煤矿瓦斯抽放设备
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 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。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。
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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
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；
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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。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。
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