乐平矿务局北部矿区瓦斯抽采利用实践

倪春和，吴章毛

（江西煤业集团有限责任公司 沿沟煤矿，江西 乐平333304）

1 概述

乐平矿务局北部矿区现有沿沟煤矿、涌山煤矿、仙槎煤业、东方红煤矿4对生产矿井，均为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。

矿井开采急倾斜煤层，煤层平均倾角为50°～75°，地质构造复杂，煤系地层厚约300～500m，含煤11层，为中近距离煤层群，煤层总厚度为20.86m。煤层较稳定，结构较复杂，含夹矸1～3层，煤种由西往东（涌山煤矿→沿沟煤矿→仙槎煤业）分别为低磷和低中硫的无烟煤、混合煤、烟煤，其中一、二、三、四、五、六、七、八煤为可采煤层，主要开采煤层多为突出煤层。

矿区煤层瓦斯含量为19.72m3／t；煤层瓦斯压力为0.15～3.25MPa；煤层透气性系数为0.000125～0.0062m2／atm2·d，属于瓦斯较难抽放煤层；煤层瓦斯含量由东往西（仙槎煤业→沿沟煤矿→涌山煤矿）逐渐增高，煤层瓦斯突出危险性、突出强度逐渐增大，瓦斯灾害给矿井安全生产带来严重威胁。预防瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯突出等灾害事故是该局北部矿区安全生产工作的重中之重。

2 实施瓦斯抽采

乐平局针对北部矿井瓦斯灾害严重、瓦斯突出危险等安全威胁，实施瓦斯抽采，即实行先抽后掘、先抽后采、抽采达标、管理到位；严格执行区域防突、局部防突两个“四位一体”的防突规定；坚持区域防突先行，局部防突补充的原则。

1）瓦斯抽采与巷道布置。开掘瓦斯排放专用巷道，在每个采区、区段优先布置一条顶板或底板岩巷，作为区域防突工作的瓦斯排放专用巷道。对顶板或底板岩石巷道实施穿层钻孔预抽煤层瓦斯，联合使用本煤层抽放、邻近层抽放、采空区抽放方法。

2）瓦斯抽采与开采保护层。优先开采保护层，保护层一律开采到位，在保护层开采后再进行卸压抽采，保护层开采不留设煤柱，特殊情况下也必须按规定要求实施瓦斯抽采，并在采掘工程平面图上注明留设煤柱的位置；在被保护层施工时，按照该对应区段采取特殊的防突措施。

3）瓦斯抽采与生产布局。优化生产布局，科学合理安排采、掘、抽作业，做到采、掘、抽平衡，优先安排抽采巷道，为瓦斯抽采提供充足的空间和时间，采掘工作面的机巷、风巷、煤层上山支护，全部采用金属支架，掩护支架采面与超前措施巷协调平衡。

4）瓦斯抽采系统改造。乐平局北部矿区建矿以来发生过多起煤与瓦斯突出事故，属瓦斯突出事故多发矿区。为解决北部矿井煤与瓦斯突出问题，先后分期对4对生产矿井的井下与地面瓦斯抽采系统进行技术改造，逐步完善了井下与地面瓦斯抽采系统。

5）地面瓦斯抽采系统：沿沟矿、涌山矿、仙槎煤业的瓦斯抽采泵为水环式真空泵，型号为2BEC50，电机功率185 kW，电压660V。采用3台真空泵，最大抽采量为145m3／min。正常工作时1台运行，2台备用，也可2台并联运行，1台备用，特殊情况下可3台同时运行。

6）井下瓦斯抽采系统：北部矿区根据矿井生产能力、煤层瓦斯含量选择使用型号为YD—4移动式瓦斯抽放泵站，最大抽采量20m3／min。沿沟矿、涌山矿、仙槎煤业分别在井下设置4～6处移动式泵站在井下进行瓦斯抽采，抽出瓦斯并入大系统。

3 利用瓦斯发电

1）开展矿井瓦斯利用。乐平局面对北部矿井在生产过程中瓦斯大量排放、污染空气环境、资源浪费严重，且违反国家节能减排环保政策的情况，于2008年启动利用低浓度瓦斯发电科技项目，组织采掘、通风、机电等相关工程技术人员开展瓦斯利用科技攻关，学习引进、推广使用低浓度瓦斯发电技术。

2）建设瓦斯发电机构。乐平局在北部矿区设立了利用低浓度瓦斯发电的专门机构，其中在沿沟煤矿、涌山煤矿分别建立了低浓度瓦斯发电站，此项技术被乐平矿务局列为重点工程项目进行投入、建设、实施，并取得了瓦斯抽采、瓦斯利用、安全生产、节能减排、经济效益等方面的显著成效。

3）煤层气（瓦斯）地质储量。在乐平局北部矿区四矿井中，东方红煤矿以复采浮煤为主，沿沟煤矿、涌山煤矿的煤层气地质储量较丰富。北部矿区矿井地质储量为50.19 Mt，可采储量为37.02Mt。依据矿井可采储量、煤层瓦斯含量、煤层采动影响等因素，按现场经验公式计算，北部矿区的煤层气地质储量约为1.15Gm3，可抽储量约为0.59 Gm3。

4）矿井瓦斯抽采量。近几年，该局北部矿区通过对瓦斯抽采方法的改进创新、对井下瓦斯抽采系统、瓦斯抽采管路放水器等进行技术改进后，增加了瓦斯抽采时间，实现了瓦斯抽采量的最大化，瓦斯抽出量逐渐增大。2008年瓦斯抽采量突破15Mm3，2009年瓦斯抽采量达到16 Mm3以上，2010年瓦斯抽采量上升到20.5Mm3，2011年瓦斯抽采量攀升到25.89Mm3。

5）瓦斯发电利用量。2009年，矿井抽采出的瓦斯累计利用量为2.58Mm3，瓦斯利用率为16%；发电2.51×104kWh；2010年，矿井抽采出的瓦斯累计利用量为5.33 Mm3，瓦斯利用率为26%；发电518×104kWh；2011年，矿井抽采出的瓦斯累计利用量为7.51Mm3，瓦斯利用率为29%；其中发电730×104kWh。北部矿区瓦斯抽采利用情况详见表1。

表1 乐平局北部矿区瓦斯抽利用发电情况

6）瓦斯抽采节能技术改造。北部矿区为进一步提高经济效益，通过对瓦斯抽采泵进行变频调速节能技术改造，实现了6kV高压异步电机变频调速控制与运行，节省了瓦斯抽采成本，每年可为企业节约电费100余万元，并实现了智能监测，使安全保护装置更完善，动作更灵敏可靠。

4 结语

乐平局开展低浓度瓦斯发电技术的利用，为企业安全生产提供了安全保障，创造了显著的经济效益，每年可创收500万元以上；对瓦斯抽采系统进行节能技术改造，降低了矿井瓦斯抽采成本，即通过瓦斯抽采泵变频节能技术改造的应用，每年为企业节约电费100余万元。

低浓度瓦斯发电、抽采节能改造技术在乐平局的综合运用，给企业创造了可观的经济效益，让企业实现了科学发展、安全发展、变害为利、保护环境、可持续发展、绿色发展的多赢。低浓度瓦斯发电技术、变频调速改造技术在乐平矿务局生产矿井已经得到普遍推广应用，并将在矿井的安全生产、节能减排工作中发挥出更大的积极作用。