摘要：为了加强对我矿的瓦斯治理，经矿有关领导和技术人员研究决定，进行高山煤业有限责任公司二采区井下移动泵站瓦斯抽放系统设计，针对开采技术条件及瓦斯涌出实际情况，设计出合理有效的井下移动泵站瓦斯抽放系统。设计要做到保证矿井安全生产，并应使抽放量保持相对稳定；在符合有关且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；尽量利用原有的巷道，不增加开拓费用；设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时抽放瓦斯量的需求。
关键词：瓦斯治理 移动泵站 瓦斯抽放系统 规程 规范 设计标准 设备、管材选型
1、技术背景
高山矿业位于贵州省毕节市黔西县协和乡境内,井田走向长2.0～5.0km，倾斜宽1.0～2.7km，开采深度+1350m～+770m，矿区面积8.2222km2。矿区地理坐标：东经 106°15′45″—106°18′00″，北纬27°02′30″—27°04′45″。高山煤矿为突出矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为10.98m3/min，矿井相对瓦斯涌出量为33.4m3/t。矿井绝对二氧化碳涌出量为2.58m3/min，矿井相对二氧化碳涌出量为7.8m3/t。为了加强对我矿的瓦斯治理，经矿有关领导和技术人员研究决定，进行高山煤业有限责任公司二采区井下移动泵站瓦斯抽放系统设计，针对开采技术条件及瓦斯涌出实际情况，设计出合理有效的井下移动泵站瓦斯抽放系统，在建设瓦斯抽放泵站过程中，需要对抽放泵站墙体进行喷浆，施工抽放泵基础台及调运安装抽放泵等工作，保证在此期间的安全工作最后达到瓦斯抽放泵站建设的各种要求。
2、矿井概况
2.1位置与交通
高山煤矿距黔西县城直距约25km，黔西县城经协和至泰来公路从井田中西部斜穿过，井田内乡村公路与此公路相连，煤矿自修运煤大道在杨柳与钟山至协和县级公路相连。井田经运煤大道至黔西县城（黔西火电厂）运距约36km，井田经协和至钟山上贵毕公路运距约18km，经贵毕公路至贵阳运距约96km。此外，井田经黔西县城上黔（西）织（金）高速公路可达隆（昌）黄（桶）铁路线织金火车站，运距约80km，经贵昆、湘黔、黔桂和川黔铁路线可运往云南、中南、长三角、两广沿海地区及四川、重庆等。综上所述，井田交通条件较好，运输较方便，
2.2地形地貌
井田位于贵州省中部黔西县境内，地貌属低山丘陵类型，地势相对平缓，从整个地形的趋势来看表现为“南东低、北西高”。常见溶蚀洼地、漏斗、溶洞及落水洞等喀斯特地貌，山岭连绵，山脉大致呈南西—北东走向排列，构成地表主要分水岭。
2.3水系
井田地表水系属长江流域乌江水系。井田内地表水体不发育，较大地表水体为井田南西部17号拐点附近由人工筑坝形成的木垅水库，库容量为3×105m3，主要用于灌溉，水源主要为发育于瓦房寨、木弄一带的泉水汇入。
2.4气象
根据黔西县气象局资料，从1992年至2001年最高气温35.1℃（1994年8月5日），年最低气温-5.8℃（2001年1月31日），年平均气温6℃～22.9℃，历年平均气温14.1℃，历年平均降雨量1050.7mm（1992～2001年），随着年平均气温的升高，年平均降雨量也随之增加。雨季为每年的5～9月。
2.5煤层赋存及煤质
井田内含煤地层为二叠系上统长兴组及龙潭组，长兴组底部偶夹一层不稳定薄煤层，煤厚0.15～0.30m左右，属不可采煤层，为井田内次要含煤地层。
井田含可采煤层共4层：即4、5、9、13号煤层。其中，4、9号煤层全区可采，13号煤层大部可采，5号煤层局部可采，均属较稳定煤层，
2.6通风与瓦斯
矿井采用中央并列式通风方式，机械抽出式通风方法，配备2台FBCDZ—10—№26型轴流式通风机（n＝580r/min），各配2台YBF2355L2—10型（185kW、380V）防爆电动机，1台工作，1台备用。掘进工作面采用局部通风机压入式通风，回采工作面采用全负压“U”型通风。矿井总进风量6534m3/min，总回风量6682m3/min。
根据中煤科工集团重庆研究院2012年6月提交的《贵州能发高山矿业有限公司4号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》：煤层的破坏类型为Ⅲ类，最大煤层瓦斯压力为0.33MPa，最小坚固性系数为0.15，最大瓦斯放散初速度指标为39，最大瓦斯含量为6.3m3/t，高山煤矿4号煤层在一采区+1114m标高以浅至F3、F4断层及11号拐点之间测点代表范围内不具有煤与瓦斯突出危险性。
