[发明专利]一种瓦斯预抽工作面抽采管路管径优化设计方法

说明书

本发明涉及一种瓦斯预抽工作面抽采管路管径优化设计方法，属于瓦斯抽采领域。该设计方法包括以下步骤，S1：在对煤层瓦斯预抽工作面抽采支管管径进行设计时，将工作面分段进行设计，确定分段数N；S2：根据抽采支管管路分段数N，确定每段瓦斯抽采支管抽采服务的工作面长度；S3：根据设计的工作面参数以及测定的工作面煤层瓦斯基本参数，计算每段预抽工作面需抽采瓦斯纯量以及标准状态下管道需抽采的混合瓦斯量；S4：按照瓦斯抽采管道计算公式，分别计算每段抽采支管管径。本发明能够更精准划分抽采管服务的工作面区域，优化抽采管路选择过大带来的经济成本高和抽采效果差等问题，从而在抽采系统的优化设计方面提供支撑。

技术领域

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种瓦斯预抽工作面抽采管路管径优化设计方法。

背景技术

煤层瓦斯作为煤矿的“头号杀手”，诱发了大量的煤矿安全事故，严重威胁着煤矿工人的生命财产安全，制约着煤炭产业的健康发展。瓦斯抽采是解决我国煤矿瓦斯灾害防治与利用的有效措施，进而瓦斯抽采系统的设计在瓦斯抽采环节中的重要性越来越突出。目前，采用地面泵站的瓦斯抽采系统主要瓦斯抽采泵、瓦斯抽采管道和配套辅助设备组成，而抽采管道投资费用占到了抽采系统总投资的30％左右，现阶段瓦斯抽采管道按《瓦斯抽采工程设计标准》进行设计，其中对于预抽工作面抽采支管的管径设计时，是按整个预抽工作面的瓦斯抽采量设计计算抽采管管径，这样对于局部工作面区域不算是最合理的管径选择，既会影响抽采效果，同时因为管径设计过大造成投资成本过高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦斯预抽工作面抽采管路管径优化设计方法，基于将预抽工作面抽采管进行分段设计，优化计算工作面各段区域最合理的管路管径。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

该方法包含以下步骤：

S1：在对煤层瓦斯预抽工作面抽采支管管径进行设计时，将工作面分段进行设计，确定好分段数N；

S2：根据抽采支管管路分段数N，确定每段瓦斯抽采支管抽采服务的工作面长度；

S3：根据设计的工作面参数以及测定的工作面煤层瓦斯基本参数，计算每段预抽工作面需抽采瓦斯纯量以及标准状态下管道需抽采的混合瓦斯量；

S4：按照瓦斯抽采管道计算公式，分别计算每段抽采支管管径。

可选的，所述S1具体为：分段数N根据预抽工作面长度进行划分。一般地，工作面长度在1km以内时，N取2～3；工作面长度大于1km时，N取4～5。

可选的，所述S2具体为：顺着瓦斯抽采方向将划分的工作面区域按1～N进行编号，划分的每段工作面区域长度根据分段数进行均分，l＝L₁/N，其中，L₁为预抽工作面长度。

可选的，所述S3具体为：采用以下公式计算编号为1～N工作面区域的瓦斯抽采纯量Q_1n：

式中K_n、L_2n、M、γ、W_0n、W₁、t分别为划分工作面区域的瓦斯抽采不均衡系数、工作面宽度、平均煤层厚度、煤的密度、原始瓦斯含量、预抽达标瓦斯含量和预抽时间。

根据瓦斯抽采纯量计算值Q_1n，计算标准状态下管道需抽采的混合瓦斯量Q_2n：

Q_2n＝Q_1n/c

式中Q_2n应有1.2～1.8的富余系数；c为抽采管内设计瓦斯抽采浓度。