煤矿瓦斯灾害治理新技术方案

煤矿瓦斯灾害治理适用新技术

2016年3月10日煤矿瓦斯灾害治理适用新技术▲

“十五”以来我国能源消费总量过快增长，10年增长2.2倍，给资源环境带来巨大压力。我国GDP目前占世界生产总值不到10%，但能源消耗已经高于20%，能源排放的污染气体居世界首位，温室气体占世界总量的25%，GDP的能耗、污染排放和碳排放都过高。

▲“中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究”提出转变能源供需模式，使其由“以粗放的供给满足增长过快的需求”，向“以科学的供给满足合理的需求”转变。▲“十五”以来我国能源消费总量过快增长，10年增长2.2倍▲我国煤炭产量约占世界煤炭产量的45%，占世界总量的比重逐年增加，而一些发达国家的煤炭产量是下降的。煤电在电力中的比重将由当前的约60%逐步下降，2050年可降至35%左右。▲煤炭科学产能是指在安全、高效、洁净、环境友好的条件下生产煤炭。而我国现在每年生产的30多亿吨原煤只有不到一半符合科学产煤标准。▲符合科学开采的煤炭产能在20年后预计可达到34亿-38亿吨。

▲我国煤炭产量约占世界煤炭产量的45%，占世界总量的比重逐年▲煤炭目前是我国主力能源，煤炭的洗选、开采和利用必须改变粗放形态，走安全、高效、环保的科学发展道路，煤炭在我国总能耗中的比重应该逐步下降，2050年可望减至40%（甚至35%）以下，其战略地位将调整为重要的基础能源。▲我国煤炭的赋存特点，跟我国的地形地貌一样，复杂多变。露天煤矿比重低，绝大部分是井工矿，且矿井条件复杂，煤与瓦斯突出、水、火、顶板等自然灾害多。▲煤炭目前是我国主力能源，煤炭的洗选、开采和利用必须改变粗放▲复杂的地质条件也造就了一支特别能战斗的队伍，经过多年的奋战，我们已拥有比较先进的煤炭科学技术和装备水平。▲2000年以来我国煤矿安全科技工作者围绕煤矿瓦斯灾害治理、防灭火、粉尘防治、水害防治、瓦斯利用、安全监测监控和应急救援等方面开展了大量基础研究及应用技术开发,取得了众多研究成果。▲复杂的地质条件也造就了一支特别能战斗的队伍，经过多年的奋战重要创新性成果▲瓦斯灾害防治技术

▲煤矿井下钻孔施工关键技术▲地面钻井抽采瓦斯技术▲井下采动裂隙带探测技术

▲▲煤层气利用技术进展重要创新性成果▲瓦斯灾害防治技术1、瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术实践表明，煤矿瓦斯灾害的发生具有区域分布的特点，瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出，地质条件是其主控因素。取得的3项创新成果：以瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术、多尺度突出区域预测瓦斯地质方法和指标及可视化预测等。1、瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术实践表明，煤矿瓦斯灾害的发（1）瓦斯地质数学模型法为基础的

瓦斯涌出量预测技术

分源预测法和瓦斯地质数学模型法结合起来，通过技术互补，改进和完善了以瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术，并在郑煤集团告成矿和大平矿进行了示范应用。对大平矿3个工作面预测的相对误差分别为2.4%、4.4%、17.5%，平均误差为8.1%。（1）瓦斯地质数学模型法为基础的

瓦斯涌出量预测技术（2）多尺度突出区域预测瓦斯地质方法及指标

突出区域预测瓦斯地质方法的核心是识别瓦斯富集区和构造软煤发育区。考虑到不同规模的构造对瓦斯赋存和构造软煤的控制作用是有差异的，井田的划分、矿井内部采区的安排以及工作面的布置都在很大程度上受到构造格局的影响。因此，从构造的尺度效应、矿井生产布局和突出区域预测的研究方法、获得构造软煤等基本数据的技术途径和精细可靠程度等多个因素来看，突出区域预测应在不同的尺度进行。（2）多尺度突出区域预测瓦斯地质方法及指标（3）多尺度瓦斯地质编图方法及可视化预测系统

采用VisualC++6.0作为软件开发平台，利用GIS组件MapObjects2.3，结合瓦斯地质理论、GIS原理与方法、数据库技术和可视化理论等，实现了矿井基础图件的可视表达，建立了瓦斯地质信息库（包括断层、钻孔、瓦斯含量、突出点等信息），开发出了可独立运行的数字瓦斯地质编图系统，实现了瓦斯含量预测过程及预测结果的可视化。（3）多尺度瓦斯地质编图方法及可视化预测系统

