瓦斯防治技術(shù)課程設(shè)計(jì)--某礦井綜采面瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《瓦斯防治技術(shù)》</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p>

2、<p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 某礦井綜采面瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù) 第16周

3、 </p><p>　　班 級(jí) 安全工程專業(yè)0324081班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　0324081班瓦斯抽放系統(tǒng)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b>&

4、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書： 礦井回采（掘進(jìn)）工作瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　按設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的原始資料，進(jìn)行某礦井某回采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　原始資料：</b></p><p><b>　　1.地質(zhì)條件 </b></p

5、><p>　　本采區(qū)開采煤層厚度為4.8~5.2m，平均厚度為5m；賦存穩(wěn)定，傾角為2～5°頂板為砂質(zhì)泥巖，巖層不能致密，距開采層 8～10m，頂部位上鄰近層，該煤層在本區(qū)域內(nèi)厚度0～0.4m為不可采煤層。本采區(qū)內(nèi)有小斷層，對(duì)開采影響不大。</p><p><b>　　2.主要瓦斯參數(shù) </b></p><p>　　本工作面位于標(biāo)高-65

6、0水平，為礦井開采第三水平，煤層瓦斯含量為8m3/t，煤的密度為1.45t/m3，有突出危險(xiǎn)，經(jīng)預(yù)測(cè)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量QCH4為19m3/min。</p><p>　　3.通風(fēng)方式及風(fēng)量 </p><p>　　采區(qū)采用抽出式內(nèi)，回風(fēng)由采區(qū)主要扇風(fēng)機(jī)排出地面，經(jīng)計(jì)算工作面供風(fēng)量為1500m3/min。</p><p>　　4.采煤方法及巷道布置： </p>

7、;<p>　　采用走向長(zhǎng)壁全部跨落頂板管理法，工作面后退式傾斜分層開采，上分層采用綜合機(jī)械化采煤，采高為2.8m采用兩班采煤，一班抽放瓦斯，工作面日推進(jìn)度為3m，下分層采高為2.2m。巷道布置如圖1所示。</p><p>　　圖1 巷道布置平面圖</p><p>　　5.已知抽放瓦斯參數(shù)： </p><p>　　經(jīng)實(shí)測(cè)煤層透氣性系數(shù)λ＝0.0276（m

8、2/MPa2.d)，如用未卸壓長(zhǎng)鉆孔預(yù)測(cè)抽煤層瓦斯，百米鉆孔瓦斯抽放量為0.01m3/min?hm；如用卸壓淺孔抽放瓦斯，百米鉆孔瓦斯抽放量為1.0m3/min?hm，同時(shí)λ值提高到27.6（m2/MPa2.d)；如用卸壓長(zhǎng)鉆孔預(yù)測(cè)抽煤層瓦斯，百米鉆孔瓦斯抽放量為0.05~0.1m3/min?hm；學(xué)生可根據(jù)以上測(cè)定的抽放參數(shù)選擇抽放方法。</p><p>　?。?）卸壓淺孔抽放時(shí)，抽放影響半徑為0.8m，鉆孔所

9、需要的抽放孔口負(fù)壓為12KPa，邊采煤邊抽放瓦斯。 </p><p>　　（2）未卸壓長(zhǎng)鉆孔抽放：鉆孔抽放半徑為2.5m，鉆孔孔口需負(fù)壓為20KPa，掘進(jìn)期間邊掘進(jìn)邊抽放瓦斯。 </p><p>　?。?）卸壓長(zhǎng)鉆孔抽放，鉆孔抽放影響半徑為2.5m，鉆孔孔口需要負(fù)壓為20KPa，邊采煤邊抽放。</p><p><b>　　三．設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b>

10、</p><p>　　1.工作面瓦斯儲(chǔ)量和可抽放瓦斯總量計(jì)算；</p><p>　　2.抽放瓦斯的必要性和可行性；</p><p>　　3.抽放方法的選擇；</p><p>　　4.繪制某礦回采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖；</p><p>　　5.瓦斯管道管徑選擇；</p><p><b>

11、　　6.瓦斯泵選型。</b></p><p><b>　　四．設(shè)計(jì)工作量：</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)、計(jì)算說(shuō)明書一份（手寫20頁(yè)左右）：</p><p><b>　　2. 圖紙：</b></p><p>　　1）礦井瓦斯抽放系統(tǒng)平面圖（1：1000）1張；</p>

