五矿贵石沟井瓦斯抽采系统改造探析

苏振亮

（华阳集团，山西 阳泉 045000）

1 概 况

阳泉煤业（集团） 有限责任公司五矿位于山西省阳泉市平定县城西南约7 km 处，井田位于山西省沁水煤田的北部，井田面积为82.534 1 km2，现主要开采15 号煤层。五矿贵石沟井设计生产能力为5.00 Mt/a。采用主斜—副立综合开拓方式，现有1 号主斜井、2 号主斜井、副立井、排矸进风立井、中央回风立井、天花池进、回风立井、小南庄进、回风立井、南翼进、回风立井，花荷峪进、回风立井、桑沟北翼进风南、北斜井等15 个井筒。井下设有+520 主水平及+420 辅助水平开采15 号煤层，平均厚度6.24 m，15 号煤层综采工作面均采用综采放顶煤采煤方法。

2 矿井抽采系统现状

2.1 现有抽采泵站

贵石沟井地面现有3 座抽采泵站，分别为桑沟泵站、南翼泵站及小南庄泵站（高负压泵站），具体情况如下。

（1） 桑沟瓦斯抽采泵站共安设7 台瓦斯抽采泵，装机容量4 520 m3/min，包括2 台型号为RG450VG，额定流量为333 m3/min 的瓦斯泵；2 台型号为ARMH700VG，额定流量为577 m3/min 的瓦斯泵；1 台型号为ARMH700WG，额定流量为620 m3/min 的瓦斯泵，2 台型号为2BEC-100，额定流量为1 040 m3/min 的瓦斯泵。当前桑沟瓦斯抽采泵站运行2 台额定流量577 m3/min 和1 台额定流量1 040 m3/min 的瓦斯泵。

（2） 南翼瓦斯抽采泵站共安设5 台瓦斯抽采泵，装机容量3 222.1 m3/min，包括1 台型号为ZR7-600WP，额定流量为421.7 m3/min 的瓦斯泵；2 台型号为ZR7-750WP，额定流量为600.7 m3/min的瓦斯泵；1 台型号为2BEC-72，额定流量为600 m3/min 的瓦斯泵；1 台型号为2BEY-102，额定流量为1 000 m3/min 的瓦斯泵。当前运行1 台额定流量为600 m3/min 和1 台额定流量为1 000 m3/min 的瓦斯泵。

（3） 小南庄瓦斯抽采泵站为贵石沟井主要高负压抽采系统，小南庄抽采泵站共安设2 台瓦斯泵，型号为2BEY-72，额定流量为450 m3/min，装机容量900 m3/min，当前运行1 台。

2.2 现有抽采管路

从桑沟瓦斯泵站引出3 趟瓦斯管路分别经北翼进风北斜井（1 趟，管径为700 mm 的瓦斯管路）、北翼进风南斜井（2 趟，管径分别为800 mm、700 mm 的瓦斯管路） 在+550 水平汇合，分别引出2趟瓦斯抽采管路到西北翼采区，管径分别为700 mm、510 mm，同时在8136 高抽系统巷口φ700 mm 主管路上引出1 趟φ700 mm 管路，负担8136工作面抽采任务。

从南翼瓦斯抽采泵站引出2 趟φ700 mm 瓦斯抽采管路，经南翼回风立井到达南翼回风立井井底。在南翼回风立井井底分别引出2 趟φ700 mm瓦斯抽采管路，1 趟经过南翼一区东回风巷、南翼二区西翼北回风延伸至8720 高抽巷末端，负担8720 工作面；1 趟经过五采区南回风巷到达8304高抽巷末端，负担南翼一区8304 工作面。

从小南庄泵站引出1 趟φ630 mm 瓦斯抽采管路，经小南庄地面瓦斯管钻孔，通过四采区南、北回风巷分别到达南四采区和北四采区，直接到达8406 工作面和8410 工作面末端，负担这两个工作面本煤层抽采任务。

2.3 瓦斯抽采方法

贵石沟井瓦斯涌出量主要来源为邻近层瓦斯，占矿井总瓦斯涌出量70%以上，瓦斯抽采主要以工作面布置走向高抽巷抽采邻近层瓦斯。即在回采工作面中部靠近回风侧沿走向布置1 条高抽巷，高抽巷主要沿11 号煤层顶板布置，高抽巷与回采工作面回风顺槽的间距为60 m，与工作面后高抽巷贯通，实现邻近层抽采。

小南庄分区除了利用走向高抽巷抽采邻近层瓦斯外，还利用顺层平行钻孔进行本煤层预抽，并进行边采边抽。

3 抽采系统改造的必要性

（1） 根据矿井整体衔接部署，天花池分区15号煤开采结束后，接替天花池分区9 号煤层，届时天花池分区9 号煤层需增加1 趟高负压瓦斯抽采系统。

（2） 根据矿井整体衔接部署，回采完南翼分区8304 综采工作面后，衔接小南庄分区8406 综采工作面，小南庄分区将形成8406 和8410 两个工作面正常生产的局面，同时中央扩区8320 首采工作面的开采，也将形成中央扩区和四采区两个回采工作面同时生产的局面，届时需增加1 趟高负压和1趟低负压瓦斯抽采系统，需对小南庄分区瓦斯抽采泵站进行改造。

（3） 利用桑沟瓦斯抽采泵站同时负担小南庄分区2 个回采工作面（或小南庄分区和中央扩区各一个回采工作面） 和天花池分区1 个回采工作面的抽采任务，其抽采能力不满足要求，考虑充分利用现有瓦斯系统，需利用南翼瓦斯抽采泵站负担小南庄分区或中央扩区1 个回采工作面的低负压瓦斯抽采任务。

