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
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。