摘要：當(dāng)前，瓦斯煤塵爆炸、瓦斯涌出、煤(巖)與瓦斯突出等問題是已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的重要因素。而解決礦井瓦斯問題，保證安全生產(chǎn)的根本性措施就是瓦斯抽放和綜合利用。本文通過分析淮南礦區(qū)的瓦斯特點，針對礦區(qū)及張集礦井瓦斯抽放與利用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：瓦斯抽放；煤礦；綜合利用

淮南礦區(qū)屬于瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重礦區(qū)，歷史上重特大瓦斯爆炸事故頻繁發(fā)生，損失慘重。隨著開采深度和開采強度的增加，瓦斯增加的幅度還會加大。為了礦井的生產(chǎn)安全，我們還需不斷的研究與探索，摸索出一套適合淮南礦區(qū)安全生產(chǎn)要求的瓦斯抽放技術(shù)和方法。

1 礦井瓦斯抽放

1.1 采用雙系統(tǒng)強化礦井本煤層預(yù)抽和采空區(qū)卸壓抽放

淮南礦區(qū)與陽泉、松藻等高瓦斯礦區(qū)相比較，淮南礦區(qū)具有本煤層瓦斯含量大，壓力高，透氣性差，煤質(zhì)較軟，厚度適中，整體性好，瓦斯治理困難特點。由于開采層瓦斯含量大的緣故，生產(chǎn)過程中，工作面和采空區(qū)瓦斯涌出量大，成了淮南煤業(yè)集團(tuán)瓦斯涌出的2大特點，這2大特點，決定了應(yīng)該采取強化本煤層抽放有效降低煤層瓦斯含量和進(jìn)行采空區(qū)抽放。

本煤層預(yù)抽的特點是高負(fù)壓、低流量，采空區(qū)卸壓抽放的特點是低負(fù)壓、大流量。我礦針對2種抽放方式的特點，開始建立井上永久瓦斯泵站和井下移動瓦斯泵站2套抽放系統(tǒng)。

張集礦地面本煤層預(yù)抽放泵站設(shè)計的抽放能力可達(dá)4000m3／min以上，安裝了2臺2BE1-605型、1臺2BE1-705型水環(huán)式真空泵和7臺2BEY-72型，其中2BE1-705泵，轉(zhuǎn)速為236r/min，抽放能力為192m3／min，最高運行負(fù)壓160kPa，配套電機功率220kW。2BE1-705泵，轉(zhuǎn)速為266r/min，抽放能力為362m3／min，最高運行負(fù)壓160kPa，配套電機功率500kW。2BEY-72泵，轉(zhuǎn)速為291r/min，抽放能力為533m3／min，最高運行負(fù)壓160kPa，電機功率800kW。張集礦井下目前有井下瓦斯泵站8處，在井下工作面就近建立，每個移動瓦斯站內(nèi)安裝3臺2BE1-353型水環(huán)式真空泵，二開一備，l臺用以抽放工作面回采過程中的頂板鉆孔及上隅角瓦斯，該部分瓦斯通過管道進(jìn)回風(fēng)井或回風(fēng)巷進(jìn)行排空；另一臺專門用于通過順層鉆孔預(yù)抽工作面本煤層瓦斯，以滿足孔口負(fù)壓要求，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?0％時，并入地面抽采系統(tǒng)以利用。

目前，張集礦地面泵站并聯(lián)運行了1臺2BE1-605、1臺2BE1-705泵和3臺2BEY-72泵，標(biāo)態(tài)下，抽放混量為720 m3／min左右，抽放瓦斯?jié)舛冗_(dá)30％－35％，抽放瓦斯純量在50m3／min以上；井下泵站抽放濃度在5％－10％，抽放瓦斯純量達(dá)20m3／min以上，全礦抽放瓦斯純量達(dá)到80m3／min，礦井的抽放率為50％～65％。日抽放瓦斯量達(dá)到10萬m3左右，全礦井下2008年的抽放量達(dá)到3200萬m3。

1.2 對井田原始煤體，進(jìn)行地面鉆井預(yù)抽放

在張集礦井田150.8km2范圍內(nèi)，煤層瓦斯氣地質(zhì)儲量286億m3，可采儲量為223億m3。該區(qū)煤層瓦斯氣地質(zhì)儲量分布集中、儲藏條件好、透氣性好、可抽性好、甲烷含量高，是國內(nèi)煤層瓦斯氣開發(fā)最具有前景的地區(qū)之一。

2004年引進(jìn)澳大利亞地面鉆孔釋壓技術(shù)，開始展開地面煤層瓦斯氣開發(fā)研究工作。首先在張集礦區(qū)井田范圍內(nèi)利用常規(guī)旋轉(zhuǎn)式鉆機施工了2口244.5mm的示范井，打穿北區(qū)8號可采煤層，為提高抽放氣量，同時采用水力壓裂技術(shù)對3號煤層作了增產(chǎn)處理，支撐劑先后采用了0.3mm和0.6mm的石英砂。井口安裝了250型簡易的采油樹進(jìn)行瓦斯氣排采。鉆孔于2005年初開始施工，到2005年6月完工，均已產(chǎn)氣，其中最高單孔日產(chǎn)氣量超過12000m3。這一煤層瓦斯氣井群排采試驗的成功，有力地推動了淮南礦區(qū)煤田煤層瓦斯氣的勘探開發(fā)工作。

