陽煤二礦瓦斯抽采系統(tǒng)改造探討

張建民

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司)

陽煤二礦瓦斯抽采系統(tǒng)改造探討

張建民

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司)

隨著陽煤二礦開采深度的不斷增加，生產能力的持續(xù)增大，小南溝抽采泵站現有瓦斯泵及主管路均不能滿足15#煤層13采區(qū)抽采要求，故對二礦瓦斯抽采系統(tǒng)改造。經過技術經濟比較，在龍門風井場地新建瓦斯泵站，擔負15#煤層鄰近層、區(qū)域抽采，采空區(qū)抽采，小南溝、大南溝瓦斯抽采泵站停運，可以達到預期的目的，對高瓦斯礦井治理有指導作用，對提高煤礦安全生產具有重要的意義，將取得較好的社會效益和經濟效益。

瓦斯抽采 瓦斯泵站 技術經濟指標

陽泉煤業(yè)(集團)二礦位于陽泉市西部5 km處。井田東部為大陽泉井田，西部為西上莊井田，南部與五礦井田相鄰，北部以石太鐵路為界，石太鐵路和太舊高速公路穿越礦區(qū)而過。二礦生產能力為8.1 Mt/a。由于二礦開采深度增加，將于2018年銜接位于井田西南部南翼的15#煤層13采區(qū)，屆時小南溝抽采泵站同時擔負15#煤層13采區(qū)及9采區(qū)瓦斯抽采，抽采瓦斯純量達到423.53 m3/min，小南溝抽采泵站現有瓦斯泵及主管路均不能滿足抽采要求。故急需對二礦抽采系統(tǒng)改造。

1 礦井概況

二礦地面現有1個工業(yè)場地和5個風井場地。主工業(yè)場地位于井田北部，布置有東、西主斜井，東、西副立井，材料斜井。5個風井工業(yè)場地分別為大南溝、南山、桑掌、龍門和北茹風井場地。在南山、桑掌、北茹風井場地各布置一個專用進風立井和一個回風立井，在龍門風井場地布置3個井筒，分別為1個輔助提升副立井、2個回風立井。

井田以F1斷層為界劃分為西翼、南翼。根據風井負擔范圍，將全井田劃分為5個分區(qū)，即西翼的大南溝、桑掌和龍門分區(qū)，南翼的南山和北茹分區(qū)。

礦井主采煤層共2層，分別為8#、15#煤層。8#煤層剩余可采區(qū)域為西翼桑掌分區(qū)的13采區(qū),龍門分區(qū)的15、17、19采區(qū),北茹分區(qū)的16采區(qū)。15#煤層剩余可采區(qū)域為桑掌分區(qū)的12采區(qū),北茹分區(qū)的9、11采區(qū),龍門分區(qū)的13采區(qū)。

2 礦井抽采系統(tǒng)現狀

礦井采用“分區(qū)抽放、集中利用”系統(tǒng)。地面現有3座瓦斯抽放泵站，即大南溝泵站、小南溝泵站和桑掌泵站。大南溝泵站位于井田北中部礦界，大南溝泵站位于井田東北部礦界，桑掌泵站位于井田中西部偏北部礦界。

8#煤層采用傾斜穿層鉆孔卸壓抽采上鄰近層，利用順層平行鉆孔預抽本煤層，邊采邊抽。15#煤層回采工作面利用走向高抽巷卸壓抽采鄰近層瓦斯。

二礦現瓦斯抽采系統(tǒng)的格局：小南溝瓦斯抽采泵站擔負南翼15#煤層抽采任務，大南溝瓦斯抽采泵站擔負西翼的抽采任務，桑掌瓦斯泵站擔負8#煤層的抽采任務。

3 抽采系統(tǒng)改造方案

現小南溝泵站沒有增加瓦斯泵的位置，場面也沒有擴建瓦斯泵站的可能性，沒有改造條件。大南溝瓦斯泵站位于礦井東北部，15#煤層南翼最遠處距大南溝泵站10 900 m，距桑掌泵站6 700 m，改造也不合理。故二礦抽采系統(tǒng)有以下2種方案。

方案一是在龍門風井場地新建瓦斯泵站。龍門風井位于井田中西部，剩余可采范圍的中部。在此新建瓦斯泵站擔負15#煤層鄰近層、區(qū)域抽采和采空區(qū)抽采，小南溝、大南溝瓦斯抽采泵站停運。桑掌泵站擔負8#煤回采工作面本煤層、鄰近層抽采。

在龍門風井工業(yè)場地北側約55 m處新建瓦斯抽采泵站場地，場面設計標高為907.5～908.5 m，主要新增建筑有瓦斯抽采泵房、三防裝置間、沉淀池、35 kV變電所等。新增建筑物面積為4 580 m2，新增占地面積11 333 m2，其中，瓦斯泵站占地8 333 m2，35 kV變電站占地3 000 m2。

