晋煤集团高瓦斯矿井煤层气抽采及利用效果
我国煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用现状及对其发展的思考
收稿日期：２０１８１２０６ 基 金 项 目 ：“十 三 五 ”国 家 科 技 重 大 专 项 资 助 项 目 （２０１６ＺＸ０５０６７００１－００８）；山 西 省 科 技 重 大 专 项 资 助 项 目 （ＭＱ２０１６－０１） 作 者 简 介 ：郝 海 金 （１９６４－ ），男 ，河 南 辉 县 人 ，博 士 ，高 级 工 程 师 ，从 事 巷 道 支 护 、煤 层 气 勘 探 开 发 等 方 面 的 工 作 。
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关 键 词 ：煤 层 气 （煤 矿 瓦 斯 ）；开 发 ；利 用 ；协 调 开 发 中 图 分 类 号 ：ＴＤ８５４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 开 放 科 学 （资 源 服 务 ）标 识 码 （犗犛犐犇）：
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境效益是其副产品。 近 些 年 ，党 和 政 府 对 煤 矿 安 全 生 产 越 来 越 重 视 ，
为彻底解决煤矿瓦 斯 灾 害，保 障 煤 炭 工 业 的 快 速 发 展，国 务 院 和 有 关 部 委 采 取 了 一 系 列 有 效 措 施。 ２００２年国家矿 安 全 监 察 局 和 中 国 煤 炭 工 业 协 会 提 出 了 “先 抽 后 采 、监 测 监 控 、以 风 定 产 ”十 二 字 瓦 斯 治
犓犲狔狑狅狉犱狊：ＣＢＭ （ｃｏａｌｍｉｎｅｇａｓ）；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
煤与煤层气共采技术在晋煤集团的应用研究
气体 资源 的开发 ， 是将 瓦斯抽 采 和煤 层气 开 发 视 而
为煤矿 安全生产 体 系的重要 组成部分 。
收 稿 日期 ：０７— ８— ２ ２０ ０ ０
程 中岩层 移 动对 瓦斯卸压 作用并 根据 岩层 移动规 律
的 ， 区别 在 于开 发 的位 置 。煤 矿 瓦斯 地 面 预抽 是 其
实施 ， 从根本 上改变 了 以往 的煤 层气 开 发 和煤 炭 开 采 的传 统做 法 。煤炭 工业不 再将 瓦斯 抽采作 为专 项
措施 ， 层气 地面开 发 也 不再 作 为单 纯 的可 燃 烃类 煤
图 １ “ 与煤 层气 共采 ” 术 体 系 煤 技
１ ２ 煤 与煤层 气共 采 ．
煤层普遍具有变质程度高、 渗透率低 、 压力小和
运移 和开采 创造 了条件 ． 因而 ， 卸压 煤层气 抽放将 是
有一 定优 越性 。一 是从 安 全 角 度 讲 ， 为人 不 直接 因 接触 瓦斯 ， 面 压 裂 抽 放 比井 下 打 钻 抽 放 更 安 全 。 地
二是经济方面讲 ， 虽然初期投入较大 ， Ｅ抽气井的 一 ｌ
施工 预算 为 １０万元 。但是 节省 了井下 通风及 瓦斯 ３
抽放 的 巨额费 用 ， 保证 了矿井 的安全 开采 ， 产生 的 所
安 全效益 和社会 效益 是井 下抽 采不可 比拟 的 。
尽管 煤层气 开 发 的 目的不 同 ， 从技 术 层 面 看 但
煤矿 瓦斯 地 面 预 抽 与 煤 层 气 地 面 开 发 完 全 是 一 样
煤矿绿 色 开采 思 想 提 出 的 “ 与 煤层 气 共 采 ” 基 煤 的 本观点 为 ： 煤层气 作 为一 种 资源 ， 分利 用采煤 过 将 充
晋城矿区煤层气开发进展(地质年会)
晋城矿区煤层气开发利用进展贺天才，田永东（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城 048006）摘要：晋城矿区煤层气地面抽采经过几年的发展，目前日产气量已经达到40万立方米，日压缩煤层气30万立方米，初步形成了一定的生产规模。
生产实践同时证明煤层气地面抽采可以有效降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量。
根据目前的实际产气情况计算，煤层气井控制范围内的瓦斯含量每年可以降低约1立方米左右，因此煤层气地面抽采可以降低矿井突出危险，减少井下瓦斯涌出量，促进煤矿生产安全。
关键词：晋城；煤层气；开发；利用；进展1 开发背景和概况晋城矿区是国家规划的13个大型煤炭基地中晋东煤炭基地的重要组成部分，19个首批煤炭国家规划矿区之一，是我国重要的优质无烟煤生产基地，属国家实行保护性开采的稀缺煤种。
矿区位于山西省东南部、沁水煤田南部，矿区规划面积3753km2，地质储量437.6亿吨，规划矿井13座矿井。
晋城煤业集团作为晋城矿区的开发主体，目前有7座生产矿井和一座在建矿井，2005年核定生产能力3060万吨/年，实际生产原煤3006万吨。
根据煤炭科学研究总院重庆煤科分院和西安分院的评估报告：晋城矿区规划区范围内煤层气资源总量为6000亿立方米，寺河和成庄井田范围内的煤层气储量为530亿立方米。
寺河井田东区瓦斯平均含量为9.03 m3/t，西区为16.6 m3/t，北区在地面抽采钻孔施工过程中测定的瓦斯最高含量为28.7m3/t。
成庄井田西南部瓦斯含量最高为15.62m3/t。
矿区煤层透气性系数一般为0.0239～213 m2/MPa2·d，煤层瓦斯压力一般为0.2～2.12Mpa。
2005年，成庄矿绝对瓦斯涌出量达到239m3/min，相对瓦斯涌出量为16.14 m3/t。
2005年寺河矿井的绝对瓦斯涌出量达到479 m3/min，相对瓦斯涌出量为22.3m3/t，为高瓦斯矿井。
