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<V<20m/s,一般取V=10~15m/s。这样才能使选择的管径有足够的通过能力和较低的阻力。大多数矿井抽放瓦斯的管道内径为:采区的100mm~150mm,大巷的150mm~300mm,井筒和地面的200mm~400mm。 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,即选择阻力最big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:
3、流量计 为了能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--孔板出口端必须静压,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;