矿井瓦斯抽采系统设计专题ppt课件.ppt

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1、1,矿井瓦斯抽采系统设计（专题）,2,主要内容,矿井概况,1,矿井瓦斯抽采必要性及可行性,2,矿井瓦斯抽采管网的设计,4,矿井瓦斯抽采方法及参数选择,3,矿井瓦斯抽采系统选型,5,矿井瓦斯抽采系统配套装置,6,矿井瓦斯抽采系统管理,7,3,矿井概况,第一章,4,（1）矿井概况 矿井煤炭储量及勘探程度、煤层赋存条件、煤层瓦斯赋存条件、矿井生产能力、巷道布置、开采方法、通风状况、瓦斯来源分析、特殊瓦斯涌出情况、煤与瓦斯突出情况、瓦斯危害安全生产严重程度等。对于需要进行抽采系统升级改造的，还应包括矿井原有的瓦斯抽采系统及抽采系统存在的问题分析。,2.1 主要需要的资料,1、矿井概况,5,（2）矿井瓦

2、斯基础参数 煤层瓦斯压力 煤层瓦斯含量 煤层透气性系数 矿井瓦斯等级鉴定结果 矿井瓦斯涌出量 百米钻孔流量 其它,1、矿井概况,6,矿井瓦斯抽采必要性及可行性,第二章,7,(1)国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、国家能源局、国家煤矿安全监察局.煤矿瓦斯抽采达标暂行规定，（安监总煤装2011163号）(2)国家安全监督管理总局，国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定，2009年(3)国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程，2011年(4)国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽采规范（AQ1027-2006），2006年(5)国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽采

3、基本指标（AQ1026-2006），2006年,2.1 瓦斯抽采设计的依据,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,8,开采有煤与瓦斯突出危险煤层,采煤面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min,掘进面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min,矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min,将“采用通风解决不合理”删掉,2.2 瓦斯抽采的必要性论证,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,9,开采层,邻近层,邻近层,邻近层,分源预测法,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,10,回采工作面瓦斯涌出量,（1）薄及中厚煤层不分层开采时,K1围岩瓦斯涌出系数，为1.11.3；K2工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；K3 采

4、区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数；m开采层厚度，m；M工作面采高，m；X0煤层原始瓦斯含量，m3/t；X1煤的残存瓦斯含量，m3/t。,1）开采层瓦斯涌出量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,11,1）开采层相对瓦斯涌出量,=4.91m3/t,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,12,（2）厚煤层分层开采时,Kf取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数；,1）开采层瓦斯涌出量,回采工作面瓦斯涌出量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,13,第i个邻近层煤层厚度，m；工作面采高，m；第i个邻近层瓦斯涌出率，%；当邻近层位于冒落带中时，当采高 4.5m时，,2）邻近层瓦斯涌出量,回采工作

5、面瓦斯涌出量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,14,回采工作面瓦斯涌出量,1上邻近层；2缓倾斜煤层下邻近层；3倾斜、急倾斜煤层下邻近层,邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,15,掘进工作面瓦斯涌出量,D巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；v巷道平均掘进速度，m/min；L巷道长度，m；q0煤壁瓦斯涌出强度，m3/(m2min)，Vz煤中挥发分含量，%；X0煤层原始瓦斯含量，m3/t。,1）掘进巷道煤壁瓦斯涌出量,q4,q3,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,16,S掘进巷道断面积，m2；v巷道平均掘进速度，m/min；煤的密度，t/m3；X0 煤层原始瓦斯含

6、量，m3/t；X1 煤的残存瓦斯含量，m3/t。,2）掘进落煤的瓦斯涌出量,q4,q3,掘进工作面瓦斯涌出量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,17,K生产采区内采空区瓦斯涌出系数，1.251.45；q采i第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；Ai第i个回采工作面的日产量，t；q掘i第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；A0生产采区平均日产量，t。,采区瓦斯涌出量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,18,矿井瓦斯涌出量,K已采采空区瓦斯涌出系数，1.151.25；q区i第i个采区相对瓦斯涌出量，m3/t；A0i第i个采区的日产量，t。,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,19,（1）

7、可行性 矿井瓦斯抽放管理规范根据煤层透气性系数和钻孔流量衰减系数，将未卸压原始煤层的抽采难易程度划分为三类，即容易抽采、可以抽采和较难抽采。,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,2.3 瓦斯抽采的可行性论证,20,（2）可抽采量,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,21,2.4 瓦斯抽采系统要求,煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井必须建立地面固定抽采瓦斯系统，其他应当抽采瓦斯的矿井可以建立井下临时抽采瓦斯系统 同时具有煤层瓦斯预抽和采空区瓦斯抽采方式的矿井，根据需要分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。,高负压=10kPa低负压10kPa,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,22,规程规定：利用瓦斯时瓦斯浓度不

