五礦貴石溝井瓦斯抽采系統(tǒng)改造探析

蘇振亮

（華陽集團(tuán)，山西 陽泉 045000）

1 概 況

陽泉煤業(yè)（集團(tuán)） 有限責(zé)任公司五礦位于山西省陽泉市平定縣城西南約7 km 處，井田位于山西省沁水煤田的北部，井田面積為82.534 1 km2，現(xiàn)主要開采15 號煤層。五礦貴石溝井設(shè)計生產(chǎn)能力為5.00 Mt/a。采用主斜—副立綜合開拓方式，現(xiàn)有1 號主斜井、2 號主斜井、副立井、排矸進(jìn)風(fēng)立井、中央回風(fēng)立井、天花池進(jìn)、回風(fēng)立井、小南莊進(jìn)、回風(fēng)立井、南翼進(jìn)、回風(fēng)立井，花荷峪進(jìn)、回風(fēng)立井、桑溝北翼進(jìn)風(fēng)南、北斜井等15 個井筒。井下設(shè)有+520 主水平及+420 輔助水平開采15 號煤層，平均厚度6.24 m，15 號煤層綜采工作面均采用綜采放頂煤采煤方法。

2 礦井抽采系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)有抽采泵站

貴石溝井地面現(xiàn)有3 座抽采泵站，分別為桑溝泵站、南翼泵站及小南莊泵站（高負(fù)壓泵站），具體情況如下。

（1） 桑溝瓦斯抽采泵站共安設(shè)7 臺瓦斯抽采泵，裝機(jī)容量4 520 m3/min，包括2 臺型號為RG450VG，額定流量為333 m3/min 的瓦斯泵；2 臺型號為ARMH700VG，額定流量為577 m3/min 的瓦斯泵；1 臺型號為ARMH700WG，額定流量為620 m3/min 的瓦斯泵，2 臺型號為2BEC-100，額定流量為1 040 m3/min 的瓦斯泵。當(dāng)前桑溝瓦斯抽采泵站運行2 臺額定流量577 m3/min 和1 臺額定流量1 040 m3/min 的瓦斯泵。

（2） 南翼瓦斯抽采泵站共安設(shè)5 臺瓦斯抽采泵，裝機(jī)容量3 222.1 m3/min，包括1 臺型號為ZR7-600WP，額定流量為421.7 m3/min 的瓦斯泵；2 臺型號為ZR7-750WP，額定流量為600.7 m3/min的瓦斯泵；1 臺型號為2BEC-72，額定流量為600 m3/min 的瓦斯泵；1 臺型號為2BEY-102，額定流量為1 000 m3/min 的瓦斯泵。當(dāng)前運行1 臺額定流量為600 m3/min 和1 臺額定流量為1 000 m3/min 的瓦斯泵。

（3） 小南莊瓦斯抽采泵站為貴石溝井主要高負(fù)壓抽采系統(tǒng)，小南莊抽采泵站共安設(shè)2 臺瓦斯泵，型號為2BEY-72，額定流量為450 m3/min，裝機(jī)容量900 m3/min，當(dāng)前運行1 臺。

2.2 現(xiàn)有抽采管路

從桑溝瓦斯泵站引出3 趟瓦斯管路分別經(jīng)北翼進(jìn)風(fēng)北斜井（1 趟，管徑為700 mm 的瓦斯管路）、北翼進(jìn)風(fēng)南斜井（2 趟，管徑分別為800 mm、700 mm 的瓦斯管路） 在+550 水平匯合，分別引出2趟瓦斯抽采管路到西北翼采區(qū)，管徑分別為700 mm、510 mm，同時在8136 高抽系統(tǒng)巷口φ700 mm 主管路上引出1 趟φ700 mm 管路，負(fù)擔(dān)8136工作面抽采任務(wù)。

從南翼瓦斯抽采泵站引出2 趟φ700 mm 瓦斯抽采管路，經(jīng)南翼回風(fēng)立井到達(dá)南翼回風(fēng)立井井底。在南翼回風(fēng)立井井底分別引出2 趟φ700 mm瓦斯抽采管路，1 趟經(jīng)過南翼一區(qū)東回風(fēng)巷、南翼二區(qū)西翼北回風(fēng)延伸至8720 高抽巷末端，負(fù)擔(dān)8720 工作面；1 趟經(jīng)過五采區(qū)南回風(fēng)巷到達(dá)8304高抽巷末端，負(fù)擔(dān)南翼一區(qū)8304 工作面。

從小南莊泵站引出1 趟φ630 mm 瓦斯抽采管路，經(jīng)小南莊地面瓦斯管鉆孔，通過四采區(qū)南、北回風(fēng)巷分別到達(dá)南四采區(qū)和北四采區(qū)，直接到達(dá)8406 工作面和8410 工作面末端，負(fù)擔(dān)這兩個工作面本煤層抽采任務(wù)。