鹤壁六矿北四采区突出区域预测图

鹤壁六矿北四采区突出区域预测图2、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术▲中国矿大研究了电磁辐射法监测预报煤岩动力灾害的技术及方法，开发了煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪，初步实现了电磁辐射的动态连续监测。▲但在实用化技术方面需进一步研究完善，如在电磁辐射预警临界值及动态预警准则、煤岩动力灾害电磁辐射动态监测等方面，是这一技术得以广泛应用的关键，也是现场安全生产管理人员最为关注的问题。

2、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术▲中国矿大研究了电电磁辐射预测技术成果通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，对煤岩电磁辐射自动监测预报装备和动态监测软件进行了完善，提高了滤噪、抗干扰能力、稳定性和准确性。同时，开发了在线式电磁辐射实时监测系统软件，可以对监测数据进行处理和分析，判断电磁辐射水平的变化趋势，从而对煤与瓦斯突出和冲击矿压危险发生的可能做出预测预报。实现了远程监视南山、峻德矿电磁辐射测试数据。实现了与煤矿安全监测系统联网运行电磁辐射预测技术成果通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，完善提高后的电磁辐射装置完善提高后的电磁辐射装置电磁辐射指标的临界值研究成果

在南山矿和红菱矿的监测试验表明，电磁辐射强度指标对煤与瓦斯突出危险程度非常敏感。

通过现场对比试验，综合分析确定了两个矿电磁辐射指标的临界值：南山矿238和311工作面煤与瓦斯突出的电磁辐射预测临界值均为20mV；红菱矿1200掘进工作面的电磁辐射强度临界值为49mV。

这些成果为推进电磁辐射技术用于瓦斯灾害预测提供了重要支撑。电磁辐射指标的临界值研究成果在南山矿和红菱矿的监测试验表明3、井下地质雷达超前探测技术

▲“十五”期间，在引进、消化吸收和创新国外技术的研究上，重庆院成功地开发出了井下防爆地质雷达技术与装备。▲近几年重点开展了雷达天线、现场工作方法及应用考察等研究。3、井下地质雷达超前探测技术▲“十五”期间，在引进、消化

煤层煤层掘进头接发射接收异常体介质分界面巷道掘进头雷达超前探测平面示意图

煤层煤层掘进头接发射接收异常体介质分界面巷道掘进头雷达超前地质雷达超前探测3项创新成果

▲针对不同深度、不同地质异常，开发了矿井受限空间防爆屏蔽单脉冲调制平面的系列天线（50MHz～200MHz），多种天线结合使用还可提高解释精度和降低物探多解性。▲井下超前探测工作方法可多样灵活，可实现向下、向上、向侧帮全方位探测。▲开发出的防爆型地质雷达可适用于矿井瓦斯突出危险区域探测；煤层异常变化带探测；陷落柱及煤层夹矸探测等。地质雷达超前探测3项创新成果▲针对不同深度、不同地质异常，煤矿瓦斯灾害治理新技术方案

4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术

近几年来，在瓦斯抽放长钻孔施工钻机能力方面，以西安院、重庆院等为主的科研单位已取得了长足进步，研究成功了500-1000m的系列长钻孔装备。但是仅有钻机能力满足设计要求是不够的，定向钻进工艺和稳定组合钻具是实现长钻孔施工成功的关键。为此，针对瓦斯抽放长钻孔施工过程中的钻孔定位和钻具等关键技术难题，西安院重点研究完善了稳定组合钻头、组合钻具，开发了多点即时测斜仪等。4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术近几年来，在瓦斯稳定组合钻头及稳定组合钻具

多级组合钻头复合片组合式扩孔钻头内凹复合片钻头稳定组合钻头及稳定组合钻具多级组合钻头复合片组合式扩孔钻头应用效果

▲在七台河精煤集团新兴矿41051工作面分别完成了孔深520m、685m和374m的近水平高位岩石定向钻孔。▲在铜川局玉华矿完成了一个孔深820m定向钻孔。

▲在彬长公司大佛寺矿钻进了深度为705m的长钻孔

▲2006年，在寺河矿2305工作面对研制的Φ73mm高强度钻杆、稳定组合钻头和组合钻具进行了试验验证,共钻进三个钻孔，孔深分别为603m、350m和612m的近水平煤层定向钻孔。应用效果▲在七台河精煤集团新兴矿41051工作面分别完成了

煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺创新点▲钻孔施工过程中，钻杆会受到拉、压、弯、扭等多种作用，断钻是工程中的普遍现象，解决了Φ73mm高强度钻杆结构设计与制造关键技术，为提高成孔率创造了先决条件。▲

