阳煤二矿瓦斯抽采系统改造探讨

张建民

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司)

阳煤二矿瓦斯抽采系统改造探讨

张建民

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司)

随着阳煤二矿开采深度的不断增加，生产能力的持续增大，小南沟抽采泵站现有瓦斯泵及主管路均不能满足15#煤层13采区抽采要求，故对二矿瓦斯抽采系统改造。经过技术经济比较，在龙门风井场地新建瓦斯泵站，担负15#煤层邻近层、区域抽采，采空区抽采，小南沟、大南沟瓦斯抽采泵站停运，可以达到预期的目的，对高瓦斯矿井治理有指导作用，对提高煤矿安全生产具有重要的意义，将取得较好的社会效益和经济效益。

瓦斯抽采 瓦斯泵站 技术经济指标

阳泉煤业(集团)二矿位于阳泉市西部5 km处。井田东部为大阳泉井田，西部为西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，石太铁路和太旧高速公路穿越矿区而过。二矿生产能力为8.1 Mt/a。由于二矿开采深度增加，将于2018年衔接位于井田西南部南翼的15#煤层13采区，届时小南沟抽采泵站同时担负15#煤层13采区及9采区瓦斯抽采，抽采瓦斯纯量达到423.53 m3/min，小南沟抽采泵站现有瓦斯泵及主管路均不能满足抽采要求。故急需对二矿抽采系统改造。

1 矿井概况

二矿地面现有1个工业场地和5个风井场地。主工业场地位于井田北部，布置有东、西主斜井，东、西副立井，材料斜井。5个风井工业场地分别为大南沟、南山、桑掌、龙门和北茹风井场地。在南山、桑掌、北茹风井场地各布置一个专用进风立井和一个回风立井，在龙门风井场地布置3个井筒，分别为1个辅助提升副立井、2个回风立井。

井田以F1断层为界划分为西翼、南翼。根据风井负担范围，将全井田划分为5个分区，即西翼的大南沟、桑掌和龙门分区，南翼的南山和北茹分区。

矿井主采煤层共2层，分别为8#、15#煤层。8#煤层剩余可采区域为西翼桑掌分区的13采区,龙门分区的15、17、19采区,北茹分区的16采区。15#煤层剩余可采区域为桑掌分区的12采区,北茹分区的9、11采区,龙门分区的13采区。

2 矿井抽采系统现状

矿井采用“分区抽放、集中利用”系统。地面现有3座瓦斯抽放泵站，即大南沟泵站、小南沟泵站和桑掌泵站。大南沟泵站位于井田北中部矿界，大南沟泵站位于井田东北部矿界，桑掌泵站位于井田中西部偏北部矿界。

8#煤层采用倾斜穿层钻孔卸压抽采上邻近层，利用顺层平行钻孔预抽本煤层，边采边抽。15#煤层回采工作面利用走向高抽巷卸压抽采邻近层瓦斯。

二矿现瓦斯抽采系统的格局：小南沟瓦斯抽采泵站担负南翼15#煤层抽采任务，大南沟瓦斯抽采泵站担负西翼的抽采任务，桑掌瓦斯泵站担负8#煤层的抽采任务。

3 抽采系统改造方案

现小南沟泵站没有增加瓦斯泵的位置，场面也没有扩建瓦斯泵站的可能性，没有改造条件。大南沟瓦斯泵站位于矿井东北部，15#煤层南翼最远处距大南沟泵站10 900 m，距桑掌泵站6 700 m，改造也不合理。故二矿抽采系统有以下2种方案。

方案一是在龙门风井场地新建瓦斯泵站。龙门风井位于井田中西部，剩余可采范围的中部。在此新建瓦斯泵站担负15#煤层邻近层、区域抽采和采空区抽采，小南沟、大南沟瓦斯抽采泵站停运。桑掌泵站担负8#煤回采工作面本煤层、邻近层抽采。

在龙门风井工业场地北侧约55 m处新建瓦斯抽采泵站场地，场面设计标高为907.5～908.5 m，主要新增建筑有瓦斯抽采泵房、三防装置间、沉淀池、35 kV变电所等。新增建筑物面积为4 580 m2，新增占地面积11 333 m2，其中，瓦斯泵站占地8 333 m2，35 kV变电站占地3 000 m2。