目前寺河矿和成庄矿井下瓦斯抽放已经难以满足煤炭安全生产的需要，因此需要通过地面抽采来降低矿井瓦斯涌出量。
探讨采前煤层气抽放技术在高瓦斯矿井的应用
［ 摘 要］ 近些 年来 随着 高 瓦斯 矿井 数 目的不 断 增多 ， 以及 由于 瓦斯 而造 成 的事故 的严 重性 ， 瓦 斯治理 成 为高 瓦斯 矿井 亟待 解 决的 问题 ， 而在 煤炭 开采 过 程 中为 了开采煤 炭 而治理 瓦斯并将 其排 放到大 气 中的状 况 已经 不符合 安全生 产 、 可持 续发展 的要求 。 因此采取 适当 的措施达 到煤层 气与煤 炭 的高效 回收利 用是 非常 有必 要的 。 ［ 关键词］ 煤层气抽放 煤炭开采 安全生产 中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ６ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） １ ６ — ０ ２ ８ ６ — ０ １
应 用 技 术
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探讨 采 前 煤 层 气 抽 放技 术在 高 瓦斯 矿 井 的应 用
赵振龙 周建新
山东 青 岛 ２ ６ ６ ５ １ ０ ） （ 山东 科 技大 学 矿 业 与安全 工 程学 院
个 资源 的开采 过程 中出 现 ， 并且 以资源 的开发 利用 为 目的 ， 即进行 采前煤 层气 抽 放开 采 ， 这将 会充 分利 用起 我国地 下储 存 丰 富的煤层 气 资源 。
２ ． 有 利于 煤炭 开 采 。
在煤炭 开采过程 中进行煤层 气抽放 容易导致 采空 区漏 风量增 大 ， 同时采 空 区 内的风流状 态 也会 出现变化 ， 这 样就增 加 了采空 区浮煤 自燃 的危 险 陛［ ２ 】 ， 同 时， 这 不仅 要求要 及 时检测 瓦斯浓度 ， 而且一 旦 瓦斯浓度 超 限就要 马上停 采治 理， 即使不 停采 治理 也要为 瓦斯 的排放 治理设 置专 门的通 道设 备 ， 不仅 增加 设 备 的开支费 用 ， 也 占用 了狭小 的开采空 间 ， 影 响煤炭 开采 。 而采前 煤层气 抽放 则 从根本 上解 决 了煤 层气 抽放与 煤炭 开采 的相互 干扰 ， 不 仅有 利于煤 炭 的开采 ， 而且大 大降 低 了煤 炭开 采过程 中瓦 斯事故 的发 生 。 另外 随着开 采深度 的延伸 ， 煤 层 瓦斯含 量逐 渐增加 ， 防止难 度越 来越 大。 采深每 增加 １ 咪 ， 温度升 高 １ 摄 氏
煤矿瓦斯高效抽采和利用方案(一)
煤矿瓦斯高效抽采和利用方案一、实施背景煤矿瓦斯是一种主要源自煤矿井下的有害气体，其主要成分为甲烷。
在煤矿开采过程中，瓦斯容易引发爆炸和燃烧，对矿工生命安全和煤矿生产安全构成严重威胁。
因此，开展煤矿瓦斯高效抽采和利用工作，对于保障矿工生命安全、促进煤矿安全生产、提高资源利用率、推进能源结构调整均具有重要意义。
二、工作原理煤矿瓦斯高效抽采和利用方案主要基于以下工作原理：1. 预抽采：在煤矿井下巷道形成之前，通过地面钻孔的方式对煤层进行预抽采，以降低煤层中的瓦斯含量，降低开采过程中的瓦斯涌出量。
2. 边采边抽：在煤矿开采过程中，利用井下巷道或钻孔对工作面进行瓦斯抽采，以降低工作面及其周边区域的瓦斯浓度，保障工作面安全推进。
3. 瓦斯利用：将抽采出的瓦斯进行提纯、压缩、液化等处理，制成高品位的瓦斯气体，用于民用燃气、工业燃料、汽车燃料等领域。
同时，将瓦斯废气进行氧化处理，生成二氧化碳和水，实现二氧化碳的资源化利用。
三、实施计划步骤1. 建立瓦斯抽采系统：在煤矿井下建立瓦斯抽采管网和抽采泵站，实现对煤层中瓦斯的抽采。
2. 瓦斯抽采监测：在井下设置瓦斯传感器和监控摄像头等设备，对瓦斯抽采过程进行实时监测，及时发现和解决安全隐患。
3. 瓦斯利用工程建设：在矿区内建设瓦斯利用工程，包括瓦斯液化、提纯、压缩等装置，将瓦斯转化为高品位的气体燃料或液体燃料。
4. 瓦斯安全管理：制定和实施严格的瓦斯安全管理制度和操作规程，确保瓦斯抽采和利用过程中的安全。
5. 人员培训与资质认证：对从事瓦斯抽采和利用的工作人员进行专业技能培训和资质认证，提高员工的业务水平和管理能力。
四、适用范围本方案适用于各种类型的煤矿，特别是高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。
同时，本方案也适用于将瓦斯作为清洁能源进行利用的领域，如城市燃气、工业燃料、汽车燃料等。
五、创新要点1. 综合利用：将煤矿瓦斯的抽采与利用相结合，实现了资源的综合利用，提高了资源利用率和经济效益。
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用煤矿瓦斯是煤矿生产过程中常见的一种有害气体，具有易燃、易爆等特点，对矿工的生命安全造成严重威胁。
煤矿瓦斯防治是煤矿安全生产中的重要环节。
在煤矿瓦斯防治中，抽采新技术的有效运用具有重要意义。
抽采新技术是指利用特殊装置将煤矿底板的瓦斯抽到地面，然后采用适当的方式进行处理，以达到瓦斯安全排放的目的。
抽采新技术有多种形式，如瓦斯抽采、水封式抽采、自吸式抽采等。
抽采新技术可以有效地控制瓦斯浓度。
通过抽采装置将煤矿瓦斯抽到地面，在地面上建立适当的处理设备，可以实现对瓦斯的控制和处理，有效地降低瓦斯浓度，减少瓦斯爆炸的风险。
抽采新技术可以提高矿井安全生产水平。
在矿井生产过程中，瓦斯会随着煤炭的开采而释放出来，如果不进行及时抽采，瓦斯就会积聚在矿井中，增加矿井的危险性。
而采用抽采新技术可以及时抽走瓦斯，保证矿井内的瓦斯浓度在安全范围内，显著提高了矿井的安全生产水平。