优化的多级组合钻头、钻具和螺旋槽扶正器，增加了钻孔定向精度和成孔率。▲

测斜仪采用新型半导体传感器，测斜过程中实时显示钻进轨迹及与钻孔设计的方位差，解决了瓦斯抽放长钻孔施工过程中的钻孔定位关键技术难题。煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺创新点▲钻孔施工过程5、突出松软煤层抽放钻孔关键技术

▲突出松软煤层钻孔难一直制约着我国煤矿瓦斯抽放与突出防治的技术发展。▲实践证明，螺旋钻进、压风排渣是松软突出煤层成孔的有效途径，但还需要解决一些关键技术。▲重庆院创新研究思路，从工艺和装备两方面入手，通过攻关研究，取得了实质性的技术突破。5、突出松软煤层抽放钻孔关键技术▲突出松软煤层钻孔难一直制

重点开展了3方面核心技术的研究

▲试验考察了钻机钻具转速与排渣效果的关系，确定了螺旋钻机的临界转速，避免或减弱了螺旋钻机施工时因排渣不畅而形成阻塞和憋钻现象。▲试验研究了钻进速度与煤的性质、成孔直径、钻具转速的关系，对螺旋钻杆主要参数进行了分析，确定了螺旋钻杆螺旋角。▲通过对螺旋成孔所需临界转速、钻杆螺旋升角、中心管径、螺距的优化研究，确定了钻机的最优参数，开发出适用于松软突出煤层顺层长钻孔施工的螺旋钻机和相应的钻具。重点开展了3方面核心技术的研究▲试验考察55kw型螺旋钻机55kw型螺旋钻机松藻矿区现场钻孔对比

在渝阳煤矿煤柱区成孔深度达168米，由于见岩而终孔，还能继续钻进。在同一地点，用相同能力的钻机，采用矿上现有的螺旋钻杆及钻头作对比试验，最大成孔深度还不到80米，60米左右就卡钻、抱钻，70多米时钻机就不能旋转了。通过现场试验，螺旋钻进成孔技术能成孔160m深度以上，为今后顺层长钻孔的施工从装备和工艺技术上奠定了很好的基础。松藻矿区现场钻孔对比在渝阳煤矿煤柱区成孔深度达168米，由6、安全生产监测监控关键技术3个方面的重要创新：红外甲烷传感器已达到商业化应用阶段瓦斯抽放监测关键技术取得突破安全监测与生产监控已实现综合一体化6、安全生产监测监控关键技术3个方面的重要创新：红外甲烷传感器研究与发展国内外用于煤矿井下甲烷气体检测有光干涉、载体催化、热导、红外、激光、气敏等原理。我国煤矿瓦斯监控系统中配套使用的低浓度甲烷传感器基本上都是采用载体催化原理，瓦斯抽放监测系统中使用的高浓度甲烷传感器基本上都采用热导原理。由于载体催化传感器存在抗高瓦斯冲击的性能差、调校周期短等缺点，一直制约着甲烷检测技术的发展。红外甲烷传感器研究与发展国内外用于煤矿井下甲烷气体检测有光干红外甲烷传感器(配监测系统)测量范围：0～10.0%CH4分辨率：0.01％CH4测量精度：0.00～1.00%CH4≤±0.10%CH41.00～2.00%CH4≤±0.20%CH42.00～4.00%CH4≤±0.30%CH44.00～10.0%CH4≤±8.00%真值(相对误差)元件检测反应速度：≤20s调校周期：6个月使用寿命：≥5年信号带负载能力：0～400Ω报警方式：间歇式声光报警≥85dB(声强)，能见度＞20m(光强)0.7/台，是催化的3-4倍，是国外（2万）的1/3。红外甲烷传感器(配监测系统)测量范围：0～10.0%CH4抽放管道用红外甲烷传感器红外线甲烷气体检测技术技术指标：测量范围:(0~100)%VOL响应时间：<40s(t90)测量精度：真值的<7%调校周期：>6个月工作电压：DC9~24V工作电流：50mA.18VDC温度范围：-20℃到50℃压力范围：40kPa到130kPa使用寿命：5年优点：1.测量范围宽2.测量精度高3.稳定性能好4.适应压力、温度范围宽5.高调校时间长6.整机功耗小抽放管道用红外甲烷传感器红外技术指标：优点：

