自去年以來,雞西礦業公司新發礦充分利用井下采空區建設瓦斯庫,將原本難以利用的低濃度瓦斯集中儲存、科學摻配、穩定供氣,實現24小時連續發電。治理成效顯著可觀,走出一條瓦斯治理、安全生產、低碳節能創效協同推進的高質量發展新路徑。
理念升級:化隱患為資源
長期以來,礦井瓦斯治理以“抽采排空+少量利用”為主,濃度低于8%的低濃度瓦斯因達不到發電標準,只能直接放空。尤其在開采被保護層階段,瓦斯濃度波動劇烈,發電機組頻繁停機,資源利用率不足30%。大量瓦斯隨風排氣體排入大氣,既造成清潔能源浪費,又加劇溫室效應,同時還帶來密閉瓦斯超限、煤層自然發火等多重安全風險,安全與環保雙重壓力,成為制約礦井發展的“攔路虎”。
2023年初,該礦成立專項技術攻關組,深入井下現場勘察、反復論證技術路徑,最終確定“采空區建瓦斯庫、高低濃摻配、連續穩定發電”的技術路線,把廢棄采空區改造成可儲存、可調劑、可管控的“地下儲氣庫”,從根本上扭轉瓦斯治理與利用的被動局面。
技術攻堅:建地下儲氣庫
利用采空區建瓦斯庫、配采低濃度瓦斯發電,在企業內部乃至東北地區均屬首次,沒有成熟經驗可借鑒,更無現成技術可照搬。攻關團隊立足礦井實際,圍繞瓦斯儲存、濃度調控、連續抽采、安全保障四大關鍵環節,逐項破解技術難題,構建起一套貼合現場條件的瓦斯高效利用體系。
技術人員深入分析西六采區煤層空間關系,創新采用“沿空留巷無煤柱開采+采空區聯通儲氣”技術,借助采空區裂隙貫通特點,在采空區內側設置負壓點,引導瓦斯定向運移、集中富集。為實現瓦斯高效匯集,該礦在西六采區27# 煤層施工一條120米長的專用瓦斯抽采巷,并布置20個直徑153毫米的定向鉆孔,精準伸入各采空區腹地,把分散在不同區域的瓦斯“一網打盡”,匯聚成穩定氣源。
在此基礎上,他們建成西五左翼、西五右翼、西六左翼、西六右翼四處瓦斯庫,配套建設1座井下抽排泵站,將采掘工作面低濃度瓦斯通過專用管路注入瓦斯庫儲存,利用采空區大空間自然提濃,讓原本無法利用的低濃度瓦斯變成可調配、可穩定輸出的優質氣源,徹底解決低濃度瓦斯“存不下、用不了”的難題。
智能調控:保連續穩發電
該礦負責瓦斯的采集和瓦斯庫的建立工作,隆昇發電公司負責瓦斯發電的具體運營工作。低濃度瓦斯發電最大的瓶頸,是氣源濃度忽高忽低、供應斷斷續續。開采保護層時瓦斯濃度偏高,開采被保護層時瓦斯濃度驟降,極易造成機組停機、發電中斷。針對這一難題,隆昇發電公司攻關團隊與新發煤礦的技術人員共同攻關研發高低濃度瓦斯倒庫、智能摻配調控技術,通過閘閥精準控制抽采濃度、流量與負壓,實現“高濃存庫、低濃摻混、連續供氣”。
實際運行中,瓦斯庫起到“削峰填谷”的關鍵作用:高濃度瓦斯時段,將富余瓦斯存入庫中儲備;低濃度瓦斯時段,從庫內調出高濃度瓦斯,與工作面抽采的低濃度瓦斯按最佳比例摻配,使混合氣體濃度穩定在發電機組高效運行區間。同時,智能摻配系統實時監測工作面高位鉆場、采空區密閉內的瓦斯濃度、流量、負壓,自動優化配比,確保氣源持續穩定,從根源上解決發電間歇性難題。
安全是瓦斯庫運行的底線。隆昇公司技術團隊在瓦斯庫區域設計安裝了分布式激光火情監控系統,24小時實時監測溫度、一氧化碳濃度,實現火情早預警、快處置;將所有采空區密閉接入抽放管網,形成閉環抽采,杜絕瓦斯泄漏與超限;配套完善負壓調控、防爆、阻火等安全設施,制定專項操作規程和應急預案,專人24小時值守監控,為瓦斯庫安全運行筑牢“雙保險”。
綠色創效:賦動能促發展
而今,走進西六采區瓦斯抽采巷,專用管路沿巷延伸,抽采泵平穩運行,把采空區瓦斯源源不斷抽送至瓦斯庫;地面集控室里,各項運行數據實時跳動,技術人員輕點鼠標,即可完成濃度配比與負壓調節?!耙郧?%以下的瓦斯只能白白放掉,現在全都存進瓦斯庫,和高濃度瓦斯摻配發電,一點不浪費?!爆F場的技術人員對記者說,通過四處瓦斯庫聯動調劑,礦井徹底解決低濃度瓦斯無法利用、機組頻繁停機的問題,真正實現“瓦斯全利用、發電不間斷”。
隆昇公司瓦斯發電車間內,13000千瓦發電機組持續運轉,綠色電能輸送到礦區生產、生活各個環節。自該項目投用以來,瓦斯抽采量從年3000萬立方米提升至4200萬立方米,利用量從1219萬立方米增至1882萬立方米,年發電量從3000萬度提高到4707萬度,年節約標準煤1.5萬噸,減少二氧化碳排放4.2萬噸,生態效益十分突出。
“把廢氣變電能,把隱患變財富”,瓦斯庫技術不僅守住了安全與生態底線,更算出了一本實實在在的經濟賬。瓦斯庫投用以來,累計發電超1.2億度,創效7200余萬元。更令人欣喜的是,該項目后期僅需投入日常人工和設備維護成本,每年就能穩定斬獲2000余萬元收益,真正實現了“一次投入、長期受益”的良性循環。同時,低濃度瓦斯全量利用,從源頭上減少瓦斯直排,有力踐行國家“雙碳”戰略,為高瓦斯礦井低碳轉型提供了可復制、可推廣的實踐樣本。