杨艳伟
（晋能控股煤业集团大峪煤业，山西 晋城 048400）
大通煤业位于山西省高平市陈区镇，隶属于晋能控股煤业集团。矿井批准开采3号～15号煤，设计生产能力为1.2 Mt/年，为高瓦斯矿井。2017年7月，由煤科集团沈阳研究院有限公司完成了大通煤业3号煤瓦斯井下抽采工程设计工作，矿井设计抽采规模为4.54 m3/min。大通煤业3号煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.049 d-1、透气性系数为1.014 9 m2/（MPa2·d）、平均百米钻孔抽放量为0.0551m3/min，视密度为1.44t/m3。
根据2010年10月河南理工大学编制的3号煤层矿井瓦斯涌出量预测报告，本着矿井涌出量最大时期，取预测最大原则，得出：本矿在开采3号煤层时，矿井最大相对瓦斯涌出量为7.17 m3/t，最大绝对瓦斯涌出量18.11 m3/min；
回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为6.19 m3/min，单个掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为1.89 m3/min。依据煤矿安全规程（2016版）、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》安监总煤装〔2011〕163号规定及安监总煤装〔2011〕162号《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》第九条[1-2]，矿井为高瓦斯矿井，应建立瓦斯抽采系统进行抽采。大通煤业回采工作面采用U型通风，而U型通风易形成采空区瓦斯在通风负压作用下造成上隅角和回风巷道的瓦斯超限，为了回采工作面的安全生产，有必要建立瓦斯抽采系统。
开采层瓦斯抽采的可行性是指在原始透气性条件下进行预抽的可能性，一般来说以煤层的透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数来判定，大通煤业3号煤透气性系数为1.014 9 m2/（MPa2·d），由于瓦斯含量和透气性系数较高，需进行瓦斯抽采工作。
3.1 管路敷设路线
大通煤业瓦斯抽采泵站建立在回风立井工业广场内，抽采管路通过回风立井敷设至井下各巷道、采掘工作面和采空区。抽采管路敷设路线：采空区、回采巷道、预抽巷道→回风大巷→回风立井→地面管路→瓦斯抽放泵站。
3.2 管径选择
根据《大通煤业3号煤瓦斯抽采初步设计》中抽采管径的计算，主管路管径为426 mm，干管管路管径为426 mm，支管、邻近煤层抽采支管、已采采区支管、准备回采预抽支管和回采工作面预抽支管管径为325 mm，管路材质均为螺旋焊接钢管[3]。
瓦斯抽采管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。计算管网阻力应在抽采管网系统敷设线路确定后，按其最长的线路和抽采最困难时期的管网系统计算。根据大通煤业巷道布置情况，抽采最困难时期系统主管路长1 500 m，干管路长700 m左右，支管路长500 m左右。
4.1 摩擦阻力
式中：H为阻力损失，Pa；
L为管路长度，m；
Q0为标准状态下的混合瓦斯流量，m3/h；
d为管路内径，mm；
v0为标准状态下的混合瓦斯运动黏度，m2/s；
ρ为管路内混合瓦斯密度，kg/m3；
Δ为管路内壁的当量绝对粗糙度，mm；
P0为标准大气压力，取101 325 Pa；
P为管路内气体的绝对压力，Pa；
T为管路中的气体温度为t时的绝对温度，K；
T0为标准状态下的绝对温度，取290 K；
t为管路中的气体温度，℃。
管路局部阻力可按管路摩擦阻力的10%～20%计算，取15%。
由下页表1可知：抽采系统从工作面到地面抽采泵站之间管路最大总摩擦阻力H摩低为5 555 Pa。
4.2 局部阻力（H局）
抽采管网系统管件局部阻力H局按管道总摩擦力阻力的15%考虑，H局低=0.15H摩低=0.15×5 555=833.25 Pa。
表1 抽采系统管路摩擦阻力计算结果表
4.3 各系统总阻力（H总）
瓦斯抽采管网系统的总阻力H总，抽采系统总阻力H总低=H摩低+H局低=5 555+833.25=6 388.25 Pa。
5.1 参数计算
5.1.1 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，经抽采管路到抽采泵，再到释放点所产生的全部阻力损失，计算管网阻力应在抽采管网系统敷设线路确定后，按其最长的线路和抽采最困难时期的管网系统进行计算。标准状态下抽采系统压力可按式（2）计算：
式中：H为抽采系统压力，Pa；
Hr为抽采设备入口侧（负压段）10～15年内管路最大阻力损失，Pa；
Hc为抽采设备出口侧（正压段）管路阻力损失，Pa；
K为抽采系统压力富余系数；
hrm为入口侧（负压段）管路最大摩擦阻力，Pa；
hrj为入口侧（负压段）管路局部阻力，Pa；
hk为抽采管路入口负压，Pa，抽采系统取6 700 Pa；
hcm为出口侧（正压段）管路最大摩擦阻力，Pa；
hcj为出口侧（正压段）管路局部阻力，取500 Pa；
hz为出口侧（正压段）的出口正压，取5 000 Pa。
瓦斯抽采泵压力计算结果见表2。
5.1.2 抽采泵工况压力
表2 瓦斯抽采泵压力计算表
式中：Pg为抽采泵工况压力，Pa；
Pd为抽采泵站的大气压力，取92 018 Pa。
抽采泵工况压力计算见表3。抽采泵工况压力取70 kPa。
表3 抽采泵工况压力计算表
5.2 水环真空泵选型
根据《大通煤业3号瓦斯抽采初步设计》中选用2BEC62型水环式真空泵对井下进行抽采作业，其中一台工作、一台备用及检修，选用的水杯式真空泵完全能够满足矿井瓦斯抽采需求。
根据大通煤业3号煤瓦斯地质各类参数设计的瓦斯抽采系统，该系统设计科学合理，能够有效地防范采掘工作面的瓦斯，为井下采掘工作的瓦斯防治提供了可靠的科学保障。合理可靠的抽采设计不仅实现了抽采达标，还保证了矿井的高产高效。
猜你喜欢 摩擦阻力煤业大通 陕西煤业拟347.63亿元收购彬长矿业及神南矿业股权矿山安全信息(2022年36期)2023-01-04距离完美只差一点 上汽大通MAXUS G90车主之友(2022年4期)2022-08-27航空发动机起动过程摩擦阻力矩计算分析航空发动机(2021年1期)2021-05-22潞安化工集团司马煤业公司记者观察(2020年31期)2020-11-28潞安化工集团司马煤业公司记者观察(2020年11期)2020-11-25——上汽大通D90……虞展">寻找你心中的完美之车——上汽大通D90……虞展汽车与新动力(2018年2期)2018-05-09超大型集装箱船靠泊分析中国水运(2017年6期)2017-06-13上汽大通:C2B个性化定制未来汽车与新动力(2016年6期)2017-01-04上海大通的黄金十年汽车与新动力(2015年2期)2015-03-30采空区空气冲击波流速及其在巷道中的传播规律研究科技与创新(2014年16期)2014-10-20