12326工作面抽採 注氮 束管系統設計

2022-06-20 00:51:05 字數 3617 閱讀 1749

一、抽採設計

1、抽採方式及鑽孔布置

12326工作面預計絕對瓦斯湧出量為21m3/min,預計需抽採瓦斯量為8.4 m3/min,採用順層鑽孔、頂板走向鑽孔配合上隅角插管方式抽採瓦斯。

1)順層鑽孔

順層鑽孔在工作面上下順槽巷幫按開孔間距5m平行布置,覆蓋整個採煤工作面。

1)頂板走向鑽孔

12326工作面走向長1067公尺,在回風順槽下幫間隔60m布置乙個鑽場,鑽場尺寸:長×深×高=5×4×3.2m。

每個鑽場設計8個鑽孔,孔徑φ110mm,孔深70~100m,設計11個鑽場,鑽孔量約7600公尺;根據本面計算的冒落帶高度(h冒=3~5×m採高=7.8~13m。),設計頂板走向鑽孔的終孔點距煤層頂板垂高為20m,覆蓋從上隅角沿煤層傾向向下45m範圍。

(首個鑽場因工作面初採期間頂板不冒落,終孔點設計距煤層頂板垂高為8~10m)。

2)上隅角抽採

工作面回採時上隅角易積聚瓦斯,採取上隅角埋管方式抽採。回採期間,在上隅角充填垛上埋管,使用不小於3吋的鋼絲軟管3~5根,隨採隨移。

2、抽採線路

永久抽採線路

12326工作面鑽場(φ325mm)→12326工作面回風順槽(φ325mm)→北一(6-2)回風上山(φ426mm)→北一(6-2)回風石門(φ630mm)→抽採鑽孔或風井井筒(φ630mm)→地面管路(φ630mm)→地面永久抽採幫浦。

移動抽採線路

12326工作面採空區 (φ273mm)→12326工作面回風順槽(φ273mm)→北一(6-2)回風上山(φ273mm)→北一(6-2)回風石門(φ273mm)→-648m總回風巷(φ325mm)→南翼移動幫浦站。

3、抽採管徑的確定

抽採管徑d=0.1457

式中:q——管道內抽採混合氣體流量(m3/min)。

v——管道內氣體流速,取12m/s。

永久抽採純瓦斯量取7.4m3/min,瓦斯濃度按25%計算,需抽採瓦斯混合流量為29.6m3/min,則d=228.83mm。

移動抽採純瓦斯量取1.0m3/min,瓦斯濃度按5%計算,需抽採瓦斯混合流量為20m3/min,則d=188.10mm。

根據30%富餘要求,12326工作面永久和移動抽採系統管路分別選擇12吋(φ325mm)和10吋(φ273mm)滿足要求。

4、瓦斯幫浦選型

1)瓦斯幫浦流量計算:

q幫浦 =

式中 q幫浦──瓦斯抽幫浦的額定流量,m3/min;

q──最大抽採瓦斯純量,m3/min;

c──瓦斯幫浦入口處的瓦斯濃度,%;

η──瓦斯幫浦的機械效率,取0.8;

k──瓦斯綜合抽採係數,取1.2。

永久抽採系統最大抽採純量取7.4m3/min,代入上式計算得需抽流量為44.4 m3/min。

移動抽採系統最大抽採純量取1.0m3/min,代入上式計算得需抽流量為30 m3/min。

2)瓦斯幫浦壓力計算

瓦斯幫浦壓力,必須能克服抽採管網系統總阻力損失和保證鑽孔有足夠的負壓及能滿足幫浦出口正壓之需求。瓦斯幫浦壓力按下式計算:

h幫浦=(h總+h孔+h正)·k

式中 h幫浦──瓦斯幫浦的壓力,pa;

h總──抽採管路總阻力損失,pa;

h孔──抽採孔口所需負壓,取h孔=15000pa;

h正──瓦斯幫浦出口正壓,取h正=5000pa;

k──抽採備用係數,取k=1.2。

管路總阻力損失包括直管阻力損失和區域性阻力損失兩大部分。直管阻力損失按下式計算:

h直=9.8

式中 h直──直管阻力損失,pa;

l──抽採直管長度,m;

q──抽採管內瓦斯流量,m3/h;

d──抽採管道內徑,cm;

k0──係數,查表;

δ──混合瓦斯對空氣的相對密度,查表。

管路區域性阻力損失按直管阻力損失的15%計算。

永久系統:12326工作面永久系統混合流量q=2664m3/h,管道內徑dn=30~60cm,管道直管阻力按不同管徑分段計算,結果為h直=2168pa,h總=1.15×h直=2493.