根据中煤科工集团重庆研究院2013年10月提交的《贵州能发高山矿业有限公司5号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》：煤层的破坏类型为Ⅲ类，实测最大煤层瓦斯压力为0.50MPa，根据瓦斯压力梯度推算鉴定范围内埋深最大处的瓦斯压力为0.71 MPa，最小坚固性系数为0.5，最大瓦斯放散初速度指标为17，最大瓦斯含量为6.022m3/t，高山煤矿5号煤层在一采区+1022m标高以浅至F3、F4断层连线圈定的范围内不具有煤与瓦斯突出危险性。
根据中煤科工集团重庆研究院2012年7月提交的《贵州能发高山矿业有限公司9号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》：煤层的破坏类型为Ⅳ类，最大煤层瓦斯压力为0.80MPa，最小坚固性系数为0.33，最大瓦斯放散初速度指标为31，最大瓦斯含量为12.79m3/t，高山煤矿9号煤层具有煤与瓦斯突出危险性，为突出煤层。
3移动泵站瓦斯抽放系统设计
3.1矿井瓦斯抽放系统选择
临时瓦斯抽放系统也称为井下移动泵站瓦斯抽放系统，主要用于对局部瓦斯超限区域进行抽放，将该区域的瓦斯抽出后排入采区总回风巷，再经矿井总回风巷排出，其抽放瓦斯量一般不大。
3.2抽放泵选型
根据抽放泵的选型原则和瓦斯抽放系统的各抽放参数，并考虑到抽放设备的工作特性以及抽放期间设备的安全运转，为适应以后的瓦斯抽放工作且尽量降低重复投资可能性的角度出发选型。本设计中抽采泵的选型考虑到了一定的富余系数，并做到一台工作，一台备用。
3.3 泵站的使用要求
矿用移动式瓦斯抽放泵站安装时，需将底盘放置水平，并用木块垫稳。泵站吸气和出气端与管线连接处应用胶垫密封，不得有漏气现象。管线尽量避免急弯，在泵站进气口端，应安装除渣过滤装置。抽放管路内应清洁无杂物，且必须是防静电阻燃管路，并保证管路的各接口处密封良好。应有清洁水源向抽放泵供水，水环真空泵工作水温范围为5℃～50℃，若水质不纯，需在进水端加过滤网，水源水质较硬时，建议使用循环水，以避免水环泵结垢过快，影响使用。
3.4移动泵站安装
矿用移动式瓦斯抽放泵站内部设有与其配套的安全装置，可在煤矿井下轨道上行走，安装也比较简单，只需在抽放泵房硐室内铺设一条临时轨道或起重梁将移动泵站运至硐室内的安装位置后，用方木将移动泵站基础垫平和安装牢固，即完成安装工作。移动式瓦斯抽放泵站与配套设备的安装位置见图1井下移动抽放瓦斯泵房设备平面布置示意图。
图1井下移动抽放瓦斯泵房设备平面布置示意图.png)
3.5 管路安装
煤矿井下的环境条件较恶劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：瓦斯管路附件应采取防腐、防锈蚀措施；管路敷设要求平直，尽量避免急弯；管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器。对于管路需抬高或过龙门等特殊地点，需采用弯头平稳过渡，尽量避免急弯出现，过龙门时，要根据巷道的实际尺寸和安全要求进行管路的安装。
3.6泵房供电
井下瓦斯抽放站供电系统设备配置，应遵循《煤矿安全规程》的相关条款要求。井下移动瓦斯抽放泵站必须实行“三专”供电，即专用变压器、专用开关、专用线路。
4、结束语
该设计，确保了抽放量保持相对稳定，在符合有关且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资，并尽量利用原有的巷道，不增加开拓费用，设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时抽放瓦斯量的需求。通过对井下移动泵站瓦斯抽放系统的设计及应用，促进了我矿对瓦斯的治理工作，提升了矿井安全生产水平。
参考文献：
[1]矿井通风技术[M]. 煤炭工业出版社 , 严建华主编, 2005
[2]通风与安全[M]. 煤炭工业出版社 , 史惠昌编, 1989
[3]煤矿瓦斯抽放技术[J]. 朱诗山. 煤炭技术. 2009(06)
[4]移动瓦斯抽放泵站在晋华宫矿的应用[J]. 贺海泉. 中国煤炭. 2008(10)
[5]瓦斯抽放泵站供电及安全措施浅谈[J]. 杨亮. 内蒙古煤炭经济. 2015(01)
论文作者:谷成林、肖振宦
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/23
标签：瓦斯论文; 泵站论文; 煤层论文; 井田论文; 矿井论文; 井下论文; 高山论文; 《工程管理前沿》2020年第2期论文;