黃陵一號(hào)煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化研究

丁志超 田小龍

（黃陵礦業(yè)公司一號(hào)煤礦，陜西 黃陵 727307）

1 礦井概況

一號(hào)煤礦隸屬于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司，于1991 年12 月開工建設(shè)，是國家“八五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目和20 項(xiàng)興陜工程之一。一號(hào)煤礦井田面積184.2 km2，可開采煤層為2 號(hào)煤層，厚度0.8～4.69 m，平均厚度2.18 m，傾角0～5°。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力420 萬t/a，核定生產(chǎn)能力600 萬t/a，配套選煤廠年入洗能力600 萬t。礦井采用平硐單水平開拓，分區(qū)抽出式通風(fēng)，主運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車，煤層自燃傾向性為Ⅱ類，屬水文地質(zhì)類型復(fù)雜的高瓦斯礦井。

依據(jù)河南理工大學(xué)2010 年編制完成的《2 號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測試成果報(bào)告》，礦井2#煤層瓦斯含量為1.26～5.12 m3/min，煤層原始瓦斯壓力為0.25～0.64 MPa，煤的孔隙率為7.69%～8.28%，煤的堅(jiān)固性系數(shù)1.1，煤的瓦斯放散初速度為6，透氣性系數(shù)為13～16 m2/MPa2·d。

2 八盤區(qū)泵站雙泵雙系統(tǒng)及埋管改造

2.1 更換瓦斯抽采泵，提高抽采能力

八盤區(qū)泵站配備3 臺(tái)ZWY150/200G 型瓦斯抽采泵，抽采能力150 m3/min，電機(jī)功率200 kW。井下移動(dòng)抽采泵站主要負(fù)責(zé)綜采工作面上隅角埋管抽采。設(shè)備存在使用時(shí)間長、老化嚴(yán)重、抽采能力低等問題，急需更換抽采泵。新購置2 臺(tái)ZWY200/250G 型瓦斯抽采泵，抽采能力為200 m3/min，電機(jī)功率250 kW，提高了抽采能力和電機(jī)功率。具體參數(shù)見表1。

2.2 合理分配抽采系統(tǒng)資源

井下移動(dòng)抽采泵站主要負(fù)責(zé)綜采工作面上隅角埋管抽采，使用單泵對(duì)上隅角進(jìn)行抽采，其中一臺(tái)泵處于閑置備用中，井下抽采效果不達(dá)標(biāo)。將八盤區(qū)泵站的兩臺(tái)泵全部開啟，一臺(tái)泵只抽805 工作面上隅角瓦斯，另一臺(tái)泵抽805 上隅角和805 本煤層瓦斯，在本煤層抽采系統(tǒng)的瓦斯管路正頭向后10 m 處安裝Ф355 蝶閥，可以調(diào)節(jié)本煤層與上隅角的抽采負(fù)壓，隨著推采進(jìn)度與上隅角的管路一同進(jìn)行拆移。

805 綜采工作面上隅角抽采系統(tǒng)由井下移動(dòng)抽采泵站瓦斯抽采泵引出，兩趟管路延伸至805 工作面回風(fēng)距工作面100 m 處，再用鋼圈風(fēng)筒延伸至采空區(qū)內(nèi)，如圖1 所示。

表1 抽采泵基礎(chǔ)參數(shù)表

圖1 805 綜采工作面上隅角抽采系統(tǒng)圖

通過對(duì)抽采泵及上隅角埋管系統(tǒng)的改造，增加了上隅角埋管的抽采負(fù)壓，提高了抽采效果，確保了工作面的正常生產(chǎn)，保證了礦井安全。目前已在805 工作面和620 工作面進(jìn)行應(yīng)用，具體效果參數(shù)見表2。

表2 工作面上隅角抽采系統(tǒng)參數(shù)表

利用Ф355 蝶閥調(diào)節(jié)本煤層與上隅角的抽采負(fù)壓，研究閥門開啟大小，本煤層與上隅角負(fù)壓、流量情況，當(dāng)閥門開啟最小時(shí)，本煤層負(fù)壓達(dá)到30 kPa，上隅角未開啟，本煤層負(fù)壓和流量滿足要求；當(dāng)閥門開啟最大時(shí)，本煤層負(fù)壓為4～5 kPa，上隅角負(fù)壓為30 kPa，此時(shí)上隅角負(fù)壓達(dá)到最大，但是本煤層抽采不符合要求；當(dāng)閥門開到30%時(shí)，在滿足本煤層抽采系統(tǒng)的前提下，盡可能地增加上隅角抽采負(fù)壓，作為最優(yōu)的系統(tǒng)分配方案。

