黄陵一号煤矿瓦斯抽采系统优化研究

2021-03-13丁志超田小龙

山东煤炭科技 2021年2期

丁志超田小龙

（黄陵矿业公司一号煤矿，陕西黄陵 727307）

1 矿井概况

一号煤矿隶属于陕西陕煤黄陵矿业有限公司，于1991 年12 月开工建设，是国家“八五”重点建设项目和20 项兴陕工程之一。一号煤矿井田面积184.2 km2，可开采煤层为2 号煤层，厚度0.8～4.69 m，平均厚度2.18 m，倾角0～5°。矿井设计生产能力420 万t/a，核定生产能力600 万t/a，配套选煤厂年入洗能力600 万t。矿井采用平硐单水平开拓，分区抽出式通风，主运输采用胶带输送机，辅助运输采用无轨胶轮车，煤层自燃倾向性为Ⅱ类，属水文地质类型复杂的高瓦斯矿井。

依据河南理工大学2010 年编制完成的《2 号煤层瓦斯基础参数测试成果报告》，矿井2#煤层瓦斯含量为1.26～5.12 m³/min，煤层原始瓦斯压力为0.25～0.64 MPa，煤的孔隙率为7.69%～8.28%，煤的坚固性系数1.1，煤的瓦斯放散初速度为6，透气性系数为13～16 m2/MPa2·d。

2 八盘区泵站双泵双系统及埋管改造

2.1 更换瓦斯抽采泵，提高抽采能力

八盘区泵站配备3 台ZWY150/200G 型瓦斯抽采泵，抽采能力150 m³/min，电机功率200 kW。井下移动抽采泵站主要负责综采工作面上隅角埋管抽采。设备存在使用时间长、老化严重、抽采能力低等问题，急需更换抽采泵。新购置2 台ZWY200/250G 型瓦斯抽采泵，抽采能力为200 m³/min，电机功率250 kW，提高了抽采能力和电机功率。具体参数见表1。

2.2 合理分配抽采系统资源

井下移动抽采泵站主要负责综采工作面上隅角埋管抽采，使用单泵对上隅角进行抽采，其中一台泵处于闲置备用中，井下抽采效果不达标。将八盘区泵站的两台泵全部开启，一台泵只抽805 工作面上隅角瓦斯，另一台泵抽805 上隅角和805 本煤层瓦斯，在本煤层抽采系统的瓦斯管路正头向后10 m 处安装Ф355 蝶阀，可以调节本煤层与上隅角的抽采负压，随着推采进度与上隅角的管路一同进行拆移。

805 综采工作面上隅角抽采系统由井下移动抽采泵站瓦斯抽采泵引出，两趟管路延伸至805 工作面回风距工作面100 m 处，再用钢圈风筒延伸至采空区内，如图1 所示。

表1 抽采泵基础参数表

图1 805 综采工作面上隅角抽采系统图

通过对抽采泵及上隅角埋管系统的改造，增加了上隅角埋管的抽采负压，提高了抽采效果，确保了工作面的正常生产，保证了矿井安全。目前已在805 工作面和620 工作面进行应用，具体效果参数见表2。

表2 工作面上隅角抽采系统参数表

利用Ф355 蝶阀调节本煤层与上隅角的抽采负压，研究阀门开启大小，本煤层与上隅角负压、流量情况，当阀门开启最小时，本煤层负压达到30 kPa，上隅角未开启，本煤层负压和流量满足要求；当阀门开启最大时，本煤层负压为4～5 kPa，上隅角负压为30 kPa，此时上隅角负压达到最大，但是本煤层抽采不符合要求；当阀门开到30%时，在满足本煤层抽采系统的前提下，尽可能地增加上隅角抽采负压，作为最优的系统分配方案。

统计805 工作面上隅角抽采系统调整前后基础参数，具体见表3。

表3 805 工作面上隅角抽采系统基础参数表

从上表可以看出，系统抽采负压变化不大，抽采流量，从92 m3/min 增加到169 m3/min，瓦斯浓度也有所增加，提高了抽采系统的效率。

3 四号风井瓦斯抽采泵站启用

3.1 启用四号风井瓦斯抽采泵站

二号风井安装2 套瓦斯抽采系统，配套安装2台2BEC72 型瓦斯抽采泵和2 台2BEC67 型瓦斯抽采泵，两用两备。其中2BEC72 型瓦斯抽采泵电机功率是710 kW，抽采能力为505 m3/min。

三号风井地面瓦斯抽采泵站安装3 套瓦斯抽采系统，配套安装6 台2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三备，2BEC72 型瓦斯抽采泵电机功率是710 kW，抽采能力为505 m3/min，现服务于北二和八盘区各工作面本煤层抽采、边掘边抽、高位裂隙抽采。

四号风井地面瓦斯抽采泵站安装3 套瓦斯抽采系统，配套安装6 台2BEC72 型瓦斯抽采泵，三用三备，2BEC72 型瓦斯抽采泵电机功率710 kW，抽采能力为505 m3/min，现服务于北一综采工作面高位裂隙钻孔抽采。

二号风井地面瓦斯抽采泵站服务于北一各工作面瓦斯抽采，但随着开采的不断延伸，抽采系统距离长，阻力增大，负压和流量减小，而且二号风井抽采泵站设备能力不足、老化等问题，需要启用四号风井地面瓦斯抽采泵站。具体参数见表4。

前期准备需要完善地面瓦斯抽采泵站内的电气设备和配套设备、设备试运行、操作人员上岗前培训等工作。完成二盘区回风巷、北一回风巷H1-4内瓦斯管路拆除工作、四号风井抽采系统与井下各工作面抽采系统连接工作。

3.2 利用地面抽采系统替代井下移动抽采系统

北一2#瓦斯抽采泵站配备3 台ZWY110/160G型瓦斯抽采泵，抽采能力为110 m³/min，电机功率160 kW。井下移动抽采泵站主要负责综采工作面上隅角埋管抽放，具体参数见表5。

表4 地面抽采系统抽采泵基本参数表

表5 抽采系统基本参数对比表

由于二号风井地面瓦斯抽采泵站负责北一区域各工作面瓦斯抽采，但是只有2 套系统，分别负责本煤层抽采和高位裂隙抽采，上隅角埋管抽采只能利用井下移动瓦斯抽采泵站，存在抽采能力低、负压和流量小等问题。启用四号风井瓦斯抽采泵站后，四号风井地面瓦斯抽采泵站安装3 套瓦斯抽采系统，配套安装6 台2BEC72 型瓦斯抽采泵，计划三用三备，2BEC72 型瓦斯抽采泵电机功率是710 kW，抽采能力为505 m³/min，分别服务于北一各工作面本煤层预抽抽采、高位裂隙抽采和上隅角埋管抽采。更换系统后上隅角抽采系统负压和流量明显提高，具体参数见表6。

更换系统后，缩短了抽采系统的距离，二号风井抽采系统服务长度约5300 m，而四号风井抽采系统最远的服务长度约2000 m，缩短了3300 m；减少了抽采阻力，确保系统运行正常，各工作面负压满足要求。