抽采新技术可以提高煤炭开采效率。
在煤炭开采过程中，瓦斯的存在会对煤炭开采产生一定的影响，降低煤炭开采效率。
而采用抽采新技术可以有效地将瓦斯抽走，减少对煤炭开采的干扰，提高煤炭开采的效率。
抽采新技术具有环保效益。
利用抽采新技术将瓦斯抽到地面后进行处理，可以实现瓦斯的安全排放，减少对环境的污染，保护生态环境。
抽采新技术的有效运用在煤矿瓦斯防治中具有重要意义。
它可以有效地控制瓦斯浓度，提高矿井安全生产水平，提高煤炭开采效率，同时也具有环保效益。
在煤矿瓦斯防治中，我们应积极推广和应用抽采新技术，不断提高煤矿安全生产水平。
高瓦斯矿井抽采技术浅论
高瓦斯矿井抽采技术浅论梁鹏程 徐栋梁（保利能源控股有限公司 平山煤矿 山西 晋城 048204）摘 要： 矿井瓦斯作为煤矿五大灾害之一，一直是重大安全事故危险源，特别作为基建矿井，瓦斯治理成效的好坏直接影响着矿井的建设进度。
在对现有条件的分析解的基础上，提出瓦斯治理措施、瓦斯抽采工艺改进、抽采系统及抽采管理等一系列措施，并加以实施，取得一定的效果。
关键词： 煤矿；瓦斯；治理中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1210023－01保利能源控股有限公司平山煤矿作为双突矿井，煤层巷道杆。
3）封孔：由于我矿3号煤层裂隙极其发育，为防止抽放钻瓦斯含量高，治理难度大，掘进工作面瓦斯治理效里的好坏成孔漏气，钻孔封孔长度由原来8m增加到10m，由人工缠绕棉布加为矿井建设过程中的关键所在。
聚氨酯封孔，改进为人工手动双液注浆泵注入聚氨酯封孔。
4）连管：为减少管路连接处漏气，所有胶管连接接头处，由原来1 矿井概况铁丝绑扎，改为胶管强力卡箍。
5）检测和管路除渣放水：① 保利能源控股有限公司平山煤矿位于山西省沁水县，属于为确保抽采计量的准确性，每个钻场均设置孔板流量计，个别双突矿井，矿井设计生产能力为90万吨/年，2010年10月开始建单孔设置孔板流量计，正常抽放钻场每5天检测一次抽放浓度、设。
矿井开采3号、9号、15号煤层，其中主采煤层3号煤层，瓦抽放负压、抽放流量等参数，重点抽采地点及时测定抽采参斯含量10.54～15.75ml/g，瓦斯压力1.15MPa，透气性系数为数。
② 有专人负责抽放主管路、抽放1.269m2/Mpa2·d，钻孔衰减系数为α=0.0195d-1，煤层坚固性系数f=1.21～1.43，瓦斯放散初速度△P＝22～26，属煤与瓦斯突出矿井，煤层无爆炸性，煤层自燃倾向性为不易自燃，水文地质类型划分为中等。
2 瓦斯治理措施2.1 严格执行两个“四位一体”确保巷道掘进安全2.1.1 区域防突措施。
寺河矿区西二盘区煤层气井抽采效果评价
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晋煤集团：“领航”煤层气产业
报道实践PRACTICE面对中央“供给侧改革”步伐的加快，煤炭市场的形势更加严峻。
煤层气作为煤炭行业里为数不多的新能源，环保、低碳、清洁的特质，为煤炭行业转型升级带来新的转机。
/图 武小渝 本刊记者 张莎莎山西是我国煤炭大省，也是煤层气大省。
晋煤集团作为全国最大的煤层气抽采利用企业和国家创新型试点企业，率先引进并消化吸收国外先进瓦斯抽采利用技术，突破了国际公认的无烟煤地面抽采“禁区”。
开发出一套适宜于本地区开采并且具有自主知识产权的煤层气地面抽采技术，创建了“采煤采气一体化”“井上井下联合抽采”的矿井瓦斯治理新模式，为我国煤炭矿区瓦斯综合治理、保证高瓦斯矿井安全生产探索出一条新的有效途径。
通过20余年的探索和努力，晋煤集团煤层气抽采量连续9年位居全国第一，煤层气产销量占全国总量的三分之一，成为我国煤层气产业的“领航”者。
从被动治理到主动开发晋煤集团与煤层气打交道源于全国首座高瓦斯条件下的千万吨级矿井寺河矿的投产。
寺河矿是高瓦斯高突矿井，吨煤瓦斯含量最高达到28方以上，而国家要求采掘作业的吨煤瓦斯含量要在8方以下。
面对难题，晋煤集团迎难而上，独创煤层气井上井下联合抽采工艺，从先抽后采到边抽边采，在确保煤矿安全生产的同时，致力于煤层气的开发利用。
地面抽采出的高浓度煤层气经过液化、压缩后应用在化工、民用等领域；井下抽采出的低浓度煤层气，则用于发电。
晋煤集团从被动防御瓦斯灾害到主动开发清洁能源，极大改善之前被动“点天灯”的现象，减少瓦斯排放对大气造成的污染，并将其经过转化和利用摇身变成低碳环保的新能源。
目前，晋煤集团已形成全国最大的煤层气井群及抽采利用规模，实现了煤层气勘探、抽采、输送、压缩、液化、化工、发电、汽车燃气、居民用气的全链条产业发展，已建设2000公里长的煤层气集输管线、集气站185座、中央处理站2座、煤层气压缩站7座、煤层气液化厂2座、煤层气长输管道221.3公里，拥有300余辆煤层气运输专用槽车。
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用煤矿瓦斯是煤矿开采过程中产生的一种有害气体，具有易燃、易爆和窒息等危险特性，对煤矿安全生产造成严重威胁。
为了防治煤矿瓦斯事故，抽采瓦斯是目前广泛采用的一种防治措施，通过将煤矿瓦斯抽出，降低瓦斯浓度，以达到消除可燃气体积聚、防止瓦斯爆炸的目的。
在煤矿瓦斯防治中，抽采新技术的有效运用具有重要意义，可以提高瓦斯抽采效率、降低能耗、减少矿井环境污染，从而保障煤矿安全生产。
抽采新技术可以提高瓦斯抽采效率。
传统的瓦斯抽采方式主要是通过开采竖井、水封井等传统设备进行抽采，存在抽采范围有限、效率低、效果不明显等问题。
而采用新技术可以提高抽采效果，如使用管道抽采技术，通过在矿井巷道内布设管线，将瓦斯直接抽出到地面。
