屯兰矿瓦斯抽采综合治理方案

孙勤盛

（西山煤电（集团）有限责任公司职业病防治所，山西 太原 030053）

1 矿井瓦斯抽采系统概况

屯兰矿现有两座地面抽采泵站和两座移动抽采泵站，担负全矿井高浓度、低浓度瓦斯抽采。

地面抽采泵站位于矸石山东侧，1#泵站安装3台2BEC-62型水环式真空泵，两用一备，通过2#管道井与井下抽采系统联接，井下主干管路采用D710mm、D560mm聚乙烯管，支管路采用D450mm、D315mm聚乙烯管，担负南四及北一上组煤盘区低浓度瓦斯抽采，抽采负压0.028 MPa，瓦斯浓度9%左右，抽采量23m3/min；2#泵站通过4#、5#管道井分别与井下北翼、南翼抽采系统联接，井下主干管路采用D710mm、D630mm聚乙烯管，支管路采用D450mm、D315mm聚乙烯管，担负全矿井高浓度瓦斯抽采，抽采负压0.055 MPa，瓦斯浓度38%左右，抽采量85m3/min。

在抽采泵站西侧下部台阶建有变压器容量为500×2 kVA变电所，担负着地面1#、2#抽采泵站所有设备的供电。两座泵站内安装了由重庆梅安森生产的自动监测系统，对抽采泵的运行状态及抽采参数进行监测，同时安设了各种保护装置及安全设施。

井下有2座移动式抽采泵，分别对12503工作面和22120工作面采空区瓦斯进行抽采，抽采负压0.035MPa左右，抽采浓度3%～8%，抽采量6.5m3/min。

2 瓦斯治理目标

（1）瓦斯治理示范工程的指导思想

遏制重特大煤矿瓦斯事故，推进煤矿瓦斯防治形势好转，坚持“严格管理、系统改造和素质提高并重，软件和硬件建设并重”的综合治理方针，达到全员、全过程、全方位管理的煤矿瓦斯治理能力建设标准，全面提升矿井瓦斯治理水平，发挥示范作用。

（2）瓦斯治理示范工程的目的

推动瓦斯治理科学化、系统化建设，达到安全高效生产。

（3）瓦斯治理示范工程的目标

瓦斯治理示范矿井建成后，达到如下目标：瓦斯抽采年利用量1亿m3以上，抽采率65%以上，抽采利用率达100%，年瓦斯超限次数降至“零”次，矿井工作面个数减至2个，月综合单产25万t以上，月综合单进煤巷不低于500 m。

（4）瓦斯治理示范工程的技术路线

通过增建白草塔地面抽采泵站、北三盘区进、回风井及石家河进风立井，以及施工保护层开采通风巷道工程，全面提升矿井抽采能力和通风能力；全方位实施保护层开采、地面钻井抽采、井下大面积区域预抽等区域性“消突”措施；通过施工高抽巷、底抽巷等瓦斯抽采巷道，对开采层、上下邻近层及采空区瓦斯全方位抽采，形成“立体抽采格局”，并全面使用简单、可靠的“Y”、“U”型通风系统。

3 抽采方法及效果

目前采用的抽采方法有上邻近层瓦斯抽采、本煤层瓦斯抽采、下邻近层瓦斯抽采、采空区抽采、地面钻井抽采，其布置方法及抽采效果如下：

（1）上邻近层抽采布置方法及抽采效果

上邻近层瓦斯主要采用钻孔抽采，抽采钻孔垂直工作面走向或斜向工作面走向布置，垂高控制在40～45 m，伸入工作面距离45m左右，孔间距5m，孔径113mm。回采时工作面推过钻孔20～25m时进入抽采状态，抽采活跃期为工作面推过钻孔30～80m，80 m之后进入抽采衰减期，单孔抽采量0.5～1.5 m3/min。另外，在22120工作面试验高位抽采巷抽采，抽采效果较好，有效地解决了工作面上隅角瓦斯问题。

图1 回风巷邻近层钻孔布置图

（2）本煤层抽采布置方法及抽采效果

本煤层瓦斯主要采用垂直于或斜交于工作面走向顺层钻孔抽采，孔间距3 m，孔径113 mm，孔深控制在小于工作面采长的15～20 m预抽瓦斯浓度40～60%，单孔平均抽采量0.015～0.02 m3/min。

图2 轨道巷或胶带巷抽采钻孔布置图

图3 邻近层钻孔剖面图

图4 本煤层钻孔布置图

（3）下邻近层抽采布置方法及抽采效果

通过底抽钻场或底抽巷抽采，有效地解决了回采工作面底板瓦斯异常涌出问题。

图5 18205底抽巷本煤层钻孔柱状图

（4）地面钻井抽采效果

目前已施工74口钻井，压裂20口，压裂42层，投运8口。每口钻井日产气量400～800 m3，截至目前共产气32.5万m3。

4 瓦斯治理成效

（1）“通风可靠”：通过强化瓦斯抽采、保护层开采等综合治理瓦斯措施，实现瓦斯治理由以“风排为主”向以“抽采为主”的转变，采煤工作面推行“U”、“Y”通风方式，矿井通风系统进一步简化优化，全面达标。

（2）“抽采达标”：全矿井进行开采布局、开采顺序调整，选择北二、北三较低瓦斯区域的优先开发和南翼首采保护层的大面积开采，全面强化大面积瓦斯预抽、立体式卸压抽采等综合抽采工艺，形成全井田形成立体式循环卸压瓦斯抽采格局，矿井产能大幅度提升。即南五盘区：通过对02#煤保护层开采、循环解放2#、8#、9#主采煤层，形成立体式循环卸压瓦斯抽采格局，做到“不掘突出头，不采突出面”，达到“高突瓦斯煤层低瓦斯状态下作业”；北一盘区、南二左翼盘区、南四盘区通过强化区域瓦斯抽采以及上、下邻近层卸压瓦斯抽采，形成立体式瓦斯抽采格局。

（3）“监控有效”：进一步完善和加强矿井安全监控系统管理，做到显示灵敏准确、断电有效可靠。

（4）“管理到位”：全矿井不断提升理念、完善制度，形成“高投入、强素质、严管理”通风瓦斯管理体系，切实把瓦斯治理各项制度、措施落实到位。