12、<p>　　2）采煤工作面抽放鉆孔布置平面圖及剖面圖（1：500）1張；</p><p>　　3）地面（井下）泵房設(shè)備布置平面圖1張（1：200）；</p><p>　　五．指導(dǎo)教師：黃戰(zhàn)峰 萬(wàn)祥云 </p><p>　　六．設(shè)計(jì)時(shí)間：第16周</p><p>　　環(huán)境與市政工程系安全工程教研室</p><p

13、>　　2011年12月1日</p><p>　　瓦斯防治技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的</p><p>　　《瓦斯防治技術(shù)》課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)習(xí)該課程理論學(xué)習(xí)結(jié)束后進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是課程體系的主要組成部分。其目的是通過(guò)課程設(shè)計(jì)加深對(duì)《瓦斯防治技術(shù)》和其它課

14、程所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的理解。綜合應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算、繪圖和設(shè)計(jì)的能力為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)的任務(wù) </p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)大綱的要求，完成某綜采工作面本煤層抽放設(shè)計(jì)，編寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書并繪出抽放鉆孔布置平面圖和剖面圖；工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟和方法：</b>

15、;</p><p><b>　?。ㄒ唬┎擅娓艣r</b></p><p>　　1.根據(jù)給定條件和主要參數(shù)編寫。 </p><p>　　2.繪制出工作面布置圖。 </p><p>　　（二）工作面瓦斯儲(chǔ)量和可抽放瓦斯總量計(jì)算 </p><p><b>　　1.按煤層全厚計(jì)算</b>

16、;</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　W1—開采煤層瓦斯儲(chǔ)量,萬(wàn)m3；</p><p>　　k1—圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)可取1.1~1.3； </p><p>　　k2—不可采鄰近煤層瓦斯儲(chǔ)量系數(shù),可取1.2~1.4； </p><p>　　Ai—第i可采煤層煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量,

17、萬(wàn)噸；</p><p>　　Xi—第i可采煤層平均瓦斯含量,m3/t。 </p><p><b>　　2.按采高計(jì)算：</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　W2——按采高計(jì)算煤層瓦斯儲(chǔ)量，萬(wàn)m3； </p><p>　　Ai——采面長(zhǎng)度（m

18、)×采面走向長(zhǎng)（m)×煤的密度（t/m3）； </p><p>　　Ai——采面長(zhǎng)度（m)×采面走向長(zhǎng)（m)×采高（m)×煤的密度（t/m3）。 </p><p>　　3.工作面瓦斯抽放率 </p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　d——工作面瓦斯

19、抽放率（％） </p><p>　　q純－工作面瓦斯可抽放量 </p><p>　　QCH4－工作面絕對(duì)瓦斯涌出量 </p><p>　　q純純可根據(jù)學(xué)生所選擇的抽放方法計(jì)算確定 </p><p>　　4．工作面瓦斯可抽放量W3</p><p><b>　　式中：</b></p>&

20、lt;p>　　W3－工作面瓦斯可抽放量m3/min</p><p>　　W2－按采高計(jì)算煤層瓦斯儲(chǔ)量m3/min</p><p>　　d－工作面瓦斯抽放率（％） </p><p>　?。ㄈ┏榉磐咚沟谋匾院涂尚行?</p><p>　　1.抽放瓦斯的必要性 </p><p><b>　　2.抽放的可行

21、性 </b></p><p>　?。ㄋ模┏榉欧椒ǖ倪x擇 </p><p>　　1.本工作面采用本煤層瓦斯抽放有三種方式可供選擇 </p><p>　?。?）本煤層未卸壓長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，邊抽邊放； </p><p>　?。?）本煤層卸壓淺孔預(yù)抽瓦斯，邊采煤，邊抽放。（兩班采煤，一班抽放）； </p><p&g

22、t;　　（3）本煤層未卸壓長(zhǎng)鉆孔抽放，邊采邊抽。 </p><p><b>　　2．經(jīng)濟(jì)技術(shù)比， </b></p><p>　　（1）煤層透氣性系比較：</p><p>　?。?）百米鉆孔抽放量比較：</p><p>　?。?）抽放工藝比較： </p><p>　?。?）采用卸壓淺孔抽放瓦斯。 &

