矿大课件-煤与瓦斯共采技术

4煤与瓦斯共采技术4-1煤与瓦斯共采的基本概念4-2采前地面钻井开采煤层气技术4-3采动卸压瓦斯抽采技术4-4瓦斯综合利用技术4-5煤与瓦斯共采的经济评价5-1煤与瓦斯共采的基本概念一、煤与瓦斯赋存特性二、我国煤矿瓦斯灾害现状三、煤与瓦斯共采技术体系煤层气资源总量：15~35万亿m3煤层气赋存特点：煤储层变质程度高、渗透率低、压力小和含气饱和度低的特点。我国70%煤层渗透率<1×10-3µm2(阳泉3#煤为0.0375×10-3µm2、淮北8#煤为0.0075×10-3µm2、抚顺煤田为（0.5~3.8）×10-3µm2、美国SanJuan煤田为（5~15）×10-3µm2、BlackWarrier煤田为（1~25）×10-3µm2）一、我国煤层气赋存规律二、我国煤矿瓦斯灾害现状2004年郑州大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸事故死亡148人，陕西铜川陈家山煤矿“11.28”瓦斯爆炸事故死亡166人，2005年辽宁孙家湾煤矿海州立井“2.14”瓦斯爆炸事故死亡214人。三、煤与瓦斯共采技术体系煤层瓦斯（CH4）是有害气体，同时又是洁净能源。

瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出，一直是我国煤矿所面临的重大灾害。同时，因煤炭开采而排放到大气中的瓦斯还造成了严重的环境破坏。将煤层瓦斯作为一种资源（即所谓的煤层气）加以抽采利用，是解决上述问题的根本出路。煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采技术体系煤层采前抽采煤层卸压抽采提高瓦斯抽采率、降低矿井瓦斯涌出量、消除瓦斯事故瓦斯资源化利用、消除大气污染本煤层卸压瓦斯邻近层卸压瓦斯远距离煤层卸压瓦斯回风井风流瓦斯老采空区卸压瓦斯5-2采前地面钻井开采煤层气技术一、开采工艺二、适用条件三、工程实例煤层气点火阳泉目前共打13口地面羽状水平井、11口地面垂直井进行抽采煤层瓦斯试验，最好的单井瓦斯抽采量4000立方米/天左右。我国已钻的200多口采前地面煤层气井中，稳产高产井很少，单井产量超3000m3/d的也只有约30口。(SanJuan煤田(14~28)×

106m3/d）如何提高煤层采前渗透率是目前尚未解决的难题。5-3采动卸压瓦斯抽采技术一、采动岩层移动对瓦斯卸压运移的影响二、本煤层采动卸压瓦斯抽采技术三、煤层群采动卸压瓦斯抽采技术实践证明，一旦煤层采动，煤层渗透率将增大数十倍至数百倍。因此，我国应重视对卸压瓦斯的抽放。将煤层瓦斯作为一种资源，煤矿从采掘部署上把瓦斯抽放当作正规的开采工艺流程，利用采动矿山压力与岩层移动对煤层瓦斯的卸压作用，从时间、空间与资金上给于保证，对抽放瓦斯进行利用。

一、采动岩层移动对瓦斯卸压运移的影响

显然，瓦斯卸压运移与采动岩层移动及采动裂隙的动态分布特征有着紧密的关系。

岩层控制的关键层理论为采动岩层运动规律提供了新的理论基础。卸压瓦斯抽采技术体系

发现了采动裂隙动态分布的“O”形圈规律

煤与煤层气共采的“O”形圈理论

“O”形圈相当于一条“瓦斯河”，周围煤岩体中的瓦斯解析后通过渗流不断地汇集到这条“瓦斯河”中。因此，卸压瓦斯抽放钻孔应打到采动裂隙“O”形圈内，以保证钻孔连续抽采、较高的瓦斯抽采率。“O”形圈抽放理论，在一些矿区（如淮北、阳泉、淮南）的卸压瓦斯抽放中对钻孔布置起到指导作用。桃园矿地面瓦斯抽放钻井位置平面示意图桃园地面斯