4 抽采系统改造方案

结合井下与地面的工业布置，有2 个方案可供选择。

4.1 利用贵石沟井现有的瓦斯泵站进行改造（方案一）

小南庄瓦斯泵站负担小南庄分区及中央扩区高负压瓦斯抽采任务；南翼瓦斯泵站负担南翼分区及中央扩区低负压瓦斯抽采任务；桑沟瓦斯泵站负担天花池分区15 号煤低负压及9 号煤低负压、9 号煤高负压、小南庄分区低负压瓦斯抽采任务。具体改造内容如下。

4.1.1 小南庄瓦斯抽采系统改造

（1） 改扩建瓦斯抽采泵站，安装2 台2BEC100 型、1 250 kW 水环真空泵。

（2） 新建三防装置间、循环水泵间及沉淀池、静压水池。

（3） 新增主管φ820 mm×10 mm（地面）。

（4） 新增井下高负压管路φ630 mm×5 mm（抽采立眼下—南北回风横贯、南四回风巷）。

（5） 在现进风立井西北60 m 处布置瓦斯管钻孔，数量1 个，直径1.2 m，深度470 m。

（6） 新增1 趟高负压管路φ820 mm×18 mm（新增小南庄瓦斯管钻孔），长度470 m。

（7） 拆除小南庄原有瓦斯抽采泵站6 kV 配电室，新建瓦斯抽采6 kV 配电室1 座，为改造后的瓦斯抽采泵站提供可靠稳定的6 kV 双电源；主扇配电室6 kV 电源由引自小南庄场地6 kV 配电室改为引自排矸站35 kV 变电站6 kV 侧不同母线段。

4.1.2 南翼瓦斯抽采系统改造

（1） 在南翼泵站预留位置新增1 台2BEY-102 型、1 250 kW 水环真空泵。

（2） 新增1 趟主管φ1 020 mm×6 mm（小南庄四采区—南翼回风立井井底）。

（3） 改造南翼瓦斯抽采配电室，增加1 套6 kV 高压变频装置及6 kV 矿用隔爆型高压真空配电装置。

（4） 新增中央扩区回风巷（煤巷），宽为4.8 m，高为3.5 m，净断面为16.8 m2，掘进断面为

18.66 m2，长度为1 100 m。

4.2 在小南庄回风井场地东北侧新建低负压瓦斯

抽采泵站（方案二）

小南庄现有的瓦斯泵站负担小南庄分区本煤层瓦斯抽采任务；小南庄新建瓦斯泵站负担小南庄分区邻近层瓦斯抽采任务；利用现有的南翼瓦斯泵站负担中央扩区本煤层、邻近层及南翼邻近层瓦斯抽采任务；利用现有的桑沟瓦斯泵站负担天花池分区15 号煤邻近层及9 号煤本煤层、9 号煤邻近层瓦斯抽采任务。具体改造内容如下。

4.2.1 小南庄瓦斯抽采系统改造

（1） 新建邻近层瓦斯抽采泵站，并安装2 台2BEC-102 型水环真空泵，水循环系统、附属设备、三防间均需要新建。

（2） 新增1 趟主管φ820 mm×8 mm（地面）。

（3） 在现进风立井西北60 m 处布置瓦斯管钻孔，数量1 个，直径1.2 m，深度470 m。

（4） 新增1 趟低负压管路φ820 mm×18 mm（新增小南庄瓦斯管钻孔），长度470 m。

（5） 小南庄风井新建1 座35 kV 变电站，1座瓦斯抽采配电室。

（6） 新增场面工程，占地面积37.5 亩，挖方25.5 万m3，填方1.0 万m3。

4.2.2 南翼瓦斯抽采系统改造

南翼瓦斯抽采系统利用现有系统，新增中央扩区回风巷（煤巷），宽为4.8 m，高为3.5 m，净断面为16.8 m2，掘进断面为18.66 m2，长度为1 100 m。

4.3 方案比较

2 个方案经济比较见表1。

表1 方案经济比较Table 1 Economic comparison of schemes

4.3.1 方案一优点

（1） 可以充分利用现有抽采系统，较方案二投资少。

（2） 瓦斯泵站无需新建，只改造原有瓦斯泵站及三防间。

（3） 新增配电室位于小南庄瓦斯场地，为瓦斯抽采专用配电室，便于管理。

（4） 利用南翼瓦斯抽采泵站预留高压变频装置位置，减少土建施工量及工期。

4.3.2 方案一缺点

（1） 抽采系统不是分区抽采，为生产管理造成一定程度的困难。

（2） 需在南翼及小南庄风井两处进行新建及改造配电工程，影响范围较方案二大。

4.3.3 方案二优点

（1） 抽采系统是分区抽采，为矿井安全生产提供了有力保障。

（2） 主扇、瓦斯抽采等矿井重要电力负荷集中，供电深入负荷中心，同时便于统一管理、维护。

（3） 新建及改造配电工程均在小南庄风井进行，影响范围小。

4.3.4 方案二缺点

（1） 不能充分利用现有设施，较方案一投资高。

（2） 现有场地无法满足需求，需新建35 kV变电站，场地占地面积较大，场面工程成本较高。

5 结 论

（1） 从技术上分析，方案一优于方案二，且回采工作面及矿井瓦斯抽采率满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》 （AQ1026—2006） 的规定，回采工作面及矿井配风量均符合规程规定。

（2） 从经济上分析，方案一比方案二项目总投资少4 264 万元，方案一优于方案二。

综合技术、经济比较结果，推荐方案一，即利用贵石沟井现有的瓦斯泵站进行改造。