8、得低于30%，且在利用瓦斯的系统中设有防回火、防回气和防爆炸的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽采设备时，抽采瓦斯浓度不得低于25%。瓦斯抽采泵和管网必须留有足够的富余系数,2、矿井瓦斯抽采的必要性及可行性,23,矿井瓦斯抽采方法及参数选择,第三章,24,突出矿井的突出煤层，采前必须抽采煤层瓦斯，以区域性消除煤层的突出危险性。突出煤层采前井下常用的抽采瓦斯方法及参数建议值,煤与瓦斯突出矿井预抽方法及抽采参数,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,25,每隔30m掘一的钻场，每一钻场向煤层打35孔，呈扇形布置，孔间距小于于极限抽放半径，钻孔直径70100mm，穿层后进入顶板0.51m。,穿层钻孔预抽瓦斯

9、方法,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,26,优点：钻进速度快 抽放有效孔段长缺点：封孔不易严密，松软煤层打钻易塌孔和卡钻,顺层钻孔预抽瓦斯方法,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,27,高瓦斯回采工作面瓦斯涌出来源主要有2种情况：一是瓦斯涌出主要来源于开采煤层；二是瓦斯涌出主要来源于邻近煤岩层。如果瓦斯涌出主要来源于开采煤层，则必须采用采前抽采的方法，即在工作面开采前，根据工作面的设计产量，将开采煤层的可解吸瓦斯含量降到抽采指标规定的指标以下。采前抽采煤层瓦斯可以采用地面钻井，也可以采用井下顺层钻孔。,高瓦斯矿井预抽方法及参数,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,28,卸压区,应力集中区,应力集中区,

10、采空区抽采,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,29,如果瓦斯涌出主要来源于邻近煤岩层，则需要选择采中瓦斯抽采方法。采中瓦斯抽采方法及对应的抽采参数根据矿井的实际抽采情况选取，也可参照表12-3中的经验值选取。,采中抽采方法及参数,3、矿井瓦斯抽采方法及参数选择,30,矿井瓦斯抽采管网设计,第四章,31,（1）若煤层赋存较浅（800m），煤层较厚，或煤层层数较多，层间距较近，且首采层以为中、下部煤层，地面又较平坦，可采用地面钻孔抽采系统。（2）若煤层透气性较低，地面地形条件复杂，不适宜采用地面钻孔抽采，则应设立矿井集中抽采系统。（3）不具备建立全矿井抽采瓦斯系统的矿井，个别区域瓦斯涌出量达到35m

11、3/min，可采用局部抽采措施。,4.1 选择原则,5、矿井瓦斯抽采管网设计,32,（1）瓦斯管路应敷设在曲线段最少、距离最短的巷道。（2）瓦斯管路要敷设在矿车不经常通过得巷道中，避免撞坏漏气，故一般放在回风系统的巷道中为宜。若设在运输巷道中，应将管路架设一定高度并加以固定，防止机车或矿车一旦掉道撞坏管子。（3）所布置的抽采设备或管路一旦发生故障，管路内瓦斯不至于流入采、掘工作面和井下硐室。（4）管路布置应考虑到运输、安装、维修和日常检查的方便。,4.2 抽采系统布置原则,5、矿井瓦斯抽采管网设计,33,矿井瓦斯抽采系统选型,第五章,34,5.1 瓦斯管径的选择,5、矿井瓦斯抽采系统选型,35

12、,（1）选择规定 负压抽采时，可不计算管材壁；正压输送时，聚乙烯管材时，按公称压力选择；金属管材时，一般选定国家定型产品，如热轧无缝钢管、冷拨无缝钢管和焊接钢管等；抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便等,5.2 瓦斯管材的选择,5、矿井瓦斯抽采系统选型,36,（1）摩擦阻力 抽采管路摩擦阻力计算公式（根据管径、流量的不同应分段计算）：,5.3 管路阻力计算,5、矿井瓦斯抽采系统选型,37,5、矿井瓦斯抽采系统选型,38,（2）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。（3）管网总阻力 H（总）=H摩+H

13、局,5、矿井瓦斯抽采系统选型,39,（1）瓦斯泵流量计算 额定流量计算公式：,5.4 瓦斯抽采泵选型,5、矿井瓦斯抽采系统选型,40,（2）瓦斯泵压力 瓦斯抽采泵的压力是克服瓦斯从井下抽采孔口起，经负压抽采管路到抽采泵，再由正压抽采管到释放点所产生的全部阻力损失。,5、矿井瓦斯抽采系统选型,41,（3）瓦斯泵的真空度计算 i=100H泵绝/101325其中：抽采泵入口的绝对压力：H泵绝98300-38670.8459629.16Pa（抽采泵所放位置大气压力大约98300Pa），实际取泵入口的绝对压力为60kPa。,5、矿井瓦斯抽采系统选型,42,（4）抽采泵选型 因为目前我国的真空泵曲线都是按

