瓦斯泵选型设计

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1、瓦斯抽采系统1.1 瓦斯危害成分及储量一)、 瓦斯危害成分概述1、瓦斯在煤体中存在的状态有二种：一种为游离状态，一种为吸附状态。在天然条件下，煤体中以吸附状态贮存的瓦斯约占80-90%，以游离状态贮存的占10-20%，总体来说，瓦斯绝大部份是以吸附状态存在的。2、瓦斯成分矿井瓦斯成分比较复杂，主要是甲烷（CH4）占80-90%，此外还有其他烷类如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、二氧化碳（CO2）和其他气体，有些煤层瓦斯中还含有氢气（H2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）等气体。该矿其瓦斯含量以CH4最多，其次为CO2、重烃等，这些气体都必须进行处理，防止事故发生。二）、瓦斯储量1、瓦斯

2、储量计算范围矿井可采煤层及受采动影响的围岩。2、瓦斯储量矿井瓦斯储量按下式计算：式中：W矿井地质资源/储量，Mm3;W1矿井可采煤层瓦斯储量，M m3;式中：A1i矿井i可采煤层的地质储量, M t;W1i矿井i可采煤层的瓦斯含量, m3 /t；W2受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，M m3;式中：A2i受采动影响后能够向开采空间排放的i不可采煤层的地质储量，M m3;W2i受采动影响后能够向开采空间排放的i不可采煤层的瓦斯储量， m3/t;因为地质报告没有提供不可采煤层的地质储量，因此受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量按可采煤层瓦斯储量10%计算。W

3、3-受采动影响后能够向开采空间排放的岩层瓦斯储量，M m3;k围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.050.20,取K=0.1。个煤层采用两个采区瓦斯含量的平均值计算矿井瓦斯储量和可抽采量。经计算矿井区域内地质瓦斯储量为301.85Mm3，计算结果见表1-1。表1-1 矿井地质瓦斯储量计算表煤层可采煤层瓦斯含量(m3/t)可采煤层地质储量(万吨)可采煤层地质储量(Mm3)不可采煤层的瓦斯储量(Mm3)受采动影响能向开采空间排放的岩层瓦斯储量(Mm3)矿井地质储量(Mm3)312.2919223.6412.817121.89912.7516721.31013.0527636.021215.012303

4、4.521715.3430646.941815.4226340.551915.515924.64总计249.4624.9527.44301.853、可抽放量（1）瓦斯抽放率根据本章叙述，矿井瓦斯抽放率为61%。（2）可抽瓦斯量根据AQ1027-2006可按下式概算：可抽瓦斯量系指矿井瓦斯储量中在目前的开采条件和技术水平下能被抽出来的瓦斯量，根据采矿设计手册，矿井为多煤层开采下行式开采，对下邻近层，其可抽量采用下式计算：N=0.9式中：N可抽瓦斯量， m³/t；bm不陷落邻近层的瓦斯放出系数，一般取0.9；mc邻近层的厚度；m开采层的厚度；Wh煤层瓦斯含量；Wc残存瓦斯含量。C-丢煤百

5、分率%根据以上计算后，还应附加一修正值进行修正（查表法取）。矿井各煤层抽采量见表1-2。表1-2 矿井各煤层可抽采量统计煤层编号瓦斯含量残存瓦斯含量（m³/t）丢煤百分率%邻近层厚度（m）开采层厚度（m）不陷落修正值可抽瓦斯量（m3/t）邻近层的（m³/t）瓦斯放出系数312.291.531.32.080.90.15.63412.81.5431.441.30.90.210.42912.751.4232.581.440.90.516.951013.051.4431.982.580.90.27.441215.011.5433.261.980.90.618.521715.341.