管道红外甲烷传感器与热导原理甲烷传感器比较

指标

产品红外原理甲烷传感器热导原理甲烷传感器测量范围0～100％CH4测量适合于20～80％CH4测量分辨率高（可达0.01）低（只能到0.1）测量精度全量程≤真值的±7％≤真值的±10％，且高端和低端测量不准反应速度快快稳定性长（可6个月标校）短(15天)元件寿命5年(预期)易损坏（一般1年）功耗低功耗低功耗抗干扰程度不受目标气体成分、湿度、温度、压力变化而影响测量目标气体成分、湿度、温度、压力变化对测量值影响非常大市场价格0.9-1万元/台,是热导的3-4倍

管道红外甲烷传感器与热导原理甲烷传感器比较

指标

管道流量、甲烷浓度监测关键技术

1法兰2截止阀3

采样旁管4

差压变送器5

智能显示仪6

电源及信号进线嘴7

红外甲烷电源及信号8显示窗9探头气室

10V型锥体11

负压取样管12

温度探头13

正压取样口14V锥流量传感器测量管段它是一种差压式流量传感器。它通过在管道中心安装一锥形体，使管道中心流体绕锥形体流动，迫使高流速的中心与接近管壁的低流速均匀化从而在锥体前后形成稳定的差压，通过计算得到介质流量。

管道流量、甲烷浓度监测关键技术

1法兰2截止阀

7.地面钻井“一井三用”技术

首先超前于煤炭开采，设置压裂井形式的地面钻井，以压裂法在煤层中形成人工裂缝和产气通道，利用瓦斯自然释放的正压进行瓦斯收集，消除下煤组的煤与瓦斯突出7.地面钻井“一井三用”技术首先超前于煤炭开采，设地面钻井二用：下煤组开采时对上煤组和中组煤造成采动卸压及应力释放，利用同一个地面钻井，以负压的方式抽采处于弯曲下沉带内上煤组和中煤组中的瓦斯。三用：开采上煤组和中煤组的同时，再次利用所述同一个地面钻井负压抽采中煤组或上煤组本层工作面开采时的采空区瓦斯。地面钻井二用：下煤组开采时对上煤组和中组煤造成采动卸压及应力

地面钻井“一井三用”技术应用实例

芦岭矿属高瓦斯突出矿井，主采8、9煤层厚度在10—12米左右，属特厚煤层。提前8—10年对8、9、10煤层进行压裂预抽，首先使10煤预抽瓦斯在40%以上，实现保护层开采消突；其次当10煤开采时，二次利用压裂井改作采动井，抽采被保护层7、8、9煤层的采动区卸压瓦斯；最后在开采8、9煤层时，三次利用该井抽采8、9煤层的采空瓦斯，这样就可以实现压裂井变为采动井和采空区井，使“一井三用”最大限度地抽采和开采煤层瓦斯，达到根治瓦斯确保矿井安全的战略目标。抽采瓦斯的日产气量可以达到3000m2，供10台500千瓦发电机组同时发电。地面钻井“一井三用”技术应用实例芦岭矿属高瓦8.地面长距离水平定向钻进技术利用大功率定向钻机，由地面钻进生产垂直井至目标煤层下50m，再对目标煤层扩孔到460mm；由地面穿层斜井至目标煤层，沿煤层水平钻进，依靠定向系统实现水平井与垂直生产井的对接，形成“三托一”或“二托一”的瓦斯抽采系统。8.地面长距离水平定向钻进技术利用大功率定向钻机，由地面钻进地面长距离水平定向钻进技术地面长距离水平定向钻进技术地

面

长

距

离

水

平

定

向

钻

机地

面

长

距

离

水

平

定

向

钻

机地面长距离水平定向钻进技术地面长距离水平定向钻进技术9.地面钻孔瓦斯抽放技术

羽状钻孔

原理：地面钻井一个开孔位置，多个分支进入煤层，使煤层钻孔长度极大增加，加大钻井控制范围和抽瓦斯量。9.地面钻孔瓦斯抽放技术羽状钻孔原理：地面钻井一个开孔位地面钻孔瓦斯抽放技术

定向钻孔

地面钻孔瓦斯抽放技术定向钻孔1民用燃料(CH4>40%)2工业燃料(CH4>40%)10、煤层气利用技术进展3发电(CH4>30%)4煤层气液化(CH4>40%)5浓缩富集1细水雾输送及低浓度发电技术1混燃发电及热逆流转反应技术中高浓度煤层气低浓度煤层气矿井乏风中甲烷不同浓度煤层气1民用燃料(CH4>40%)2工业燃料(CH4>40%)1◆规模：2010年达200万户以上，应用前景好。◆所需甲烷浓度：40%以上。◆国家政策：未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等热值合理比价关系的原则确定。一般民用价格在1.0～2.5元/m3（纯）。

