《矿井瓦斯防治技术》课程设计题目：矿井瓦斯抽采系统管路选择及阻力计算一、瓦斯防治的目的和意义······················二、采面概况······························三、13号煤层抽放难易程度判段·······························四、不同巷道抽采量与平均浓度·······························五、瓦斯抽放管径选择·································六、管路摩擦阻力计算·································七、瓦斯抽放管路布置图（附图一）······························课程设计的目的和意义目的：了解煤矿瓦斯灾害特征及机理。
掌握煤矿瓦斯灾害预防措施。
熟悉煤矿瓦斯灾害防治新技术。
熟悉煤层瓦斯抽放方法及原理。
掌握煤层瓦斯抽放设计及工程管理。
提高和培养学生文字编写、计算机应用的能力。
意义:《瓦斯灾害防治》课程设计是我们学习该课程结束后进行的一项实践环节，是课程体系的主要组成部分。
其目的是通过课程设计使我们加深对《瓦斯灾害防治》，《防治煤与瓦斯突出规定》和其它相关课程所学专业理论知识的理解，了解瓦斯基础理论知识，综合应用理论解决实际问题，培养我们计算、绘图和设计能力，及解决实际问题的操作能力，为毕业设计以及毕业后从事瓦斯灾害防治工作奠定基础。
3 设计依据1）《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）；2）《煤矿安全规程》（2010）；3）《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）；4）《煤矿瓦斯抽放工程设计规范》（GB50471-2008）；5）《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）。
一、采煤概况某矿一采区采用上山开采13号煤层，已知煤层透气性系数 =0.1045 m2/MPa2·d，百米钻孔初始瓦斯涌出强度为0.011 (m3/min.100m)，钻孔自然瓦斯流量衰减系数0.0324 (d-1)。
采区内布置有1个回采工作面、1个准备工作面和3个掘进工作面，如图所示。
回采工作面在上、下顺槽分别施工煤层顺层钻孔边采边抽回采区域瓦斯；准备回采工作面采用上、下顺槽分别施工煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯；掘进工作面采用巷帮钻场施工煤层巷帮钻孔配合正前煤层顺层钻孔预抽煤巷条带区域瓦斯，掘进期间巷帮钻孔边掘边抽。
已知各段巷道的长度为：巷道段编号长度（m）管路类型抽采纯量（m3/min）平均浓度（%）1~2 200 主管2~3 1500 主管3~4 230 主管4~5 30 主管5~6 230 主管6~7 30 主管7~8 230 主管8~9 30 主管3~10 1350 支管7.0 504~11 1350 支管 7.0 50 5~12 1800 支管 7.0 50 6~13 1800 支管 7.0 50 7~14 960 支管 5.0 40 8~15 1750 支管 5.0 40 9~16800支管5.040请依据《AQ 1027-2006 矿井瓦斯抽放规范》判断13号煤层抽放难易程度，分别选取主管和支管（管径）并添加在图中，然后计算抽放系统各段管路的抽放阻力。
胶带机顺槽轨道顺槽1302准备工作面胶带机顺槽采区变电所采区胶带机上山采区专用回风上山采区轨道运输上山-78013-1轨道大巷中央变电所中央水泵房井下爆破器材库主水仓副水仓主井副井地面瓦斯抽采泵站轨道顺槽胶带机顺槽掘进1301综采面顺槽掘进胶带机顺槽掘进5123410111213671416158Q 19Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7图1 矿井瓦斯抽采方法示意图参考资料：标准抽放管路内径规格序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10内径25385075100125150175200225 mm序列11 12 13 14 15 16 17 18 19 20内径250275300325350375400425450475 mm二、13号煤层抽放难易程度判断《AQ 1027-2006 矿井瓦斯抽放规范》把末卸压煤层，煤层瓦斯抽放的难易程度可划分为三类,见表1表1 煤层瓦斯抽放难易程度表煤层透气性系数㎡类别钻孔流量衰减系数d-1／Mpa2·d 容易抽数<0.003 >10可以抽放0.003～0.05 10～0.1较难抽放>0.05 <0.1已知条件：13号煤层，已知煤层透气性系数 =0.1045m2/MPa2·d，百米钻孔初始瓦斯涌出强度为0.011 (m3/min.100m)，钻孔自然瓦斯流量衰减系数0.0324 (d-1)。
对照煤层瓦斯抽放难易程度表13号煤层的抽放难易程度为：可以抽放对煤层的不同抽放难易程度应采取不同的瓦斯抽放方法：1、煤层透气性较好、容易抽放的煤层，宜采用本层预抽方法，可采用顺层或穿层布孔方式。
2、煤层透气性较差、采用分层开采的厚煤层。
可利用先采分层的卸压作用抽放来采分层的瓦斯。
3、单一低透气性高瓦斯煤层．可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制顶裂爆破等方法强化抽放。
煤与瓦斯突出危险严重煤层，应选择穿层网格布孔方式。
4、煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽放方法。
三、不同主巷道段的纯抽采量与平均浓度根据矿井巷道布置图，分支管道与主管道的汇合关系，当多趟管路混合时其浓度，按总纯流量和总混合流量计算混合浓度。