2 瓦斯綜合利用的技術(shù)方案

瓦斯綜合利用的途徑包括：利用瓦斯進(jìn)行發(fā)電；利用瓦斯作民用燃料；利用瓦斯除氧脫氧技術(shù)。瓦斯提純后加壓。作為汽、柴油的替代品；利用瓦斯作為其他工業(yè)燃料；利用瓦斯鍋爐進(jìn)行供熱；CDM技術(shù)。因為篇幅有限，以下就張集礦井瓦斯發(fā)電技術(shù)方案進(jìn)行探討。

2.1 可采煤層氣儲量的計算

可采煤層氣儲量是指在煤層氣儲量中能被抽出的最大量，其計算方法如下：

W抽=WC××W可=3.2×108×O.4=1.28x108(m3)

式中：W抽為可抽煤層氣量；W可為可抽放系數(shù)。

2.2 燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成

QDR20型熱電聯(lián)供機組的主要設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)：WJ661l型燃?xì)廨啓C，TF2500-6／1430型同步發(fā)電機，ZLD-36-8／22型啟動勵磁機，EGS-1.3／300型余熱鍋爐構(gòu)成了機組的主要部分；另外還有臺架、專用聯(lián)抽器、空氣過濾消音裝置、燃?xì)廨啓C滑油系統(tǒng)，發(fā)電機滑油系統(tǒng)．電氣控制、檢測與保護(hù)系統(tǒng)，高低壓配電系統(tǒng)，啟動整流裝置等。

2.3 機組水的供應(yīng)

在瓦斯發(fā)電廠的內(nèi)部設(shè)置軟化水車間，以供余熱鍋爐和壓縮機用。軟化水系統(tǒng)主要由下列設(shè)備及物件構(gòu)成：GN-l200型鈉離子交換器(水處理能力為17m3／h)，水泵、水箱、水位計、鹽池、各種化驗器具及化驗試劑。

為保證蒸汽的品質(zhì)和鍋爐壽命，經(jīng)過處理后的軟化水應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)(GBl576-85)的要求，單臺鍋爐需除氧水量為8t/h，壓力1.8MPa；單臺壓縮機需用軟化水量為9.6m3，壓力為O.3MPa左右。

2.4 瓦斯發(fā)電及余熱發(fā)電流程

從儲氣柜出來的瓦斯氣通過直徑426mm管道送往廠區(qū)內(nèi)的壓縮機增壓車間加壓后，經(jīng)冷卻器冷卻再輸送到儲氣罐中；然后通過管線送至燃?xì)廨啓C組前的精過濾器，經(jīng)過濾和兩氣動截止閥控制后，再分別送到燃?xì)廨啓C的啟動噴嘴與燃料調(diào)節(jié)器；瓦斯氣經(jīng)噴嘴噴人燃?xì)廨啓C的燃燒室與經(jīng)壓氣機壓縮后的空氣進(jìn)行混合，并點火進(jìn)行燃燒；混合氣在高溫高壓下形成一股沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的氣流，并不斷膨脹帶動渦輪旋轉(zhuǎn)；渦輪又帶動燃?xì)廨啓C的輸出軸高速旋轉(zhuǎn)，從而完成了機械能向電能的轉(zhuǎn)化。

由于燃?xì)廨啓C所排出的尾氣溫度很高(400℃)，如果不加以利用，將造成熱量的損失并污染大氣環(huán)境，因此余熱鍋爐用于回收燃?xì)廨啓C排氣的余熱來產(chǎn)生過熱蒸汽。

燃?xì)廨啓C的尾氣排出后，通過余熱鍋爐的省煤器、蒸發(fā)器和過熱器等部件與進(jìn)入余熱鍋爐的除氧軟化水進(jìn)行熱交換．再由熱水循環(huán)泵將汽水分離器中的熱水強制泵入鍋爐的蒸發(fā)器中，以產(chǎn)生飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離器分離后形成飽和蒸汽，再進(jìn)入余熱鍋爐的過熱段中加熱形成過熱蒸汽，從而推動汽輪機組發(fā)電。

結(jié)語

煤礦瓦斯是賦存在煤層中的一種與煤共生的氣體，主要成分為甲烷(CH4)，純瓦斯的熱值大于138164.4Kj/m2，與常規(guī)天然氣相當(dāng)，是一種潔凈的能源。瓦斯的抽放利用，極大地促進(jìn)了企業(yè)開展瓦斯抽放工作的積極性，不僅能有效緩解礦井瓦斯災(zāi)害，改善煤礦的安全生產(chǎn)條件，同時還解決了部分人員的就業(yè)問題，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。提高煤礦瓦斯利用率，通過利用規(guī)模的擴大促進(jìn)抽放規(guī)模的擴大，以利用促抽放、以抽放保安全，已成為當(dāng)前瓦斯防治工作的一個特點。

參考文獻(xiàn)

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