某煤矿瓦斯抽放系统技改设备设计选型

摘 要：随着煤矿开采深度的延伸造成矿井瓦斯涌出量也大大增加，仅靠通风方法难以解决瓦斯超限问题，因而对矿井进行瓦斯抽采系统技改势在必行。本文通过计算矿井瓦斯涌出量，确定了抽采管路系统的相关参数；在计算抽放系统的管道阻力和瓦斯泵的流量与压力的基础上，选择了合适的瓦斯泵型号。

关键词：瓦斯涌出；瓦斯抽放；瓦斯抽放系统；瓦斯抽放工艺

中图分类号：TD712.63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0208-02

前 言

2000年时我国共有141个矿井建立了地面永久瓦斯泵站进行抽放瓦斯，年抽放量达866Mm3；到2010我国年抽放矿井数达到310个，抽放量达到2432Mm3；而瓦斯抽放技术是瓦斯治理工作的治本之策。大力发展煤矿井下瓦斯抽放技术是当务之急，关系到煤矿安全生产。

1 矿井瓦斯概况

通风与瓦斯：

矿井通风系统采用分区式通风方式，主通风机为防爆抽出式对旋流通风机FBCDZ№.28/2×400型。

该矿井有三个进风井和一个回风井，三个进风井分别为主斜井、副斜井和进风斜井，在2009年，矿井回采期间，工作面瓦斯涌出量为7.5m3/min，矿井瓦斯涌出量为18.3m3/min。

2 矿井瓦斯涌出量

2.1 矿井瓦斯涌出量计算

根据公式计算出矿井瓦斯涌出结果如下：①布置一个回采工作面时，矿井相对瓦斯涌出量为23.65m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为41.94m3/min。②布置二个回采工作面时，矿井相对瓦斯涌出量为41.13m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为80.33m3/min。

2.2 瓦斯涌出分析结果

经计算，矿井一采两掘达产1.20Mt/a时，回采工作面瓦斯涌出量为62.23m3/min，掘进工作面瓦斯涌量为9.90m3/min，采空区瓦斯涌量为31.73m3/min。矿井一采两掘达产1.20Mt/a时，另一回采工作面本煤层瓦斯涌出量为34.55m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量为21.24m3/min，采空区瓦斯涌出量为24.54。矿井两采四掘达产1.20Mt/a时，回采工作面本煤层瓦斯涌出量为37.66m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量为34.20m3/min，采空区瓦斯涌出量为31.62m3/min。

2.3 瓦斯抽采的必要性

按计算结果，该煤矿符合国家煤矿安全监察局于2009年颁布的《煤矿安全规程》第145条规定，属于高瓦斯矿井，必须建立瓦斯抽采系统。

3 抽放管路系统选择

3.1 抽采管路系统的选择原则

矿井瓦斯抽放管路系统的选择中应满足以下原则：

（1）瓦斯抽放管路要敷设在曲线最少、距离最短的巷道中；

（2）瓦斯抽放管路应敷设在不易被矿车或者其他物体撞坏的巷道或位置上；

（3）瓦斯抽放管路的敷设应考虑到运输、安装和维修上的方便；

（4）抽放设备或者管路发生故障时，抽放管路内的瓦斯应不会倒流返回采掘工作面、机房或者硐室中；

（5）瓦斯抽放管路中必须安装防爆、调节、控制、测定、防回火等装置。

3.2 抽放管路敷设

按照管路选择原则，并结合矿井实际的采掘部署、通风设计、瓦斯泵站等因素，设计使用两套抽放系统。其中一套抽放系统为低负压系统，主要用于采空区、邻近层的抽放，另一套抽放系统为高负压系统，用于回采工作面本煤层预抽瓦斯和边采边抽。

3.3 抽采瓦斯管管径计算及瓦斯管材选择

3.3.1 抽放瓦斯管径计算

根据公式（2）和瓦斯流量参数计算可得瓦斯管径，其结果如下：①预抽系统主管内径522mm，支管内径330mm。②采空区抽采系统主管内径486mm，支管内径344mm。

3.3.2 抽采管材的选择和管径确定

地面抽采主管选用螺旋焊缝钢管，瓦斯抽采管路选用具有煤矿安全标志准用证的瓦斯抽采塑料管，管路型号如下：地面抽采主管为D630×9mm，井下抽采主管D630×38mm。

3.4 抽采管路阻力计算

3.5 附属装置

地面管路采用埋地（或架空）敷设，连接方式为焊接连接。井下管路沿巷道壁敷设，采用法兰连接。支管连接方式为法兰连接或快速管接头连接。

设计在各主、干、支管路上分别安设阀门、流量计和放水器。

在瓦斯管路靠近水环泵前方还安设有防爆、防回火装置及放空管等。

4 抽采设备选型

4.1 选型原则

瓦斯抽放泵的选型原则主要有：

（1）抽放泵的流量应满足矿井抽放预计最大瓦斯抽放量的要求；

（2）抽放泵的负压必须能克服抽放管网最大的阻力值；

（3）抽放泵必须要有足够的气密性；

（4）抽放泵必须是防爆的。

4.2 瓦斯泵流量计算

瓦斯抽采设计总规模为65m3/min，预抽系统设计抽采规模为45m3/min，采空区抽采系统设计抽采规模为20m3/min。抽采系统采用2台泵，一台运行，一台备用，瓦斯泵流量计算结果如下：①预抽系统抽采规模为47m3/min，瓦斯浓度为36%，泵流量为210m3/min。②采空区抽采系统抽采规模为20.5m3/min，瓦斯浓度为16%，泵流量为218m3/min。

4.3 瓦斯泵抽放压力

4.4 抽采泵选型

根据上述计算结果，查有关厂家的真空泵曲线，即可确定抽采泵的型号。因目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需按下式把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。

取瓦斯泵入口温度t=20℃，瓦斯抽采站标高+1820m，则瓦斯泵工况下瓦斯流量计算如下：①预抽系统标况下瓦斯流量210m3/min，泵入口绝对压力44800Pa，工况下瓦斯流量470m3/min。②采空区标况下瓦斯流量217m3/min，泵入口绝对压力53770Pa，工况下瓦斯流量40803/min。

通过市场调查，决定选用山东淄博水环真空泵厂生产的水环式真空泵。从厂家提供的水环式真空泵性能曲线查知，预抽系统和采空区抽采系统均选择2BEC72型水环式真空泵，泵的转速为70r/min，电压6kV，电机选用佳木斯YB560M1355M-4-630KW型防爆电机，减速机：1C355N+压力润滑。水环式真空泵的有关技术参数如下：极限吸气压16kPa，工况状态吸气压力56kPa，工况状态下抽气量505m3/min，供水量30m3/h。

5 结 语

本次设计的方案可以降低X矿井瓦斯涌出量，但还不完善，还要在瓦斯监测及控制方面进一步深入的研究。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤炭安全监察局.煤矿安全规程[M].

[2]王魁军.提高本煤层瓦斯抽放的新方法[M].北京：煤炭工业出版社，1996.

[3]国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

收稿日期：2018-11-12

作者简介：陆干学（1978-），男，汉族，广西象州人，工程师，本科，主要从事机电方面的工作。