瓦斯课程设计.docx

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瓦斯课程设计

综采工作面瓦斯抽放设计

班级：

安全工程定单2011

姓名：

杨德淼

学号：

201101031836

山东科技大学

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目录：

第一章综采工作面概况..........................................................4

第一节采区位置范围、地质条件和煤层综合柱状图

第二节煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数

第三节采区和工作面巷道布置、采煤方法

第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证.......................6

第一节煤层瓦斯储量计算第二节工作面可抽放量计算和抽放必要性可行性论证

8第三章煤层瓦斯抽放方法设计..............................................

抽放方法的比较和选择第一节

第二节抽放钻孔参数确定绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图第三节

第四章综采工作面瓦斯抽放系统..........................................10

第一节工作面瓦斯抽放设施的配置和布置

抽放管路的计算和选择第二节

................................................................瓦斯泵选型第五章13

2

第一节抽放系统管道阻力计算

第二节瓦斯泵流量和压力计算

第三节瓦斯泵选型确定

第六章工作面瓦斯抽放安全技术措施.................................16

3

第一章综采工作面概况

第一节采区位置范围、地质条件和煤层综合柱状图

开采煤层为13#煤层，煤层厚度为4.8-6.2m平均厚度5.5m;赋存稳定，倾角为12-15°顶板为砂质泥岩，岩层不能致密，距11煤8-10m，顶部为12煤层，煤层在本区域内厚度0-0.4m为不可采煤层。

采区内有小断层，对开采影响不大。

第二节煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数本工作面位于标高-650m水平，煤层瓦斯含量为9m3/t,煤的密度为1.46t/m3，有突出危险，经预测工作面绝对瓦斯涌出量Q为19.5m3/min。

经实测煤层透气性系数λ=0.01123（㎡/Mpa2.d）,如用未卸压长钻孔预测抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽和量为0.01m3/min。

hm。

如果卸压浅孔抽放瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为1.0m3/min。

hm，4

同时λ值提高到27.6（㎡/Mpa2.d）；如用卸压长钻孔预测抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为0.05-0.1m3/min。

hm;

（1）卸压浅孔抽放时，抽放影响半径为0.8m，钻孔所需要的抽放孔口负压为12Kpa，边采煤边抽瓦斯。

（2）未卸压长钻孔抽放：

钻孔抽放半径为2.5m，钻孔孔口需负压为20Kpa，掘进期间边掘进边抽放瓦斯。

（3）卸压长钻孔抽放，钻孔抽放影响半径为2.5m，钻孔孔口需要负压为20Kpa，边采煤边抽放。

第三节采区和工作面巷道布置、采煤方法

采用走向长壁全部跨落顶板管理法，工作面后退式倾斜分层开采，上分层采用综合机械化采煤，采高为2.8m采用两班采煤，一班抽放瓦斯，工作面日推进度为3m,下分层采高为2.7m。

5

第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证

第一节煤层瓦斯储量计算

1.按煤层全厚计算

W=KKΣ（AX）

ii121＝0.15×1.3×26.45×9

＝46.42Mm3

式中：

W-煤层瓦斯储量；1K-围岩瓦斯储量系数，一般取0.05到0.20，这取0.151K-不可开采邻近煤层瓦斯储量系数，可取1.2-1.4，取1.3；2A-第i可采煤层煤炭地质储量，万吨iA＝走向长度×工作面长度×煤厚×煤密度×煤层瓦斯含量13＝1830×200×5.5×1.46×9

＝26.45Mm3

2.按采高计算

W=KKΣ（AX）i2i21＝0.15×1.3×﹙292×1.496﹚

＝85.18Mm3

式中：

W-按采高计算煤层瓦斯储量；2A-采面长度×煤的密度i6

A＝200×1.46＝292t/m313X-采面长度×采面走向长×采高×煤的密度iX＝200×1830×2.8×1.46＝1.496Mt

13第二节工作面可抽放量计算和抽放必要性可行性论证

工作面瓦斯抽放率

d=100﹪·q/QCH4

纯＝100﹪×10.5／19.5

＝53.8﹪

式中：

d-工作面瓦斯抽放率（％）

q-工作面瓦斯可抽放量纯3/min，工作面瓦斯浓度按0.6％计算风排瓦斯量供风量为1500m33/minm﹣9＝10.5Q=Q×C=1500×0.6﹪=9m/min。

