内径为238mm，所以可选择外径325mm壁厚12.5mm的抽放管路。瓦斯抽放管路可选用国产热轧无缝钢管或铁管。 （4）瓦斯管的连接方式 管路连接均采用法兰(快速管

3、接头)紧固连接方式，中间夹橡胶密封圈。 (5)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1.煤矿巷道布置情况，到矿井开采后期，抽放瓦斯管路最长预计在2500m左右（井下1800m，斜井300m，地面200m），故管网阻力损失计算取2500m。 1、摩擦阻力计算式中 H摩管路的摩擦阻力，Pa;L管路长度，m;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。2、局部阻力（H局）抽放管网系统中管件局部阻力（H局），按管道总摩擦力阻力的15考虑，则：H局

4、=0.15H摩=0.1515199=2280(Pa)故瓦斯抽放管网系统的总阻力（H总）为：H（总）=H摩+H局=15199+2280=17479(Pa) 二、管路敷设及附属装置 1、管路敷设要求（1）地面管路地面敷设管路除符合井下管路的有关要求外，尚需符合下列要求：1)冬季寒冷地区应采取防冻措施；2)瓦斯管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设；3)瓦斯管路不允许与自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆和电话电缆等敷设于一个地沟内；4)在空旷地带敷设瓦斯管路时，应考虑到未来的发展规划和建筑物的布置情况；5)瓦斯主管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1.5m，距

5、铁路大于4m，距木电线杆大于2m；6)瓦斯管路与其它建筑物相交时，其垂直距离大于0.15m，与动力、照明电缆及电话线大于0.5m且距相交构筑物2m 范围内，管路不准有接头和布置管件；7)瓦斯管不准在地下穿过房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重叠；8)瓦斯管不准穿过其它管路，确需穿过，应加钢套管。根据上述要求，结合1.煤矿的实际情况，选择管路敷设方式和附属装置如下：（2）井下管路煤矿井下的环境条件较恶劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：1)瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施；2)管路底部应垫木垫，垫起高

6、度不低于30cm，以防止底鼓损坏管路；3)倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡子将管道固定在巷道支护上，以免下滑；4)管路敷设要求平直，尽量避免急弯；5)主要运输巷道中的瓦斯管路架设高度不小于1.8m；6)管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器；7)新敷设的管路要进行气密性检查。 2、管路安装（1）地面管路安装抽放瓦斯泵房位于副井附近，距副井距离150m。地面管路安装采用埋地下敷设方式。（2）井下管路安装井下抽放瓦斯管路包括副井管路和运输大巷管路。副井管路沿井筒敷设，采用托挂安装方式，运输大巷管路采用沿巷道底板敷设。1）副井管路安装根据上述要求，结合大黄山煤矿一号

7、的实际情况，副井抽放瓦斯管路安装选择沿井筒侧邦吊挂敷设方式。每隔6m在主斜井上壁打锚杆用12#钢丝将抽放管路掉挂在井筒侧邦上。副井抽放瓦斯管路安装施工设计见副井抽放瓦斯管路安装图DHS-FJGLBZ。2）运输大巷管路安装管路敷设采用沿巷道侧邦敷设。管路用混凝土支撑墩垫起，墩高0.5m，管路距侧帮0.2m，每隔6m设一个墩，12m设一个并用半圆卡固定支撑墩上，防止管路下滑。若运输大巷中巷道底板空间不够也可采用巷道壁或顶板吊挂形式。（3）管路防腐、防锈地面和井下金属管路外表均要先涂刷二层樟丹，地面管路再涂刷一层油性调和漆；埋入土壤的管路再涂一层热沥青，外缠玻璃丝布和聚氯乙烯；井下管路再涂二层煤焦沥

8、青漆。（4）附属装置1)阀门：在瓦斯抽放管路（主、支管）上和钻孔的连接处，均需安设阀门，主要用于调节与控制各个独立抽放地点的抽放负压、瓦斯浓度、抽放量等，同时修理和更换瓦斯管时可关闭阀门切断回路。设计选用的阀门为截止阀。2)在主、支管以及钻孔连接装置上均应设置测压嘴，以便经常观测抽放管内的压力。测压孔高度设计为80mm，选用内径6mm的紫铜管，在安装管路之前预先焊上，平时用密封罩罩住或用细胶管套紧捆死，以防漏气。测压嘴还可作为取气样孔，取出气体进行气体成分分析。3)计量装置瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一个重要参数，较准确的测定瓦斯流量才能真实地反映瓦斯抽放效果。目前瓦斯计量方法的种类很多，应用条

9、件也各不相同。本设计选用孔板流量计作为计量装备，安装与使用要求如下：安装孔板时，孔板的孔口必须与管道同心，其端面与管道轴线垂直，偏心度小于12%；孔板前（按气流方向，下同）0.5D（管径）和孔板后半部D处预先焊接两个测压嘴，直径6mm，材料为紫铜管；安装孔板的管道内壁，在孔板前边D的范围内，不应有凸凹不平、焊缝和垫片等；孔板流量计的前端，管道直线段的长度不小于20D，后端的长度不小于10D；要经常清洗孔板前后的积水和污物，孔板锈蚀要及时更换；抽放瓦斯量有较大变化时，应根据流量大小更换相应的孔板。孔板使用1年后，要对孔板进行校正，以减小计量误差。 4)钻孔连接方式预抽钻孔与抽放管路的连接是利用胶

