王大軍

（山西蘭花集團東峰煤礦有限公司，山西 晉城 048001）

1 工程概況

東峰煤礦位于山西省高平市，由《東峰煤礦2013～2016年瓦斯等級鑒定情況表》可以得知該礦屬于高瓦斯礦井。東峰煤礦現(xiàn)開采3號煤層，全井田劃分為4個采區(qū)，3號煤層采用綜采放頂煤開采工藝，現(xiàn)開采二采區(qū)，設(shè)計布置一個長205m的長壁綜放工作面。經(jīng)兩次瓦斯含量現(xiàn)場測定，煤層瓦斯含量范圍為3.33～8.72m3/t，瓦斯含量變化較大。

東峰煤礦3號煤層采用順層平行鉆孔進行預(yù)抽及邊采邊抽，為了更好地提高抽采瓦斯效果，現(xiàn)針對3號煤層二采區(qū)進行瓦斯抽采系統(tǒng)管網(wǎng)管徑確定。

2 瓦斯管路敷設(shè)現(xiàn)狀及方案比較

2.1 瓦斯抽采系統(tǒng)方案比較

按照礦井的開采規(guī)劃，東峰煤礦通風(fēng)系統(tǒng)采用分區(qū)對角式通風(fēng)。一采區(qū)由良戶風(fēng)井服務(wù)，二采區(qū)和三采區(qū)由中期進、回風(fēng)井服務(wù)，四采區(qū)由后期的回風(fēng)井服務(wù)。目前良戶風(fēng)井瓦斯抽采泵站服務(wù)于一采區(qū)生產(chǎn)，泵站運行情況良好。若利用良戶風(fēng)井回風(fēng)井服務(wù)于二采區(qū)，將來通風(fēng)路線較長，管路阻力損失較大，且良戶風(fēng)井泵站內(nèi)瓦斯抽采泵不能滿足二采區(qū)和三采區(qū)安全生產(chǎn)的需要，同時一采區(qū)結(jié)束后還要維護一采區(qū)的巷道，按照計劃一采區(qū)回采結(jié)束后，良戶風(fēng)井將關(guān)閉。同時根據(jù)礦井規(guī)劃，中期回風(fēng)井將在2017年施工到位，在中期回風(fēng)井安設(shè)瓦斯抽放系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)，既縮短了管路鋪設(shè)長度，減小了設(shè)備的投入，同時減小了管路阻力損失。

綜合以上分析，本次設(shè)計在中期回風(fēng)井工業(yè)廣場建立瓦斯抽采泵站，與原設(shè)計一致，服務(wù)于二采區(qū)和三采區(qū)。本次設(shè)計泵站具備兩套系統(tǒng)，一套為高負(fù)壓系統(tǒng)，用于回采工作面的抽采；另一套為低負(fù)壓系統(tǒng)，用于采空區(qū)瓦斯抽采。

2.2 二采區(qū)管路敷設(shè)

（1）低負(fù)壓系統(tǒng)

現(xiàn)采空區(qū)→工作面運輸順槽→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

老采空區(qū)→工作面軌道順槽→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

高位鉆孔→工作面運輸順槽→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

（2）高負(fù)壓系統(tǒng)

回采工作面瓦斯抽采鉆孔→工作面運輸順槽→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

備用工作面預(yù)抽鉆孔→工作面回風(fēng)順槽→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

掘進工作面邊掘邊抽預(yù)抽鉆孔→回風(fēng)上山→總回風(fēng)巷→中期回風(fēng)立井→地面泵站→放空（或儲氣罐）

3號煤層二采區(qū)瓦斯管路敷設(shè)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 二采區(qū)瓦斯抽采瓦斯管路敷設(shè)系統(tǒng)圖

