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丁6-32030工作面东段及瓦斯综合治理设计说明书

平煤股份一矿
8月

一矿丁6-32030工作面东段专项设计
第一节 工作面概况
一、 概况:
丁6-32030采面位于三水平丁二采区东翼中上部, 西起三水平丁二皮带下山, 东至三水平丁一采区下部( 薄煤带, 南邻丁6-3 、 丁6-31090采空区, 北为尚未布置的丁6-32050采面。地面位置西段对应于滑角山北坡, 东段对应于滑角山东坡及竹园水库。其地面标高为标高+160～+290m, 工作面标高-550～-635m。该采面东段可采走向长度1072.77m, 采长140m, 采高2.6m, 可采储量44.7万t, 开采丁6煤层。
根据我矿三水平丁二采区突出危险性区域预测结果, 该采面机巷东段处于突出危险区, 风巷东段为沿空送巷, 为无突出危险区, 掘进期间风巷按无突出危险区域管理, 机巷按突出危险区域管理; 回采期间该采面按突出危险工作面管理。
二、 地质情况:
该采面东段沿丁6煤层顶板施工, 该煤层为一北东向单斜构造, 倾角13～22°, 平均19°, 煤(岩)层起伏不大。根据邻巷及钻孔揭露地质情况分析, 采面内断裂构造并不很发育, 一般为正断层, 落差0.5～4.0m; 由于风巷外段距落差10～12m的正断层较近, 煤岩层受其影响较大, 在掘进过程中将会遇到多条断层。丁6-31090采空区机巷2#测点至6#测点处, 有积水350m³, 16#测点至切眼有9000m³, 该积水区对风巷掘进构成一定水害威胁; 机巷在掘进过程中会出现局部顶板淋水, 对生产影响不大。风巷视水情变化决定探放水。该采面丁组煤层厚度1.5～3.2m, 平均2.4m, 顶、 底部块状, 结构简单, 属稳定煤层。上距丁5煤层5.0～9.7m, 平均6.5m, 丁5煤层厚度0.7～1.1m, 平均0.85m; 丁4煤层距丁5煤层1.0～3.5m, 平均2.8m, 丁4煤层厚度0.3～0.8m, 平均0.65m; 煤层自然发火期6～8个月; 预计瓦斯相对涌出量7～10m/t, 属高沼区因此应按防突管理; 煤层爆炸指数33.41～37.5%, 具有爆炸危险性; 地温38.5～42℃ , 属地温异常区。
三、 支护形式及规格:
该工作面东段机风巷采用矩形4.8×3.0m锚网梁联合支护, 巷中配双排锚索加固, 若顶板破碎时架设4.79×3.3m大拱支护。
四、 施工顺序:
风巷开口沿丁6-32030风巷外段中心开口, 以103°方位施工147.8m, 然后调向115°施工风巷至里切眼位置; 机巷开口沿丁6-32030机巷外段中心开口, 以103°方位施工40.8m, 然后调向115°施工机巷至里切眼位置, 然后按设计施工里切眼。
五、 各种系统:
1、 运输系统: ( 1) 工作面→丁6-32030风巷东段→丁6-32030中切眼→丁6-32030机巷→排矸仓→三水平丁二皮带下→溜煤眼→三水平丁二转载巷→三水平丁戊二皮带西大巷→煤仓→三水平戊一皮带暗斜井。
( 2) 工作面→丁6-32030机巷东段→排矸仓→三水平丁二皮带下→溜煤眼→三水平丁二转载巷→三水平丁戊二皮带西大巷→煤仓→三水平戊一皮带暗斜井。
2、 运料系统: 地面→付井→一水平运输大巷→二水平暗斜井→二水平丁戊组石门→二水平丁组东大巷→-240石门→北二进风井→-517石门→三水平丁戊二轨道西大巷→三水平丁二轨下→使用地点。
3、 通风系统:
机巷: 北二进风井→-517石门→三水平丁戊二西大巷→三水平丁二车场→三水平丁二轨道下山→丁6-32030机片→丁6-32030机巷外段→丁6-32030机巷东段→工作面－∽→丁6-32030机巷东段－∽→丁6--32030中切眼－∽→丁6-32030风巷外段－∽→三水平丁二东翼专回－∽→三水平丁戊二总回－∽→北二回风井。。
风巷: 北二进风井→-517石门→三水平丁戊二西大巷→三水平丁二车场→三水平丁二轨道下山→丁6-32030机片→丁6-32030机巷外段→丁6-32030中切眼→丁6-32030风巷东段→工作面－∽→丁6-32030风巷东段－∽→丁6-32030风巷外段－∽→三水平丁二东翼专回－∽→三水平丁戊二总回－∽→北二回风井。
工作面－∽→丁6-32030风巷－∽→丁6-32030风巷专回－∽→三水平丁二东翼专回－∽→三水平丁戊二总回－∽→北二回风井。
4、 供电系统:
三水平丁二二变→三水平丁戊二皮带西大巷→丁二转载巷→三水平丁二皮带下山→使用地点。
5、 供水、 压风:
供水: 由三水平丁二皮带上山供水管路上甩接∮50mm的铁管供生产用水。压风: 由三水平丁二轨道上山供风管路上甩接∮50mm的铁管供生产用风。
6、 排水: 积水点安装水泵, 经过排水管排至水仓。
六、 其它:
1、 切眼大断面、 支护规格及各交岔点另行设计。
2、 施工中遇地质条件变化时, 及时与有关单位联系并补充措施。
3、 剖面内标高均为推算标高, 施工中由测量部门实测核定以便及时调整坡度。