计算结果如下表：表2巷道区段1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7 7~8 8~9 纯抽采量（m3/min）41 41 36 29 22 15 10 5平均浓度（%）43.8 43.8 45.2 44.2 42.7 40 40 40四、瓦斯抽放管径选择可按下式计算：QD = 145.7V式中：D ——瓦斯管内径，mm；Q ——管内瓦斯流量，m3/min；V——瓦斯在管路中的平均流速，m/s ，一般取V＝10m/s～15m/s。
管内瓦斯流量Q是纯瓦斯抽采量与平均浓度的比值即瓦斯的混合流量，这里V取值为10m/s。
资料查的标准抽放管路内径规格如下表：序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 内径mm25385075100125150175200225序列11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 内径mm250275300325350375400425450475对于计算值要根据标准抽放管路内径规格选取合理的管路内径由以上计算结果如下：巷道段编号抽采纯量（m3/min）管道内瓦斯平均浓度（%）管内瓦斯流量（m3/min）瓦斯管内径计算值（mm）瓦斯管内径对应标准值（mm）1~2 43.0 46.0 93.6 445.7 450 2~3 43.0 46.0 93.6 445.7 450 3~4 36.0 45.2 79.6 411.1 425 4~5 29.0 44.2 65.6 373.2 375 5~6 22.0 42.7 51.5 330.6 350 6~7 15.0 40 37.5 282.1 300 7~8 10.0 40 25 230.4 250 8~9 5.0 40 12.5 162.5 175 3~10 7.0 50 14 172.4 175 4~11 7.0 50 14 172.4 175 5~12 7.0 50 14 172.4 1756~13 7.0 50 14 172.4 175 7~14 5.0 40 12.5 162.8 175 8~15 5.0 40 12.5 162.8 175 9~16 5.04012.5162.8175五、管路摩擦阻力计算计算直管摩擦阻力，可按下式计算： H =DQ 52K L 8.9V式中：H ——阻力损失，Pa ； L ——管路长度，m ； Q ——瓦斯流量，m 3/h ； D ——管道内径，cm ；k ——与管径有关的系数，见表D.1; v ——混合瓦斯对空气的相对，见表D.2表D.1 不同管径的系数k 值通称管径 mm 15 20 25 32 40 50 K 值 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.52 通称管径 mm 70 80 100 125 150 180以上 K 值0.550.570.620.670.700.71由于所取管径均大于150管径的系数k 值都取0.7表D.2 在0℃及105 Pa 气压时的v 值瓦斯浓度0 1234567890 10.996 0.991 0.987 0.982 0.978 0.973 0.969 0.954 0.960 10 0.955 0.951 0.947 0.942 0.938 0.933 0.929 0.924 0.920 0.915 20 0.911 0.906 0.902 0.898 0.893 0.889 0.881 0.880 0.875 0.871 300.866 0.862 0.857 0.853 0.8480.844 0.840 0.835 0.831 0.82640 0.822 0.817 0.813 0.808 0.840 0.799 0.795 0.791 0.786 0.782 50 0.777 0.773 0.756 0.764 0.759 0.755 0.750 0.746 0.742 0.737 60 0.733 0.728 0.724 0.719 0.715 0.710 0.706 0.701 0.697 0.693 70 0.688 0.684 0.379 0.675 0.670 0.666 0.661 0.657 0.625 0.648 80 0.614 0.639 0.635 0.630 0.626 0.621 0.617 0.612 0.608 0.603 90 0.599 0.595 0.590 0.586 0.581 0.577 0.572 0.568 0.563 0.559 100 0.554 ——————————————————管路摩擦主要阻力损失计算如下:巷道段编号直管路长度（m）管内瓦斯流量（m3/h）管内瓦斯流量的平方（m3/h）2管道内径（cm）管道内瓦斯的平均浓度（%）所在瓦斯浓度下的v值管路摩擦阻损失(Pa)1~2 200 5616 31539456 45 46.0 0.795 380.47 2~3 1500 5616 31539456 45 46.0 0.795 2853.5 3~4 230 4776 22810176 42.5 45.2 0.799 423.24 4~5 30 3936 15492096 37.5 44.2 0.840 73.7 5~6 230 3090 9548100 35 42.7 0.808 473 6~7 30 2250 5062500 30 40 0.822 71.93 7~8 230 1500 2250000 25 40 0.822 609.8 8~9 30 750 562500 17.5 40 0.822 118.3 3~10 1350 840 705600 17.5 50 0.777 6313.2 4~11 1350 840 705600 17.5 50 0.777 6313.2 5~12 1800 840 705600 17.5 50 0.777 8417.6 6~13 1800 840 705600 17.5 50 0.777 8417.6 7~14 960 750 562500 17.5 40 0.822 3786.2 8~15 1750 750 562500 17.5 40 0.822 6901.99~16 800 750 562500 17.5 40 0.822 3155.1 总和48308.74局部阻力一般按摩擦阻力的10%～20%。