这种方式不仅可以减少瓦斯扩散的时间和距离，提高抽采速度，还可以避免瓦斯在巷道中积聚，减少安全隐患。
抽采新技术可以降低能耗。
在传统抽采方式中，由于需要使用大功率的水泵和电机设备进行抽采，能耗较高。
而采用新技术可以降低能耗，如利用风能进行抽采。
通过在矿井巷道设置合理的风导设施，利用矿井中的气流进行瓦斯抽采，不仅不需要额外的能源投入，还可以利用煤矿压风系统的余气进行抽采，减少能耗的同时提高瓦斯抽采效率。
抽采新技术可以减少矿井环境污染。
传统抽采方式中，抽采过程中不可避免地伴随着煤炭粉尘和其他有害气体的排放，对矿井环境造成污染。
而采用新技术可以减少环境污染，如使用负压抽采技术，通过在井下建立负压区域，将煤矿瓦斯和粉尘等有害气体统一抽入负压区域，然后通过专门的净化设备进行处理，达到净化排放的目的，减少污染物对环境的影响。
煤层瓦斯抽采区域提浓技术体系及应用
煤层瓦斯抽采区域提浓技术体系及应用刘延保【摘要】为了提高煤矿井下瓦斯抽采的浓度，提出了以高效封孔技术，管路连接、检漏、堵漏技术，负压调节、管网运行管理“三位一体”的技术体系，从源头上提高瓦斯浓度，保障管网输送过程中瓦斯浓度，解决抽采管网管理的难题。
利用该技术在潞安集团余吾煤业 S2108胶带顺槽煤层进行了169个钻孔的区域提浓试验。
试验结果表明：试验支管在保证不减少抽采的纯瓦斯量的情况下，浓度明显较其他支管有较大幅度提高，试验支管浓度由11%提升至25%；支管瓦斯抽采浓度的提高，使抽采系统运行效率显著提高，降低对支管管径、泵站能力的要求，降低了抽采成本；支管提高浓度后使其远离爆炸界限，保证了瓦斯输送过程中的安全性；同时，可为实现瓦斯梯级利用提供技术保障。
%In order to improve the concentration of coal mine gas extraction,the trinity technology system was proposed with efficient hole sealing technology,pipeline connection,leak detection and plugging technology,negative pressure adj ustment, network operation and management. It improving the gas concentration from the source,ensuring the gas concentration in the process of network transmission,and solving the problem of extractionpipe network ing this technology,the regional tests with 169 boreholes have been carried out in Yu’wu Mining S2108 tapearea.The experimental results showed that under the condition of guarantee without reducing the pure volume of the gas extraction in branch pipes test,the concentration of coal mine gas extraction greater than other branch pipe obviously,increased from 11% to 25%.The increaseof branch pipe gas extraction concentration improves the efficiency of the extraction system significantly,reducing the ability of the branch pipe diameter and the pumping station, reducing the costs of extraction.After increasing the concentration of branch pipe keeps away from the explosion limit,the safety of gas transport process isguaranteed.Therefore,it provides technical support for realization of gas cascade utilization.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2017(026)001【总页数】6页(P130-134,155)【关键词】瓦斯;提浓;高效封孔;抽采管网;检漏仪;抽采负压【作者】刘延保【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037; 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD712煤层瓦斯抽采是解决高瓦斯矿井煤炭开采中瓦斯灾害问题最有效的技术措施。
高瓦斯工作面瓦斯抽采技术应用分析
高瓦斯工作面瓦斯抽采技术应用分析赵爱国汾西矿业水峪煤业，山西孝义０３２３０２摘 要 为了提升矿井瓦斯治理能力，以山西某矿Ｓ２５０１回采工作面为具体工程实例，从瓦斯抽采管理抽采负压、采掘工作面抽采钻孔布置、孔口负压、采空区抽采、高位瓦斯抽采钻孔等方面对瓦斯抽采技术进行优化总结，现场应用取得良好效果，可以确保回采工作面生产安全。