第二节 防突设计

丁6煤层为突出煤层, 根据中国矿业大学对一矿三水平丁二采区丁6煤层瓦斯突出危险性区域划分研究报告结果: 三水平丁二采区丁6煤层西翼-545m以下划入突出危险区, -545m以上划入无突出危险区; 三水平丁二采区丁6煤层东翼-570m以下划入突出危险区, -570m以上划入无突出危险区。丁6-32030机巷东段位于突出危险区, 丁6-32030风巷东段位于无突出危险区, 而且风巷东段为沿空送巷。因此在掘进期间机巷东段按突出危险工作面进行管理, 风巷东段按无突出危险工作面进行管理; 在回采期间丁6-32030工作面按突出危险工作面进行管理。
掘进期间, 丁6-32030机巷东段和切眼突出危险区域首先执行区域综合防突措施, 之后进行局部综合防突措施。丁6-32030风巷东段按无突出危险区域管理, 执行连续区域验证, 区域验证指标不超在采取安全防护后允许进尺6m, 指标超标执行局部综合防突措施。回采前及期间, 直接执行顺层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施, 经区域效检有效后并进行区域验证, 验证指标不超在采取安全防护后允许进尺, 验证指标超标执行局部综合。
一、 工作面掘进期间防突设计
一） 丁6-32030风、 机巷及切眼
丁6-32030机巷东段及切眼施工前, 突出危险区域首先执行区域综合防突措施。丁6-32030机巷东段及切眼区域防突措施采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。然后进行区域防突措施效果检验, 区域防突措施效果检验采用煤层残余瓦斯压力( P 值) 和煤层残余瓦斯含量( W值) 两项指标进行。区域效检参数不超标, 进行区域验证, 区域效检参数超标, 重新执行区域防突措施, 直至区域效检指标不超, 方可进行区域验证, 区域验证采用复合指标法, 区域验证参数不超标, 采取安全防护措施后方可进尺, 进尺保留20m区域效检超前距、 2m区域验证超前距。区域验证参数超标, 执行局部综合防突措施。
丁6-32030风巷东段施工前, 首先进行连续区域验证, 区域验证采用复合指标法, 区域验证参数不超标, 采取安全防护措施后方可进尺, 进尺保留2m区域验证超前距。区域验证参数超标, 执行局部综合防突措施。
( 一) 区域综合防突措施
1、 区域预测
根据中国矿业大学对一矿三水平丁二采区丁6煤层突出危险性区域预测划分研究报告结果, 丁6-32030机巷东段及切眼位于突出危险区, 按突出危险工作面进行管理, 丁6-32030机巷东段及切眼突出危险区域掘进前首先执行区域综合防突措施。
2、 区域防突措施
丁6-32030机巷东段及切眼突出危险区域掘进前, 首先执行区域防突措施。区域防突措施采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行。
顺层预抽钻孔孔间距根据我矿丁6煤层抽放半径2.6m确定。具体设计如下:
在工作面施工顺层预抽钻孔, 孔径89mm, 孔深16.9~62.6m, 控制到工作面两帮轮廓线以外15m、 前方60m处, 设计钻孔终孔间距5.0m, 第一循环共18个孔, 以后循环共12个孔, 每循环钻孔均按照两排布置; 施工完毕及时联网抽放, 抽放采用三水平丁二泵房2BEF4202型水环式真空抽放泵, 主管路采用直径300mm螺旋管, 预抽瓦斯抽采率达到35%时进行区域措施效果检验。工作面区域防突措施钻孔设计参数见工作面第一循环区域防突措施钻孔参数表和工作面以后循环区域防突措施钻孔参数表。工作面区域防突措施钻孔布置见工作面第一循环区域防突措施钻孔布置示意图和以后循环工作面区域防突措施钻孔布置示意图。
工作面第一循环区域防突措施钻孔参数表
孔号
孔深
( m)
水平角
( °)
倾角
( °)
孔号
孔深
( m)
水平角
( °)
倾角
( °)
孔间距
( m)
1-1
19.5
-57.4
-16.2
2-1
16.9
75.7
-18.5
0.64
1-2
32.2
-30.1
-9.8
2-2
24.2
42.0
-13.0
0.64
1-3
62.6
-15.2
-5.2
2-3
44.5
21.4
-7.2
0.64
1-4
60.4
-6.6
-2.3
2-4
61.3
11.0
-3.8
0.64
1-5
60.1
-2.2
-0.8
2-5
60.1
2.2
0.8
0.64
1-6
61.3
11.0
3.8
2-6
60.4
-6.6
2.3
0.64
1-7
44.5
21.4
7.2
2-7
62.6
-15.2
5.2
0.64
1-8
24.2
42.0
13.0
2-8
32.2
-30.1
9.8
0.64
1-9
16.9
75.7
18.5
2-9
19.5
-57.4
16.2
0.64
备注: 水平角指钻孔与巷道中心线的夹角

