东山煤矿瓦斯抽采系统设计
黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司
东山煤矿
瓦斯抽采系统设计
二零一七年
目录
概述 (5)
1 矿井概况 (6)
1.1交通位置 (6)
1.2 井田地形与气候 (6)
1.3煤层赋存情况 (6)
1.4矿井通风方式 (7)
1.5矿井抽采系统 (7)
2 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性 (8)
2.1 矿井瓦斯涌出量预测结果 (8)
2.2 瓦斯抽放的必要性 (8)
2.2.1 相关法规的要求 (8)
2.2.2 采掘工作面瓦斯治理 (8)
3 矿井瓦斯抽放方案初步设计 (10)
3.1抽放瓦斯方法选择 (10)
3.2 抽放量预计及抽放服务年限 (10)
3.2.1 回采工作面抽放量预计 (10)
3.2.2 矿井瓦斯抽放量预计 (10)
3.2.3 抽放服务年限 (10)
3.2.4 抽放参数的确定 (10)
3.3 瓦斯抽放钻孔施工及设备 (12)
3.3.1 钻机的选择 (12)
3.3.2钻孔封孔 (12)
3.3.3 瓦斯抽放参数监测 (12)
4 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型 (13)
4.1 矿井瓦斯抽放设计参数 (13)
4.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算 (13)
4.2.1 瓦斯抽放管网系统 (13)
4.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择 (13)
4.2.3 管网阻力计算 (14)
4.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接 (15)
4.2.5 瓦斯抽放管路敷设 (15)
4.2.6 瓦斯抽放管道的附属装置 (16)
4.3 瓦斯抽放泵选型计算 (18)
4.3.1 瓦斯抽放泵流量计算方法 (18)
4.3.2 瓦斯泵压力计算方法 (18)
4.3.3 瓦斯抽放泵选型计算 (19)
4.3.4 瓦斯抽放泵选型 (19)
5 瓦斯抽放泵站布置 (21)
5.1 瓦斯抽放泵 (21)
5.2瓦斯抽放泵站供电 (22)
5.3 瓦斯抽放泵给排水 (22)
5.4 防雷设施 (22)
5.5 瓦斯抽放泵站照明 (23)
5.6 瓦斯抽放泵站通讯 (23)
5.7 抽放系统实时监测 (23)
5.8 泵房采暖, 通风 (23)
6. 瓦斯抽放系统的安装 (24)
6.1瓦斯抽放系统安装的基本要求 (24)
6.2 瓦斯抽放泵的安装 (24)
6.3 瓦斯抽放, 排放管路及附属设施安装 (24)
7 环境保护 (25)
7.1 抽放瓦斯工程对环境的影响 (25)
7.2 污染防治措施 (25)
8 瓦斯抽放组织管理及主要安全技术措施 (26)
8.1 组织管理 (26)
8.2 瓦斯抽放钻场管理 (26)
8.3 采空区抽放管道的拆装 (28)
8.4 瓦斯抽放管路管理 (28)
8.5 主要安全技术措施 (28)
8.6 钻机操作规程 (29)
8.7 瓦斯抽放泵司机作业操作规程 (30)
8.8 瓦斯抽放报表管理 (32)
概述
龙煤集团鸡西分公司东山煤矿前身为鸡西矿务局小恒山煤矿，1955年2月移交生产， 1998年小恒山煤矿政策性破产闭矿。2002年小恒山煤矿重新启动，2005年10月恢复国企体制，更名为东山煤矿，2008年核定生产能力为210万吨/年。
矿井为综合开拓方式，采用一立二斜多水平开拓，采区为分区布置。主提升皮带斜井担负着矿井运煤任务，矿井下料由下料斜井担负，副井负责运人及提矸，现在开采水平为三水平（-350m）。
根据2016年瓦斯鉴定报告显示, 矿井绝对瓦斯涌出量为27.24m3/t, 相对瓦斯涌出量为6.23m3/min, 属于高瓦斯矿井.按高瓦斯矿井管理. 随矿井产量的增加和开采范围的扩大及开采水平的延伸, 该矿今后主采煤层采掘进工作面和采空区的瓦斯涌出量都将进一步增大.
