3.3　抽放參數的確定

3.3.1 抽放周期

鑽孔抽放瓦斯的總量在一定時間內隨著時間的延長而增大，而抽放鑽孔瓦斯湧出強度隨著時間的延長而衰減。因此，隨著時間的延長，鑽孔的瓦斯抽放量不是無限增大的，而是有一個極限值。而且由於礦井的生產情況和接替關係，也不允許有太長的預抽時間。因此，為了使鑽孔的瓦斯抽放量達到一定的要求，必須保證有必要的抽放時間，但抽放時間太長，對提高瓦斯抽放量的作用也不明顯。

3.3.1 .1邊掘邊抽鑽孔的抽放周期

邊掘邊抽鑽孔是在為了處理掘進頭瓦斯超限而打的鑽孔，目的是為了攔截煤層瓦斯大量的湧入到掘進工作麵，當掘進工作麵推過鑽孔所對應的位置時，其作用將不再明顯。因此掘進工作麵推進越快，抽放周期越短。

3.3.1 .2順層抽放鑽孔的抽放周期

鑽孔抽放瓦斯的總量在一定時間內隨著時間的延長而增大，而抽放鑽孔瓦斯湧出強度隨著時間的延長而衰減。因此，隨著時間的延長，鑽孔的瓦斯抽放量不是無限增大的，而是有一個極限值。而且由於礦井的生產情況和接替關係，也不允許有太長的預抽時間。因此，為了使鑽孔的瓦斯抽放量達到一定的要求，必須保證有必要的抽放時間，但抽放時間太長，對提高瓦斯抽放量的作用也不明顯。在滿足抽放率要求的情況下，根據工作麵接替關係，確定鑽孔預抽時間為6～12個月。

3.3.3 抽放負壓

根據《瓦斯抽放管理規範》要求，封閉式鑽孔預抽的孔口抽放負壓不低於15kpa，預抽的孔口抽放負壓越大抽放效果越好，按其它礦井的瓦斯抽放經驗，確定鑽孔孔口抽放負壓為15kpa，掘進工作麵邊掘邊抽鑽孔孔口負壓為7—15 kpa。

3.4 瓦斯抽放施工設備　

3.4.1 鑽機

根據目前國內各生產廠家的各種鑽機型號、性能、使用環境及價格等進行調研後，推薦選用國產重慶淑維機電設備製造廠生產的KHYD80－ZJ型電鑽，該鑽機具有功率大、操作簡單、體積小、重量輕、解體性能好，搬運安裝方便、傳動效率高、不卡鑽、進退自由等優點；該鑽機主要由YBD礦用防爆型專用電鑽電動機、減速箱、機架、立拄、鑽具五部分組成。鑽機主要參數見表3－1。

表3－1 KHYD80－ZJ鑽機主要參數見表

型號

KHYD80－ZJ

適應煤岩硬度係數:

f=≤5

鑽進深度（m）

75

鑽孔直徑（mm）

開孔

φ87、φ115

終孔

φ70、φ65

鑽矸直徑（mm）

φ42

鑽孔傾角

0— 360 ⁰

輸出轉速（r/min）

230

輸出扭矩（N.m）

》65

鑽進推力(KN)

10

推進速度(m/min)

1.4—11

電機功率(kw)

3、4

整機質量(kg)

200左右

3.4.2 泵封孔

采用機械封孔泵封孔，封孔長度容易達到設計要求，封孔效率高，鑽孔封孔效果好。瓦斯抽放鑽孔推薦采用BFK-10/1.2型礦用封孔泵進行封孔。BFK型礦用封孔泵主要應用於煤礦瓦斯抽放封孔，該泵自身具有攪拌、輸送高稠度漿料功能，封孔質量可靠，封孔工藝簡單，使用方便，易於維護。其工作壓力1.2Mpa，流量為8－ 10L /min，電機功率3kw，質量 220kg ，封孔長度水平孔達到 30m ，垂直孔能達到 20m 。

