瓦斯抽放設備

抽放瓦斯的設備主要有鉆機、封孔裝置、管道、瓦斯泵、安全裝置和檢測儀表。鉆機根據鉆孔深度選擇，可用專用于打抽放鉆孔的鉆機（裝有排放瓦斯裝置），也可以用一般鉆機。鉆孔打好后，將孔口段直徑擴大到100～120mm，插入直徑70～80mm的鋼管，用水泥砂漿封孔，也可以用膠圈封孔器或聚胺脂封孔。封口深度視孔口附近圍巖性質而定，圍巖堅固時2～3m，圍巖松軟時6～7m，甚至10m左右。封孔后，必須在抽放前用彎管、自動放水器、流量計、鎧裝軟管(或抗靜電塑料軟管)、閘門等將鉆孔與抽放管路連接起來，
1、抽放瓦斯的管道
一般用鋼管或鑄鐵管。管道直徑是決定抽放投資和抽放效果的重要因素之一。管道直徑D（m）應根據預計的抽出量，用下式計算：
D=[(4Qc)/(60πv)]1/2 (9-7-1)
式中; Qc --- 管內氣體流量，m3/min;
v ---- 管內氣體流速，m/s;
管內瓦斯流速V:5m/s 管道鋪設路線選定后，進行管道總阻力的計算，用來選擇瓦斯泵。管道阻力計算方法和通風設計時計算礦井總阻力一樣，即選擇阻力最大的一路管道，分別計算各段的摩擦阻力和局部阻力，累加起來即為整個系統的總阻力。
摩擦阻力hf (Pa)可用下式計算:
hf=(1-0.00446C)LQc2/kD5
式中 L---管道的長度， m;
D---管徑 cm;
Qc--管內混合氣體(瓦斯與空氣)的流量), m3/h
k---系數 見表(9-7-3)
C---混合氣體中的瓦斯濃度。
表 9-7-3
管徑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
局部阻力一般不進行個別計算，而是以管道總摩擦阻力的10％～20％作為局部阻力。
管道的總阻力hR-為:

式中 hf--i段管道的摩擦阻力，Pa。
2 瓦斯泵
常用的瓦斯泵有，水環式真空泵、離心式鼓風機和回轉式鼓風機。
水環式真空泵的特點是真空度高、負壓大、流量小、安全性好(工作室內充滿介質，不會發生瓦斯爆炸)。適用于抽出量不大，要求抽放負壓高的礦井。
離心式鼓風機適用于瓦斯抽出量大（20～1200m3/min），管道阻力不高（4～5kPa）的抽放情況下。
回轉式鼓風機的特點是，管道阻力變化時，風機的流量幾乎不變，所以供氣均勻，效率高。缺點是噪音大，檢修復雜。
3、流量計
為了全面掌握與管理井下瓦斯抽放情況，需要在總管、支管和各個鉆場內安設測定瓦斯流量的流量計。目前井下一般采用孔板流量計，如圖(9-7-11)所示。孔板兩端靜壓差h(可用水柱計測出)與流過孔板的氣體流量有如下關系式:
Q=9.7×10-4×K{h×P/[0.716×C +1.293(1-C)]}1/2 (9-7-4)
式中 Q－-溫度為20℃，壓力為101.3Pa時的混合氣體流量，m3/min；
h－-孔板兩端靜壓差，Pa；
P－-孔板出口端絕對靜壓，Pa；
C－-瓦斯濃度，％；
K－-孔板流量系數，K＝Kt×c×Sk×60 (m2.5/min)
C1－-流速收縮系數，取0.65；
Kt－-孔板系數(加工精度好時取1)；
Sk－-孔板孔口面積，m2；
4、其它裝置
1）放水器 為了及時放出管道內的積水，以免堵塞管道。在鉆孔附近和管路系統中都要安裝放水器。最簡單的放水器為“Ｕ”形管自動放水器當Ｕ型管內積水超過開口端的管長時，水就自動流出。這種放水器多用于鉆孔附近，管的有效高度必須大于安裝地點的管道內負壓。人工放水器，正常抽放時打開放水器的1號閥門，關團2號和3號閥門，管道里的水流入水箱。放水時，關閉1號閥門，打開2號和3號閥門將水放出。
2）防爆、防回火裝置
抽放系統正常工作狀態遭到破壞，管內瓦斯濃度降低時，遇到火源瓦斯就有可能燃燒或爆炸。為了防止火焰沿管道傳播,正常抽放時，瓦斯由進氣口進入，經水封器由出口排出。管內發生瓦斯燃燒或爆炸時，火焰被水隔斷、熄滅、爆炸波將防爆蓋沖破而釋放于大氣中。
防回火網多由4～6層導熱性能好而不易生銹的銅網構成，網孔約0.5mm
《規程》規定，利用瓦斯時，抽出瓦斯中的瓦斯濃度不得低于30％；不利用瓦斯時，用干式抽氣設備，瓦斯濃度不得低于25％。
抽出的瓦斯，可以按其濃度的不同，合理地加以利用：濃度為35～40％時，主要用作工業、民用燃料；濃度50％以上的瓦斯可以用作化工原料，如制造炭黑和甲醛。撫順、陽泉、天府、中梁山和淮南等局礦都已建廠生產。
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