为贯彻执行党和国家的”安全第一, 预防为主”的安全生产方针和国家安全生产监督管理局制定的”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的煤矿安全生产管理方针, 地面已建瓦斯集中泵站一座，主要服务采煤工作面裂隙钻孔的抽采工作。
一.本设计方案的依据
1. 《矿井抽放瓦斯工程设计规范》(MT95018-96),中华人民共和国煤炭工
业部,1997年.
2. 《矿井抽放瓦斯管理规范》,中华人民共和国煤炭工业部,1997年.
3. 《煤矿安全规程》,国家煤矿安全监察局,2004年.
4. 《防治煤与瓦斯突出细则》,中华人民共和国煤炭工业部,1995年.
5. 某煤矿提供的通风,生产,瓦斯地质等相关资料.
二. 设计的主要技术经济指标
1. 矿井绝对瓦斯涌出量:27.24m3/min;
2. 矿井相对瓦斯涌出量:6.23m3/t;
3. 矿井瓦斯抽放量:10.8m3/min.
1 矿井概况
东山煤矿隶属于黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鸡西分公司。
2005年11月由黑龙江省国土资源厅以“黑国土矿划[2005]100号”文划定的鸡西矿业（集团）有限责任公司东山煤矿采矿范围由11个拐点坐标圈定，矿区走向长6Km，倾斜长6.2Km，面积37Km2，开采煤层为7下、6A、3上、1#煤层。开采深度为-350至-700m标高,生产规模为210万t/a。
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1.1交通位置
东山煤矿位于鸡西煤田南部条带中段，有鸡图公路在矿区北侧约2.5公里处通过，距鸡西市区约9公里，距恒山车站约2公里，行政区划属鸡西市恒山区管辖。井田地理坐标为：东经130°56′14″～130°57′28″，北纬45°12′37″～45°13′24″。矿区内有铁路专用线通往恒山车站，交通方便。
1.2 井田地形与气候
该矿位于长白山系完达山山脉，地形呈老年期地貌，山腹缓慢，山峰顶圆。井田内地形为丘陵山地，东南有大砬子山等，北部山谷间因河流冲刷侵蚀，局部形成的冲积平地。最高山峰为大砬子山，标高为488.5 m，山脊平均高420 m，谷地冲积平地平均标高200m，相对高差大于200m。
本区属中温带大陆性季风气候，冬长严寒少雪，夏短温热多雨，春季风大干旱气温回升快，秋季降温迅速多早霜。
1.3煤层赋存情况
该采区范围内共有可采和局部可采煤层4层：7下、6A、3上、1#。煤层情况分述如下：
7下煤采：煤层厚2-4.5m，由10多个分层组成，结构复杂。可采部位在上部，中间夹2～3层0.02～0.05m厚，含褐色凝灰质斑点的凝灰质泥岩，顶底板有很厚的泥岩和煤页岩互层，是本层的主要特征。与6D上煤层的层间距为12m 左右。
6A煤层：煤层厚0.87—1.28m，属单一煤层，局部夹0.07m页岩，煤质较好，半亮型。煤层全区发育。伪顶为碳质页岩和页岩，底板为砂岩，6B层与6D上/
层的层间距为45m左右。
3上：煤层厚1.0～1.5m，平均1.30m，全区普遍发育，煤层结构简单，中间夹0.05～0.10m厚的炭质页岩或泥岩，本层以厚度大，发育稳定，煤质好及底板0.5～1.0m黑色煤页岩互层为特征，常作为煤层对比的标志层。距6A层间距37-47m。
1#：煤层厚0.65-1.4m，平均1.21m，煤层结构比较复杂，普遍夹2～3层0.1～0.2m的泥岩或炭质泥岩，夹石的部位稳定，但层数、岩性变化较大,煤层顶板为4-12m泥岩，黑色，致密块状，贝壳状断口，含有黄铁矿晶体，岩层发育稳定，是该层的主要标志。距3上层间距离70～90 m。
1.4矿井通风方式
矿井通风方式为分区式，通风方法为抽出式，南风井主扇型号为FBCDZ-10NO35 (800kw×2)，运转一台、备一台，负责五采区3#层组、6A层组供风；西风井主扇型号为BDK—10NO28(2×400KW)，运转一台、备一台，负责西采区7#层组供风。矿井总入风量11719m3/min，总回风量12206m3/min。
1.5矿井抽采系统
我矿采用地面集中抽放与井下移动泵抽放相结合治理瓦斯，地面集中瓦斯抽排泵采用：CBF630，流量400m3/min一台运转,一台备用，一台检修。井下移动泵采用水环式真空泵2BEC42，流量为160m3/min两台（中五采，备用）；水环式真空泵2BEC42，流量为160m3/min两台（下五采，备用）。
2 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性
根据《煤矿安全规程》, 《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定: 当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.