統(tǒng)計(jì)805 工作面上隅角抽采系統(tǒng)調(diào)整前后基礎(chǔ)參數(shù)，具體見表3。

表3 805 工作面上隅角抽采系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)表

從上表可以看出，系統(tǒng)抽采負(fù)壓變化不大，抽采流量，從92 m3/min 增加到169 m3/min，瓦斯?jié)舛纫灿兴黾?，提高了抽采系統(tǒng)的效率。

3 四號(hào)風(fēng)井瓦斯抽采泵站啟用

3.1 啟用四號(hào)風(fēng)井瓦斯抽采泵站

二號(hào)風(fēng)井安裝2 套瓦斯抽采系統(tǒng)，配套安裝2臺(tái)2BEC72 型瓦斯抽采泵和2 臺(tái)2BEC67 型瓦斯抽采泵，兩用兩備。其中2BEC72 型瓦斯抽采泵電機(jī)功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min。

三號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統(tǒng)，配套安裝6 臺(tái)2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機(jī)功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min，現(xiàn)服務(wù)于北二和八盤區(qū)各工作面本煤層抽采、邊掘邊抽、高位裂隙抽采。

四號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統(tǒng)，配套安裝6 臺(tái)2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機(jī)功率710 kW，抽采能力為505 m3/min，現(xiàn)服務(wù)于北一綜采工作面高位裂隙鉆孔抽采。

二號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站服務(wù)于北一各工作面瓦斯抽采，但隨著開采的不斷延伸，抽采系統(tǒng)距離長，阻力增大，負(fù)壓和流量減小，而且二號(hào)風(fēng)井抽采泵站設(shè)備能力不足、老化等問題，需要啟用四號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站。具體參數(shù)見表4。

前期準(zhǔn)備需要完善地面瓦斯抽采泵站內(nèi)的電氣設(shè)備和配套設(shè)備、設(shè)備試運(yùn)行、操作人員上崗前培訓(xùn)等工作。完成二盤區(qū)回風(fēng)巷、北一回風(fēng)巷H1-4內(nèi)瓦斯管路拆除工作、四號(hào)風(fēng)井抽采系統(tǒng)與井下各工作面抽采系統(tǒng)連接工作。

3.2 利用地面抽采系統(tǒng)替代井下移動(dòng)抽采系統(tǒng)

北一2#瓦斯抽采泵站配備3 臺(tái)ZWY110/160G型瓦斯抽采泵，抽采能力為110 m3/min，電機(jī)功率160 kW。井下移動(dòng)抽采泵站主要負(fù)責(zé)綜采工作面上隅角埋管抽放，具體參數(shù)見表5。

表4 地面抽采系統(tǒng)抽采泵基本參數(shù)表

表5 抽采系統(tǒng)基本參數(shù)對(duì)比表

由于二號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站負(fù)責(zé)北一區(qū)域各工作面瓦斯抽采，但是只有2 套系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)本煤層抽采和高位裂隙抽采，上隅角埋管抽采只能利用井下移動(dòng)瓦斯抽采泵站，存在抽采能力低、負(fù)壓和流量小等問題。啟用四號(hào)風(fēng)井瓦斯抽采泵站后，四號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統(tǒng)，配套安裝6 臺(tái)2BEC72 型瓦斯抽采泵，計(jì)劃三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機(jī)功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min，分別服務(wù)于北一各工作面本煤層預(yù)抽抽采、高位裂隙抽采和上隅角埋管抽采。更換系統(tǒng)后上隅角抽采系統(tǒng)負(fù)壓和流量明顯提高，具體參數(shù)見表6。

更換系統(tǒng)后，縮短了抽采系統(tǒng)的距離，二號(hào)風(fēng)井抽采系統(tǒng)服務(wù)長度約5300 m，而四號(hào)風(fēng)井抽采系統(tǒng)最遠(yuǎn)的服務(wù)長度約2000 m，縮短了3300 m；減少了抽采阻力，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常，各工作面負(fù)壓滿足要求。

表6 四號(hào)風(fēng)井抽采系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)表

4 結(jié)論

（1）完成四號(hào)風(fēng)井地面瓦斯抽采泵站的啟用和井下系統(tǒng)倒換工作，目前系統(tǒng)運(yùn)行正常，取代二號(hào)風(fēng)井泵站和北一2#瓦斯抽采泵站，抽采能力提高380 m3/min，抽采距離縮短了3300 m，為北一區(qū)域?yàn)?zāi)害治理工作提供保障，實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)。

（2）完善八盤區(qū)綜采工作面上隅角雙泵雙系統(tǒng)抽采，提升災(zāi)害治理能力，避免回采過程中上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚。

（3）研究出上隅角抽采和本煤層瓦斯抽采系統(tǒng)分配的最優(yōu)方案為上隅角系統(tǒng)開啟30%，能夠在保證本煤層抽采系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，提高上隅角系統(tǒng)抽采效率，為今后礦井上隅角瓦斯治理工作提供參考依據(jù)。