屯蘭礦瓦斯抽采綜合治理方案

孫勤盛

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司職業(yè)病防治所，山西 太原 030053）

1 礦井瓦斯抽采系統(tǒng)概況

屯蘭礦現(xiàn)有兩座地面抽采泵站和兩座移動(dòng)抽采泵站，擔(dān)負(fù)全礦井高濃度、低濃度瓦斯抽采。

地面抽采泵站位于矸石山東側(cè)，1#泵站安裝3臺(tái)2BEC-62型水環(huán)式真空泵，兩用一備，通過2#管道井與井下抽采系統(tǒng)聯(lián)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，擔(dān)負(fù)南四及北一上組煤盤區(qū)低濃度瓦斯抽采，抽采負(fù)壓0.028 MPa，瓦斯?jié)舛?%左右，抽采量23m3/min；2#泵站通過4#、5#管道井分別與井下北翼、南翼抽采系統(tǒng)聯(lián)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，擔(dān)負(fù)全礦井高濃度瓦斯抽采，抽采負(fù)壓0.055 MPa，瓦斯?jié)舛?8%左右，抽采量85m3/min。

在抽采泵站西側(cè)下部臺(tái)階建有變壓器容量為500×2 kVA變電所，擔(dān)負(fù)著地面1#、2#抽采泵站所有設(shè)備的供電。兩座泵站內(nèi)安裝了由重慶梅安森生產(chǎn)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)抽采泵的運(yùn)行狀態(tài)及抽采參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)安設(shè)了各種保護(hù)裝置及安全設(shè)施。

井下有2座移動(dòng)式抽采泵，分別對(duì)12503工作面和22120工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，抽采負(fù)壓0.035MPa左右，抽采濃度3%～8%，抽采量6.5m3/min。

2 瓦斯治理目標(biāo)

（1）瓦斯治理示范工程的指導(dǎo)思想

遏制重特大煤礦瓦斯事故，推進(jìn)煤礦瓦斯防治形勢(shì)好轉(zhuǎn)，堅(jiān)持“嚴(yán)格管理、系統(tǒng)改造和素質(zhì)提高并重，軟件和硬件建設(shè)并重”的綜合治理方針，達(dá)到全員、全過程、全方位管理的煤礦瓦斯治理能力建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，全面提升礦井瓦斯治理水平，發(fā)揮示范作用。

（2）瓦斯治理示范工程的目的

推動(dòng)瓦斯治理科學(xué)化、系統(tǒng)化建設(shè)，達(dá)到安全高效生產(chǎn)。

（3）瓦斯治理示范工程的目標(biāo)

瓦斯治理示范礦井建成后，達(dá)到如下目標(biāo)：瓦斯抽采年利用量1億m3以上，抽采率65%以上，抽采利用率達(dá)100%，年瓦斯超限次數(shù)降至“零”次，礦井工作面?zhèn)€數(shù)減至2個(gè)，月綜合單產(chǎn)25萬t以上，月綜合單進(jìn)煤巷不低于500 m。

（4）瓦斯治理示范工程的技術(shù)路線

通過增建白草塔地面抽采泵站、北三盤區(qū)進(jìn)、回風(fēng)井及石家河進(jìn)風(fēng)立井，以及施工保護(hù)層開采通風(fēng)巷道工程，全面提升礦井抽采能力和通風(fēng)能力；全方位實(shí)施保護(hù)層開采、地面鉆井抽采、井下大面積區(qū)域預(yù)抽等區(qū)域性“消突”措施；通過施工高抽巷、底抽巷等瓦斯抽采巷道，對(duì)開采層、上下鄰近層及采空區(qū)瓦斯全方位抽采，形成“立體抽采格局”，并全面使用簡單、可靠的“Y”、“U”型通風(fēng)系統(tǒng)。

3 抽采方法及效果

目前采用的抽采方法有上鄰近層瓦斯抽采、本煤層瓦斯抽采、下鄰近層瓦斯抽采、采空區(qū)抽采、地面鉆井抽采，其布置方法及抽采效果如下：

（1）上鄰近層抽采布置方法及抽采效果

上鄰近層瓦斯主要采用鉆孔抽采，抽采鉆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，伸入工作面距離45m左右，孔間距5m，孔徑113mm。回采時(shí)工作面推過鉆孔20～25m時(shí)進(jìn)入抽采狀態(tài)，抽采活躍期為工作面推過鉆孔30～80m，80 m之后進(jìn)入抽采衰減期，單孔抽采量0.5～1.5 m3/min。另外，在22120工作面試驗(yàn)高位抽采巷抽采，抽采效果較好，有效地解決了工作面上隅角瓦斯問題。

圖1 回風(fēng)巷鄰近層鉆孔布置圖

（2）本煤層抽采布置方法及抽采效果

本煤層瓦斯主要采用垂直于或斜交于工作面走向順層鉆孔抽采，孔間距3 m，孔徑113 mm，孔深控制在小于工作面采長的15～20 m預(yù)抽瓦斯?jié)舛?0～60%，單孔平均抽采量0.015～0.02 m3/min。

圖2 軌道巷或膠帶巷抽采鉆孔布置圖

圖3 鄰近層鉆孔剖面圖

圖4 本煤層鉆孔布置圖

（3）下鄰近層抽采布置方法及抽采效果

通過底抽鉆場(chǎng)或底抽巷抽采，有效地解決了回采工作面底板瓦斯異常涌出問題。

圖5 18205底抽巷本煤層鉆孔柱狀圖

（4）地面鉆井抽采效果

目前已施工74口鉆井，壓裂20口，壓裂42層，投運(yùn)8口。每口鉆井日產(chǎn)氣量400～800 m3，截至目前共產(chǎn)氣32.5萬m3。

4 瓦斯治理成效

（1）“通風(fēng)可靠”：通過強(qiáng)化瓦斯抽采、保護(hù)層開采等綜合治理瓦斯措施，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理由以“風(fēng)排為主”向以“抽采為主”的轉(zhuǎn)變，采煤工作面推行“U”、“Y”通風(fēng)方式，礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步簡化優(yōu)化，全面達(dá)標(biāo)。

（2）“抽采達(dá)標(biāo)”：全礦井進(jìn)行開采布局、開采順序調(diào)整，選擇北二、北三較低瓦斯區(qū)域的優(yōu)先開發(fā)和南翼首采保護(hù)層的大面積開采，全面強(qiáng)化大面積瓦斯預(yù)抽、立體式卸壓抽采等綜合抽采工藝，形成全井田形成立體式循環(huán)卸壓瓦斯抽采格局，礦井產(chǎn)能大幅度提升。即南五盤區(qū)：通過對(duì)02#煤保護(hù)層開采、循環(huán)解放2#、8#、9#主采煤層，形成立體式循環(huán)卸壓瓦斯抽采格局，做到“不掘突出頭，不采突出面”，達(dá)到“高突瓦斯煤層低瓦斯?fàn)顟B(tài)下作業(yè)”；北一盤區(qū)、南二左翼盤區(qū)、南四盤區(qū)通過強(qiáng)化區(qū)域瓦斯抽采以及上、下鄰近層卸壓瓦斯抽采，形成立體式瓦斯抽采格局。

（3）“監(jiān)控有效”：進(jìn)一步完善和加強(qiáng)礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)管理，做到顯示靈敏準(zhǔn)確、斷電有效可靠。

（4）“管理到位”：全礦井不斷提升理念、完善制度，形成“高投入、強(qiáng)素質(zhì)、嚴(yán)管理”通風(fēng)瓦斯管理體系，切實(shí)把瓦斯治理各項(xiàng)制度、措施落實(shí)到位。