为贯彻国家安全生产监督管理局”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的安全生产方针, 建立地面抽放瓦斯泵站及井下移动泵站为采煤工作面抽放瓦斯进行服务是必要、可行的。
2.1 矿井瓦斯涌出量预测结果
2016年瓦斯鉴定报告显示, 矿井绝对瓦斯涌出量为27.24m3/t, 相对瓦斯涌出量为6.23m3/min, 属于高瓦斯矿井。根据已回采6A、7下、1#、3上煤层抽采数据显示，回采时煤层瓦斯涌出量为12-25m3/min。
2.2 瓦斯抽放的必要性
2.2.1 相关法规的要求
按照《煤矿安全规程》规程的有关规定及”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。
东山煤矿2008年核定生产能力为210万吨/年, 目前生产能力达到210Mt/年. 从瓦斯涌出量预测结果来看，矿井在生产过程中的瓦斯涌出量将达18.6m3/min, 单纯靠通风系统来稀释瓦斯是不可能的。因此，建立瓦斯抽放系统是必要的。
2.2.2 采掘工作面瓦斯治理
依据《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施. 虽然, 该矿回采工作面的绝对瓦斯涌出量已经超过5m3/min.
产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势.
采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判断标准是: 在给定的巷道通风断面条件下，采掘工作面设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风量,即下式成立时, 抽放瓦斯才是必要的。而东山煤矿掘进工作面的绝对瓦斯涌出量均未超过3m3/min。
式中:
Q0 - 采掘工作面设计风量, m3/s；
Q - 采掘工作面瓦斯涌出量, m3/min；
K - 瓦斯涌出不均衡系数,取K=1.5；
C -《煤矿安全规程》允许的采掘工作面瓦斯浓度，%，取C=1.
3 矿井瓦斯抽放方案初步设计
3.1抽放瓦斯方法选择
东山煤矿抽放瓦斯的目的是消除瓦斯事故及使工作面的瓦斯涌出量降低到通风能解决的水平或减轻矿井通风负担. 因此, 确定矿井抽放瓦斯的方法为临近层和采空区抽放等方式.
在6A、7下、1#、3上煤层开采时，必须对所有的回采工作面进行高位抽放或预埋管抽放。
对于煤层具有自燃倾向性的, 不宜采用采空区抽放.
3.2 抽放量预计及抽放服务年限
3.2.1 回采工作面抽放量预计
由于6A、7下、1#、3上煤层的透气性低等原因, 尽量着重考虑采用高位钻孔抽放的方式。抽放量预计根据开采煤层上下相邻煤层瓦斯含量及本煤层瓦斯含量进行预计，具体依据《回采面瓦斯治理专项设计》。
3.2.2 矿井瓦斯抽放量预计
当矿井实施高位钻孔抽放、边采边抽等措施时，预计矿井最大瓦斯抽放总量可以达到10.8m3/min.按年抽放365天、日抽放24小时计算，矿井年最大年瓦斯抽放量可以达到5676480m3.
