礦井瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化與利用

摘要：2012年是河南煤化集團(tuán)瓦斯綜合治理完善系統(tǒng)年。主焦公司根據(jù)集團(tuán)針對井下抽采量嚴(yán)重不足，抽采濃度不達(dá)標(biāo)，影響瓦斯利用率的實(shí)際情況，通過采取優(yōu)化瓦斯抽采系統(tǒng)抽放能力，各項瓦斯抽采指標(biāo)、瓦斯利用指標(biāo)均得到全面提升。

關(guān)鍵詞：礦井瓦斯 系統(tǒng)優(yōu)化 瓦斯利用

0 引言

主焦煤礦位于豫、冀兩省交界，行政區(qū)劃分屬河北省磁縣觀臺鎮(zhèn)和河南省安陽縣倫掌鄉(xiāng)管轄。礦井相對瓦斯涌出量：9.20～29.76m3/t；絕對瓦斯涌出量：0.87～20.06m3/min；鑒定等級為高瓦斯礦井。由于2009年以前礦井不具備專用回風(fēng)井，不符合建立瓦斯抽放系統(tǒng)的要求，因此未建立完善的瓦斯抽放系統(tǒng)。2009年主焦礦對通風(fēng)系統(tǒng)合理改造完成后，礦井具備建立瓦斯抽放系統(tǒng)的條件，先后安裝并投入運(yùn)行了井下移動瓦斯抽放泵站、地面瓦斯抽放泵站及瓦斯發(fā)電項目，填補(bǔ)了主焦礦瓦斯抽放方面的空白。

1 瓦斯利用率低存在的問題及原因分析

主焦公司安裝有四臺500IF-3PWW型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)組，三臺正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺瓦斯發(fā)電機(jī)組備用和檢修。瓦斯發(fā)電濃度達(dá)到9%瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率最高，按照每立方米純瓦斯可發(fā)2.4電度。近年來，隨著開采深度遞增，煤層的瓦斯含量及涌出量都呈現(xiàn)遞增趨勢，瓦斯壓力也有所增加。由于瓦斯抽采濃度不穩(wěn)定，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，常常發(fā)生故障，維修量大，瓦斯利用率低、發(fā)電量低。

1.1 鉆孔布局不合理

隨著開采深度遞增，煤層的瓦斯含量及涌出量都呈現(xiàn)遞增趨勢，瓦斯壓力也有所增加。主焦公司采用“兩淺一深”進(jìn)行鉆孔布局，淺孔深度為50m，深空深度為105m孔間距4.5m。經(jīng)過長時間使用部分淺孔失效抽放能力，使工作面產(chǎn)生抽采空白帶。

1.2 抽采技術(shù)落后

由于煤層頂板裂隙帶瓦斯含量較高，采區(qū)平面抽放布置不能有效的進(jìn)行利用。工作面開采時由于裂隙帶的變化，引發(fā)上隅角瓦斯超限。

1.3 鉆封設(shè)備落后

“鉆”即鉆孔的深度及孔徑，“封”即封孔深度及封孔質(zhì)量。鉆機(jī)設(shè)備落后、封孔效果差是制約鉆孔質(zhì)量的關(guān)鍵問題。

1.4 瓦斯抽放參數(shù)測定不及時混合比調(diào)整不達(dá)標(biāo)

當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^或低于9%時就需要進(jìn)行混成比調(diào)整，人工進(jìn)行混合比調(diào)整容易導(dǎo)致混合比調(diào)整不達(dá)標(biāo)，影響瓦斯發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，造成發(fā)電機(jī)組損壞。

2 瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化措施

2.1 調(diào)整鉆孔布局

針對“兩淺一深”容易照成鉆孔失效，使工作面產(chǎn)生空白帶問題。通過采用深空短間距鉆孔布置方法進(jìn)行布局，孔深全部調(diào)整為105m，孔間距改為4.2m。該工藝在很大程度上提高了瓦斯抽采效果。

2.2 鄰近工作面瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

利用已有掘進(jìn)工作面邊掘邊抽鉆場，穿煤進(jìn)入煤層頂板后落平，作為相鄰工作面抽放鉆孔施工的鉆場，利用大功率鉆機(jī)向鄰近工作面煤層頂板裂隙帶內(nèi)進(jìn)行鉆孔布置。通過煤層頂板裂隙帶內(nèi)鉆孔進(jìn)行上隅角瓦斯抽放，使工作面上隅角低濃度瓦斯通過移動抽放系統(tǒng)排出，保證工作面上隅角瓦斯不超限。