所以q＝19.5p纯3/min工作面绝对瓦斯涌出量，19.5m-QCH4工作面瓦斯可抽放量W3W=Wd

23＝85.18×53.8﹪

＝45.83Mm3

式中

W-工作面瓦斯可抽放量m3/min3W-按采高计算煤层瓦斯储量m3/min2d-工作面瓦斯抽放率

7

抽放瓦斯的必要性和可行性

1.抽放瓦斯的必要性

3/min，工作面瓦斯浓度按1500m0.6％计算风排瓦根据供风量为3/min。

而工作面绝对瓦斯涌出量为=Q×C=1500×0.6﹪=9mQ斯量p3/min，如不可抽放瓦斯，则工作面的瓦斯浓度将超限，尚需抽19.5m3/min工作面瓦斯浓度才能维持Q-Q=19.5-9=10.5m放瓦斯量＝pCH40.6％

2.抽放的可行性

根据经验，本矿区综采面采用卸压浇孔抽放瓦斯技术，可以实现安全高产高效，取得了良好的经济效益的情况，应当认为浅孔抽放瓦斯方案是完全可行的，如某综采面应用浅孔抽放技术,钻孔直径为89mm，钻孔间为0.1m,钻孔深度为10m，平均瓦斯抽放量为3/min，最高日产量达到8.4万t，又如另一综采面钻孔直径为0.8m89mm，钻孔间距为1.5m，钻孔深度为6m,平均瓦斯抽放量为3/min，最高日产量达到4.9万吨。

2.1~3.2m

第三章煤层瓦斯抽放方法设计

第一节抽放方法的比较和选择

1.本工作面采用本煤层瓦斯抽放有三种方式可供选择

（1）本煤层未卸压长钻孔预抽煤层瓦斯，边抽边放；

（2）本煤层卸压浅孔预抽瓦斯，边采煤，边抽放。

（两班采煤，一班抽放）；

（3）本煤层未卸压长钻孔抽放，边采边抽。

8

2.经济技术比

（1）煤层透气性系比较：

未卸压顺层长孔抽放时,煤层透气性系数入值为原始值，即0.0276。

卸压钻孔抽放入值可提高（100—1000）2/MPa2·27.6（md）

倍，达到

（2）百米钻孔抽放量比较：

未卸压顺层长孔抽放时为0.01m/min·km，3/min·km，卸压长钻孔抽放为卸压钻孔抽放时可达到1~3m3/min·km。

0.05~0.1m（3）抽放工艺比较：

未卸压长孔抽放和卸压长孔抽放，需要MK系列大钻机（30KW）操作移动不变。

封孔方法用水泥、沙浆或聚胺脂操作比较复杂。

而卸压钻孔抽放用QFZ-22轻便是防突钻机，用CF-Z型等胶囊封孔器，操作极为简便。

3.采用卸压浅孔抽放瓦斯

第二节抽放钻孔参数确定

主要参数的确定

（1）钻孔直径为89mm；钻孔深度为9m；钻孔距为2m；钻孔抽放影响半径=2×0.8=1.6m。

（2）钻孔数N

N＝﹙工作面长度-10（m）/孔距﹚+1

＝﹙200﹣10／2﹚＋1

＝96

（3）钻孔总长度为M：

M=钻孔深度×N（m）

9

＝9×96

＝864m

（4）工作面每分钟可抽放量q纯3/min）

（m=M×q百米钻孔可抽放量纯＝864×1÷60

3/min14.4m＝

第三节绘制抽放钻孔布置平面图

第四章综采工作面瓦斯抽放系统

第一节工作面瓦斯抽放设施的配置和布置

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10

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：

11

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；筑物及设施的间距，应符合《工业构）——抽放管道与地上、下建（企业总平面设计规范》的有关规定；一般情况下）筑物，——瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建（构应按有关规定采取措也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，施。

抽放管路的计算和选择第二节

瓦斯抽放管径选择1.选择瓦斯管径，可按下式计算：

Q0.1457D?

V＝437mm

式中D—瓦斯管内径，m；

3/min；Q—管内瓦斯流量，m3/min

72mc／Q=q＝纯12

q—工作面纯瓦斯抽放量纯c—管道内瓦斯浓度20﹪

V—瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V＝6~10m/s，这里取8m/s

2.管道材料及壁厚

考虑运输安装方便，目前广泛采用玻璃钢管时Φ300~500壁厚为16mm

第五章瓦斯泵选型

第一节抽放系统管道阻力计算

1.摩擦阻力计算

计算直管摩擦阻力，可按下式计算：

2?

LQ9.8H?

z5Dk0＝2985.83Pa

式中H——阻力损失，Pa；

L——直管长度，m；

γ——混合瓦斯对空气的密度比.管内浓度为20﹪时，γ=0.91

c——管路内瓦斯浓度c=20﹪

3/h；mQ——瓦斯流量，D——管道内径，cm；

k——系数，见表5-1；所以k＝0.71

00表5-1不同管径的系数K值013

通152********0

管（mm）

0.460.470.480.490.50