14、工况状态的流量绘制的，所以还要把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。,5、矿井瓦斯抽采系统选型,43,矿井瓦斯抽采配套系统,第六章,44,6.1 供电系统及通讯系统 井下移动瓦斯抽采站的供电电源取自三一采区变电室，在采区变电室用电缆引入井下移动瓦斯抽采站。采用双回路供电。在泵站安装直达矿调度电话一部。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,45,6.2 泵站给排水系统 水环泵正常工作时必须供水，供水水流应稳定、持久。供水水质应为不含颗粒的清水，供水水压不能超过1MPa，若超过，应在泵站进水口处加减压阀，若水质不纯（含有颗粒物）应在水流入口端加过滤装置。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,46,移

15、动抽采站的供水系统可采用的形式主要有二种：（1）供水采用地面的静压水对泵供水 用水管与泵进水管相连，直接对水环泵进行供水，水环泵内水经气水分离器后，由回水管流出，回水管流出的水不再利用，由水管排到水仓。其优点是，由于水没有循环使用（回水管流出的水在冷却泵后水温升高），水温较低，不易结垢，但耗水量较大。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,47,（2）采用循环水对泵供水 泵站附近设一蓄水池，潜水泵放在水池中，用潜水泵向抽采泵供水，经气水分离器由回水管流出的水汇集到水池内形成循环水，水池容积大小可根据情况设计（最好水池容积大些，分成两部分，便于冷却和沉淀），必要时还要用水源对水池内的水进行补充。该供水方

16、式优点是水可循环利用，可节约用水。但是由于循环水的温度可能相对较高，易结垢，损坏泵体。因此须加强水的冷却，必要时对水进行软化处理。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,48,6.3 检测、监控系统（1）检测、监控参数的确定 井下移动抽采瓦斯泵房除配备瓦斯抽采监测分站及各种传感器外（如进气管负压、瓦斯浓度、瓦斯流量等，排气管正压、抽采泵轴温、循环冷却水温、泵房室内瓦斯浓度等），还需配备标准孔板流量计2套，瓦斯浓度检定器，高负压瓦斯采取器，汞柱计和水柱计，气压计及一氧化碳浓度检定器、二氧化碳浓度检定器。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,49,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,50,6.4 泵站及管路系统综合布

17、置（1）放水装置 正压管路安装正压放水器，负压管路安装负压放水器，或者选择人工放水器。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,51,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,负压放水器,人工放水器,52,（2）防爆、防回火、防回水、防回气装置 为防止停泵后管路内积水、瓦斯倒流，在管路的正压端与负压端应设置防爆、防回火、防回水、防回气装置。,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,FHQ型铜网式防回火装置,53,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,自平衡式水封式防爆器,54,（3）泵前端安装过滤网（钢网），过滤杂物，保护抽采泵安全.,过滤网及排渣装置布置示意图,6、矿井瓦斯抽采系统配套装置,55,矿井瓦斯抽采系统管理,第七章,56

18、,瓦斯抽采系统必须建立瓦斯抽采参数监控系统；瓦斯抽采系统主管、干管、支管应安设瓦斯计量在线监测装置。瓦斯抽采泵必须安装缺水断电保护装置。瓦斯抽采泵站内应配置专用检测瓦斯抽采参数的仪器仪表。瓦斯抽采在线监测装置应定期标调，确保各类传感器运行稳定、数据准确、传输灵敏。瓦斯抽采在线监测装置必须能够将数据传输至矿、公司调度机房。,7.1 瓦斯抽采系统监测,7、矿井瓦斯抽采系统管理,57,抽采管路检查工安全责任制 瓦斯抽放泵站司机安全责任制 钻机工安全责任制,7.2 瓦斯抽采工安全责任制,7、矿井瓦斯抽采系统管理,58,(1)抽放矿井必须建立、完善瓦斯抽放管理制度和各部门责任制。(2)抽放矿井必须设有专门的抽放队伍，负责打钻、检测、安装等瓦斯抽放工作。(3)抽放矿井必须把年度瓦斯计划指标列入到矿年度生产、经营指标中进行考核等。,7.3 日常管理工作,7、矿井瓦斯抽采系统管理,59,钻孔施工参数管理 瓦斯抽采参数管理,7.4 钻机参数及抽采参数管理,7、矿井瓦斯抽采系统管理,