工作面第一循环区域防突措施钻孔布置示意图

工作面以后循环区域防突措施钻孔设计参数表
孔号
孔深
( m)
水平角
( °)
倾角
( °)
孔号
孔深
( m)
水平角
( °)
倾角
( °)
孔间距
( m)
1-1
31.7
-28.9
-9.4
2-1
43.9
-20.6
-6.9
0.9
1-2
62.4
-14.8
-5.0
2-2
61.1
-10.7
-3.7
0.9
1-3
60.4
-6.4
-2.2
2-3
60.0
-2.2
-0.8
0.9
1-4
60.0
2.2
0.8
2-4
60.4
6.4
2.2
0.9
1-5
61.2
10.7
3.7
2-5
62.2
14.8
5.0
0.9
1-6
44.2
20.6
6.9
2-6
31.3
28.9
9.4
0.9
备注: 水平角指钻孔与巷道中心线的夹角

工作面以后循环区域防突措施钻孔布置示意图

3、 区域防突措施效果检验
区域防突措施效果检验采用煤层残余瓦斯压力( P 值) 和煤层残余瓦斯含量( W值) 两项指标进行。其临界值分别为:
P 值( 煤层瓦斯压力) 临界值取: 0.74Mpa;
W值( 煤层瓦斯含量) 临界值取: 8 m3/t。
丁6-32030机巷东段及切眼突出危险区域掘进前执行区域防突措施后, 沿巷道掘进方向每40m布置三个效果检验测试孔, 进行区域措施的效果检验, 区域效果检验钻孔1#孔孔深25.3m, 孔径75mm, 与巷道的夹角为37°; 2#孔孔深60m, 孔径75mm, 沿巷道方向施工; 3#孔孔深43m, 孔径75mm, 与巷道的夹角为-21°。丁6-32030机巷东段及切眼突出危险区域区域效检孔见区域效检孔布置示意图。区域防突预抽钻孔抽放率达35%后进行效果检验。
当任意一个效检孔煤层瓦斯压力( P 值) 或煤层瓦斯含量( W值) 任意指标超标, 重新执行区域防突措施, 直至区域效检两项指标均不超标后, 方可施工, 施工时保留20m区域防突措施超前距。
区域效检孔布置示意图