瓦斯抽采泵站內選用6臺水環(huán)真空泵并預留2臺泵的位置，其中2臺2BEC87型水環(huán)真空泵(一運一備，其中一臺利用大南溝泵站現有設備)負擔15#煤層13采區(qū)區(qū)域抽采，2臺2BEC120型水環(huán)真空泵(一運一備，利用小南溝泵站現有設備)負擔15#煤層13采區(qū)鄰近層瓦斯抽采，2臺2BEC120型水環(huán)真空泵(一運一備，新購)負擔15#煤層9、11采區(qū)鄰近層瓦斯抽采。在地面至井下打2個瓦斯管鉆孔，一個直徑為1 000 mm，敷設φ630 mm×6 mm型管路，一個直徑為1 400 mm，敷設φ1 020 mm×10 mm型管路，深度均為310 m。

新建龍門瓦斯泵站后，因風井場地負荷增大，現有6 kV供電系統(tǒng)不能滿足要求，故新建35 kV/6 kV變電站，主供龍門風井場地的用電。龍門瓦斯泵站雙電源引自龍門新建變電站6 kV不同母線段,一運一備。

龍門泵站現利用水車拉水，新建瓦斯泵站后，需敷設水管從桑掌高山水池引至龍門風井場地。

方案二是擴建桑掌瓦斯泵站。桑掌泵站擔負8#煤回采工作面本煤層、鄰近層抽采及15#煤層13采區(qū)鄰近層、區(qū)域抽采。小南溝瓦斯抽采泵站擔負南翼15#煤層除13采區(qū)外的抽采。大南溝瓦斯抽采泵站擔負西翼15#煤層的抽采。

在桑掌瓦斯泵站場地內，原有瓦斯泵站東北側擴建新的瓦斯抽放泵站，場地距主工業(yè)場地約0.2 km。場面設計標高為818.2～818.5 m，主要新增建筑有瓦斯抽采泵房、三防裝置間、沉淀池等。拆除建筑物面積為2 246 m2，新建建筑物面積為1 450 m2，新增購地2 247 m2。

擴建后桑掌瓦斯抽采泵站內新增4臺2BEC120水環(huán)真空泵，其中，2臺2BEC120型水環(huán)真空泵(一運一備)擔負15#煤13采區(qū)鄰近層抽采，2臺2BEC120型水環(huán)真空泵(一運一備)擔負8#煤鄰近層抽采。新打2個瓦斯抽采鉆孔直徑為1.4 m，深228 m，內敷設φ1 020 mm瓦斯管，分別服務于15#和8#煤層鄰近層瓦斯抽采?，F有的4臺水環(huán)真空泵(二運二備)分別擔負15#煤層區(qū)域抽采和8#煤本煤層抽采。

水源引自桑掌高山水池，電源引自桑掌35 kV/6 kV變電站6 kV不同母線段,一運一備。

方案比較：

(1)方案一共有龍門、桑掌2個瓦斯抽采泵站， 方案二共有桑掌、小南溝、大南溝3個泵站，方案一少一座瓦斯泵，有利于集中管理。方案一占地為林地，方案二占地為耕地，方案一征地較容易。

(2)龍門泵站較桑掌泵站更靠近15#煤層剩余儲量中心，如利用桑掌泵站擔負15#煤層13采區(qū)抽采任務，瓦斯泵運行功率增加200 kW,增加電費1 901萬元。方案二桑掌地面水源充足，鄰近西配水站且地面有深井，方案一需用水管將桑掌高山水池水引出。方案二較方案一少建設35 kV變電站及2.6 km線路，總投資少159萬元。2種方案技術經濟對比見表1。

表1 2種方案技術經濟比較 萬元

方案井巷工程土建工程設備及工器具購置費安裝工程基本預備費其他總投資一(新建龍門泵站)874.451491.812530.563435.7646.8907.499886.81二(擴建桑掌泵站)553.24559.511951.995305.26636.37720.949727.31

綜合技術經濟比較的結果，設計推薦方案一，即在龍門風井場地新建瓦斯泵站。

4 結 論

通過分析研究，確定二礦瓦斯抽采系統(tǒng)改造方案為在龍門風井場地新建瓦斯泵站擔負15#煤層鄰近層、區(qū)域抽采和采空區(qū)抽采，小南溝、大南溝瓦斯抽采泵站停運，現桑掌泵站擔負8#煤回采工作面本煤層、鄰近層抽采，實現了礦井集中管理，符合集團公司可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，并且有效解決了當前陽煤二礦15#煤層13采區(qū)瓦斯抽放不足的現狀，同時可以提高瓦斯抽采的濃度，使礦井瓦斯治理變被動為主動，促進了礦井安全生產。

2015-05-10)

張建民(1973—)，男，工程師，045000 山西省陽泉市。