倪春和，吳章毛

（江西煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 沿溝煤礦，江西 樂平333304）

1 概述

樂平礦務(wù)局北部礦區(qū)現(xiàn)有沿溝煤礦、涌山煤礦、仙槎煤業(yè)、東方紅煤礦4對生產(chǎn)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(zhì)構(gòu)造復(fù)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(wěn)定，結(jié)構(gòu)較復(fù)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(yè)）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(qū)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(shù)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(yè)→沿溝煤礦→涌山煤礦）逐漸增高，煤層瓦斯突出危險性、突出強(qiáng)度逐漸增大，瓦斯災(zāi)害給礦井安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。預(yù)防瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯突出等災(zāi)害事故是該局北部礦區(qū)安全生產(chǎn)工作的重中之重。

2 實(shí)施瓦斯抽采

樂平局針對北部礦井瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重、瓦斯突出危險等安全威脅，實(shí)施瓦斯抽采，即實(shí)行先抽后掘、先抽后采、抽采達(dá)標(biāo)、管理到位；嚴(yán)格執(zhí)行區(qū)域防突、局部防突兩個“四位一體”的防突規(guī)定；堅持區(qū)域防突先行，局部防突補(bǔ)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(qū)、區(qū)段優(yōu)先布置一條頂板或底板巖巷，作為區(qū)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(shí)施穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，聯(lián)合使用本煤層抽放、鄰近層抽放、采空區(qū)抽放方法。

2）瓦斯抽采與開采保護(hù)層。優(yōu)先開采保護(hù)層，保護(hù)層一律開采到位，在保護(hù)層開采后再進(jìn)行卸壓抽采，保護(hù)層開采不留設(shè)煤柱，特殊情況下也必須按規(guī)定要求實(shí)施瓦斯抽采，并在采掘工程平面圖上注明留設(shè)煤柱的位置；在被保護(hù)層施工時，按照該對應(yīng)區(qū)段采取特殊的防突措施。

3）瓦斯抽采與生產(chǎn)布局。優(yōu)化生產(chǎn)布局，科學(xué)合理安排采、掘、抽作業(yè)，做到采、掘、抽平衡，優(yōu)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(jī)巷、風(fēng)巷、煤層上山支護(hù)，全部采用金屬支架，掩護(hù)支架采面與超前措施巷協(xié)調(diào)平衡。

4）瓦斯抽采系統(tǒng)改造。樂平局北部礦區(qū)建礦以來發(fā)生過多起煤與瓦斯突出事故，屬瓦斯突出事故多發(fā)礦區(qū)。為解決北部礦井煤與瓦斯突出問題，先后分期對4對生產(chǎn)礦井的井下與地面瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，逐步完善了井下與地面瓦斯抽采系統(tǒng)。

5）地面瓦斯抽采系統(tǒng)：沿溝礦、涌山礦、仙槎煤業(yè)的瓦斯抽采泵為水環(huán)式真空泵，型號為2BEC50，電機(jī)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(yùn)行，2臺備用，也可2臺并聯(lián)運(yùn)行，1臺備用，特殊情況下可3臺同時運(yùn)行。

6）井下瓦斯抽采系統(tǒng)：北部礦區(qū)根據(jù)礦井生產(chǎn)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(yè)分別在井下設(shè)置4～6處移動式泵站在井下進(jìn)行瓦斯抽采，抽出瓦斯并入大系統(tǒng)。

3 利用瓦斯發(fā)電

1）開展礦井瓦斯利用。樂平局面對北部礦井在生產(chǎn)過程中瓦斯大量排放、污染空氣環(huán)境、資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且違反國家節(jié)能減排環(huán)保政策的情況，于2008年啟動利用低濃度瓦斯發(fā)電科技項目，組織采掘、通風(fēng)、機(jī)電等相關(guān)工程技術(shù)人員開展瓦斯利用科技攻關(guān)，學(xué)習(xí)引進(jìn)、推廣使用低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)。

2）建設(shè)瓦斯發(fā)電機(jī)構(gòu)。樂平局在北部礦區(qū)設(shè)立了利用低濃度瓦斯發(fā)電的專門機(jī)構(gòu)，其中在沿溝煤礦、涌山煤礦分別建立了低濃度瓦斯發(fā)電站，此項技術(shù)被樂平礦務(wù)局列為重點(diǎn)工程項目進(jìn)行投入、建設(shè)、實(shí)施，并取得了瓦斯抽采、瓦斯利用、安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)效益等方面的顯著成效。

3）煤層氣（瓦斯）地質(zhì)儲量。在樂平局北部礦區(qū)四礦井中，東方紅煤礦以復(fù)采浮煤為主，沿溝煤礦、涌山煤礦的煤層氣地質(zhì)儲量較豐富。北部礦區(qū)礦井地質(zhì)儲量為50.19 Mt，可采儲量為37.02Mt。依據(jù)礦井可采儲量、煤層瓦斯含量、煤層采動影響等因素，按現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)公式計算，北部礦區(qū)的煤層氣地質(zhì)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(qū)通過對瓦斯抽采方法的改進(jìn)創(chuàng)新、對井下瓦斯抽采系統(tǒng)、瓦斯抽采管路放水器等進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后，增加了瓦斯抽采時間，實(shí)現(xiàn)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(dá)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)電730×104kWh。北部礦區(qū)瓦斯抽采利用情況詳見表1。

表1 樂平局北部礦區(qū)瓦斯抽利用發(fā)電情況

6）瓦斯抽采節(jié)能技術(shù)改造。北部礦區(qū)為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，通過對瓦斯抽采泵進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了6kV高壓異步電機(jī)變頻調(diào)速控制與運(yùn)行，節(jié)省了瓦斯抽采成本，每年可為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)100余萬元，并實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)測，使安全保護(hù)裝置更完善，動作更靈敏可靠。

4 結(jié)語

樂平局開展低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的利用，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供了安全保障，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，每年可創(chuàng)收500萬元以上；對瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，降低了礦井瓦斯抽采成本，即通過瓦斯抽采泵變頻節(jié)能技術(shù)改造的應(yīng)用，每年為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)100余萬元。

低濃度瓦斯發(fā)電、抽采節(jié)能改造技術(shù)在樂平局的綜合運(yùn)用，給企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展、變害為利、保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的多贏。低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)、變頻調(diào)速改造技術(shù)在樂平礦務(wù)局生產(chǎn)礦井已經(jīng)得到普遍推廣應(yīng)用，并將在礦井的安全生產(chǎn)、節(jié)能減排工作中發(fā)揮出更大的積極作用。