黃陵一號煤礦瓦斯抽采系統優化研究

丁志超 田小龍

（黃陵礦業公司一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

1 礦井概況

一號煤礦隸屬于陜西陜煤黃陵礦業有限公司，于1991 年12 月開工建設，是國家“八五”重點建設項目和20 項興陜工程之一。一號煤礦井田面積184.2 km2，可開采煤層為2 號煤層，厚度0.8～4.69 m，平均厚度2.18 m，傾角0～5°。礦井設計生產能力420 萬t/a，核定生產能力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，分區抽出式通風，主運輸采用膠帶輸送機，輔助運輸采用無軌膠輪車，煤層自燃傾向性為Ⅱ類，屬水文地質類型復雜的高瓦斯礦井。

依據河南理工大學2010 年編制完成的《2 號煤層瓦斯基礎參數測試成果報告》，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%，煤的堅固性系數1.1，煤的瓦斯放散初速度為6，透氣性系數為13～16 m2/MPa2·d。

2 八盤區泵站雙泵雙系統及埋管改造

2.1 更換瓦斯抽采泵，提高抽采能力

八盤區泵站配備3 臺ZWY150/200G 型瓦斯抽采泵，抽采能力150 m3/min，電機功率200 kW。井下移動抽采泵站主要負責綜采工作面上隅角埋管抽采。設備存在使用時間長、老化嚴重、抽采能力低等問題，急需更換抽采泵。新購置2 臺ZWY200/250G 型瓦斯抽采泵，抽采能力為200 m3/min，電機功率250 kW，提高了抽采能力和電機功率。具體參數見表1。

2.2 合理分配抽采系統資源

井下移動抽采泵站主要負責綜采工作面上隅角埋管抽采，使用單泵對上隅角進行抽采，其中一臺泵處于閑置備用中，井下抽采效果不達標。將八盤區泵站的兩臺泵全部開啟，一臺泵只抽805 工作面上隅角瓦斯，另一臺泵抽805 上隅角和805 本煤層瓦斯，在本煤層抽采系統的瓦斯管路正頭向后10 m 處安裝Ф355 蝶閥，可以調節本煤層與上隅角的抽采負壓，隨著推采進度與上隅角的管路一同進行拆移。

805 綜采工作面上隅角抽采系統由井下移動抽采泵站瓦斯抽采泵引出，兩趟管路延伸至805 工作面回風距工作面100 m 處，再用鋼圈風筒延伸至采空區內，如圖1 所示。

表1 抽采泵基礎參數表

圖1 805 綜采工作面上隅角抽采系統圖

通過對抽采泵及上隅角埋管系統的改造，增加了上隅角埋管的抽采負壓，提高了抽采效果，確保了工作面的正常生產，保證了礦井安全。目前已在805 工作面和620 工作面進行應用，具體效果參數見表2。

表2 工作面上隅角抽采系統參數表

利用Ф355 蝶閥調節本煤層與上隅角的抽采負壓，研究閥門開啟大小，本煤層與上隅角負壓、流量情況，當閥門開啟最小時，本煤層負壓達到30 kPa，上隅角未開啟，本煤層負壓和流量滿足要求；當閥門開啟最大時，本煤層負壓為4～5 kPa，上隅角負壓為30 kPa，此時上隅角負壓達到最大，但是本煤層抽采不符合要求；當閥門開到30%時，在滿足本煤層抽采系統的前提下，盡可能地增加上隅角抽采負壓，作為最優的系統分配方案。

統計805 工作面上隅角抽采系統調整前后基礎參數，具體見表3。

表3 805 工作面上隅角抽采系統基礎參數表

從上表可以看出，系統抽采負壓變化不大，抽采流量，從92 m3/min 增加到169 m3/min，瓦斯濃度也有所增加，提高了抽采系統的效率。

3 四號風井瓦斯抽采泵站啟用

3.1 啟用四號風井瓦斯抽采泵站

二號風井安裝2 套瓦斯抽采系統，配套安裝2臺2BEC72 型瓦斯抽采泵和2 臺2BEC67 型瓦斯抽采泵，兩用兩備。其中2BEC72 型瓦斯抽采泵電機功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min。

三號風井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統，配套安裝6 臺2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min，現服務于北二和八盤區各工作面本煤層抽采、邊掘邊抽、高位裂隙抽采。

四號風井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統，配套安裝6 臺2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機功率710 kW，抽采能力為505 m3/min，現服務于北一綜采工作面高位裂隙鉆孔抽采。

二號風井地面瓦斯抽采泵站服務于北一各工作面瓦斯抽采，但隨著開采的不斷延伸，抽采系統距離長，阻力增大，負壓和流量減小，而且二號風井抽采泵站設備能力不足、老化等問題，需要啟用四號風井地面瓦斯抽采泵站。具體參數見表4。

前期準備需要完善地面瓦斯抽采泵站內的電氣設備和配套設備、設備試運行、操作人員上崗前培訓等工作。完成二盤區回風巷、北一回風巷H1-4內瓦斯管路拆除工作、四號風井抽采系統與井下各工作面抽采系統連接工作。

3.2 利用地面抽采系統替代井下移動抽采系統

北一2#瓦斯抽采泵站配備3 臺ZWY110/160G型瓦斯抽采泵，抽采能力為110 m3/min，電機功率160 kW。井下移動抽采泵站主要負責綜采工作面上隅角埋管抽放，具體參數見表5。

表4 地面抽采系統抽采泵基本參數表

表5 抽采系統基本參數對比表

由于二號風井地面瓦斯抽采泵站負責北一區域各工作面瓦斯抽采，但是只有2 套系統，分別負責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瓦斯抽采泵站，存在抽采能力低、負壓和流量小等問題。啟用四號風井瓦斯抽采泵站后，四號風井地面瓦斯抽采泵站安裝3 套瓦斯抽采系統，配套安裝6 臺2BEC72 型瓦斯抽采泵，計劃三用三備，2BEC72 型瓦斯抽采泵電機功率是710 kW，抽采能力為505 m3/min，分別服務于北一各工作面本煤層預抽抽采、高位裂隙抽采和上隅角埋管抽采。更換系統后上隅角抽采系統負壓和流量明顯提高，具體參數見表6。

更換系統后，縮短了抽采系統的距離，二號風井抽采系統服務長度約5300 m，而四號風井抽采系統最遠的服務長度約2000 m，縮短了3300 m；減少了抽采阻力，確保系統運行正常，各工作面負壓滿足要求。

表6 四號風井抽采系統運行參數表

4 結論

（1）完成四號風井地面瓦斯抽采泵站的啟用和井下系統倒換工作，目前系統運行正常，取代二號風井泵站和北一2#瓦斯抽采泵站，抽采能力提高380 m3/min，抽采距離縮短了3300 m，為北一區域災害治理工作提供保障，實現礦井安全生產。

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

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