3.2.3 抽放服务年限
由于矿井瓦斯抽放方式为高位钻孔抽放、边采边抽，瓦斯抽放服务年限与矿井生产服务年限相同.
3.2.4 抽放参数的确定
根据目前矿井的具体情况和所选用的抽放瓦斯方法, 设计矿井的瓦斯抽放浓度为20-30%.掘进工作面的预抽(不采用预抽)时间为20天, 回采面的预抽(不采用预抽)时间大于3个月.本矿井回采煤层采用高位钻孔抽放。
工作面瓦斯涌出主要来源为本煤层的瓦斯涌出与开采后邻近层卸压瓦斯，根据以往工作面瓦斯治理经验，将对该面采用高位钻孔和预埋管抽放相结合的综合
治理方法。
1、钻孔布置
（1）终孔高度的确定
根据本工作面地质基本情况，由公式确定：
1、采空区冒落带高度确定
根据冒落带高度公式计算：
H：顶板冒落带高度。 M:煤厚（采高）
K：岩石碎系数1.3 a：倾角
2、裂隙带高度计算
K2:冒落带岩石剩余碎胀系数1.1-1.15m
K3:未冒落带碎胀系数1.01-1.02
根据该采区煤层回采经验、回采面抽采效果分析及依据煤层柱状图确定最终抽放钻孔终孔高度为16—22范围内，来确定钻孔倾角的角度。
2、高位钻孔
（1）上巷下帮，共布置高位钻场，钻场间距150米。1＃钻场平台：钻场斜长10.5米、钻场平台距煤层顶板高度8米、倾角38°、钻场平台长4米、宽4米、高2.2米（平台后方斜巷处需拉平底），1＃钻场平台钻孔主要治理工作面上隅角瓦斯。
2＃钻场平台：钻场斜长21米、钻场平台距煤层顶板高度16米、倾角38°、钻场平台长6米、宽4米、高2.2米，2＃钻场平台钻孔主要治理邻近层瓦斯。
3.3 瓦斯抽放钻孔施工及设备
3.3.1 钻机的选择
选择钻机需要考虑的因素包括: 1).钻进深度; 2).转速范围; 3).给进, 起拔能力; 4).液压系统.
3.3.2钻孔封孔
抽放钻孔封孔方式主要采用有水泥注浆泵封孔。水泥封孔操作简单, 省时省力, 气密性好, 抽放效果好,适用于煤矿需求。
1：回浆管2：注浆管3：封堵材料4：注浆充填材料5：瓦斯抽采管
3.3.3 瓦斯抽放参数监测
采用孔板或便携式数字钻孔瓦斯参数监测仪对钻孔或采空区抽放管进行监测很有必要. 除此之外, 对抽放管道的负压, 瓦斯浓度, 瓦斯流量, 温度进行监测. 井下抽放支管和地面主管都应装备管道监测系统, 并将其尽可能地将管道监测系统挂靠入矿井环境监测系统.
4 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型
4.1 矿井瓦斯抽放设计参数
根据矿井地质资料和矿井设计资料, 东山煤矿的设计瓦斯抽放量按一台抽放泵同时服务两个回采工作面, 纯瓦斯抽放量取10.8m3/min。
4.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算
4.2.1 瓦斯抽放管网系统
在选择瓦斯抽放管路系统时, 主要根据抽放泵站位置, 开拓巷道布置, 管路安装条件等进行确定. 抽放管路应尽量选择敷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, 同时还要考虑供电, 供水, 运输方便.