3.4.3 .抽放參數考察儀器儀表

抽放中對抽放管路及鑽孔的抽放參數進行考察，以便對瓦斯抽放效果作出準確評價。抽放參數考察的儀器儀表主要有：φ 15 0mm 孔板流量計、皮托管流量計、J2.5家用煤氣表、水銀壓差計（或真空表）、水柱壓差計，氣體采樣器等。

3.5 抽放鑽孔施工要求

⑴鑽孔的開孔位置、鑽孔施工參數必須嚴格按設計要求進行；

⑵施工中每班應對鑽孔進尺、煤岩孔長度以及施工地點瓦斯濃度進行詳實記錄；

⑶在鑽孔施工中設瓦檢員對施工中瓦斯濃度進行監測，對於鑽孔施工處的通風、安全管理建議按煤巷掘進麵的有關要求執行；

⑷施工地點必須保證一定的供風量，且不能間斷；

⑸鑽機操作台不得正對孔口，操作人員在距孔口 3m 外處的操作台上操作。鑽孔施工期間，所有人員不得站在孔口正對處，防止噴煤、噴瓦斯傷人；

⑹鑽孔施工完成後，應即時進行封孔和接抽。鑽孔采用注漿封孔，封孔深度不小於 5m 。

3.6 封孔工藝

抽放鑽孔封孔方式主要有機械封孔泵封孔、聚胺脂封孔、人工水泥沙漿封孔等。封孔段長度根據抽放方法和鑽孔布置確定。

為了減少工人勞動強度和封孔質量，一般使用機械封孔泵封孔。本次設計采用BFK-10/1.2型礦用封孔泵進行封孔。具體方法應參考說明書要求。

封孔管采用抗靜電的工程塑料管或鐵管。封孔材料采用425矽酸鹽水泥砂漿，配比為1：0.4，孔內抽放管長度 7m ，為 1.5英寸 雙抗塑料或鐵管，抽放管在孔內端鑽10－20個直徑 10mm 的小孔，並用雙層鐵篩網紮好。

封孔工藝過程：

一般在打鑽將要結束時就可開始準備水泥砂漿。水泥砂漿一般應加入適量的膨脹劑，以避免凝固後收縮出現裂縫。當鑽孔傾角較小時可適當增大漿液的濃度。封孔泵與所封鑽孔的連接示意思圖3—3—2所示

井下封孔操作方法為：

a、檢查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否帶全。

b、檢查抽放鑽孔所需的抽放管是否齊全，長度是否達到要求。

c、根據井下抽放鑽孔的封孔深度，計算所需要的水泥量，一般封 6m 的鑽孔用一包水泥，水泥：砂＝1：0.4（重量比）。

d、直接將井下裝水泥的袋子纏繞在抽放管上，用麻繩或麻線等，將抽放管、注漿管及水泥袋捆緊送入鑽孔內封住孔口。

e、按泵的01manbetx 01manbetx ，開動泵拌水泥漿，均勻後並開始注漿，水泥漿先將袋子脹大，並封住鑽孔，繼續注漿直到注完為止，注漿時，孔口可能會漏一些漿，但不會影響整個封孔質量；注完後即可直接將注漿膠管撥出。

f、所有要封的鑽孔封完後，要將封孔泵清洗幹淨。

4、移動抽放係統的設計和抽放管路的敷設

根據礦井瓦斯異常湧出區煤層瓦斯的賦存狀況和抽放布置，確定礦井采用井下移動式瓦斯抽放泵站進行局部瓦斯抽放。

在選擇瓦斯抽放管路係統時，主要根據抽放泵站位置、開拓巷道布置、管路安裝等進行確定。抽放管路應盡量選擇敷設在巷道曲線段少和距離短的線路中，盡可避開運輸繁忙巷道，同時還要考慮供電、供水、運輸方便。

四川省仁壽縣洪發煤業有限責任公司(大洪煤礦)礦井瓦斯抽放係統主要為解決井下局部瓦斯異常問題，因此將抽放泵站安設在井下硐室內。本次設計將抽放泵站硐室設在二水平井底車場附近，瓦斯排放管道通過回風斜井到地麵排空。其泵站位置及管路敷設線路瓦斯抽放係統管路布置圖。