4. 区域验证
丁6-32030机、 风巷东段及切眼区域验证采用复合指标法进行连续验证, 在工作面软煤分层中布置三个区域验证孔, 一个钻孔位于工作面中部, 平行于巷道掘进方向, 孔深8m, 其它两个验证孔距巷帮0.5m, 与巷道夹角为24°, 终孔点位于巷道轮廓线外3m处, 孔深9m, 孔径42mm; 在区域验证孔施工中, 每个验证孔每钻进1m验证一次q值和S值, 分别选取三孔中q值和S值的最大值与临界值相比较, 若指标不超, 保持2m验证超前距, 允许进尺6m。只要任一指标超标即执行工作面防突措施。
验证瓦斯涌出初速度时, 用专用封孔器封孔, 封孔后测量室长为1.0m; q值的测定必须在打完钻后2min内完成。
验证钻屑量指标方法为: 每个验证孔在钻孔钻进2m后开始收集每1m段钻孔钻屑量S值, 即两帮验证孔收集第3、 4、 5、 6、 7、 8、 9m段钻孔钻屑量S值, 中间验证孔收集第3、 4、 5、 6、 7、 8m段钻孔钻屑量S值, 用弹簧秤称重。丁6-32160风、 机巷及切眼
验证过程中只要任一指标超过临界值, 即执行局部防突措施。当区域验证为无突出危险时, 在采取安全防护措施后进行采掘作业, 保持2 m区域验证超前距; 只要有一次区域验证为有突出危险则该区域以后施工前均执行局部综合防突措施。丁6-32030风、 机巷东段及切眼区域验证钻孔布置见区域验证孔布置示意图。
区域验证孔布置示意图

( 二) 局部综合防突措施
１.工作面突出危险性预测
根据《防治煤与瓦斯突出规定》规定, 结合我矿情况, 该工作面选用复合指标法进行连续突出危险性预测, 预测指标为q值、 S值, 其临界值为:
( 1) 、 钻孔瓦斯涌出初速度( q值) , 该指标的临界值为4.5L/min;
( 2) 、 钻屑量指标( S值) , 该指标的临界值为6kg/m;
( 3) 、 以上任一参数超标或出现符合《防突规定》第70条内容时均应视为有突出危险性。必须执行工作面防突措施, 实施排放钻孔防突措施, 然后再进行效果检验, 直至参数不超标为止。
按照《防突规定》第70条内容, 在突出煤层中有下列情况之一者, 应视为有突出危险。
①煤层的构造破坏带, 包括断层、 剧烈褶曲、 火成岩侵入等;
②煤层赋存条件急剧变化;
③采掘应力迭加;
④在工作面出现喷孔、 顶钻等动力现象;
⑤工作面出现明显的突出预兆。
2. 工作面防突措施
工作面防突措施的选取: 工作面防突措施采用超前排放钻孔, 根据我矿丁6煤层Φ89mm钻孔瓦斯排放半径0.75m进行布孔。
工作面防突措施的施工设计: 在工作面布置两排超前钻孔, 每排15个, 共计30个排放孔, 孔径89mm, 投影孔深13.5m, 角度根据煤层的倾角确定, 钻孔参数见工作面防突措施钻孔参数表, 工作面防突措施钻孔布置见工作面防突措施钻孔布置示意图。

