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甘肃煤炭工程学校矿井安全技术教案:第一章 矿井瓦斯防治技术09
2、邻近层瓦斯抽放率
分析:煤层群开采条件下,受采动影响,邻近层卸压,煤层透气性大大增加,邻近层瓦斯通过层间裂隙,进入开采煤层采空区。
邻近层瓦斯涌出量∝1/层间距。
当进行邻近层抽放时。
∵ 抽放系统压差>邻近层与采空区之间的压差
∴ 大部分瓦斯被抽放,少量进入采空区
主要结论:
(1)邻近层抽放总可以抽出瓦斯,适用于各种条件;
(2)钻孔流量决定于采动影响程度(层间距)和瓦斯含量。
(3)抽放率的高低,决定于层间距及各种抽放参数的选择。
(4)邻近层距开采层愈远,抽放率愈大,抽出的瓦斯浓度愈,可抽时间愈长。
3、钻孔法邻近层抽放的主要参数
(1)确定可抽放的邻近层
上邻近层冒落带内煤层不可抽放(8 ~ 10m)。
冒落带高度:缓倾斜煤层
hm=k.M
式中 M----开采煤层厚度,m;
k----冒落倍数,硬岩4~5,中硬3~4,软岩 1~2
煤层 上邻近层/m 下邻近层/m 缓倾斜煤层 120 80 急倾斜煤层 60 30
(2)钻场位置
原则:孔短,抽放瓦斯量多。
·位于工作面进回风巷。
风巷优点:孔短,易打入卸压带,抽放量大。可预防工作面上隅角瓦斯。
缺点:打钻时,供电、供水、通风困难。
位于层间巷道
3)钻孔参数
I)钻孔间距
现场试验确定。
始抽距离:----开采层工作面,在邻近层的投影线接近钻孔或超过钻孔一定距离(ld)时钻孔流量时显增加,即可开始抽放,这一距离称为始抽距离。
停抽距离: ----随着工作面不断向前推进,邻近层瓦斯含量降低,煤层透气性恢复,流量明显下降,可以停止抽放,此距离即为停抽距离(ls)
Ⅱ)终孔层位
决定于上、下邻近层层数及层间距。
单一邻近层,终孔于该层顶(底)板1 ~2 m。
多邻近层,层间距小于30m内的邻近层,且各层间距不大于10m时;或层间距大于30m内的邻近层,且各层间距不大于15m时,可用一孔穿透全层。
若有远有近,则分别打钻抽放。
Ⅲ) 钻孔角度
原则:进入采动影响区,不穿过冒落带。
Ⅳ)孔径
影响不大,75~100mm
Ⅴ)抽放时间
式中 L----孔间距 , m
V----工作面推进速度,m/d。
Ⅵ)抽放负压
6.7 ~ 13.3 kPa
(三)采空区抽放
目的:
(1)减少瓦斯涌出,防止工作面回风及上隅角集聚;
(2)抽出瓦斯进行利用。
1、向工作面冒落拱顶部打钻抽放
2、从开采煤层顶板专用巷道打钻
3、回风巷密闭墙插管抽放
4、老空区抽放
特点:瓦斯压力小,瓦斯量有限,瓦斯浓度不高,易漏气。
要求:低负压、小流量、勤检查。
三、抽放设备
包括:钻机、封孔装置、管路、瓦斯泵、流量计以及安全装置等。
抽放管路
一般用钢管或铸铁管。管道直径是决定抽放投资和抽放效果的重要因素之一
选择瓦斯管直径
管道直径D(m)应根据预计的抽出量,用下式计算:
D =[(4Qc)/(60πv)]1/2 (9-7-1)
式中; Qc --- 管内气体流量,m3/min; v ---- 管内气体流速,m/s;
管内瓦斯流速 V:5m/sV20m/s,一般取V=10~15m/s。这样才能使选择的管径有足够的通过能力和较低的阻力。
大多数矿井抽放瓦斯的管道内径为:
采区的100mm~150mm,
大巷的150mm~300mm,
井筒和地面的200mm~400mm。
瓦斯管路计算
管道铺设路线选定后,进行管道总阻力的计算,用来选择瓦斯泵。管道阻力计算方法和通风设计时计算矿井总阻力一样,即选择阻力最大的一路管道,分别计算各段的摩擦阻力和局部阻力,累加起来即为整个系统的总阻力。
摩擦阻力hf (Pa)可用下式计算:
hf=(1-0.00446C)LQc2/kD5
式中 L---管道的长度, m; D---管径 cm; k---系数 见表(9-7-3)
Qc--管内混合气体的流量), m3/h;C---混合气体中的瓦斯浓度。
表 9-7-3 不同管径的系数值
管径/cm 3.2 4.0 5.0 7.0 8.0 10.0 12.5 15.0 15.0 K 0.05 0.051 0.053 0.056 0.058 0.063 0.068 0.071 0.072
局部阻力一般不进行个别计算,而是以管道总摩擦阻力的10%~20%作为局部阻力。
管道的总阻力hR-为:
(二)瓦斯泵
常用的瓦斯泵有,水环式真空泵、离心式鼓风机和回转式鼓风机。
水环式真空泵的特点是真空度高、负压大、流量小、安全性好(工作室内充满介质,不会发生瓦斯爆炸)。适用于抽出量不大,要求抽放负压高矿井。
离心式鼓风机适用于瓦斯抽出量大(20~1200m3/min),管道阻力不高(4~5kPa)的抽放情况下。
回转式鼓风机的特点是,管道阻力变化时,风机的流量几乎不变,所以供气均匀,效率高。缺点是噪音大,检修复杂。
1、瓦斯
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