23、lt;/p><p>　　3．主要參數(shù)的確定及卸壓抽放瓦斯鉆孔布置 </p><p>　　1）主要參數(shù)的確定 </p><p>　?。?）鉆孔直徑為89mm；鉆孔深度為9m；鉆孔距為2m；鉆孔抽放影響半徑=2×0.8=1.6m。 </p><p><b>　?。?）鉆孔數(shù)N</b></p><p&

24、gt;　　N=工作面長(zhǎng)度-10（m）/孔距+1</p><p>　　（3）鉆孔總長(zhǎng)度為M： </p><p>　　M=鉆孔深度×n(m)</p><p>　?。?）工作面每分鐘可抽放量q純 </p><p>　　q純=M×百米鉆孔可抽放量(m3/min)</p><p>　　2）繪制鉆孔布置圖 &l

25、t;/p><p>　　根據(jù)選擇的卸壓抽放瓦斯方法，繪制鉆孔布置施工圖。 </p><p>　?。ㄎ澹├L制該回采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)圖 </p><p>　　根據(jù)巷道長(zhǎng)度和巷道布置，繪制抽放瓦斯管道系統(tǒng)圖。 </p><p>　?。?）管道長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)巷道長(zhǎng)度來(lái)確定，參考巷道布置圖。</p><p>　?。?）抽放管道吸入段長(zhǎng)

26、度 </p><p>　?。?）抽放管道排出段長(zhǎng)度</p><p>　?。┩咚构艿拦軓竭x擇 </p><p><b>　　1、管道內(nèi)徑計(jì)算 </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　D內(nèi)—瓦斯管道內(nèi)徑m</p><p&g

27、t;　　Q—管道混合瓦斯流量m3/min</p><p>　　V—管道中混合瓦斯的經(jīng)濟(jì)流速，m/s，一般取6~10m/s，考慮到管道內(nèi)瓦斯?jié)舛葹?0%。 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Q混—管道混合瓦斯流量m3/min </p><p>　　Q純—工作面純瓦斯可抽放量，m3/min；

28、</p><p>　　C—管道內(nèi)純瓦斯?jié)舛葹?0%</p><p>　　根據(jù)以上公式可以計(jì)算管道內(nèi)徑的大??；根據(jù)流速流量，選擇合適內(nèi)徑的管材。 </p><p>　　2、管道材料及壁厚 </p><p>　　考慮運(yùn)輸安裝方便，目前廣泛采用玻璃鋼管時(shí)Φ300~500壁厚為16mm </p><p><b>　　

29、（七）瓦斯泵選型</b></p><p><b>　　1．抽放阻力計(jì)算 </b></p><p>　?。?）直管阻力損失計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　H直—瓦斯管道直管阻力損失，Pa； </p><p>　　L—瓦斯管道直

30、管長(zhǎng)度，m； </p><p>　　△—混合瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度，管道內(nèi)純瓦斯?jié)舛葹?0%時(shí)，參考表1（或者取△=0.91）； </p><p>　　Q混—管道混合瓦斯流量m3/h，單位必須換算成m3/h ； </p><p>　　K0—管路系數(shù)，參考表2（或者取K0=0.71）； </p><p>　　D內(nèi)——瓦斯管道內(nèi)徑mm，單位必須換算

31、成cm，才能代入公式。</p><p>　　表1 在0℃及105 Pa氣壓時(shí)的△值</p><p>　　根據(jù)計(jì)算公式列表（如表3）計(jì)算管道吸入段及排出段的阻力損失：直管阻力損失=吸入道阻力+排出段阻力損失 </p><p>　　表2 不同管徑的系數(shù)K0值</p><p>　　表3管道吸入段及排出段的阻力損失</p><p

32、>　?。?）局部阻力損失計(jì)算（管路局部阻力損失按直管阻力損失15%計(jì)算） </p><p><b>　　總局部阻力損失</b></p><p>　?。?）抽放系統(tǒng)總阻力計(jì)算： </p><p>　　抽放系統(tǒng)總阻力損失 </p><p>　　2、瓦斯泵流量計(jì)算 </p><p><b&g

33、t;　　式中:</b></p><p>　　Q泵——瓦斯抽放泵額流，m3/min； </p><p>　　Q純——工作面抽放純瓦斯含量，m3/min； </p><p>　　C——瓦斯泵入口處純瓦斯?jié)舛?，?0%； </p><p>　　η——瓦斯泵機(jī)械效率，取80%； </p><p>　　k——瓦斯抽放