◆管道建设：第一条跨省煤层气长输管道项目“端氏－晋城－博爱煤层气管道”正在建设。

(1)

民用燃料◆规模：2010年达200万户以上，应用前景好。(1)(2)中高浓度煤层气发电

蒸汽轮机燃气轮机内燃机技术成熟度成熟成熟成熟kW投资5500～6500元5500元左右5000～5500元热效率15～25%30～40%

32～43%利用CH4浓度30%以上40%以上6%以上特点技术成熟、运行可靠、系统庞大、复杂单机功率大、占地面积小系统简单、运行灵活、适用瓦斯浓度范围广适应性主要用于联合循环发电用于大型煤层气电厂广泛(2)中高浓度煤层气发电蒸汽轮机燃气轮机内燃机技术成熟度阳泉煤层气氧化铝焙烧项目：年耗煤层气1.26亿m3，减排约189万tCO2e，利用甲烷浓度35%。铁法煤层气供法库县陶瓷城项目：甲烷浓度41%，年利用量3500万m3，已经有8家企业使用煤层气，日用量在14-16万m3。(3)工业燃料◆汽车燃料应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴油车、排矸车等燃柴油车辆。举例：2007年，太原市建成7座煤层气加气站，约有1000辆出租车改用煤层气作为燃料。太原市煤层气价格为3.2元/m3，93号汽油最低6.07元/升，1m3煤层气与1升汽油热值相当，两者价格相差近3元。阳泉煤层气氧化铝焙烧项目：年耗煤层气1.26亿m3，减排约1(4)

液化技术港华煤层气液化厂区图山西港华煤层气液化项目：阳泉含氧煤层气液化项目：●处于商业化示范阶段●采用地面开发的煤层气●与管道运输比较经济性好●CH4浓度92%以上●一期25万m3/d，已投产●二期57万m3/d，正在建设中●液化装置全部国产化●处于工业试验阶段●适用浓度：CH4浓度在30%以上●日产气量：目前1.2t/d●应用情况：经过一年连续开机试验，运行平稳。(4)液化技术港华煤层气液化厂区图山西港华煤层气液化项目：煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程抽采液化运输储存使用煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程抽采液化运输储存使用以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有：(5)

浓缩富集低温精馏分离技术—在大规模分离煤层气(>Mm3/d)时才具有商业价值，适宜于CH4浓度在30%以上。

变压吸附(PSA)—目前处于工业性示范研究膜分离技术——离工业化还有差距存在问题：低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资大，成本高，不适于中小型煤矿。变压吸附(PSA)技术，开发合适的吸附剂，降低成本。以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有：(5)浓(6)低浓度煤层气发电技术成熟，运行功率为400～420kW，发电单位投资为8000～9500元/kW。盘江矿区

彬长矿区潞安煤业平煤集团两淮地区峰峰集团阳泉矿区离柳矿区阜新矿区

鸡西矿区石炭井矿区华蓥山矿区(6)低浓度煤层气发电技术成熟，运行功率为400～420k(7)

矿井乏风中甲烷的利用抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图处于研究示范阶段、技术不成熟、成本高。(7)矿井乏风中甲烷的利用抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流(7)

矿井乏风中甲烷的利用示范工程1—抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电利用瓦斯3400Nm3/h（浓度30%）利用乏风22600Nm3/h装机3500kW年发电3000万kWh回收余热17800m3/h(温度360℃）示范工程2—

引进瑞典的风排瓦斯净化装置郑州告成煤矿采用低浓度瓦斯湿式输送系统，利用矿区的CMM与VAM混合气氧化加热，该项目投运后，每年可消耗瓦斯150万m3以上，提供40万m340℃生活热水，

但无经济性。(7)矿井乏风中甲烷的利用示范工程1—抚矿矿井乏风与抽采瓦示范工程3—胜动煤矿乏风甲烷氧化装置阜新某煤矿拟安装10台6万m3/h的乏风氧化装置，利用乏风浓度为0.6%，10台每小时可氧化纯CH43600m3(相当于减排50t二氧化碳)，能替代1台15t/h的蒸汽锅炉，1天可节煤72t。示范工程3—胜动煤矿乏风甲烷氧化装置阜新某煤矿拟安利用技术名称技术特点发展阶段国内外发展与应用水平投资用途所需浓度效率国外国内内燃机发电或热电联产＞6%，对稳定性要求不高32-43%商业化已形成多种型号装备，在发达国家煤矿多有应用主要以国产设备为主，有多个省市煤矿应用5000～5500元/kW燃气轮机发电或热电联产>40%对稳定性要求高30-40%商业化技术较为成熟，目前最大装机容量已达325MW