3 瓦斯抽采管徑選擇

3.1 瓦斯管路計算

管路尺寸選擇與設(shè)計的瓦斯抽采流量有關(guān)，瓦斯抽采管徑計算如式（1）：

式中：

D-瓦斯抽采管內(nèi)徑，m；

Q-抽采管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；

V-抽采管內(nèi)瓦斯平均流速，取經(jīng)濟流速為5～12m/s。

本礦井3號煤層二采區(qū)主要瓦斯管路系統(tǒng)如下：

高負(fù)壓抽采系統(tǒng)：

（1）地面瓦斯抽采管路、中期回風(fēng)立井管路為主管高；

（2）二采區(qū)回風(fēng)上山瓦斯抽采管路為干管高；

（3）回采工作面瓦斯抽采管路為支管高1；

（4）備用工作面瓦斯抽采管路為支管高2；

（5）掘進工作面瓦斯抽采管路為支管高3、支管高4；

低負(fù)壓抽采系統(tǒng)：

（1）地面瓦斯抽采管、中期回風(fēng)立井管路為主管低；

（2）二采區(qū)回風(fēng)上山瓦斯抽采管路為干管低；

（3）采空區(qū)埋管瓦斯抽采為支管路低1；

（4）兩個老采空區(qū)埋管瓦斯抽采分別為支管路低2、支管低3。

依據(jù)二采區(qū)工作面的瓦斯抽采量結(jié)果，低負(fù)壓系統(tǒng)主要進行現(xiàn)采空區(qū)、工作面采空區(qū)和老采空區(qū)抽采，抽采濃度為15%，最大抽采純量為8.59m3/min；高負(fù)壓系統(tǒng)抽采濃度為20%，最大抽采純量為11.43m3/min?？捎缮鲜接嬎愕玫酵咚钩椴晒苈返墓軓揭姳?和表2所示。

表1 二采區(qū)高負(fù)壓預(yù)抽瓦斯管徑計算表

表2 二采區(qū)低負(fù)壓預(yù)抽瓦斯管徑計算表

3.2 管材的管徑確定

井下抽采管道多選用鋼管和鍍鋅螺旋管，根據(jù)不同的地點選用不同規(guī)格的管材。設(shè)計二采區(qū)生產(chǎn)時期選用的管材及規(guī)格為表3和表4所示。

表3 二采區(qū)高負(fù)壓預(yù)抽瓦斯管材、規(guī)格選擇表

表4 二采區(qū)低負(fù)壓預(yù)抽瓦斯管材、規(guī)格選擇表

4 瓦斯抽采管網(wǎng)安裝

4.1 井下管路安裝

（1）工作面瓦斯抽采管路安裝

采取側(cè)幫吊掛方式進行工作面管路安裝，在運輸巷道敷設(shè)管路時，應(yīng)將管路固定在支架上，在巷道人行道支架高度應(yīng)不小于1.8m，與巷道壁橫向距離大于0.1m。

（2）回風(fēng)大巷管路安裝

在回風(fēng)大巷內(nèi)安裝管路需用0.5m高的混凝土墩支撐，間距6m，管路與回風(fēng)巷壁側(cè)向距離0.2m，每隔12m在混凝土墩上對管路進行固定，防止側(cè)滑。

（3）鉆孔連接裝置

鉆孔與管路相連的部分稱連接裝置，連接裝置所用的膠管多選用輸氣膠管和吸水膠管。

4.2 地面管路安裝

東峰煤礦生產(chǎn)中期泵站位于中期回風(fēng)井工業(yè)廣場，地面平坦，管路敷設(shè)比較容易。抽采管路從井下到地面后，全部敷設(shè)于地溝內(nèi)至抽采站。泵站周圍的管路考慮維修的方便，敷設(shè)于地面。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

東峰煤礦采用如上瓦斯抽采管網(wǎng)系統(tǒng)后，提高了瓦斯抽采效果。二采區(qū)生產(chǎn)時期工作面預(yù)抽后煤的可解吸瓦斯含量為3.45m3/t，小于6m3/t，符合《煤礦瓦斯抽放基本指標(biāo)》規(guī)定，減少了工作面瓦斯涌出量，提高了礦井安全生產(chǎn)程度和原煤產(chǎn)量。二采區(qū)生產(chǎn)時期年可抽出純瓦斯10.5Mm3，抽出瓦斯可作為煤的伴生能源利用。1m3的瓦斯相當(dāng)于1.5kg的煤，而采取可折算為原煤15.75t，直接獲利約945萬元，不但保證了工作面的安全回采，也提高了礦井經(jīng)濟效益。

6 結(jié) 語

針對東峰煤礦3號煤層二采區(qū)瓦斯含量較高等問題，介紹了3號煤層二采區(qū)管路布置現(xiàn)狀，進行了兩種方案的比較。對二采區(qū)抽采管網(wǎng)進行了布置，并通過理論計算選取了合適的管路管材與管徑，制定了管路安裝技術(shù)措施。瓦斯抽采管網(wǎng)系統(tǒng)的建成取得了良好的應(yīng)用效果。