关键词 瓦斯矿井；抽采钻孔；抽采负压；瓦斯治理中图分类号 ＴＤ７１２ ＤＯＩ １０．１９７６９／ｊ．ｚｄｈｙ．２０１９．０８．０５００引言山西某矿井为整合矿井，年生产能力为３００万ｔ，现主采５号煤层，井下现有一个回采工作面生产，是高瓦斯矿井。
受原有瓦斯抽采设备以及抽采工艺限制，以往的巷道掘进以及采面生产存在一定程度的瓦斯超限问题，影响矿井生产安全，因此，有必要提出更适合矿井实际的瓦斯抽采技术。
１采面概述Ｓ２５０１回采工作面为南２采区首个回采工作面，采面东西南三个方向均为实体煤，北侧为采区集中运输、回风巷道。
采面设计走向长度为１ ６５０ｍ，倾斜长度为１６９ｍ，开采的５号煤层平均厚度在５．４ｍ，倾角介于５°～１３°。
经瓦斯参数测定，５号煤层瓦斯含量在７．６ｍ３／ｔ，瓦斯压力为０．６９ＭＰａ，煤层透气性系数λ为０．３４ｍＤ，瓦斯抽采钻孔抽采流量衰减系数为０．０６９／ｄ。
２抽采管路优化在以往瓦斯抽采经验基础上对抽采管路进行优化，主要是优化抽采管线布局、抽采负压以及抽采钻孔参数等。
２．１抽采管路矿井抽采泵站有２台２ＢＥＣ４２型、１台２ＢＥＣ６０型真空抽采泵站，布置有高、低压两趟聚乙烯抽采管路，直径为３５５ｍｍ。
布置抽采管路线路为：地面泵房—主斜井—运输大巷—联络巷—采用专用回风上山—采面。
Ｓ２５０１采面抽采管理为高、低压两趟，管理材质为镀锌螺旋管，直径为３５５ｍｍ，一趟用以采面高负压瓦斯抽采，一趟用以采空区埋管抽采。
２．２钻孔联网采面原有的抽采钻孔与抽下管路连接采用直径为５０ｍｍ的软管、三通、弯头等与采面抽采管路直接连接，工序较为复杂，容易出现漏气。
长治市高瓦斯矿井井下抽放煤层气综合利用对策和建议
炸性。
众所周知 。 甲烷是一种 易燃 易爆气 体。在常温常压下 ， 甲烷在空气中 的体积分数 在 ５ １％时 。 ％～ ６ 遇火 即会爆炸 。 个范 围称为 甲烷 混合气在 这
燃烧时会产生大量的热 能， 致气体膨胀做功 。正是利 用了矿井井下抽 导 放瓦斯 中的这 种化学能 ． ２ 世纪 ８ 年代初期 。 于 Ｏ Ｏ 国际上 研制成功 了首
台小容量的瓦斯 发动机 发电机组。迄今为止 。 这种活 塞式 的燃气发动机 发 电机组 已有 很多 国家 知名 厂家在生产 （ 如美 国长特公 司 、 国道 依炫 德
常温常压下的爆 炸范围 。 甲烷体积分 数的上下限被称为 甲烷混合气爆 其
炸的上下极限。但是经过大量研究证 明 。 甲烷混合气 的爆炸极 限不是一 个固定值 ， 它会随着各种 因素的变化而变化。现综合以下各种资料 ， 对爆 炸极限的影响因素分述 如下 。
２１ 原 始 温 度 ．
公 司、 奥地 利颜 巴赫公 司、 日本三菱公 司等 ）单机发 电容量从几 十千瓦 。 到 ６ ０ 以下不等。 电效率从 ３ ％至 ４ ％不等 。 ０ｋ ０ Ｗ 发 ５ ５ 我国针对井下抽放 瓦斯 的利用始 于 ２ 世纪 ９ 年代初期 。 Ｏ Ｏ 从发 电角
２０ 年 ０７
第 ｌ卷 ７
第 ３ 期 １
收 稿 目期 ： ０ — ９ ０ ２ ７０ —５ ０
长治市高瓦斯矿井井下抽放煤层气 综合利用对策和建议
常春 元
（ 长治 市中心试验室 ， 山西 长治 ，４ ０ １ ０６ １） 摘 要： 针对煤矿 瓦斯安全 问题 ， 高 瓦斯矿井 瓦斯综合 治理提 出具体 方案 ， 绍 了瓦 就 介
典型高瓦斯矿井综采工作面瓦斯抽放技术应用及效果分析
瓦斯对于井工煤矿安全生产威胁极大，治理难度大，一旦发生事故，就有可能是群死群伤的重特大事故，给矿工生命安全及矿井安全生产带来巨大威胁。
国内井工煤矿历来高度重视瓦斯的治理工作，但是由于瓦斯无色无味，涌出规律难循，治理难度较大[1-3]。
本文即针对某矿15203工作面开采时面临的瓦斯治理难题，利用回采前瓦斯预抽及回采时抽放的综合治理方案，实现对瓦斯的有效治理。
1 工程概况及瓦斯危害分析15203工作面主采15#煤层，煤层平均厚度4.4m，采用综合机械化采煤方法，采用U型通风方式，运输顺槽进风，回风顺槽回风。
在工作面回采前，使用分源预测法对瓦斯涌出量进行预测，即以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。
预测得出工作面的相对瓦斯涌出量达到7.5m3/t，绝对瓦斯涌出量达到10.5m3/min，超过煤矿安全规程第一百六十九条规定的：矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min的规定，为典型的高瓦斯矿井。
瓦斯危害分析：当CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困难；当CH4升至57%，O2降到9%以下，人短时间窒息死亡。
当巷道或采场空气中的瓦斯浓度在5%～15%范围内时，一旦存在点火源，将会引起瓦斯爆炸事故。
当煤层瓦斯压力较高、地质构造复杂、地应力较大、煤体破坏严重时，在该地区采掘作业时易发生煤与瓦斯突出。
当巷道内的瓦斯浓度低于5%或超过15%时，一旦存在点火源，会酿成瓦斯燃烧事故。
CH4是仅次于氟利昂的温室气体，产生的温室效应是CO2的25～30倍，时效长达100～150年之久。
2 工作面瓦斯综合治理技术应用根据工作面瓦斯涌出情况及现有的瓦斯综合治理经验，设计在工作面回采前布置顺层钻孔对瓦斯进行预抽，先将瓦斯相对瓦斯涌出量降至4.3m3/t以内，再在工作面回采期间采用高位钻孔瓦斯抽采及上隅角埋管瓦斯抽采的联合抽放方案对瓦斯进行二次抽放，将相对瓦斯涌出量降至3m3/t以内。
复杂地层大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采可行性及效果分析