抽放泵的位置可以布置在地面也可以布置在井下. 井下布置是将瓦斯抽放泵布置在井下靠近抽放地点的进风流中, 这样可以减少抽放管路的长度, 并随时根据抽放地点的需要改变抽放泵的位置, 可以节省管路投资, 节省防爆装置和避雷装置, 其必要条件是抽放管路的瓦斯排放到采区回风巷或总回风巷后, 在较小范围内经过稀释达到风流瓦斯浓度不超限.
当矿井总回风巷瓦斯浓度高, 抽出的瓦斯不能排放到总回风巷, 或井下供水,供电及安装成本较高, 或地面距离抽放地点较近时, 把瓦斯抽放泵安装到地面具有明显的经济和管理方面的优势.
地面永久瓦斯抽放站，要求瓦斯抽放泵站房50m范围内无主要建筑及民房, 在泵房周围20m设立围墙或栅栏, 并严禁明火.
根据东山煤矿的井下开拓巷道和地表设施的具体情况,井下管道布置最长路线.
采煤工作面→下五采风道/中五采皮带道/中一采风道→中四采绞车道→下二采配风巷→立眼→抽放泵房→发电站。
4.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择
瓦斯抽放管管径按下式计算：
V Q D /1457.0=
式中 D-----瓦斯抽放管内径，m ；
Q-----抽放管内混合瓦斯流量，m 3/min ；
V-----抽放管内瓦斯平均流速，经济流速V ＝5-15m/s, 取V=7 m/s. 约定：
主管路采用Φ529mm 铁质管路、Φ300mm 铁质管路，支管采用Φ300mm 铁质管
路、Φ219mm 铁质管路.
4.2.3 管网阻力计算
⑴. 摩擦阻力（Hm ）计算
)
/(81.952D K L Q H m ????=γ
式中:
H m — 管路摩擦阻力，Pa ；
L — 负压段管路长度，m ； Q — 抽放管内混合瓦斯流量，m 3/h ； γ — 混合瓦斯对空气的密度比； K — 与管径有关的系数； D — 抽放管内径，cm.
为了保证选用的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最困难时期所需抽放负压，应根据矿井各生产时期瓦斯抽放系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽放管线来计算矿井抽放系统总阻力.
由于矿井的服务年限较长，且中后期开采的采区煤层瓦斯含量高，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大阻力. 根据矿井前期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最困难管线如下：
生产前期瓦斯抽放系统最困难管网阻力计算结果
⑵.局部阻力（Hj）计算
管路局部阻力损失按直管阻力损失的15%计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为:
H j =0.15 H m = 0.15 x 22220.5= 3333.1P a.
(3). 总阻力（H）计算
H = H m + H j
= 22220.5 + 3333.1= 25553.6Pa
4.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接
用铁质管或矿用PVC管将钻孔套管与钻场汇流管相连, 汇流管与钻场瓦斯管连接, 然后钻场瓦斯管与布置在巷道中的瓦斯抽放支管相连接. 瓦斯抽放主管均采用法兰盘螺栓紧固连接, 中间夹橡胶密封圈.
4.2.5 瓦斯抽放管路敷设
1). 瓦斯抽放管路敷设的一般要求
由于煤矿井下的环境条件比较恶劣, 巷道变形较大高低不平, 坡度大小不一, 空气潮湿管路易生锈, 为此对煤矿井下瓦斯抽放管路的敷设有如下要求:
(1). 瓦斯抽放管路应采取防腐, 防锈蚀措施;
(2). 在倾斜巷道中, 应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上, 以免下滑;
(3). 瓦斯抽放管路敷设要求平直, 尽量避免急弯;
(4). 瓦斯抽放管路敷设时要考虑流水坡度, 要求坡度尽量一致, 避免由于
高低起伏引起的局部积水. 在低洼处需要安装放水器;
(5). 新敷设的管路要进行气密性试验.