34、綜合系統(tǒng)，取K=1.2。 </p><p>　　3、瓦斯泵壓力計(jì)算 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　H泵——瓦斯泵壓力Pa</p><p>　　H總——瓦斯管路總阻力損失（排出段與吸入段阻力損失之和）； </p><p>　　H孔——抽放鉆孔所需的負(fù)壓，對(duì)液孔抽放

35、H孔取12000Pa； </p><p>　　K備——抽放備用系數(shù)K取1.2。</p><p>　　4 、瓦斯抽放泵真空度計(jì)算</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　i——瓦斯抽放泵的真空度，%；</p><p>　　H泵—瓦斯抽放泵提供的最大負(fù)壓，Pa，其值可通過(guò)式（1

36、7）進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　5、選擇瓦斯泵 </b></p><p>　　按教材P192表6-15、6-16選（注意表中1mbar=102Pa）ZBE1系列水環(huán)式真空泵選型的原則： </p><p>　　選出的泵的壓力≥計(jì)算出來(lái)的H泵;  流量≥計(jì)算出來(lái)的Q泵。</p><p>　　三、 設(shè)計(jì)進(jìn)

37、度安排：</p><p>　　礦井回采工作面瓦斯抽放系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)共計(jì)1周</p><p>　　第l天 查資料，熟悉題目階段；</p><p>　　第2天 采面概況及工作面瓦斯儲(chǔ)量和可抽放瓦斯總量計(jì)算；</p><p>　　第3天 抽放瓦斯的必要性和可行性論證及抽放方法選定；</p><p>　　第4天 繪制該回采工作面

38、瓦斯抽放系統(tǒng)圖；</p><p>　　第5天 瓦斯管道管徑選擇及瓦斯泵選型；</p><p>　　第6天 完善圖紙及整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書階段</p><p><b>　　第7天 答辯階段。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙：</b></p><p>　　1. 設(shè)

39、計(jì)說(shuō)明書應(yīng)按設(shè)計(jì)內(nèi)容和先后次序分章、分節(jié)編寫，計(jì)算部分和構(gòu)造特點(diǎn)應(yīng)附有必要的草圖，對(duì)于所采用的數(shù)據(jù)應(yīng)說(shuō)明其依據(jù)和理由。</p><p>　　整理后的說(shuō)明書應(yīng)編制章、節(jié)目錄，并附上設(shè)計(jì)任務(wù)書和指示書，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書應(yīng)文字簡(jiǎn)潔、字跡清晰。</p><p><b>　　2. 圖紙：</b></p><p>　　1）礦井瓦斯抽放系統(tǒng)平面圖（1：1000

40、）1張；</p><p>　　2）采煤工作面抽放鉆孔布置平面圖及剖面圖（1：500）1張；</p><p>　　3）地面泵房設(shè)備布置平面圖1張（1：200）；</p><p>　　五、指導(dǎo)教師：黃戰(zhàn)峰 田好敏 </p><p>　　六、設(shè)計(jì)時(shí)間：2009年12月28日--2010年1月3日共一周</p><p>　　七

41、、設(shè)計(jì)用參考資料：</p><p>　?。?］國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局，《煤礦安全規(guī)程》，煤炭工業(yè)出版社，2005年；</p><p>　?。?］國(guó)家煤礦安全監(jiān)督管理總局，《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006），2006年；</p><p>　?。?］煤炭工業(yè)部，《礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（MT5018-96），1996年；</p><

42、p>　?。?］煤炭工業(yè)部. 礦井瓦斯抽放管理規(guī)范. 北京：煤炭工業(yè)出版社，1997；</p><p>　　［5］建設(shè)部、質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2005），2005年；</p><p>　?。?］國(guó)家煤礦安全監(jiān)督管理總局，《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》（AQ1026-2006），2006年；</p><p>　　［7］

43、國(guó)家煤礦安全監(jiān)督管理總局，礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法（AQ1018-2006），2006年；</p><p>　?。?］林柏泉, 張建國(guó). 礦井瓦斯抽放理論與技術(shù). 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1996；</p><p>　?。?］朱銀昌,候賢文.煤礦安全工程設(shè)計(jì). 北京：煤炭工業(yè)出版社，1995；</p><p>　?。?0］于不凡,王佑安.煤礦瓦斯災(zāi)害防治與利用