樂平礦務局北部礦區瓦斯抽采利用實踐

倪春和，吳章毛

（江西煤業集團有限責任公司 沿溝煤礦，江西 樂平333304）

1 概述

樂平礦務局北部礦區現有沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業、東方紅煤礦4對生產礦井，均為高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。

礦井開采急傾斜煤層，煤層平均傾角為50°～75°，地質構造復雜，煤系地層厚約300～500m，含煤11層，為中近距離煤層群，煤層總厚度為20.86m。煤層較穩定，結構較復雜，含夾矸1～3層，煤種由西往東（涌山煤礦→沿溝煤礦→仙槎煤業）分別為低磷和低中硫的無煙煤、混合煤、煙煤，其中一、二、三、四、五、六、七、八煤為可采煤層，主要開采煤層多為突出煤層。

礦區煤層瓦斯含量為19.72m3／t；煤層瓦斯壓力為0.15～3.25MPa；煤層透氣性系數為0.000125～0.0062m2／atm2·d，屬于瓦斯較難抽放煤層；煤層瓦斯含量由東往西（仙槎煤業→沿溝煤礦→涌山煤礦）逐漸增高，煤層瓦斯突出危險性、突出強度逐漸增大，瓦斯災害給礦井安全生產帶來嚴重威脅。預防瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯突出等災害事故是該局北部礦區安全生產工作的重中之重。

2 實施瓦斯抽采

樂平局針對北部礦井瓦斯災害嚴重、瓦斯突出危險等安全威脅，實施瓦斯抽采，即實行先抽后掘、先抽后采、抽采達標、管理到位；嚴格執行區域防突、局部防突兩個“四位一體”的防突規定；堅持區域防突先行，局部防突補充的原則。

1）瓦斯抽采與巷道布置。開掘瓦斯排放專用巷道，在每個采區、區段優先布置一條頂板或底板巖巷，作為區域防突工作的瓦斯排放專用巷道。對頂板或底板巖石巷道實施穿層鉆孔預抽煤層瓦斯，聯合使用本煤層抽放、鄰近層抽放、采空區抽放方法。

2）瓦斯抽采與開采保護層。優先開采保護層，保護層一律開采到位，在保護層開采后再進行卸壓抽采，保護層開采不留設煤柱，特殊情況下也必須按規定要求實施瓦斯抽采，并在采掘工程平面圖上注明留設煤柱的位置；在被保護層施工時，按照該對應區段采取特殊的防突措施。

3）瓦斯抽采與生產布局。優化生產布局，科學合理安排采、掘、抽作業，做到采、掘、抽平衡，優先安排抽采巷道，為瓦斯抽采提供充足的空間和時間，采掘工作面的機巷、風巷、煤層上山支護，全部采用金屬支架，掩護支架采面與超前措施巷協調平衡。

4）瓦斯抽采系統改造。樂平局北部礦區建礦以來發生過多起煤與瓦斯突出事故，屬瓦斯突出事故多發礦區。為解決北部礦井煤與瓦斯突出問題，先后分期對4對生產礦井的井下與地面瓦斯抽采系統進行技術改造，逐步完善了井下與地面瓦斯抽采系統。

5）地面瓦斯抽采系統：沿溝礦、涌山礦、仙槎煤業的瓦斯抽采泵為水環式真空泵，型號為2BEC50，電機功率185 kW，電壓660V。采用3臺真空泵，最大抽采量為145m3／min。正常工作時1臺運行，2臺備用，也可2臺并聯運行，1臺備用，特殊情況下可3臺同時運行。

6）井下瓦斯抽采系統：北部礦區根據礦井生產能力、煤層瓦斯含量選擇使用型號為YD—4移動式瓦斯抽放泵站，最大抽采量20m3／min。沿溝礦、涌山礦、仙槎煤業分別在井下設置4～6處移動式泵站在井下進行瓦斯抽采，抽出瓦斯并入大系統。

3 利用瓦斯發電

1）開展礦井瓦斯利用。樂平局面對北部礦井在生產過程中瓦斯大量排放、污染空氣環境、資源浪費嚴重，且違反國家節能減排環保政策的情況，于2008年啟動利用低濃度瓦斯發電科技項目，組織采掘、通風、機電等相關工程技術人員開展瓦斯利用科技攻關，學習引進、推廣使用低濃度瓦斯發電技術。

2）建設瓦斯發電機構。樂平局在北部礦區設立了利用低濃度瓦斯發電的專門機構，其中在沿溝煤礦、涌山煤礦分別建立了低濃度瓦斯發電站，此項技術被樂平礦務局列為重點工程項目進行投入、建設、實施，并取得了瓦斯抽采、瓦斯利用、安全生產、節能減排、經濟效益等方面的顯著成效。

3）煤層氣（瓦斯）地質儲量。在樂平局北部礦區四礦井中，東方紅煤礦以復采浮煤為主，沿溝煤礦、涌山煤礦的煤層氣地質儲量較豐富。北部礦區礦井地質儲量為50.19 Mt，可采儲量為37.02Mt。依據礦井可采儲量、煤層瓦斯含量、煤層采動影響等因素，按現場經驗公式計算，北部礦區的煤層氣地質儲量約為1.15Gm3，可抽儲量約為0.59 Gm3。

4）礦井瓦斯抽采量。近幾年，該局北部礦區通過對瓦斯抽采方法的改進創新、對井下瓦斯抽采系統、瓦斯抽采管路放水器等進行技術改進后，增加了瓦斯抽采時間，實現了瓦斯抽采量的最大化，瓦斯抽出量逐漸增大。2008年瓦斯抽采量突破15Mm3，2009年瓦斯抽采量達到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）瓦斯發電利用量。2009年，礦井抽采出的瓦斯累計利用量為2.58Mm3，瓦斯利用率為16%；發電2.51×104kWh；2010年，礦井抽采出的瓦斯累計利用量為5.33 Mm3，瓦斯利用率為26%；發電518×104kWh；2011年，礦井抽采出的瓦斯累計利用量為7.51Mm3，瓦斯利用率為29%；其中發電730×104kWh。北部礦區瓦斯抽采利用情況詳見表1。

表1 樂平局北部礦區瓦斯抽利用發電情況

6）瓦斯抽采節能技術改造。北部礦區為進一步提高經濟效益，通過對瓦斯抽采泵進行變頻調速節能技術改造，實現了6kV高壓異步電機變頻調速控制與運行，節省了瓦斯抽采成本，每年可為企業節約電費100余萬元，并實現了智能監測，使安全保護裝置更完善，動作更靈敏可靠。

4 結語

樂平局開展低濃度瓦斯發電技術的利用，為企業安全生產提供了安全保障，創造了顯著的經濟效益，每年可創收500萬元以上；對瓦斯抽采系統進行節能技術改造，降低了礦井瓦斯抽采成本，即通過瓦斯抽采泵變頻節能技術改造的應用，每年為企業節約電費100余萬元。

低濃度瓦斯發電、抽采節能改造技術在樂平局的綜合運用，給企業創造了可觀的經濟效益，讓企業實現了科學發展、安全發展、變害為利、保護環境、可持續發展、綠色發展的多贏。低濃度瓦斯發電技術、變頻調速改造技術在樂平礦務局生產礦井已經得到普遍推廣應用，并將在礦井的安全生產、節能減排工作中發揮出更大的積極作用。