2.3 瓦斯抽采方法

貴石溝井瓦斯涌出量主要來源為鄰近層瓦斯，占礦井總瓦斯涌出量70%以上，瓦斯抽采主要以工作面布置走向高抽巷抽采鄰近層瓦斯。即在回采工作面中部靠近回風(fēng)側(cè)沿走向布置1 條高抽巷，高抽巷主要沿11 號煤層頂板布置，高抽巷與回采工作面回風(fēng)順槽的間距為60 m，與工作面后高抽巷貫通，實現(xiàn)鄰近層抽采。

小南莊分區(qū)除了利用走向高抽巷抽采鄰近層瓦斯外，還利用順層平行鉆孔進(jìn)行本煤層預(yù)抽，并進(jìn)行邊采邊抽。

3 抽采系統(tǒng)改造的必要性

（1） 根據(jù)礦井整體銜接部署，天花池分區(qū)15號煤開采結(jié)束后，接替天花池分區(qū)9 號煤層，屆時天花池分區(qū)9 號煤層需增加1 趟高負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)。

（2） 根據(jù)礦井整體銜接部署，回采完南翼分區(qū)8304 綜采工作面后，銜接小南莊分區(qū)8406 綜采工作面，小南莊分區(qū)將形成8406 和8410 兩個工作面正常生產(chǎn)的局面，同時中央擴(kuò)區(qū)8320 首采工作面的開采，也將形成中央擴(kuò)區(qū)和四采區(qū)兩個回采工作面同時生產(chǎn)的局面，屆時需增加1 趟高負(fù)壓和1趟低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)，需對小南莊分區(qū)瓦斯抽采泵站進(jìn)行改造。

（3） 利用桑溝瓦斯抽采泵站同時負(fù)擔(dān)小南莊分區(qū)2 個回采工作面（或小南莊分區(qū)和中央擴(kuò)區(qū)各一個回采工作面） 和天花池分區(qū)1 個回采工作面的抽采任務(wù)，其抽采能力不滿足要求，考慮充分利用現(xiàn)有瓦斯系統(tǒng)，需利用南翼瓦斯抽采泵站負(fù)擔(dān)小南莊分區(qū)或中央擴(kuò)區(qū)1 個回采工作面的低負(fù)壓瓦斯抽采任務(wù)。

4 抽采系統(tǒng)改造方案

結(jié)合井下與地面的工業(yè)布置，有2 個方案可供選擇。

4.1 利用貴石溝井現(xiàn)有的瓦斯泵站進(jìn)行改造（方案一）

小南莊瓦斯泵站負(fù)擔(dān)小南莊分區(qū)及中央擴(kuò)區(qū)高負(fù)壓瓦斯抽采任務(wù)；南翼瓦斯泵站負(fù)擔(dān)南翼分區(qū)及中央擴(kuò)區(qū)低負(fù)壓瓦斯抽采任務(wù)；桑溝瓦斯泵站負(fù)擔(dān)天花池分區(qū)15 號煤低負(fù)壓及9 號煤低負(fù)壓、9 號煤高負(fù)壓、小南莊分區(qū)低負(fù)壓瓦斯抽采任務(wù)。具體改造內(nèi)容如下。

4.1.1 小南莊瓦斯抽采系統(tǒng)改造

（1） 改擴(kuò)建瓦斯抽采泵站，安裝2 臺2BEC100 型、1 250 kW 水環(huán)真空泵。

（2） 新建三防裝置間、循環(huán)水泵間及沉淀池、靜壓水池。

（3） 新增主管φ820 mm×10 mm（地面）。

（4） 新增井下高負(fù)壓管路φ630 mm×5 mm（抽采立眼下—南北回風(fēng)橫貫、南四回風(fēng)巷）。

（5） 在現(xiàn)進(jìn)風(fēng)立井西北60 m 處布置瓦斯管鉆孔，數(shù)量1 個，直徑1.2 m，深度470 m。

（6） 新增1 趟高負(fù)壓管路φ820 mm×18 mm（新增小南莊瓦斯管鉆孔），長度470 m。

（7） 拆除小南莊原有瓦斯抽采泵站6 kV 配電室，新建瓦斯抽采6 kV 配電室1 座，為改造后的瓦斯抽采泵站提供可靠穩(wěn)定的6 kV 雙電源；主扇配電室6 kV 電源由引自小南莊場地6 kV 配電室改為引自排矸站35 kV 變電站6 kV 側(cè)不同母線段。