4.1抽放管管徑和管材的選擇

4.1.1 抽放管徑計算

瓦斯管管徑一般采用下式計算，並參照抽放泵的實際能力留有備用量，同時考慮運輸和安裝的方便。

式中D——瓦斯管內徑，m；

Q——瓦斯管中的瓦斯流量，純量按 2m ³ /min，濃度按30%考慮；

V——瓦斯管中的瓦斯平均流速，一般取v=5～ 10 m /s，取10。

＝ 0.122m

因此，礦井瓦斯抽放主管徑選擇 0.150m ；支管管徑選擇 0.100m 。

4.1.2 抽放管材確定

抽放管材均選擇無縫鋼管。

4.2 移動抽放泵的選擇和安裝

4.2.1 瓦斯抽放泵流量計算

瓦斯抽放泵流量應滿足抽放瓦斯係統服務年限內最大抽放量的需要。

計算公式：Q_泵=Q_純K/Cη=（2×1.2）/（0.3×0.8）= 10m ³ /min

式中：Q_泵——瓦斯泵的額定流量 m³/min

Q_純——最大抽放瓦斯純量 m³/min

K——瓦斯抽放係數，取1.2

C——瓦斯泵入口處的瓦斯濃度，%

η——瓦斯泵的機械效率，80%

抽放泵工作在最大壓力，即抽放負壓27.22 Kpa時的吸氣流量為：

Q_泵吸=Q_泵/（1—μ）

式中μ——抽放泵真空度μ=H泵/P，

P——大氣壓力，80kPa，

則抽放泵工作吸氣流量：（工況狀態下）

Q_泵吸=10/（1—24.84/80）

= 17.15m ³ /min

4.2.2 瓦斯泵壓力計算

①抽放管路總阻力損失包括直管阻力損失和局部阻力損失兩大部分。直管阻力損失按下式計算：

H_直＝9.81*

式中H_直──直管阻力損失，Pa；

L──抽放直管長度，m；

Q──抽放管內瓦斯流量，m³/h；

D──抽放管道內徑，cm；

K₀──係數，查表；

Δ──混合瓦斯對空氣的相對密度，查表。

瓦斯管道阻力損失計算應選擇抽放係統服務年限內阻力最大的一條抽放管路進行計算。根據大洪礦井開拓布置，從回風上山到采麵運輸巷、回采工作麵瓦斯管路最長，因此按回采工作麵、掘進工作麵到泵站為支管路 300m 計算抽放管道阻力損失。

主管道從運輸大巷、抽放泵站經回風下山、回風斜井至地麵長 527m ，其阻力為：

H₁=9.81×[527×（7×60）²×0.866]/（0.7×15⁵）

=1725Pa

支管從運輸大巷至回采工作麵運輸巷。管道長 4 00m ，其阻力為：

H₂=9.81×[400×（4.2×60）²×0.866]/（0.62×10⁵）

=3480Pa

抽放管道係統的管道摩擦阻力損失：

H=H₁+H₂=1725+3480=5205Pa

②局部阻力損失計算

局部阻力按管道阻力損失的15%考慮即：

H_局=H30%=5025×15%=781Pa

③總阻力損失計算

H_總=H+H_局=5025+781=5806Pa

④瓦斯抽放泵壓力計算

瓦斯泵壓力，必須能克服抽放管網係統總阻力損失和保證鑽孔有足夠的負壓及能滿足泵出口正壓之需求。瓦斯泵壓力按下式計算：

H_泵＝（H_總+H_孔+H_正）·K

式中H_泵──瓦斯泵的壓力，Pa；

H_總──抽放管路總阻力損失，Pa；

H_孔──抽放孔口所需負壓，取H_孔＝15000Pa；

H_正──瓦斯泵出口正壓，取H_正＝2000Pa；

K──抽放備用係數，取K＝1.2。

則：H_泵=（5.8+15+2）1.2

=27.36　kPa