地面敷设的管道除了满足井下管路的有关要求外, 还需要符合以下要求:
(1). 在冬季寒冷地区应采取防冻措施;
(2). 瓦斯抽放管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设;
(3). 瓦斯抽放管路不允许与自来水管, 暖气管, 下水道管, 动力电缆, 照明电缆和电话线缆等敷设于一个地沟内;
(4). 在空旷的地带敷设瓦斯抽放管路时, 应考虑未来的发展规划和建筑物的布置情况;
(5). 瓦斯抽放主管路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5m, 距铁路大于4m, 距木电线杆大于2m;
(6). 瓦斯抽放管路与其他建筑物相交时, 其垂直距离大于0.15m, 与动力电缆, 照明电缆和电话线大于0.5m, 且距相交建筑物2m范围内, 管路不准有接头.
2). 管路安装
井下瓦斯抽放管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设.地面瓦斯管路安装采用沿地表架空敷设方式, 架空高度0.5m. 每隔5-6m设置一个支撑架(支撑墩), 必要时在支撑墩上设半圆形管卡固定管路, 以防滑落.
3). 管道防腐防锈
所有金属管道外表均要进行防锈处理。
4.2.6 瓦斯抽放管道的附属装置
为了掌握各抽放地点的瓦斯涌出量, 瓦斯浓度的变化情况, 便于调节管路系统内的负压和流量, 在管路上应安装阀门, 流量计和放水器等附件. 除此之外, 在瓦斯泵房和地面管路上还须安设有防爆, 防回火装置及放空管等.
1). 阀门
瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门, 主要用来调节和控制各抽放点的抽放量, 抽放浓度和抽放负压等。
抽采管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。
地面主管路上的阀门应设置在地表下用不燃性材料砌成的不透水观察井内，其间距为500-1000米。
2). 放水器
在抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离安装人工或自动放水器, 及时放空抽放管路中的积水, 提高系统的抽放效率. 在排气端低凹处安装正压放水器.
为减少瓦斯抽放成本, 建议采用人工放水器(如图). 也可以使用负压自动放水器.
高负压人工放水器安装示意图
(a)卧式, (b) 立式.
1 –瓦斯管路;
2 –放水器阀门;
3 –空器入口阀门;
4 –放水阀门;
5 –放水器; 6- 法兰盘.
抽出的瓦斯排放至地面, 还必须安装防爆, 防回火装置, 放空管, 避雷线等.
3). 计量装置及抽放参数测定
主管、分管、支管及其钻场连接处要安设瓦斯计量装置, 计量各支管的瓦斯流量.
也可以使用孔板流量计来测定管道中气体的流量. 在使用孔板流量计时要注意孔板与瓦斯管道的同心度, 不能装偏. 在钻场内使用孔板流量计时, 应保证孔板前后各1m段平直, 不要有阀门和变径管. 在抽放瓦斯管末端安装孔板流量计时, 应保证孔板前后各5m段平直, 不要有阀门和变径管.
测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计, 测定抽放管路中的抽放负压可采用水银计, 抽放管路中的瓦斯浓度可采用负压吸气筒和高浓度瓦斯检定器.
孔板流量计两侧的测压孔使用胶管分别与U形压差计连接. 根据水银压差计测定的负压, 压差和高浓度瓦斯检测仪监测的抽放管路内的瓦斯浓度就可以通过公式来计算瓦斯抽放量.
4）瓦斯参数监测监控
抽采容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时，采空区抽采管路应安设一氧化碳、甲烷、温度传感器，实现实时监测监控。发现有自然发火征兆时，应立即采取措施。 5）抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。
4.3 瓦斯抽放泵选型计算
瓦斯抽放泵的选型原则有二个：①泵的流量应满足抽放系统服务期限可能达到的最大瓦斯抽放量；②泵的压力能克服最困难路线的管网阻力，使抽放钻孔达到足够的负压，并满足抽放泵出口正压需求.
4.3.1 瓦斯抽放泵流量计算方法
=X
K
)
Q
?
Q
/(
100η
?
?
?