瓦斯抽采泵站内选用6台水环真空泵并预留2台泵的位置，其中2台2BEC87型水环真空泵(一运一备，其中一台利用大南沟泵站现有设备)负担15#煤层13采区区域抽采，2台2BEC120型水环真空泵(一运一备，利用小南沟泵站现有设备)负担15#煤层13采区邻近层瓦斯抽采，2台2BEC120型水环真空泵(一运一备，新购)负担15#煤层9、11采区邻近层瓦斯抽采。在地面至井下打2个瓦斯管钻孔，一个直径为1 000 mm，敷设φ630 mm×6 mm型管路，一个直径为1 400 mm，敷设φ1 020 mm×10 mm型管路，深度均为310 m。

新建龙门瓦斯泵站后，因风井场地负荷增大，现有6 kV供电系统不能满足要求，故新建35 kV/6 kV变电站，主供龙门风井场地的用电。龙门瓦斯泵站双电源引自龙门新建变电站6 kV不同母线段,一运一备。

龙门泵站现利用水车拉水，新建瓦斯泵站后，需敷设水管从桑掌高山水池引至龙门风井场地。

方案二是扩建桑掌瓦斯泵站。桑掌泵站担负8#煤回采工作面本煤层、邻近层抽采及15#煤层13采区邻近层、区域抽采。小南沟瓦斯抽采泵站担负南翼15#煤层除13采区外的抽采。大南沟瓦斯抽采泵站担负西翼15#煤层的抽采。

在桑掌瓦斯泵站场地内，原有瓦斯泵站东北侧扩建新的瓦斯抽放泵站，场地距主工业场地约0.2 km。场面设计标高为818.2～818.5 m，主要新增建筑有瓦斯抽采泵房、三防装置间、沉淀池等。拆除建筑物面积为2 246 m2，新建建筑物面积为1 450 m2，新增购地2 247 m2。

扩建后桑掌瓦斯抽采泵站内新增4台2BEC120水环真空泵，其中，2台2BEC120型水环真空泵(一运一备)担负15#煤13采区邻近层抽采，2台2BEC120型水环真空泵(一运一备)担负8#煤邻近层抽采。新打2个瓦斯抽采钻孔直径为1.4 m，深228 m，内敷设φ1 020 mm瓦斯管，分别服务于15#和8#煤层邻近层瓦斯抽采。现有的4台水环真空泵(二运二备)分别担负15#煤层区域抽采和8#煤本煤层抽采。

水源引自桑掌高山水池，电源引自桑掌35 kV/6 kV变电站6 kV不同母线段,一运一备。

方案比较：

(1)方案一共有龙门、桑掌2个瓦斯抽采泵站， 方案二共有桑掌、小南沟、大南沟3个泵站，方案一少一座瓦斯泵，有利于集中管理。方案一占地为林地，方案二占地为耕地，方案一征地较容易。

(2)龙门泵站较桑掌泵站更靠近15#煤层剩余储量中心，如利用桑掌泵站担负15#煤层13采区抽采任务，瓦斯泵运行功率增加200 kW,增加电费1 901万元。方案二桑掌地面水源充足，邻近西配水站且地面有深井，方案一需用水管将桑掌高山水池水引出。方案二较方案一少建设35 kV变电站及2.6 km线路，总投资少159万元。2种方案技术经济对比见表1。

表1 2种方案技术经济比较 万元

方案井巷工程土建工程设备及工器具购置费安装工程基本预备费其他总投资一(新建龙门泵站)874.451491.812530.563435.7646.8907.499886.81二(扩建桑掌泵站)553.24559.511951.995305.26636.37720.949727.31

综合技术经济比较的结果，设计推荐方案一，即在龙门风井场地新建瓦斯泵站。

4 结 论

通过分析研究，确定二矿瓦斯抽采系统改造方案为在龙门风井场地新建瓦斯泵站担负15#煤层邻近层、区域抽采和采空区抽采，小南沟、大南沟瓦斯抽采泵站停运，现桑掌泵站担负8#煤回采工作面本煤层、邻近层抽采，实现了矿井集中管理，符合集团公司可持续发展的战略，并且有效解决了当前阳煤二矿15#煤层13采区瓦斯抽放不足的现状，同时可以提高瓦斯抽采的浓度，使矿井瓦斯治理变被动为主动，促进了矿井安全生产。

2015-05-10)

张建民(1973—)，男，工程师，045000 山西省阳泉市。