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>>产品知识

煤矿瓦斯抽放设备

 抽放瓦斯的设备主要有钻机、封孔装置、管道、瓦斯泵、安全装置和检测仪表。钻机根据钻孔深度选择,可用专用于打抽放钻孔的钻机(装有排放瓦斯装置),也可以用一般钻机。钻孔打好后,将孔口段直径扩大到100~120mm,插入直径70~80mm的钢管,用水泥砂浆封孔,也可以用胶圈封孔器或聚胺脂封孔。封口深度视孔口附近围岩性质而定,围岩坚固时2~3m,围岩松软时6~7m,甚至10m左右。封孔后,必须在抽放前用弯管、自动放水器、流量计、铠装软管(或抗静电塑料软管)、闸门等将钻孔与抽放管路连接起来,
    1、抽放瓦斯的管道
    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。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/s<V<20m/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。
    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;
    Qc--管内混合气体(瓦斯与空气)的流量), m3/h
    k---系数 见表(9-7-3)
    C---混合气体中的瓦斯浓度。
 
    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 0.0710.072
    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:

    式中 hf--i段管道的摩擦阻力,Pa。
    2 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,要求抽放负压高的矿井。
    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。
    3、流量计
    为了全面掌握与管理井下瓦斯抽放情况,需要在总管、支管和各个钻场内安设测定瓦斯流量的流量计。目前井下一般采用孔板流量计,如图(9-7-11)所示。孔板两端静压差h(可用水柱计测出)与流过孔板的气体流量有如下关    系式:
    Q=9.7×10-4×K{h×P/[0.716×C +1.293(1-C)]}1/2 (9-7-4)
    式中 Q--温度为20℃,压力为101.3Pa时的混合气体流量,m3/min;
    h--孔板两端静压差,Pa;
    P--孔板出口端绝对静压,Pa;
    C--瓦斯浓度,%;
    K--孔板流量系数,K=Kt×c×Sk×60 (m2.5/min)
    C1--流速收缩系数,取0.65;
    Kt--孔板系数(加工精度好时取1);
    Sk--孔板孔口面积,m2;
    4、其它装置
    1)放水器 为了及时放出管道内的积水,以免堵塞管道。在钻孔附近和管路系统中都要安装放水器。最简单的放水器为“U”形管自动放水器当U型管内积水超过开口端的管长时,水就自动流出。这种放水器多用于钻孔附近,管的有效高度必须大于安装地点的管道内负压。人工放水器,正常抽放时打开放水器的1号阀门,关团2号和3号阀门,管道里的水流入水箱。放水时,关闭1号阀门,打开2号和3号阀门将水放出。
    2)防爆、防回火装置
抽放系统正常工作状态遭到破坏,管内瓦斯浓度降低时,遇到火源瓦斯就有可能燃烧或爆炸。为了防止火焰沿管道传播,正常抽放时,瓦斯由进气口进入,经水封器由出口排出。管内发生瓦斯燃烧或爆炸时,火焰被水隔断、熄灭、爆炸波将防爆盖冲破而释放于大气中。
    防回火网多由4~6层导热性能好而不易生锈的铜网构成,网孔约0.5mm
《规程》规定,利用瓦斯时,抽出瓦斯中的瓦斯浓度不得低于30%;不利用瓦斯时,用干式抽气设备,瓦斯浓度不得低于25%。
    抽出的瓦斯,可以按其浓度的不同,合理地加以利用:浓度为35~40%时,主要用作工业、民用燃料;浓度50%以上的瓦斯可以用作化工原料,如制造炭黑和甲醛。抚顺、阳泉、天府、中梁山和淮南等局矿都已建厂生产。