2pa,h幫浦=26991.84pa。

移動系統:12326工作面移動系統混合流量q=1800m3/h,管道內徑dn=25~30cm,管道直管阻力按不同管徑分段計算,結果為h直=17590pa,h總=1.15×h直=20229pa,h幫浦=61958pa

3)根據上述計算結果,永久系統q幫浦=44.4 m3/min,h幫浦=26991.84pa;移動系統q幫浦=30 m3/min,h幫浦=61958pa,查抽採幫浦效能曲線知,地面永久系統的2bef-72型抽採幫浦及井下移動系統的2be1-303型抽採幫浦完全滿足要求。

二、防滅火設計

13-1煤層為ⅱ類自燃煤層,自然發火期為3~6個月。工作面回採期間,採用回風co監測系統、取樣化驗分析和人工檢測等手段**預報採空區自然發火情況,採用灌漿、注氮和控制採空區漏風量等措施預防自然發火。

1、注氮系統

1)管路路線

地面注氮站(φ219mm)→注氮鑽孔(φ219mm)→-648m北一(6-2)回風石門(φ219mm)→-648m北一(6-2)回風巷(φ219mm)→-640~-495煤層膠帶機上山(φ159mm)→12326膠帶機順槽(φ108mm)。

注氮管路安裝情況見設計圖。

2)管路敷設

注氮管路使用φ219mm、φ159mm套管敷設至6-2膠帶機上山,採用φ108mm吋管沿下順槽下幫敷設,並安設支管(支管管徑為φ89mm),根據需要隨時對採空區進行注氮。

3)注氮方法

回採時根據工作面推進度及co情況,實施下隅角預埋管注氮,主要用於工作面收作、拆架、停採時的防滅火,也可用於該面高冒區、老空區的防滅火。

三、束管監測系統

1、束管系統

束管路線:地面分析室jsg-7束管監測站→副井12芯束管→-648m北一(6-2)軌道石門→北一(6-2)上山採區軌道上山→12326回風順槽提料斜巷→12326回風順槽切眼。

管路安裝情況見設計圖。

採用jsg-7束管監測站對井下自然發火情況進行監測。系統在微機的控制下通過束管採集井下監測地點的氣體,進入紅外分析儀和色譜分析儀中進行精確分析,實現對ch4、c2h6、c2h4、c2h2、co、co2、n2、o2等氣體含量的**監測。根據監測結果判斷採空區遺煤的氧化自燃狀態,確定採空區氧化帶、自燃帶和窒息帶的範圍,並據氣體濃度梯度大致確定高溫區域的範圍,以便及時採取措施。

2、束管埋設

測點布置:束管沿12326回風順槽上幫敷設,吊掛在巷道頂部,共敷設3路單芯束管,第乙個測點埋入採空區直到距工作面切頂線30m,第二個測點始終在上隅角,第三個測點始終在工作面t1探頭處,迴圈交替每30公尺埋入乙個取樣頭,埋入採空區束管使用2吋鐵管護套保護。埋設深度可根據實際監測分析結果進行調整。

3、束管敷設要求

1、束管管纜受拉強度要滿足在立井井筒的安裝要求,使用卡子、卡篐或其它夾持裝置進行敷設,夾持裝置需能承受束管管纜的重量。

2、束管管纜用吊鉤懸掛,不得懸掛在風筒和水管上。井下束管管纜掛鉤間距為1公尺,立井井筒、地面掛鉤間距為3公尺。

3、在巷道中懸掛高度要保證束管管纜在礦車掉道時不受撞擊,在束管管纜墜落時不落在軌道上。

4、束管管纜在立井井筒布置時不得留有接頭。

5、束管管纜與壓風管,供水管在巷道同一側敷設時,必須敷設在管子上方。

6、束管管纜與電力電纜分掛在井巷、立井井筒的兩側,在地面布置時,應與電纜分開懸掛。

7、束管管纜穿牆壁部分應用套管保護,並且嚴密堵管。

8、管纜轉彎角度不得小於90°。

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