工作面防突措施钻孔参数表
孔
号
孔径( mm)
孔深
( m)
水平角( °)
倾角
( °)
孔
号
孔径
( mm)
孔深
( m)
水平角
( °)
倾角
( °)
孔间距
( m)
1-1
89
15.9
30.7
-10
2-1
89
30.7
-10
-7.6
0.4
1-2
89
15.3
27.0
-8.9
2-2
89
27.0
-8.9
-6.7
0.4
1-3
89
14.8
22.9
-7.6
2-3
89
22.9
-7.6
-5.8
0.4
1-4
89
14.4
18.7
-6.3
2-4
89
18.7
-6.3
-4.8
0.4
1-5
89
14.0
14.3
-4.9
2-5
89
14.3
-4.9
-3.7
0.4
1-6
89
13.7
9.6
-3.3
2-6
89
9.6
-3.3
-2.5
0.4
1-7
89
13.6
4.8
-1.7
2-7
89
13.6
4.8
-1.7
0.4
1-8
89
13.5
0
0
2-8
89
13.5
0
0
0.4
1-9
89
13.6
-4.8
1.7
2-9
89
13.6
-4.8
1.7
0.4
1-10
89
13.7
-9.6
3.3
2-10
89
13.7
-9.6
3.3
0.4
1-11
89
14.0
-14.3
4.9
2-11
89
14.0
-14.3
4.9
0.4
1-12
89
14.4
-18.7
6.3
2-12
89
14.4
-18.7
6.3
0.4
1-13
89
14.8
-22.9
7.6
2-13
89
14.8
-22.9
7.6
0.4
1-14
89
15.3
-27.0
8.9
2-14
89
15.3
-27.0
8.9
0.4
1-15
89
15.9
-30.7
10
2-15
89
15.9
-30.7
10
0.4
备注: 水平角指钻孔与巷道中心线的夹角
3.工作面防突措施效果检验
工作面防突措施效果检验采用复合指标法, 超前排放钻孔打完后进行效果检验, 效果检验指标临界值为:
q值( 瓦斯涌出初速度) 临界值取: 4.5L/min;
S值( 钻屑量指标) 临界值取: 6kg/m;
工作面防突措施效果检验钻孔布置: 在该工作面的软煤分层中, 共布置3个效检孔, 孔径42mm, 一个孔位于巷道中部偏离预测( 区域验证) 孔0.3m平行于巷道掘进方向, 孔深8m ,其它两孔靠近巷道两帮, 与巷道夹角25°, 距巷帮0.8m, 终孔落在巷道轮廓线外3m处, 孔深9m。效检孔布置见效检孔布置示意图。在效检孔施工中, 每个效检孔每钻进1m检验一次q值和S值, 即两帮孔在第3、 4、 5、 6、 7、 8、 9m处, 中间孔在第3、 4、 5、 6、 7、 8m处分别检验S值和q值; 分别选取三孔中S值和q值的最大值与其临界值相比较, 若指标超标, 即补打工作面防突措施孔一排, 直至效果检验指标不超方可进尺, 进尺时, 保留10m的措施孔超前距。
采用瓦斯涌出初速度进行效果检验时, 用专用封孔器封孔, 封孔后测量室长为1.0m; q值的测定必须在打完钻后2min内完成。

效检孔布置示意图

第三节 瓦斯抽放设计
丁6-32030采面瓦斯主要来源于本煤层和采空区。采空区瓦斯涌出主要来源于采空区周围煤层卸压瓦斯和残存瓦斯。采空区大量高浓度瓦斯积聚在冒落带和裂隙带之间, 在通风负压的作用下, 进入采场和回风流中。
由于工作面的需风量远大于能够供给的风量, 根据《煤矿安全规程》第145条规定: ”一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m³/min或已个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m³/min, 用通风方法解决不合理时, 必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统。”因此, 丁6-32030采面进行瓦斯抽放是必须的。
一、 抽放系统的选择
根据高突综采工作面瓦斯综合治理经验, 丁6-32030工作面东段掘进期间采取”边掘边抽、 采前预抽”的本煤层钻孔抽放形式进行瓦斯预抽, 并确保抽放时间。根据该工作面瓦斯来源及煤层赋存稳定、 地质变化少等特点, 以及其本煤层瓦斯预抽后通风方式解决工作面瓦斯涌出量能力, 该工作面回采期间仍只进行本煤层瓦斯抽放。
二、 掘进期间瓦斯抽放设计
1、 本煤层抽放
在机、 风两巷东段掘进期间向采面圈定煤体施工顺层抽放钻孔, 进行瓦斯抽放并消除瓦斯抽放空白带。抽放钻孔每间隔5m施工一个, 孔径89mm, 钻孔深度机巷80m、 风巷70m。机巷东段布置214个钻孔, 风巷东段布置214个钻孔, 共428个钻孔, 总长度32100m, 吨煤钻孔0.072m。

