煤礦瓦斯抽采方式及設備選型

付建軍

(山西新景礦煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤礦開采過程中，瓦斯事故是主要災害之一，這些對煤礦工人的生命安全以及煤礦企業的生產發展都有非常嚴重的影響。瓦斯抽采是治理瓦斯事故的重要手段，選擇合適的煤礦瓦斯抽放設備顯得尤為重要。

1 瓦斯抽采技術

1.1 確定的基本原則

通過分析近年來在煤礦開采過程中所出現的瓦斯事件，可以發現，在實際開采煤礦的過程中，可以通過確定礦井煤層掘進工作面、回采工作面瓦斯涌出量以及鉆孔瓦斯涌出總量的百分比，來確定合適的瓦斯抽放工藝。

瓦斯抽采應當根據實際的煤礦開采環境進行，主要看煤層中瓦斯的含量、煤層透氣性、巷道的實際布置情況、煤層所處的地質條件等。如果實際的開采環境已經基本滿足了瓦斯抽放的基本要求，那么應當充分利用生產巷道布置鉆場和管路，這樣可以有效減少抽放瓦斯的工作量，減少煤礦企業在這一塊的投入。

1.2 抽放瓦斯的主要方式

掘進巷道瓦斯抽放：在實際掘進的過程中，為減小掘進面瓦斯涌出量，采用“先抽后掘”的原則，進行瓦斯抽采。注意根據開采環境的不同選擇合適的鉆機與鉆孔，明確抽采進度與掘進進度的配合關系，減少瓦斯事件的發生。

采煤工作面予抽瓦斯：對采煤工作面煤體布置一定密度的抽采鉆孔，采用負壓預抽煤體內的瓦斯，確保采煤面工作時瓦斯不超限。

采空區抽放瓦斯：沿巷道頂板施工專用鉆孔(或巷道)抽放采空區瓦斯，防止采空區的瓦斯泄漏所產生的瓦斯事故。

1.3 抽放鉆孔施工設備

常見的有ZYJ型架柱式液壓回轉鉆機和ZDY型煤礦用全液壓鉆機。目前，井下鉆機向履帶一體化，隨鉆測量定向鉆方向發展。其中ZDY6000LD煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機具有代表性。這是一種低轉速大扭矩自行式全液壓動力頭式坑道鉆機，具有結構合理，技術先進，工藝適應性強，操作省力，安全可靠等優點，適用于井下中深瓦斯抽放孔施工。

2 瓦斯抽采系統計算選型

2.1 抽采管路系統

抽采管路的確定：在確定抽放管路過程中需要參考的重要依據是煤層中瓦斯的含量、巷道的實際布置情況、煤層所處的地質條件等等。抽放的管路應與煤礦的巷道協調一致，應盡量鋪設在巷道較少的部位，否則可能會造成實際作業的沖突，與此同時，還需要與其它的管道協調一致，譬如供水、供電的管道等。

瓦斯抽采管徑的確定：在確定瓦斯管徑的過程中需要事先分析在實際煤礦開采過程中可能會出現的瓦斯涌出量，具體的管道直徑的計算方式為：D=0.145 7(Q混/V)1/2。其中：D—瓦斯管的內部直徑；V—瓦斯在抽放管道中的速度；Q混—瓦斯在抽放管道的流量。

瓦斯抽采管路阻力：可以根據實際需要選擇無縫的鋼管或者是具有較好性能的塑料管。管道阻力可依據公式：H=9.81Q2YL/KD5計算。式中：H—阻力的實際損失值；L—管路的具體長度；Q—實際流入抽放管道的瓦斯流量；D—瓦斯管的內部直徑；K—系數。

2.2 瓦斯抽采泵選型

瓦斯泵流量計算：在應用泵抽取瓦斯的過程中，應當注意泵出的瓦斯流量應能夠與最大抽放量基本接近。在實際計算瓦斯泵流量的過程中，所使用到的計算公式為：Q泵=(Q/Cη)×K。式中：Q泵—泵在實際抽放瓦斯的過程中瓦斯的額定流量；Q—在實際抽放瓦斯的過程中所能夠抽取的最大瓦斯流量；C—在瓦斯進入泵口時的實際濃度；η—抽取瓦斯的泵的實際工作效率；K—系數。

瓦斯泵壓力計算：在計算瓦斯泵壓力的過程中，需要保證抽采鉆孔有一定的負壓，另外，還需要保證泵出口的正壓。一般來說，計算瓦斯泵壓力的計算方式為：H泵=(H總+H孔+H正)×K。式中：H泵—抽取瓦斯的泵的實際壓力；H總—抽取瓦斯的管道在抽取的過程中所損失的總的阻力；H孔—在抽取瓦斯的鉆孔所需要的負壓；H正—在抽取瓦斯的泵出口所需要的正壓；K—系數。

抽采泵選型：按照上述列出的計算公式計算結果，結合相應的瓦斯抽采泵的性能特性曲線，或者查找相應的技術指標，就可以選擇一款符合實際需要的抽采泵。

3 瓦斯抽采泵站的布置

合理布置瓦斯抽采泵站的具體位置。瓦斯抽采泵站不能設置在地下，而要設置在地面上。瓦斯泵應被圈定在一定的范圍內，其周圍50 m的范圍內應避免有居民在周圍居住，在其周圍20 m范圍內應保證沒有易燃物品。為了盡量保證瓦斯抽采泵站的安全性，應在其周圍安置相應的消防設置，瓦斯抽采泵站的房間，應當采用不易燃的建材。瓦斯泵站還應做好防雷接地，泵站內采用隔爆型電氣設備。為了保證抽采瓦斯的安全性，還需要在抽采系統中安置相應的監測系統，根據實際監測的數值了解瓦斯抽采系統的工況，有效防止瓦斯事故的發生。

4 結語

在煤礦開采的過程中，為了有效避免瓦斯事故的發生，保證煤礦生產的安全性，選擇合適的煤礦瓦斯抽采系統是非常必要的。煤礦瓦斯抽采系統的選擇需要確定抽放管路并選擇合適的瓦斯抽采泵，這些都需要根據實際的開采環境以及相應的計算來確定。