摘要：针对高抽巷瓦斯抽采存在施工成本高、周期长、劳动强度大等问题，开展在复杂地层中采用定向 钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷的技术研究，并形成 “定向先导孔 ＋正向分级扩孔”成孔工 艺，确保特殊地质条件下大孔径钻孔的成孔率。赵庄煤业在 ３３０７和 １３０９工作面施工大直径高位定 向钻孔，最大孔深突破 ６００ｍ，最大孔径 ２０３ｍｍ。１３０９工作面大直径高位定向钻孔单孔最高日抽采量 突破 ３．３万 ｍ３，单个钻场最高日抽采量突破 ５万 ｍ３，与高抽巷瓦斯治理能力相当，证明了复杂地层条 件下定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的可行性。结合“竖三带”和椭抛带理 论，对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定。 关键词：复杂地层；大直径高位定向钻孔；成孔工艺；瓦斯抽采；布孔范围
０ 引言
随着我国矿井开采深度的不断增加，煤层开采 面临着高地应力、高瓦斯压力和高瓦斯含量等问题， 这些因素严重制约着我国矿井向深部开采延伸［１３］。
赵庄煤业有 限 责 任 公 司 （以 下 简 称 赵 庄 煤 业 ） 主采 ３号煤层，设计生产能力 ８００万 ｔ／ａ。矿井瓦斯 赋存存在明显区域性差异，瓦斯地质赋存复杂。随 着矿井向西向北延伸，盖山厚度逐步增加，瓦斯含量 和压力也相应增大。受地质条件限制，高位钻孔施
ＳｉＲｕｉｊｉａห้องสมุดไป่ตู้ｇ
（ＺｈａｏｚｈｕａｎｇＭｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＳｈａｎｘｉＪｉｎｃｈｅｎｇＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６６０５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｈｉｇｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔ，ｌｏｎｇｃｙｃｌｅａｎｄｈｉｇｈｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｈｉｇｄｒａｉｎａｇｅｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｕｓｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓｔｅａｄｏｆｈｉｇｈｄｒａｉｎ ａｇｅｒｏａｄｗａｙｉｎｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒａｔｕｍｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｗａｓｆｏｒｍｅｄ．＂Ｐｉｌｏｔｈｏｌｅ＋ ｆｏｒｗａｒｄｇｒａｄｅｄｒｅａｍｉｎｇ＂ｈｏｌｅｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｈｏｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｌａｒｇｅａｐｅｒｔｕｒｅｄｒｉｌｌｉｎｇｕｎｄｅｒｓｐｅｃｉａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｐｐｌｉｅｄｔｏ３３０７ａｎｄ１３０９ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅｓ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｏｌｅｄｅｐｔｈｅｘｃｅｅｄｅｄ６００ｍａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｗａｓ２０３ｍｍ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄａｉｌｙｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｏｆ ｔｈｅｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｈｏｌｅｏｆ１３０９ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｅｘｃｅｅｄｅｄ３３０００ｍ３，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｄａｉｌｙｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅｏｆａｓｉｎｇｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｆｉｅｌｄｅｘｃｅｅｄｅｄ５００００ｍ３，ｗｈｉｃｈｗａｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｔｈｅｇａｓｃｏｎｔｒｏｌｃａｐａｃｉｔｙｏｆｈｉｇｈｄｒａｉｎａｇｅｒｏａｄｗａｙ．