Z
式中:Q —瓦斯抽放泵所需额定流量，m3/min；
Q z—矿井抽放系统最大瓦斯抽放纯量，m3/min；X —矿井抽放瓦斯浓度，%；K —备用系数，K=1.20；η—抽放泵机械效率，η=0.80.
本抽放系统设计抽放量为10.8m3/min. 则瓦斯抽放泵所需额定流量计算如下:
Q = 100 x 10.8 x 1.2/(20 x 0.80) = 81m3/min
4.3.2 瓦斯泵压力计算方法
瓦斯泵压力, 必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证钻孔有足够的负压, 以及能满足泵出口正压之需求. 瓦斯泵压力按下式计算:
)
(c rj rm zk H H H H K H +++?=
式中:
H — 瓦斯抽放泵所需压力，P a ； K — 压力备用系数，K=1.20；
H zk — 抽放钻孔所需负压，P a ，取=14000P a ； H rm — 井下管网的最大摩擦阻力，P a ； H rj — 井下管网的最大局部阻力，P a ；
H c — 瓦斯泵出口正压，P a ，考虑今后瓦斯抽放利用的需要，取=15000P a .
4.3.3 瓦斯抽放泵选型计算
表3－4 瓦斯泵流量、压力计算结果
根据前面的管路阻力损失计算得知, 矿井抽放管路系统的最大阻力损失为
8615.3Pa, 则: H = (13000 + 22220.5 + 3333.1+ 15000) x 1.2
= 64264.3Pa
根据当地气象资料, 地面抽放站的压力为100000Pa, 泵的入口绝对压力为:
100000 – 64264.3 = 35735.7Pa, 实际取泵的入口压力为35.7KPa.
4.3.4 瓦斯抽放泵选型
根据上述计算结果, 查国内有关厂家的真空泵曲线, 即可确定瓦斯抽放泵的
型号. 由于目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的, 所以还需要按下列公式把标准状态下的瓦斯流量换算成工况状态下的流量.
Q 泵工 = Q 泵
0PT T
P
式中: Q 泵工 – 工况状态下的瓦斯泵流量, m 3/min; Q 泵 – 标准状态下的瓦斯流量, m 3/min;
P 0 – 标准大气压力(P 0=101325Pa), Pa;
P – 瓦斯泵入口绝对压力, Pa;
T - 瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度(T=273+t), K;
T 0 – 按瓦斯抽放行业标准规定的标准状态下绝对温度(T 0=273+20),
K; t - 瓦斯泵入口瓦斯的温度, oC.
取瓦斯泵入口温度t = 20oC, 则:
Q 泵工 = 81x
293
35700293
101325x x
= 229.9m 3/min
针对现已安装广东省佛山水泵厂有限公司生产的CBF630型水环真空泵，已满足矿井抽采需求。
5 瓦斯抽放泵站布置
5.1 瓦斯抽放泵
抽放泵站由瓦斯泵房, 配电值班室组成。
瓦斯抽放泵房围墙或栅栏的圈定范围应当保障泵房周围50m范围内无居民, 20m内无明火, 不得有易燃, 易爆物品, 并配备至少4只干粉灭火器和大于0.5m3的黄砂. 在泵站周围设有防火栓. 抽放泵站是具有爆炸危险的甲类厂房, 设计门窗作为泄压面积, 泄压与厂房体积比应在0.05-1.22之间, 瓦斯抽放泵房采用不燃性材料构成. 其土建工程设计和施工由某煤矿自行完成.
地面抽放泵站主要建筑为泵房，抽放泵房内设有配电装置, 瓦斯泵、分水器、管路、阀门等设备.在泵房附近进出口处设有放水器、防爆防火装置、放空管、压力测定、流量测定装置、采样孔、阀门等附属装置.
水封式防爆, 防回火装置
1 - 入口瓦斯管;
2 - 出口瓦斯管;
3 - 水封罐;
4 - 橡胶盖(胶皮板);
5 - 注水管口;
6 –水位计;
7 –支承柱;
8 –放水管.