2.3 應(yīng)用先進(jìn)鉆封設(shè)備

主焦公司2012年初先后購置了CMSI-6200/80、ZY-4000、CMSI-3200/58型深孔鉆機(jī)，通過大功率深孔鉆機(jī)解決了深孔問題。為加強(qiáng)封孔施工速度，由原來的人工封孔改為機(jī)械封孔，提高瓦斯抽采鉆孔封孔質(zhì)量，保證瓦斯發(fā)電氣源充足。

2.4 流量監(jiān)測及混成比調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用

瓦斯抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)采用V錐流量計量方式，減少了在線監(jiān)測的測量阻力，能準(zhǔn)確計量瓦斯抽采管路、瓦斯抽放泵站以及瓦斯發(fā)電站的瓦斯參數(shù)，并對各地區(qū)的瓦斯抽放情況進(jìn)行及時調(diào)節(jié)。瓦斯自動混合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)瓦斯流量在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行同步調(diào)整空氣進(jìn)氣量，使發(fā)電機(jī)組內(nèi)瓦斯?jié)舛仁冀K保持在9%的最佳發(fā)電狀態(tài)。

2.5 加強(qiáng)監(jiān)督管理

主焦公司按照集團(tuán)公司瓦斯區(qū)域治理綱要以及相關(guān)文件的要求，積極開展瓦斯區(qū)域治理工作，制定符合公司實(shí)際情況的特制定《瓦斯區(qū)域治理管理制度以及考核辦法》按照規(guī)定對瓦斯抽放時間進(jìn)行確定，除正常檢修外影響打鉆、抽放以及瓦斯發(fā)電時間，對造成影響時間的單位和個人進(jìn)行分析追查和責(zé)任追究。并建立瓦斯指標(biāo)信息快速專遞平臺，每天把瓦斯抽采量、鉆孔量、發(fā)電量等指標(biāo)通過飛信形式，及時發(fā)送公司領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)管理人員手機(jī)上，使公司領(lǐng)導(dǎo)對瓦斯治理各項指標(biāo)的完成情況及時掌握，促進(jìn)了瓦斯治理利用工作的有序開展。

3 優(yōu)化后的效果分析

2012年初對礦井瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完畢以后，解決了瓦斯抽放濃度低，影響瓦斯發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的現(xiàn)象，提高了瓦斯的利用效率，取得了良好的效果。

3.1 瓦斯抽采量、瓦斯抽采利用量、瓦斯發(fā)電量比較

2011年瓦斯抽采量為40萬m3/月；瓦斯抽采利用量20萬m3/月；瓦斯發(fā)電量40萬度/月；2012年初優(yōu)化后1月至3月平均瓦斯抽采量為52.33萬m3/月；瓦斯抽采利用量31萬m3/月；瓦斯發(fā)電量75萬度/月。瓦斯抽采量、瓦斯抽采利用量、瓦斯發(fā)電量完成情況相比2011年取得了明顯提高。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

2011年每月發(fā)電量40萬度，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化后每月發(fā)電量75萬度，發(fā)電量增加了35萬度。按照目前平均電價0.7元/度，瓦斯發(fā)電每年增加收入約為294萬元。

3.3 社會效益

瓦斯的主要成分是CH4，其是一種清潔能源，又是一種溫室氣體，對地球大氣層的溫室效應(yīng)為CO2的21倍。通過瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化提高了瓦斯的利用效率，進(jìn)而提升了礦井區(qū)域瓦斯治理水平，在很大程度上降低了瓦斯對礦井安全生產(chǎn)的危害程度，確保了礦井安全生產(chǎn)，促進(jìn)生態(tài)建設(shè)，由此產(chǎn)生的社會效益無法用金錢估量。

4 結(jié)語

主焦煤業(yè)公司通過瓦斯抽采系統(tǒng)的優(yōu)化，帶動了企業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各項管理工作再上新的臺階，實(shí)現(xiàn)了礦井持續(xù)穩(wěn)定安全發(fā)展。主焦公司瓦斯發(fā)電技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生了良好的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)社會效益。隨著煤礦技術(shù)裝備水平的不斷提高，一定會實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯“零”排放的目標(biāo)。

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作者簡介：徐振信（1986-），男，河南省長垣人，助理工程師，2012年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，現(xiàn)從事機(jī)電技術(shù)管理工作。