Ｔｈｅｄｉ ｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｈｉｇｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓｔｅａｄｏｆｈｉｇｈｄｒａｉｎａｇｅｒｏａｄｗａｙｗａｓｐｒｏｖｅｄｆｅａｓｉ ｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆ＂ｖｅｒｔｉｃａｌｔｈｒｅｅｂｅｌｔｓ＂ａｎｄｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｂｅｌｔｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｌｏｔｈｈｏｌｅｒａｎｇｅｏｆ ｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｗａｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒａｔａ；ｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｈｉｇｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｈｏｌｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｇａｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｌａｙｏｕｔｒａｎｇｅ
井上下联合抽采技术在晋煤集团的应用
收稿日期:2020 11 11作者简介:温俊三(1986-),男,山西晋城人,工程师,从事矿井瓦斯防治工作㊂doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2021.03.026井上下联合抽采技术在晋煤集团的应用温俊三(晋城无烟煤矿业集团有限责任公司通风处,山西晋城㊀048006)摘㊀要:针对地面抽采很难实现抽采达标,井下抽采的抽采效率低㊁存在死角盲区等问题,提出井上下联合抽采的概念,在时间㊁空间上合理安排地面抽采和井下抽采,同时结合煤炭开采,采用L 型井㊁U 型井㊁径向井压裂揭煤和井上压裂井下长钻孔等已取得一定成效的井上下联合抽采技术,实现矿井安全生产㊁实现煤气共采㊂关键词:井上下联合抽采;L 型井;U 型井;径向井;压裂中图分类号:TD712.6㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2021)03 0076 03㊀㊀地面钻井抽采是美国在20世纪80年代应用成功的地面瓦斯抽采方法㊂20世纪90年代,中国开始在各个矿区开展试验工作,经过多年探索,地面瓦斯抽采取得了长足发展,但初期地面抽采瓦斯项目的重点在瓦斯抽采,对煤矿将来的采掘工作存在的问题考虑较少,会给煤矿后期安全生产带来一定的隐患[1-3]㊂1㊀概㊀述1995 1997年,晋煤集团在潘庄井田试验了7口地面钻井(PZ001~PZ007)(其中1口为取芯化验井),单井日产气量最高超过12000m 3/d㊂2003年,又在潘庄井田施工了30口地面抽采瓦斯试验井;2004年在前期开发的基础上,又施工了70口地面抽采试验井㊂目前晋城矿区范围内共施工了3103口井,其中在抽产气井1426口[1]㊂晋煤集团在井下瓦斯开采方面进行了积极探索研究,先后实施了边采边抽㊁边掘边抽㊁井下区域性递进式抽采㊁采空区抽放等瓦斯抽采方式,并在所属高瓦斯矿井建设了永久瓦斯抽放系统[1]㊂虽然晋煤集团在井下瓦斯抽采技术方面取得了一定的成果,瓦斯抽采量在近几年也快速增长,一定程度上保证了矿井安全生产,然而依然存在抽采技术难题,主要包括:①井下传统的瓦斯抽采影响半径小,抽采覆盖范围不全,存在大量的抽采盲区和死角,无法实现全区域抽采达标,仍然存在安全隐患㊂②初期地面钻井抽采每年可以使影响区内的煤层瓦斯含量降低1~2m 3/t,到后期地面抽采衰减严重,通过地面抽采很难实现抽采达标[1]㊂通过多年的探索和研究,晋煤集团提出了煤矿区煤层气三区联动立体抽采模式,统筹规划矿井采掘和地面钻井开采,通过地面钻井抽采㊁井下瓦斯抽采在空间和时间上与煤矿采掘相结合,最终实现地面和井下抽采,为矿井采掘活动创造安全条件,实现 以采气保采煤,以采煤促采气 [1]㊂2㊀井上下联合抽采技术2.1㊀地面L 型井技术针对采面回采过程中上隅角瓦斯大的问题,在寺河矿的3313面回风侧顶板裂隙带施工了1口L 型井(如图1㊁图2所示)㊂图1㊀3313工作面顶板L 型井平面布置图2㊀3313工作面顶板L 型井剖面布置㊀㊀L 型井2014年9月22日晚开始正常运行,连续运行后浓度维持在70%~80%㊂到2015年4月停运,最高日抽采瓦斯纯量达到约3万m 3,累计达67到近300万m 3,并进行了利用㊂3313工作面高位钻孔瓦斯抽采量随L 型井气量的增长,出现递减趋势,在L 型地面井抽气5d后,采面高位钻孔抽采总量由原来的18m 3/min 减到5m 3/min;风排瓦斯在L 型地面井抽气5d 后,由65m 3/min 减至59m 3/min㊂随着地面L 型井投运后,采面回风巷口的瓦斯浓度有明显的下降情况,且L 型地面井运行后,在采面日产量增加2500t 的情况下,回风巷口平均瓦斯浓度降低了约0.11%(见图3和图4)[2]㊂图3㊀3313采面L 型井㊁高位钻孔㊁采空抽采量㊁风排瓦斯量数据图4㊀3313工作面回风产量㊁瓦斯浓度数据地面L 型井在寺河矿3313工作面的成功应用,为工作面瓦斯治理提供了一种新方法[2]:1)㊀有效解决了回采过程中采面回风上隅角瓦斯大的问题㊂2)㊀地面L 型井在一定条件下可以替代井下采面顶板高位钻孔,且抽放量稳定㊁浓度高㊂3)㊀井下采面的准备工程与地面L 型井的施工互不影响,缓解采掘衔接紧张局面,节省了抽采时间㊂4)㊀采面回采结束后,地面L 型井可以继续抽采一段时间,实现资源最大限度的回收㊂2.2㊀U 型井技术赵庄矿煤层瓦斯含量高㊁透气性差㊁煤体松软,传统的地面煤层气井很难降低煤层瓦斯含量,严重影响后期的采掘生产㊂针对上述问题,利用连续油管压裂水平井技术,在矿区北部规划的七盘区团城背斜北翼,施工1口U 型井(见图5),对煤层进行地面预抽,降低原始煤层瓦斯含量㊂该U 