本煤层预抽钻孔布置断面图

本煤层预抽钻孔布置断面图
效果预测:
取百米钻孔流量0.012m³/min, 成孔率为95％, 封孔长度9m, 则抽放量Q=( 32100×95％-9×428) ×0.012/100=3.2m³/min。预抽期为7个月, 则回采前工作面瓦斯预抽率Q预=( 967680/268 ) ×100％=36.1％。
2、 迎头深孔抽放( 见第一循环工作面区域防突措施钻孔布置示意图和以后循环工作面区域防突措施钻孔布置示意图。)
三、 回采期间瓦斯抽放设计
瓦斯涌出量分析预计:
回采期间瓦斯综合抽排能力:
1、 采煤工作面原始绝对瓦斯涌出量计算
qcg=q采×TB/1440=6.0×1667/1440=6.95 m³/min
其中: TB为日出煤量, TB=1667t/日。( 月产5万吨计算)
2、 采煤工作面瓦斯抽放综合能力为: 6.95×36.1％=2.51m³/min; 则需风排绝对瓦斯涌出量至少为: 6.95-2.51=4.44 m³/min。
四、 瓦斯抽放系统管径选择
按照以上计算结果, 该工作面必须建立一套抽放系统, 即本煤层抽放系统。
根据瓦斯综合抽放经验, 本煤层抽放高负压、 低流量的特点, 因此本煤层选用一套独立的抽放系统进行抽放。
( 一) 上隅角瓦斯抽放
1、 本煤层抽放管径选择:
d=0.1457( Q/V) 0.5 d=0.178m, 取d=300mm。
式中: d—瓦斯抽放管内径, m;
Q—抽放管内混合瓦斯流量, 15m³/min;
V—抽放管内瓦斯平均流速, 5～15m/s, 取10m/s。
根据瓦斯综合抽放经验, 机、 风巷取300mm螺旋管作为抽放主干管。
2、 本煤层抽放阻力及抽放泵选择
( 1) 本煤层抽放阻力
①摩擦阻力
Hm=9.8L△Q2/( k0d5)
式中: Hm—管路摩擦阻力, Pa
L—管路长度, L机=1072m; L风=1072m;
Q—管路混合瓦斯流量15m³/min
△—混合瓦斯相对密度( 取0.91)
K—系数( d >150时, 取0.71)
d—管路内径( cm)
计算得H机=1.25KPa; H风=1.25KPa。
②局部阻力
局部阻力采用概算法进行计算, 按沿程阻力的15％计算, 则局部阻力分别为:
Hf机=0.19KPa; Hf风=0.19KPa
③管路总阻力
Hc机=H机+Hf机=1.44KPa; Hc风=H风+Hf风=1.44KPa。
( 2) 本煤层抽放泵选择
①抽放泵的负压
HP=(Hc+Hh)Kb,则HP机=25.7KPa; HP风=25.7KPa。
式中: HP—抽放泵所需负压, KPa;
Hc—管路沿程总阻力损失, KPa;
Hh—孔口负压, KPa, Hh=20KPa;
Kb—泵的备用系数, 取Kb=1.2
②瓦斯抽放泵的真空度计算
ηZ= HP/101.3×100％,则ηZ机=25.4％; ηZ风=25.4％。
式中: 抽放泵的负压取101.3KPa。
③抽放泵的流量
QP=100Qc×K/(C×η),则QP机=33.75m³/min, QP风=33.75m³/min。
式中: QP—泵的所需流量, m³/min;
Qc—抽放地点抽放总纯量, 机巷=4.5m³/min, 风巷=4.5m³/min;
C—泵入口处瓦斯浓度, 取20;
η—泵的机械效率, 一般取0.80;
K—抽放量备用系数, 取K=1.2。
根据计算, 最大负压HP=25.7KPa、 流量QP=33.75m³/min, 因此采用2BEC-4202型水循环真空泵, 并能满足工作面需要。