国内晋城、靖远应用，单机容量2MW

5500元/kW左右

瓦斯锅炉民用、工业30-40%对稳定性要求高商业化世界各产煤国多有应用中国煤矿多有应用很少蒸汽机发电或热电联产>30%对稳定性要求高10%-25%商业化因效率低，国外显有应用目前新建较昂贵煤层气液化技术将甲烷分离并液化35%以上99.8%示范阶段尚未有含氧煤层气分离液化技术的成功案例山西晋城矿业集团、阳泉煤业集团示范应用较高变压吸附技术、深冷分离技术等净化富集技术瓦斯富集净化，提高瓦斯浓度〉50%（太低浓度经济性较差）净化效率高达98%示范阶段美、德使用变压吸附技术进行天然气或城市煤气生产，规模达30000Nm3/d

西南化工研究院、抚顺分院有成熟变压吸附技术与装备

24000~27000元/万m3（天然气）

主要利用技术汇总表-1利用技术名称技术特点发展阶段国内外发展与应用水平投资用途所需煤层气利用存在的障碍和问题（1）煤层气利用率低图：煤层气历年利用率变化示意图煤层气利用存在的障碍和问题（1）煤层气利用率低图：煤层气历年煤层气利用存在的障碍和问题（2）装备水平需进一步提高（4）经济效益差（3）政策落实不到位（5）未形成规模化1000kW以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成熟,发电效率比国外装备低10个百分点、可靠性较差发电补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹资金中给予解决煤层气利用存在的障碍和问题（2）装备水平需进一步提高（4）经发展趋势1.煤矿区煤层气开发利用是主体图：历年及规划中煤矿区煤层气抽放量在1×108m3以上矿区数量112336811183605101520253035401990199319962000200220042006200820102015年份矿区数（个）发展趋势1.煤矿区煤层气开发利用是主体图：历年及规划中煤矿区2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用方向发展趋势3.低浓度瓦斯利用技术是重点4.装备的大型化、成套化是必然选择

目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用方向发展趋势3.低浓度瓦斯利用技术是重点4.装备的大型化、成套化是必然选择

目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用提纲一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理。二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、信息化。三、坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用。四、坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽。五、坚持瓦斯治理七项管理制度，严肃问责。淮南矿区瓦斯抽采提纲一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿业集团煤炭储量285亿吨，现有12对生产矿井，其中突出矿井11对，高瓦斯矿井1对；基建矿井1对，为突出矿井。谢桥矿顾桥矿潘三矿潘一矿潘二矿新庄孜矿李嘴孜矿谢一矿丁集矿潘北矿顾北矿朱集项目部潘一矿东区项目部张集矿淮南矿区瓦斯抽采淮南矿业集团煤炭储量285亿吨，现有12对生产矿井，其中突出淮南矿区瓦斯抽采瓦斯绝对涌出量每分钟1332m3/min，而且每年以100m3/min递增。矿区煤层赋存条件极其复杂，瓦斯含量高（12～26m3/t）、瓦斯压力大（高达6.2MPa）、埋藏深（300～1500m）、煤层极松软（f值0.1～0.8）、透气性低（渗透率为0.001mD）；多组煤层群开采，煤层倾角0～90°，煤层围岩为软岩，地压大；地质构造复杂，断层多。淮南矿区瓦斯抽采瓦斯绝对涌出量每分钟1332m3/min，而

淮南煤田是高瓦斯、高地压、高地温、高承压水复杂地质条件下煤层群开采的典型矿区，自然灾害威胁巨大，尤其是瓦斯治理难，历史上曾是全国煤矿瓦斯事故重灾区。淮南矿区瓦斯抽采新庄孜矿85年“8•24”事故死亡28人潘一矿87年“12•9”事故死亡45人潘一矿93年“1•20”事故死亡39人谢一矿95年“6•23”事故死亡76人潘三矿97年“11•13”事故死亡88人谢二矿97年“11•27”事故死亡45人淮南煤田是高瓦斯、高地压、高地温、高承压水复杂地质条件下煤1998年起决心全面治理瓦斯，树立全面积极的瓦斯治理观，认真贯彻落实国家煤矿安全监察局“十二字”方针和“十六字”瓦斯治理工作体系，探索出一条高瓦斯矿区瓦斯综合治理的新路子。淮南矿区瓦斯抽采与利用

1998年起决心全面治理瓦斯，树立全面积极的瓦斯治理一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理淮南矿区瓦斯抽采与利用

