煤矿瓦斯抽采方式及设备选型

付建军

(山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

煤矿开采过程中，瓦斯事故是主要灾害之一，这些对煤矿工人的生命安全以及煤矿企业的生产发展都有非常严重的影响。瓦斯抽采是治理瓦斯事故的重要手段，选择合适的煤矿瓦斯抽放设备显得尤为重要。

1 瓦斯抽采技术

1.1 确定的基本原则

通过分析近年来在煤矿开采过程中所出现的瓦斯事件，可以发现，在实际开采煤矿的过程中，可以通过确定矿井煤层掘进工作面、回采工作面瓦斯涌出量以及钻孔瓦斯涌出总量的百分比，来确定合适的瓦斯抽放工艺。

瓦斯抽采应当根据实际的煤矿开采环境进行，主要看煤层中瓦斯的含量、煤层透气性、巷道的实际布置情况、煤层所处的地质条件等。如果实际的开采环境已经基本满足了瓦斯抽放的基本要求，那么应当充分利用生产巷道布置钻场和管路，这样可以有效减少抽放瓦斯的工作量，减少煤矿企业在这一块的投入。

1.2 抽放瓦斯的主要方式

掘进巷道瓦斯抽放：在实际掘进的过程中，为减小掘进面瓦斯涌出量，采用“先抽后掘”的原则，进行瓦斯抽采。注意根据开采环境的不同选择合适的钻机与钻孔，明确抽采进度与掘进进度的配合关系，减少瓦斯事件的发生。

采煤工作面予抽瓦斯：对采煤工作面煤体布置一定密度的抽采钻孔，采用负压预抽煤体内的瓦斯，确保采煤面工作时瓦斯不超限。

采空区抽放瓦斯：沿巷道顶板施工专用钻孔(或巷道)抽放采空区瓦斯，防止采空区的瓦斯泄漏所产生的瓦斯事故。

1.3 抽放钻孔施工设备

常见的有ZYJ型架柱式液压回转钻机和ZDY型煤矿用全液压钻机。目前，井下钻机向履带一体化，随钻测量定向钻方向发展。其中ZDY6000LD煤矿用履带式全液压坑道钻机具有代表性。这是一种低转速大扭矩自行式全液压动力头式坑道钻机，具有结构合理，技术先进，工艺适应性强，操作省力，安全可靠等优点，适用于井下中深瓦斯抽放孔施工。

2 瓦斯抽采系统计算选型

2.1 抽采管路系统

抽采管路的确定：在确定抽放管路过程中需要参考的重要依据是煤层中瓦斯的含量、巷道的实际布置情况、煤层所处的地质条件等等。抽放的管路应与煤矿的巷道协调一致，应尽量铺设在巷道较少的部位，否则可能会造成实际作业的冲突，与此同时，还需要与其它的管道协调一致，譬如供水、供电的管道等。

瓦斯抽采管径的确定：在确定瓦斯管径的过程中需要事先分析在实际煤矿开采过程中可能会出现的瓦斯涌出量，具体的管道直径的计算方式为：D=0.145 7(Q混/V)1/2。其中：D—瓦斯管的内部直径；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：可以根据实际需要选择无缝的钢管或者是具有较好性能的塑料管。管道阻力可依据公式：H=9.81Q2YL/KD5计算。式中：H—阻力的实际损失值；L—管路的具体长度；Q—实际流入抽放管道的瓦斯流量；D—瓦斯管的内部直径；K—系数。

2.2 瓦斯抽采泵选型

瓦斯泵流量计算：在应用泵抽取瓦斯的过程中，应当注意泵出的瓦斯流量应能够与最大抽放量基本接近。在实际计算瓦斯泵流量的过程中，所使用到的计算公式为：Q泵=(Q/Cη)×K。式中：Q泵—泵在实际抽放瓦斯的过程中瓦斯的额定流量；Q—在实际抽放瓦斯的过程中所能够抽取的最大瓦斯流量；C—在瓦斯进入泵口时的实际浓度；η—抽取瓦斯的泵的实际工作效率；K—系数。

瓦斯泵压力计算：在计算瓦斯泵压力的过程中，需要保证抽采钻孔有一定的负压，另外，还需要保证泵出口的正压。一般来说，计算瓦斯泵压力的计算方式为：H泵=(H总+H孔+H正)×K。式中：H泵—抽取瓦斯的泵的实际压力；H总—抽取瓦斯的管道在抽取的过程中所损失的总的阻力；H孔—在抽取瓦斯的钻孔所需要的负压；H正—在抽取瓦斯的泵出口所需要的正压；K—系数。

抽采泵选型：按照上述列出的计算公式计算结果，结合相应的瓦斯抽采泵的性能特性曲线，或者查找相应的技术指标，就可以选择一款符合实际需要的抽采泵。

3 瓦斯抽采泵站的布置

合理布置瓦斯抽采泵站的具体位置。瓦斯抽采泵站不能设置在地下，而要设置在地面上。瓦斯泵应被圈定在一定的范围内，其周围50 m的范围内应避免有居民在周围居住，在其周围20 m范围内应保证没有易燃物品。为了尽量保证瓦斯抽采泵站的安全性，应在其周围安置相应的消防设置，瓦斯抽采泵站的房间，应当采用不易燃的建材。瓦斯泵站还应做好防雷接地，泵站内采用隔爆型电气设备。为了保证抽采瓦斯的安全性，还需要在抽采系统中安置相应的监测系统，根据实际监测的数值了解瓦斯抽采系统的工况，有效防止瓦斯事故的发生。

4 结语

在煤矿开采的过程中，为了有效避免瓦斯事故的发生，保证煤矿生产的安全性，选择合适的煤矿瓦斯抽采系统是非常必要的。煤矿瓦斯抽采系统的选择需要确定抽放管路并选择合适的瓦斯抽采泵，这些都需要根据实际的开采环境以及相应的计算来确定。