6、5932.453.260.90.68.631815.421.5631.192.450.90.65.621915.51.5730.41.193.914、抽放服务年限矿井抽放服务年限为矿井服务年限（20a）。1-2、瓦斯抽采1）抽采瓦斯的必要性瓦斯抽采旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。众所周知，加强通风是处理瓦斯的最有效方法，而当瓦斯涌出量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时或采用通风方法不合理时，就应当采取抽采瓦斯措施，对于局部区域的瓦斯超限（如采面上隅角等处），采用通风方法可能无法解决瓦斯问题或采用通风方法不合理时，也必须采取瓦斯抽采措施。根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局（安

7、监总煤装2007188号文）关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见，明确指出，煤矿瓦斯先抽后采是治理瓦斯的根本性措施。先抽后采的指导原则：煤矿瓦斯抽采必须落实“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，把实现瓦斯先抽后采与实现矿井瓦斯全方位监测监控、坚持采掘工作面“以风定产”有机结合起来，实现对瓦斯的综合防治。同时，煤矿瓦斯先抽后采还必须坚持“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”的原则，把煤矿瓦斯先抽后采真正落到实处。 多措并举就是要紧密结合本企业的实际，充分利用地面和井下的空间，提前预留抽采时间，采取多种可能采用的有效抽采技术和工程措施，并加大科技创新、政策支撑、严格法规标准和现场管理，全面加强先

8、抽后采，实现抽采达标。 应抽尽抽就是对应当进行瓦斯抽采的煤层，都必须先抽采瓦斯，达到基本指标要求后再安排采掘；在此基础上，要对煤层瓦斯尽最大能力进行抽采，努力实现煤炭开采前瓦斯抽采的最大化。 抽采平衡就是在对煤层瓦斯抽采工作超前规划、超前设计、超前施工的基础上，确保煤层预抽时间和瓦斯预抽效果，保持抽采达标煤量和拟安排生产准备及回采的煤量相平衡，也就是矿井采掘活动严格控制在瓦斯抽采达标的区域和煤层内。 先抽后采的工作目标：一是要满足采掘工作面防止煤与瓦斯突出的要求。突出煤层突出危险区域的采掘工作面经预抽后，瓦斯含量和瓦斯压力能够达到基本指标规定要求； 二是满足采掘工作面安全生产的要求。煤层经预抽

9、瓦斯后，采掘工作面瓦斯抽采率、煤的可解吸瓦斯含量和回风流瓦斯浓度达到基本指标的要求； 三是逐步实现“抽、掘、采”平衡。煤层经预抽瓦斯后，抽采达标煤量能够满足安全掘进和安全回采的要求。 另外，从资源利用和环保的角度看，瓦斯是一种优质洁净的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，改善能源结构，保护大气环境，取得显著的经济效益和社会效益。从资源利用和环保的角度看，也有必要进行瓦斯抽采，变被动为主动开发。根据该矿井预计的瓦斯涌出情况，参考类似条件矿井瓦斯抽采经验，初步确定该矿井设置高、低压两套瓦斯抽采系统。2） 抽采瓦斯的可行性钻孔抽采煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要方法之一，钻孔抽采煤层瓦斯减弱直

10、至消除煤层突出危险性的实质在于：向煤层内打一定数量的钻孔，造成煤层局部卸压，并抽排煤层中的瓦斯，使煤层中瓦斯的潜能得到释放，同时降低了煤体中的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层的收缩变形，使煤层的地应力下降，透气性增大，地应力和瓦斯压力梯度减小，煤体的强度增大，这样就从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的阻力两个方面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果。开采未卸压层瓦斯抽采的可行性是指在原始透气性条件进行预抽的可能性。最常用的衡量瓦斯抽采难易程度的指标是煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。衡量煤层可抽性的指标主要有下列三项： 煤层的透气性系数()； 钻孔瓦斯流量衰减系数(p)； 百米钻孔瓦斯极

11、限抽采量(Qj)；煤层抽采瓦斯难易程度分类风表1-3。表1-3 煤层预抽瓦斯难易程度分类表 指标难易程度p（d-1）（m2/Mpa2.d）容易抽采0.00310可以抽采0.0030.05100.1较难抽采0.050.1由于该矿在地质勘查阶段未做相应的工作，建议在今后进行论证，以确定煤层进行预抽的可能性。3）瓦斯抽排根据前述3.1.3节计算结果，高负压抽采量按13 m3/min进行抽采设备选型。低负压抽采量按6m3/min进行设计。抽采总量为19m3/min。采面风排瓦斯量为4.0m3/min，掘进面风排瓦斯量为0.69m3/min。1.2抽采系统和方法1、瓦斯抽采系统的选择及合理性分析1）瓦斯