一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理淮南矿区瓦斯抽采与利用严格贯彻落实国家局“19号令”和集团公司2009年“88号文”，坚定不移地开采保护层，坚决做到“不掘突出头，不采突出面”。全面梳理分析淮南矿区各矿井保护层开采条件，科学确定关键保护层，及各煤层的开采顺序区域性治理措施的实施，保护层最薄煤层0.3m;无保护层可采的突出煤层突出危险区，分类采取预抽措施。坚定不移地实施多打岩巷多打钻，给足抽采卸压时间，目标是使高瓦斯煤层抽采到低瓦斯状态下进行采掘作业。

淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理严格贯彻落实国家局“19号令”和集团公司2009年“新建矿井的井筒落底标高及开拓开采布局设计必须有利于瓦斯治理；矿井新水平、新采区开拓设计必须优先考虑瓦斯治理；矿井采场中长期规划必须符合瓦斯治理规划要求；“一通三防”系统能力，特别是矿井通风能力和抽采能力的设计预留1～2倍的能力。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理新建矿井的井筒落底标高及开拓开采布局设计必须有利于瓦瓦斯治理工程超前施工。瓦斯治理规划按照“精排一年，细排三年，规划五年”的要求，前瞻性考虑瓦斯治理工程，超前施工，为瓦斯治理预留空间和时间。2011年正在回采的谢桥矿1161（3）综采工作面采，突出危险区用“一面四巷”治理瓦斯，底板巷和高抽巷分别提前了8年和5年施工，对工作面消突和抽采。淮南矿区瓦斯抽采与利用

坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理瓦斯治理工程超前施工。瓦斯治理规划按照“精排一年，细坚持“瓦斯超限就是事故”，实施“可保尽保、应抽尽抽”的瓦斯治本战略，坚持瓦斯治理五项指标目标管理。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理保护层开采面积，从2005年的143万平方米增加到2010年的316万平方米；坚持“瓦斯超限就是事故”，实施“可保尽保、应抽尽抽”瓦斯抽采量，从2005年的1.5亿立方米提高到2010年的4亿立方米；瓦斯抽采率，从2005年的43%提高到2010年的63%。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理瓦斯抽采量，从2005年的1.5亿立方米提高到201瓦斯钻孔量，从2005年的96万米提高到2010年的380万米。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理瓦斯钻孔量，从2005年的96万米提高到2010年的瓦斯治理巷道总进尺，从2005年的1.4万米增加到2010年的5.5万米。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理瓦斯治理巷道总进尺，从2005年的1.4万米增加到2瓦斯治理取得明显成效，瓦斯超限次数从2005年的343次下降到2010年的13次，今年至目前为止，共发生2次瓦斯超限。淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理瓦斯治理取得明显成效，瓦斯超限次数从2005年的34淮南矿区瓦斯抽采二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、信息化淮南矿区瓦斯抽采二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、根据瓦斯赋存情况设计抽采参数（压力、瓦斯含量、透气性系数、抽采半径），实现防突分级治理、分级管理，为提高防突工作的效率和效果提供了基础保证。底（顶）板巷穿层钻孔做到保直钻进和反演，选择不少于15%的钻孔进行测斜，钻孔施工后及时反演并绘制措施竣工图。坚持抽采高负压，从设计源头考虑钻孔施工需要，对巷道（钻场）处于断层破碎带的进行喷、注浆处理。矿井瓦斯抽采系统实现高、低浓度分开抽采，各抽采系统安装自动放水器，采煤工作面上隅角推行以移动泵或地面低浓抽采系统抽采。采用封孔管卡固定合茬软管，开展抽采系统的检漏工作，确保各地点抽采负压需要。瓦斯抽采精细化根据瓦斯赋存情况设计抽采参数（压力、瓦斯含量、透

严格执行抽采、打钻安全质量标准化标准，钻孔施工高质量，执行谁打钻、谁负责的原则。钻孔严封孔，实行带压封孔，下向钻孔全程下套管，建立钻孔成孔和封孔质量验收制度，钻孔封孔前、封孔后、合茬前对钻孔内瓦斯浓度进行检测，标准是孔口负压≥13kPa。封孔24小时内，预抽钻孔抽采瓦斯浓度不得低于40％。瓦斯抽采规范化严格执行抽采、打钻安全质量标准化标准，钻孔施工高

