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工作面瓦斯抽采设备选型研究

发布日期:2020-09-08  来源:采矿  作者:杨海平  浏览次数:250
       1 矿井状况

矿为多个煤矿整合而成,现采用一对斜井开拓15号煤层,15号煤位于太原组下段中部,上距12号煤层平均67.96m。煤层厚度2.70~8.44m,平均5.84m,全井田可采,为井田稳定可采煤层。15号煤回采工作面的需要风量,已远远大于工作面允许通过的最大风量,工作面允许通过的最大风量不能把瓦斯降到规定限度以下,因此需要对回采工作面瓦斯和采空区瓦斯进行综合抽放。目前,矿方已确定抽采方法:

(1)回采工作面邻近层卸压抽放;

(2)回采工作面本煤层瓦斯抽采。在回风井工业场地内,建有瓦斯抽采泵站,瓦斯抽采系统为本煤层抽采和邻近层抽采2个系统。

2 邻近层瓦斯抽采设备选型

2.1 瓦斯抽采设备选型

(1)设 计 依 据。 瓦 斯 最 大 混 合 量 为 135.98m3/min,浓度为30%;井 下 抽 采 管 路 总 阻 力12977Pa;抽采泵站大气压约为94kPa。

(2)瓦斯泵参数计算。目前常用的瓦斯泵有水环真空泵和湿式罗茨真空泵2种,由于2种泵结构不同,故需用不同的方法对2种泵进行选型计算。瓦斯泵压力即抽采系统总阻力为:H =( )Hr +Hc×K =( )hrm +hrj +hk+( )[ ]hcm +hcj +hz×K式中,H 为瓦斯泵压力,kPa;Hr 为抽采设备入口(负压 段)10~15 年内管路最大阻力损失,Hr 12977Pa;Hc 为抽采设备出口侧(正压段)管路阻力损失,Hc 值为4500Pa;K 为抽采能力富裕系数,K取1.5;hrm +hrj+hk 为负压段管路最大总阻力与井下抽采钻孔孔口负压之和,值为12977Pa;hcm +hcj+hz 为正压段管路最大总阻力与出口进入瓦斯储气罐压力之和,值为4500Pa。抽采泵工况压力:Pg =Pd -H =94-26.2=67.8kPa式中,Pg 为抽 采 泵 工 况 压 力;Pd 为 抽 采 泵 站 的 大气压力。标准状态下的瓦斯泵流量为:Qb =K ∑Qc/X/η式中,Qb为瓦斯泵额定流 量,m3/min;∑Qc 为 抽 采最大混合瓦斯量之和,Qc =135.98 m3/min;η 为 瓦斯泵的机械效率,水环真空泵采用减速器传动方式η取0.8,湿式罗茨真空泵采用电机直联传动方式,η取0.95。计算得,当采用水环真空泵时Qb=255m3/min;当湿式采用罗茨真空泵时Qb=208m3/min。标准状态下 的 抽 放 泵 流 量 换 算 成 工 况 状 态 下 流 量(分别为364.6,297.4m3/min)后,查产品样本选择ARG-450W 型湿式罗茨真空泵(Q=310.1m3/min,ΔP=-26.6KPa,密封水量3m3/h,选择配套防爆电机185kW,转 速 为 590r/min。水 环 真 空 泵 选 择2BEC67:吸气量 Q=400m3/min;转速300r/min;配500kW 防爆电机;工作循环水量30m3/h。

(3)瓦斯泵选型。根据矿井瓦斯抽放量及2种真空泵的优缺点,设计采用2种不同方法分别进行选型计算,依据计算结果及2种泵的性能特点,并考虑设备运行的 安 全 与 节 能,设 计 选 择 ARG-450W湿式罗 茨 真 空 泵 1 台 及 2BEC67 型 水 环 真 空 泵 1台,正常抽放时湿式罗茨泵工作,水环泵备用,瓦斯浓度不稳定时使用水环泵,可以满足矿井邻近层的瓦斯抽放要求。

3 本煤层瓦斯抽采设备选型

(1) 设 计 依 据。 瓦 斯 最 大 混 合 量 为 26m3/min,浓 度 14%;井 下 抽 放 管 路 总 阻 力 25693Pa;抽放泵站大气压约为94kPa。

(2)瓦斯泵参数计算。矿井本煤层瓦斯浓度为14%,由于湿式罗茨泵受浓度限制,抽放浓度不得小于25%,故本煤层抽采泵按水环泵进行计算选型。与邻近层瓦斯泵参数计算相同,经过计算得出瓦斯泵 压 力 为 45.3kPa,抽采泵工况压力为 48.7kPa,标准状况瓦斯泵流量为48.8m3/min,水 环 真空泵工况流量为5622m3/h,

(3)瓦斯泵选型。根据计算结果,设计选2台2BEC40 型 水 环 真 空 泵,1 台 工 作,1 台 备 用。2BEC40型水环真空泵:吸气量Q=105m3/min;转速440r/min;配132kW 防爆电机;密封水量9m3/h。

4 抽放设备布置及应用

瓦斯抽放站由抽放泵房、辅助间、值班 室、三 防装置间及配套设施构成。在瓦斯泵房内安装4台瓦斯泵,其中1台2BEC67型水环真空泵及1台 ARG-450W 型湿式罗茨真空泵,1台工作,1台备用,服务于邻 近 层 瓦 斯 抽 放;2台2BEC40型 水 环 真 空 泵服务于本煤层瓦斯抽放。另设配套防爆电机、汽水分离器、管路、控制阀门、循环水泵、软化水设备等装置,服务于整个矿井的瓦斯抽放。经现场实际应用,瓦斯抽放效果良好。

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