五礦貴石溝井瓦斯抽采系統改造探析

蘇振亮

（華陽集團，山西 陽泉 045000）

1 概 況

陽泉煤業（集團） 有限責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，現主要開采15 號煤層。五礦貴石溝井設計生產能力為5.00 Mt/a。采用主斜—副立綜合開拓方式，現有1 號主斜井、2 號主斜井、副立井、排矸進風立井、中央回風立井、天花池進、回風立井、小南莊進、回風立井、南翼進、回風立井，花荷峪進、回風立井、桑溝北翼進風南、北斜井等15 個井筒。井下設有+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 礦井抽采系統現狀

2.1 現有抽采泵站

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

（1） 桑溝瓦斯抽采泵站共安設7 臺瓦斯抽采泵，裝機容量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5 臺瓦斯抽采泵，裝機容量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壓抽采系統，小南莊抽采泵站共安設2 臺瓦斯泵，型號為2BEY-72，額定流量為450 m3/min，裝機容量900 m3/min，當前運行1 臺。

2.2 現有抽采管路

從桑溝瓦斯泵站引出3 趟瓦斯管路分別經北翼進風北斜井（1 趟，管徑為700 mm 的瓦斯管路）、北翼進風南斜井（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，管徑分別為700 mm、510 mm，同時在8136 高抽系統巷口φ700 mm 主管路上引出1 趟φ700 mm 管路，負擔8136工作面抽采任務。

從南翼瓦斯抽采泵站引出2 趟φ700 mm 瓦斯抽采管路，經南翼回風立井到達南翼回風立井井底。在南翼回風立井井底分別引出2 趟φ700 mm瓦斯抽采管路，1 趟經過南翼一區東回風巷、南翼二區西翼北回風延伸至8720 高抽巷末端，負擔8720 工作面；1 趟經過五采區南回風巷到達8304高抽巷末端，負擔南翼一區8304 工作面。

從小南莊泵站引出1 趟φ630 mm 瓦斯抽采管路，經小南莊地面瓦斯管鉆孔，通過四采區南、北回風巷分別到達南四采區和北四采區，直接到達8406 工作面和8410 工作面末端，負擔這兩個工作面本煤層抽采任務。

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側沿走向布置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順槽的間距為60 m，與工作面后高抽巷貫通，實現鄰近層抽采。

小南莊分區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行本煤層預抽，并進行邊采邊抽。

3 抽采系統改造的必要性

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

（2） 根據礦井整體銜接部署，回采完南翼分區8304 綜采工作面后，銜接小南莊分區8406 綜采工作面，小南莊分區將形成8406 和8410 兩個工作面正常生產的局面，同時中央擴區8320 首采工作面的開采，也將形成中央擴區和四采區兩個回采工作面同時生產的局面，屆時需增加1 趟高負壓和1趟低負壓瓦斯抽采系統，需對小南莊分區瓦斯抽采泵站進行改造。

（3） 利用桑溝瓦斯抽采泵站同時負擔小南莊分區2 個回采工作面（或小南莊分區和中央擴區各一個回采工作面） 和天花池分區1 個回采工作面的抽采任務，其抽采能力不滿足要求，考慮充分利用現有瓦斯系統，需利用南翼瓦斯抽采泵站負擔小南莊分區或中央擴區1 個回采工作面的低負壓瓦斯抽采任務。

4 抽采系統改造方案

結合井下與地面的工業布置，有2 個方案可供選擇。

4.1 利用貴石溝井現有的瓦斯泵站進行改造（方案一）

小南莊瓦斯泵站負擔小南莊分區及中央擴區高負壓瓦斯抽采任務；南翼瓦斯泵站負擔南翼分區及中央擴區低負壓瓦斯抽采任務；桑溝瓦斯泵站負擔天花池分區15 號煤低負壓及9 號煤低負壓、9 號煤高負壓、小南莊分區低負壓瓦斯抽采任務。具體改造內容如下。

4.1.1 小南莊瓦斯抽采系統改造

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

（2） 新建三防裝置間、循環水泵間及沉淀池、靜壓水池。

（3） 新增主管φ820 mm×10 mm（地面）。

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

（5） 在現進風立井西北60 m 處布置瓦斯管鉆孔，數量1 個，直徑1.2 m，深度470 m。

（6） 新增1 趟高負壓管路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 側不同母線段。

4.1.2 南翼瓦斯抽采系統改造

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

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

（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） 新增中央擴區回風巷（煤巷），寬為4.8 m，高為3.5 m，凈斷面為16.8 m2，掘進斷面為

18.66 m2，長度為1 100 m。

4.2 在小南莊回風井場地東北側新建低負壓瓦斯

抽采泵站（方案二）

小南莊現有的瓦斯泵站負擔小南莊分區本煤層瓦斯抽采任務；小南莊新建瓦斯泵站負擔小南莊分區鄰近層瓦斯抽采任務；利用現有的南翼瓦斯泵站負擔中央擴區本煤層、鄰近層及南翼鄰近層瓦斯抽采任務；利用現有的桑溝瓦斯泵站負擔天花池分區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。具體改造內容如下。

4.2.1 小南莊瓦斯抽采系統改造

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

（2） 新增1 趟主管φ820 mm×8 mm（地面）。

（3） 在現進風立井西北60 m 處布置瓦斯管鉆孔，數量1 個，直徑1.2 m，深度470 m。

（4） 新增1 趟低負壓管路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 南翼瓦斯抽采系統改造

南翼瓦斯抽采系統利用現有系統，新增中央擴區回風巷（煤巷），寬為4.8 m，高為3.5 m，凈斷面為16.8 m2，掘進斷面為18.66 m2，長度為1 100 m。

4.3 方案比較

2 個方案經濟比較見表1。

表1 方案經濟比較Table 1 Economic comparison of schemes

4.3.1 方案一優點

（1） 可以充分利用現有抽采系統，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） 抽采系統不是分區抽采，為生產管理造成一定程度的困難。

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

4.3.3 方案二優點

（1） 抽采系統是分區抽采，為礦井安全生產提供了有力保障。

（2） 主扇、瓦斯抽采等礦井重要電力負荷集中，供電深入負荷中心，同時便于統一管理、維護。

（3） 新建及改造配電工程均在小南莊風井進行，影響范圍小。

4.3.4 方案二缺點

（1） 不能充分利用現有設施，較方案一投資高。

（2） 現有場地無法滿足需求，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 論

（1） 從技術上分析，方案一優于方案二，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》 （AQ1026—2006） 的規定，回采工作面及礦井配風量均符合規程規定。

（2） 從經濟上分析，方案一比方案二項目總投資少4 264 萬元，方案一優于方案二。

綜合技術、經濟比較結果，推薦方案一，即利用貴石溝井現有的瓦斯泵站進行改造。