4.1.2 南翼瓦斯抽采系統(tǒng)改造

（1） 在南翼泵站預(yù)留位置新增1 臺2BEY-102 型、1 250 kW 水環(huán)真空泵。

（2） 新增1 趟主管φ1 020 mm×6 mm（小南莊四采區(qū)—南翼回風(fēng)立井井底）。

（3） 改造南翼瓦斯抽采配電室，增加1 套6 kV 高壓變頻裝置及6 kV 礦用隔爆型高壓真空配電裝置。

（4） 新增中央擴(kuò)區(qū)回風(fēng)巷（煤巷），寬為4.8 m，高為3.5 m，凈斷面為16.8 m2，掘進(jìn)斷面為

18.66 m2，長度為1 100 m。

4.2 在小南莊回風(fēng)井場地東北側(cè)新建低負(fù)壓瓦斯

抽采泵站（方案二）

小南莊現(xiàn)有的瓦斯泵站負(fù)擔(dān)小南莊分區(qū)本煤層瓦斯抽采任務(wù)；小南莊新建瓦斯泵站負(fù)擔(dān)小南莊分區(qū)鄰近層瓦斯抽采任務(wù)；利用現(xiàn)有的南翼瓦斯泵站負(fù)擔(dān)中央擴(kuò)區(qū)本煤層、鄰近層及南翼鄰近層瓦斯抽采任務(wù)；利用現(xiàn)有的桑溝瓦斯泵站負(fù)擔(dān)天花池分區(qū)15 號煤鄰近層及9 號煤本煤層、9 號煤鄰近層瓦斯抽采任務(wù)。具體改造內(nèi)容如下。

4.2.1 小南莊瓦斯抽采系統(tǒng)改造

（1） 新建鄰近層瓦斯抽采泵站，并安裝2 臺2BEC-102 型水環(huán)真空泵，水循環(huán)系統(tǒng)、附屬設(shè)備、三防間均需要新建。

（2） 新增1 趟主管φ820 mm×8 mm（地面）。

（3） 在現(xiàn)進(jìn)風(fēng)立井西北60 m 處布置瓦斯管鉆孔，數(shù)量1 個，直徑1.2 m，深度470 m。

（4） 新增1 趟低負(fù)壓管路φ820 mm×18 mm（新增小南莊瓦斯管鉆孔），長度470 m。

（5） 小南莊風(fēng)井新建1 座35 kV 變電站，1座瓦斯抽采配電室。

（6） 新增場面工程，占地面積37.5 畝，挖方25.5 萬m3，填方1.0 萬m3。

4.2.2 南翼瓦斯抽采系統(tǒng)改造

南翼瓦斯抽采系統(tǒng)利用現(xiàn)有系統(tǒng)，新增中央擴(kuò)區(qū)回風(fēng)巷（煤巷），寬為4.8 m，高為3.5 m，凈斷面為16.8 m2，掘進(jìn)斷面為18.66 m2，長度為1 100 m。

4.3 方案比較

2 個方案經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表1 方案經(jīng)濟(jì)比較Table 1 Economic comparison of schemes

4.3.1 方案一優(yōu)點

（1） 可以充分利用現(xiàn)有抽采系統(tǒng)，較方案二投資少。

（2） 瓦斯泵站無需新建，只改造原有瓦斯泵站及三防間。

（3） 新增配電室位于小南莊瓦斯場地，為瓦斯抽采專用配電室，便于管理。

（4） 利用南翼瓦斯抽采泵站預(yù)留高壓變頻裝置位置，減少土建施工量及工期。

4.3.2 方案一缺點

（1） 抽采系統(tǒng)不是分區(qū)抽采，為生產(chǎn)管理造成一定程度的困難。

（2） 需在南翼及小南莊風(fēng)井兩處進(jìn)行新建及改造配電工程，影響范圍較方案二大。

4.3.3 方案二優(yōu)點

（1） 抽采系統(tǒng)是分區(qū)抽采，為礦井安全生產(chǎn)提供了有力保障。

（2） 主扇、瓦斯抽采等礦井重要電力負(fù)荷集中，供電深入負(fù)荷中心，同時便于統(tǒng)一管理、維護(hù)。

（3） 新建及改造配電工程均在小南莊風(fēng)井進(jìn)行，影響范圍小。

4.3.4 方案二缺點

（1） 不能充分利用現(xiàn)有設(shè)施，較方案一投資高。

（2） 現(xiàn)有場地?zé)o法滿足需求，需新建35 kV變電站，場地占地面積較大，場面工程成本較高。

5 結(jié) 論

（1） 從技術(shù)上分析，方案一優(yōu)于方案二，且回采工作面及礦井瓦斯抽采率滿足《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》 （AQ1026—2006） 的規(guī)定，回采工作面及礦井配風(fēng)量均符合規(guī)程規(guī)定。

（2） 從經(jīng)濟(jì)上分析，方案一比方案二項目總投資少4 264 萬元，方案一優(yōu)于方案二。

綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，推薦方案一，即利用貴石溝井現(xiàn)有的瓦斯泵站進(jìn)行改造。