( 二) 上隅角瓦斯抽放
1、 上隅角抽放管径选择:
d=0.1457( Q/V) 0.5 d=0.291m, 取d=300mm。
式中: d—瓦斯抽放管内径, m;
Q—抽放管内混合瓦斯流量, 40m³/min;
V—抽放管内瓦斯平均流速, 5～15m/s, 取10m/s。
机、 风巷东段取300mm螺旋管作为抽放主干管。
2、 上隅角抽放阻力及抽放泵选择
( 1) 上隅角抽放阻力
①摩擦阻力
Hm=9.8L△Q2/( k0d5)
式中: Hm—管路摩擦阻力, Pa
L—管路长度, L风=1072m;
Q—管路混合瓦斯流量40m³/min
△—混合瓦斯相对密度( 取0.91)
K—系数( d >150时, 取0.71)
d—管路内径( cm)
计算得Hm上=0.89KPa。
②局部阻力
局部阻力采用概算法进行计算, 按沿程阻力的15％计算, 则局部阻力分别为:
Hf上=0.14KPa。
③管路总阻力
Hc上=Hm上+Hf上=1.03KPa。
( 2) 上隅角抽放泵选择
①抽放泵的负压
HP=(Hc+Hh)Kb,则HP上=19.2KPa。
式中: HP—抽放泵所需负压, KPa;
Hc—管路沿程总阻力损失, KPa;
Hh—孔口负压, KPa, Hh=15KPa;
Kb—泵的备用系数, 取Kb=1.2
②瓦斯抽放泵的真空度计算
ηZ= HP/101.3×100％,则ηZ上=19.0％。
式中: 抽放泵的负压取101.3KPa。
③抽放泵的流量
QP=100Qc×K/(C×η),则QP上=75.0m³/min。
式中: QP—泵的所需流量, m³/min;
Qc—抽放地点抽放总纯量, 2.5m³/min;
C—泵入口处瓦斯浓度, 取5;
η—泵的机械效率, 一般取0.80;
K—抽放量备用系数, 取K=1.2。
根据计算, 最大负压HP=19.0KPa、 流量QP=75.0m³/min, 因此采用2BEC-4202型水循环真空泵, 并能满足工作面需要。
3、 瓦斯抽放系统
三水平丁二采区瓦斯抽放泵站安装两台型号2BEC-4202型水循环真空瓦斯抽放泵, 两台工作, 单台抽放泵额定流量150m³/min, 采区抽放泵站抽放能力为300m³/min。采区泵抽排掘进期间瓦斯和回采期间本煤层瓦斯。
地面泵站安装两台型号为CBF710(A)-2BG3的瓦斯抽放泵, 一台工作, 一台备用, 单台抽放泵额定流量450m³/min, 泵站抽放能力为900 m³/min。作为井下备用泵站, 当井下泵站抽放能力不足时, 可进行联合抽放。
掘进期间在机、 风巷各布置一趟Φ300mm管径的抽放管路, 实施掘进和回采期间抽放本煤层瓦斯。
四、 抽放系统的管理
1、 上隅角抽放管路所抽瓦斯直接排入专回, 流量测定采用孔板流量计, 设在泵站, 放水采用贮水管人工定时放水。抽放管布置在上隅角上部, 以求达到好的抽放效果, 严格执行上封下堵的技术措施, 采面移架时要及时外移管路, 并确保不能压扁影响抽放效果, 移架后腰及时堵好上隅角。
2、 本煤层钻孔施工后及时联网抽放, 并按规定周期进行检查, 避免漏气。
3、 抽放管路的敷设及附属设备的安装:
①管路敷设要求”平、 直、 牢”, 避免急弯。
②管路敷设完后, 进行气密性检查, 确保不漏气。
③风巷抽放管路沿巷道下帮吊挂, 离地距离均不得低于1.8m, 机巷抽放管路沿巷道上帮吊挂, 离地距离均不得低于2.0m。所有电缆均吊挂在巷道对帮, 不得与瓦斯抽放管路同帮。
④在管道的低洼处安装自动放水器, 安排人员定期检查。
⑤在抽放泵进气端安装测压嘴及孔板流量计。