10、管连接，胶管的一端连接到钻孔封孔管上，另一端与抽放瓦斯管路连接，构成抽放系统。 5)放水装置放水装置的种类很多，根据1.煤矿抽放瓦斯实际情况，主要是抽放本煤层，抽放管路内涌水量小的特点，设计的放水装置全部选用自动放水器，自动放水器原理及安装结构见附图DHS-ZYFSQ及DHS-FYFSQ。 3 、抽放泵选型 1、选型原则（1)瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的需求；（2瓦斯泵的负压能克服管路系统的最大阻力；（3)具有良好的真空度；（4)抽放设备配备电机必须防爆。 2、抽放泵流量计算抽放瓦斯泵流量必须满足抽放系统服务年限之内最大抽放量的需要。Q泵=100QZK/（x）式中：Q泵

11、抽放瓦斯泵的额定流量，m3/min；QZ矿井抽放瓦斯总量（纯量），m3/min；x矿井抽放瓦斯浓度，；K备用系数，K=1.2；瓦斯抽放泵的抽放效率，取0.8。按矿井预计的瓦斯抽放总量Qz=23.625m3/min，x=40计算抽放泵所需的额定流量为88.6m3/min。 3、抽放瓦斯泵压力计算瓦斯抽放泵的压力是克服瓦斯从井下抽放孔口起，经抽放管路到抽放泵，再到释放点所产生的全部阻力损失H泵=K（H总+H孔+H正）式中 H泵瓦斯抽放压力，Pa;H总抽放系统管网总阻力，Pa；H孔抽放钻孔所需负压，本煤层预抽取15000Pa；H正瓦斯泵出口正压，取5000Pa；K压力备用系数，K=1.2。按上式计算

12、抽放瓦斯泵的最大压力：H泵=1.2(17479+15000+5000)= 44975Pa； 4、瓦斯泵的真空度计算（I）i=100H泵/101325=10044975/101325=44.4% 5、抽放泵选型根据抽放泵的选型原则和前面计算的瓦斯泵所需抽放流量（Q泵）泵压力（H泵）和真空度（i），考虑到井下抽放瓦斯管网较长，阻力损失较大，故选择水环式真空泵为宜。按上述计算结果，所需Q泵=88.6m3/min，H泵=44975Pa，真空度i=44.4%。选择淄博水环有限公司生产的2BEC40型水环真空泵，当转速为680r/min，真空度i= 44.4%时，泵抽气量约为90m3/min，能满足抽放瓦

13、斯的需要。1.煤矿为高瓦斯矿井，矿井瓦斯涌出量较大，为了确保瓦斯抽放的正常进行，以减少矿井瓦斯涌出量，故采用二台瓦斯泵。其中，一台工作，一台备用及检修。2BEC40型水环式真空泵性能规格见表5-3-1。表5-3-1 2BEC40型水环式真空泵性能规格表 型 号抽气量(m3/min)工作范围(mbar)最大轴功率（kw）转 速(r/min)传动方式供水量(m3/h)2BEC40901001013110680皮带11.816.2水环式真空泵供水采用自高位水池供水方式。 6、抽放瓦斯泵房主要附属设施抽放瓦斯泵站除应配置管路系统的控制阀门、测压嘴、孔板流量计和负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设

14、施：（1）瓦斯泵的进、出气端的管道上，均设置防回火装置与水封式防爆器，以防止井下管路瓦斯爆炸或地面防空管雷击燃烧波及范围扩大，设计选用防回火装置与水封式防爆器以熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量，减小波及范围。装置结构如图5-3-1和图5-3-2所示。图5-3-1 铜网式防爆、防回火装置图5-3-2 水封式防爆、防回火装置（2）泵站的进、出气端设置放空管，用来排放井下抽出的瓦斯，放空管与泵站的进、出气端用连通管连通，实现一管两用，来排放井下抽放管路自然排出瓦斯和泵站抽出的瓦斯。安设放空管应注意以下几点： 1）放空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径，设计选用325mm的钢管；2）为防止雨水或其它杂物

15、进入放空管，其上端管口应设放防护罩；3）为便于操作，放空管阀门距地表11.5m；4）放空管周围不允许有易燃物；5）放空管的高度需超过泵房屋脊3m以上，与泵房墙壁距离为0.51m为宜，最远不得超过5m。（3）抽放管路正、负压端低洼处要安装正、负压放水器。（4）在泵房内抽放管路上（进、入口）配置控制阀门、测压嘴、孔板流量计，对抽放瓦斯系统进行计量和测定。（5）泵房和放空管附近设置避雷装置，本设计中放空管较高，泵房所占面积较大，采用单针避雷保护面积不够，拟采用双支等高避雷针保护，根据避雷针在泵房的布置，放空管在双针内侧，保护范围按如图5-2-3所示。其保护范围应通过两根避雷线最大弧垂点O和A、B的圆

16、弧确定。O点是两避雷针间保护范围边缘的最低点，高度h0可按下式计算：当h30m时， h0=h-D/4时式中： D-是两根避雷线间距，取25m; h0-O点的高度。泵房的高度约6m。 避雷针高度选择19m，完全可以满足保证泵房建筑的要求。所以最终确定选用19m高的双支等高避雷针。19m900图5-2-3 双支等高避雷针保护范围图（6）泵房内采用高位水箱给2BEC40型水环式真空泵供应工作用水并冷却水环式真空泵的轴温。（7）泵房内除配置U型管水柱计、U型管汞柱计、瓦斯检定器、气压计等检测仪表外，还应配备瓦斯抽放泵站监测系统，设立检测分站，对瓦斯抽放真空泵的供水、抽放泵的轴温进行监控，同时对抽放瓦斯浓度、负压和流量等进行监测，瓦斯抽放泵站监测系统的设计安装由提供矿井环境监测系统厂家提供设计。（8）泵房内设置防爆照明灯和按钮。（9）泵房内配置砂箱、灭火器和其他灭火工具。