抽放站照片

抽放瓦斯

点火照片

关键层运动对瓦斯卸压运移的影响关键层运动影响邻近层瓦斯动态涌出主关键层位置影响下解放层最大卸压高度关键层运动影响卸压瓦斯抽采钻孔破坏Ⅰ：导气裂隙带；Ⅱ：卸压解吸带；Ⅲ：原始赋存带瓦斯卸压运移的“三带”阳泉15煤综放面初采期瓦斯涌出特征统计结果邻近层瓦斯涌出特征邻近层瓦斯没有涌入工作面邻近层瓦斯涌出第1次峰值邻近层瓦斯涌出第2次峰值高抽巷开始大量抽出瓦斯推进距/m瓦斯涌出量/m3·min-1＜10.1~21.5/16.110.1～21.5/16.120.6～26/24.537～41.6/38.51.3～6.44/3.27.5～16/10.517.0～29.0/22.71.5～6.1/4.08205综放面具有三层关键层结构综放面上覆岩层移动动态及卸压瓦斯涌出规律K8206综放面一层复合关键层结构上覆岩层移动动态及卸压瓦斯涌出规律

覆岩关键层结构对初采期邻近层瓦斯卸压涌出特征起控制作用，不同关键层结构条件下邻近层瓦斯卸压涌出的规律不同，治理初采期瓦斯的后高抽巷应根据具体覆岩关键层结构进行布置。煤层上方240m处岩层膨胀率分布模拟实验台实物模型尺寸：3.2m×1.7m×1.6m模型主体框架图模型采动系统图

U＋I型通风U＋Ⅱ型通风Fluent数值模拟采动卸压瓦斯抽采走向高抽巷倾向高抽巷倾向穿层孔顶板走向孔地面钻井底板巷穿层钻孔底板巷穿层钻孔中国煤矿瓦斯抽采量的增长情况19652007199519851506004400328阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺、淮北等10个矿业集团年抽采量超过1亿立方米山西、辽宁、安徽、重庆等5个省市年抽采量超过2亿立方米

三、煤层群采动卸压瓦斯抽采技术5-4瓦斯综合利用技术一、民用燃气二、瓦斯发电三、其它工业用途四、瓦斯液化利用阳煤集团是我国最早瓦斯利用的企业之一，已经有50年的历史。累计抽采瓦斯46亿立方米，利用瓦斯11亿立方米。建造储配站6座，敷设中低压输配管路791公里。2007年抽采4.4亿m3，浓度30%以上的可利用瓦斯量3亿立方米。民用和发电等工业总利用量1.98亿立方米，利用率66%。一、民用燃气和办公楼中央空调阳泉市12万户居民约70万人都已经用上了瓦斯做饭矿区主要办公楼逐步改造中央燃气空调中央燃气空调中央燃气空调食堂燃气灶二、瓦斯发电工业利用瓦斯发电厂现一期已经建设成三个瓦斯发电站，其中赛鱼瓦斯发电站5.4MW（3×1800），贵石沟瓦斯发电站11.4MW（6×1900），神堂嘴瓦斯发电站12.2MW（4×3040），总发电量29MW。

已建成一期年产40万t氧化铝焙烧工程计划二期年产80万吨氧化铝10年规划年产120万吨氧化铝大型工业燃气锅炉陶瓷燃气窑炉自动化永磁材料烧结生产线三、其他工业瓦斯利用情况四、煤矿瓦斯液化利用瓦斯液化工厂矿交车排矸车5-5煤与瓦斯共采的经济评价作业动因库高抽巷管线抽采大队泵站作业动因材料电力职工薪酬折旧费……其他成本要素瓦斯成本瓦斯气成本要素阳泉三矿实际成本构成表单位：万元作业动因年限200520062007高抽巷成本573.46860.221715.35泵站成本70.31172.4223.6管线成本413.87743.191078.93抽采大队成本135.701847.984519.1079合计1193.34181823.79453036.9879瓦斯抽采量（万m3）3020.818001.347085.18矿井瓦斯抽采单位成本（元/m3）0.39500.22790.4286三矿各个成本要素波动均较大五矿实际成本构成表单位：万元作业动因年限200520062007高抽巷成本1472.081594.091496.47泵站成本474.23474.23474.23管线成本455.67745.68