建立“大流量、多台泵，大管径、多回路”的高强抽采能力格局。地面抽采系统安装单泵流量达500m3/min的大抽采泵，系统实际抽采能力预留2～4倍的富余系数。抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的1.5～2.0倍能力，采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.3～1.5倍能力，矿井抽采系统根据抽采需要及时进行改（扩）建，实现抽采能力最大化。重视被保护层卸压瓦斯抽采，规定被保护层原始瓦斯含量在10m3/t以下的，卸压瓦斯预抽率不得低于35%；被保护层原始瓦斯含量在10～15m3/t的，卸压瓦斯预抽率不得低于45%；被保护层原始瓦斯含量在15m3/t以上的，卸压瓦斯预抽率不得低于60%，确保实现高瓦斯煤层抽采到低瓦斯状态下进行采掘活动。瓦斯抽采最大化建立“大流量、多台泵，大管径、多回路”的高

地面永久及井下移动抽采泵站、井巷揭煤工作面、底（顶）板穿层预抽评价单元必须安装抽采自动计量装置(包括流量、浓度、温度、压力传感器)，实现瓦斯压力、浓度、瞬时的抽采混合量、瞬时的瓦斯抽采纯量、累计抽采量、抽采率、抽采负压、温度等“八参数”同时在线监测，准确、精确计量瓦斯抽采量，实现了瓦斯抽采信息化。采用正压传感器进行煤层瓦斯压力在线监测，自动生成实时压力曲线，获得煤层瓦斯压力随抽采时间的变化关系，实现煤层瓦斯压力在线监测；采用负压自动放水器，通过水位传感器将信号上传至监控分站，实现放水在线监测和自动定时放水，并通过监控系统进行远程自动或手动遥控放水。所有在线监测信息均在监控终端显示，做到了实时监控。瓦斯抽采信息化地面永久及井下移动抽采泵站、井巷揭煤工作面淮南矿区瓦斯抽采三、坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用淮南矿区瓦斯抽采三、坚持瓦斯治理技术创新，以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台，结合承担的“十一五”国家科技支撑计划项目和国家科技重大专项研发任务，加大产学研力度，深入推进瓦斯治理技术自主创新。完善了保护层开采技术体系，创立了低透气性高瓦斯煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术，建立了井上下立体瓦斯抽采体系，创新了打钻技术、深部开采石门快速揭煤技术、瓦斯治理信息化技术等等，初步解决了瓦斯治理难题。主要抽采技术有：坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台，结合承担的“十（一）无煤柱煤与瓦斯共采技术。

2006年以来，在袁亮院士的带领下，研究成功煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。利用埋管抽采留巷形成的采空区聚集瓦斯，实现采空区高浓度瓦斯抽采；利用高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯；利用下向穿层钻孔抽采下部远程卸压煤层瓦斯；留巷钻孔抽采瓦斯保障技术。（一）无煤柱煤与瓦斯共采技术。新庄孜矿采用沿空留巷开采B10煤层，解放上覆B11b煤层和下伏B8煤层，通过留巷卸压煤气共采，开采保护层14万㎡，上覆B11b煤层瓦斯抽采量490万m³，抽采率67%；下伏B8煤层瓦斯抽采量280万m³，抽采率76%。共解放煤量190万吨。淮南矿区瓦斯抽采坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用新庄孜矿采用沿空留巷开采B10煤层，解放上覆B11b（二）立体瓦斯抽采技术

煤层群开采过程中，瓦斯涌出主要来源于邻近煤层卸压瓦斯，采用地面钻井、高抽巷或工作面两巷穿层钻孔抽采上覆煤层卸压瓦斯，采用底板巷或工作面两巷穿层钻孔拦截抽采下伏煤层卸压瓦斯，采用远距离底板巷上向穿层钻孔抽采远距离下伏煤层卸压瓦斯，充分利用保护层采动影响实现最大化抽采上下煤层卸压瓦斯，形成立体式抽采模式。（二）立体瓦斯抽采技术新庄孜矿62110工作面，其上覆B11b煤及下伏B8煤均为强突煤层，距保护层煤层70m的远距离下伏B7、B6煤层也为突出煤层，采用62110工作面上下风巷穿层钻孔抽采B11b煤层卸压瓦斯，采用62110工作面底板巷下向孔抽采B8煤层卸压瓦斯，采用B6煤层底板巷上向钻孔抽采B7、B6煤层卸压瓦斯，构成立体抽采模式。上覆B11b煤层抽采量达22m³/min，下伏B8煤层抽采量20m³/min，下伏B7、B6煤层抽采量25m³/min，实现瓦斯治理效果最大化。立体抽采模式新庄孜矿62110工作面，其上覆B11b煤及下伏B8开采11－2下保护层，采用地面钻井抽采上覆的13－1煤层卸压区域瓦斯。顾桥矿1121（1）工作面地面瓦斯孔，孔深790m，单孔最大出气纯量20m³/min，有效影响半径211m，抽采浓度90%，累计出气170万