型井在压裂后5个月开始产气,大约半年后进入稳产阶段,稳定在5000m 3/d 左右㊂在该U型井附近的4口普通的地面预抽井日总产气量为480m 3,不足U 型井产气量的十分之一㊂图5㊀U 型井示意2.3㊀径向井地面压裂揭煤技术为了缩短揭煤预抽时间,提高揭煤地点煤层的透气性,改善瓦斯抽采效果,降低突出危险,实现安全快速揭穿突出煤层的目的㊂在赵庄矿南苏进风井揭煤时,利用南苏进风井附近的ZZFT -013防突井进行径向孔压裂[6]㊂井筒施工至距3号煤层顶板法距7m 时,利用ZZFT -013防突井进行径向孔压裂,ZZFT -013防突井生产套管底部2m 处(约730.34m),向南苏进风井方向径向钻第一个分支,钻进方位143ʎ,向上每隔0.4m 增加1个径向分支,共钻8个径向孔,8个径向孔均钻进到南苏进风立井底部,钻进距离43.85m㊂径向孔施工如图6所示㊂图6㊀ZZFT -013防突井径向施工示意(m)㊀㊀径向井压裂过程中,最大压力达到7.4MPa,达到最大压力后,压力突然释放,井底瓦斯传感器值由0.04%左右突然上升到1.3%,在井筒测得瓦斯浓度达到0.6%㊂整个压裂过程中压入总液量517.08m 3,沙量11.89m 3㊂压裂结束后井底中部有多条裂隙,底板有明显鼓起现象,底板位移量达到500~600mm㊂从11月3日压裂至12月12日累计瓦斯量排放103428m 3,超过设计瓦斯可抽量91550.9m 3,772021年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀温俊三:井上下联合抽采技术在晋煤集团的应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第30卷第3期经计算,瓦斯含量降到7.61m3/t㊂在确保安全的前提下,达到了快速揭煤的目的㊂2.4㊀井上压裂井下长钻孔技术利用地面预抽井与井下底板巷道布置压裂油管,对穿层钻孔进行煤层段长钻孔压裂(如图7所示),解决寺河矿西三盘区巷道掘进过程中瓦斯大的问题㊂图7㊀井上压裂井上长钻孔施工示意㊀㊀压裂试验抽采效果:最高抽采量8.8m3/min,平均抽采量5.21m3/min,最高抽采浓度92%,平均抽采浓度为72.5%,累积抽采时间达9个月,累积抽采瓦斯纯量为204.81万m3(见图8)㊂与压裂位置同一巷道的千米孔百米抽采量平均为1m3/min,而压裂孔的百米抽采瓦斯量达到5.21m3/min(压裂孔煤层段长度为102m),提高了5倍,达到了较好的压裂增透效果,使抽采瓦斯量大幅提升㊂图8㊀压裂孔抽采量数据3㊀结㊀语井上下联合抽采技术作为晋煤集团的特色,经过长时间的探索和实践取得了一定的效果,但在实际应用中还存在一些问题:1)㊀L型井技术虽然取得了成功,由于成本较高和地面施工条件等问题,应用存在一定的局限性㊂2)㊀U型井作为解决松软低透性地面抽采解决方案具有良好的发展前景,下一步需要不断改进钻井工艺㊁优化技术参数㊁提高钻井排采管理水平㊂3)㊀径向井揭煤技术是利用已有的地面井进行施工,重新施工地面井进行径向井揭煤,会导致成本增加㊂4)㊀井上压裂井下长钻孔项目选择透气性较好的寺河矿进行试验,对于透气性较差的松软煤层还缺乏实践经验㊂参考文献:[1]㊀武华太.煤矿区瓦斯三区联动立体抽采技术的研究和实践[J].煤炭学报,2011,36(8):1312-1316. [2]㊀柯昌友,温俊三,李海贵,等.L型井采空区瓦斯抽采技术的应用[J].矿业安全与环保,2016(3):64-66,70.[3]㊀程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009(2):127-139.[4]㊀杜春志,毛献彪,王美芬.我国煤层气抽采方法及在晋城矿区的应用[J].河北理工大学学报,2008,30(3):16-19.[5]㊀郭㊀亮,付军辉,李日富.井上下联合抽采瓦斯技术在岳城矿的应用[J].矿业安全与环保,2013,40(2):59-61.[6]㊀刘发义,焦㊀华.南苏进风立井揭煤瓦斯治理新工艺的应用[J].中州煤炭,2015(7):33-35. [7]㊀王保玉,白建平,郝春生,等.煤层气地面井压裂-井下长钻孔抽采技术效果分析[J].煤炭科学技术,2015,43(2):100-103.[8]㊀王赶耀,丰庆泰,李㊀平.沿煤层顶板水平井分段压裂煤层气开采技术研究[J].山西大同大学学报,2013,29(4):68-70.[9]㊀许家林,孟广石.应用上覆岩层采动裂隙 O 形圈特征抽放采空区瓦斯[J].煤矿安全,1995(7):2-4. [10]㊀梁运培.淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践[J].采矿与安全工程学报,2007,24(4):409-413. [11]㊀肖家平. L 型地面抽采钻井水平段合理位置探讨[J].煤炭技术,2010,29(7):223-224. [12]㊀焦海滨,付军辉,孙海涛.采动影响下煤层气地面井的经济和安全效益分析[J].矿业安全与环保,2014,41(6):101-103.[责任编辑:王伟瑾]872021年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀温俊三:井上下联合抽采技术在晋煤集团的应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第30卷第3期。
煤矿瓦斯高效抽采和利用方案(二)
煤矿瓦斯高效抽采和利用方案一、实施背景中国是全球最大的煤炭生产国和消费国，煤炭产业在中国经济中占据重要地位。
然而，煤炭开采过程中产生的瓦斯气体不仅对环境造成了严重的影响，也浪费了大量的能源资源。
为实现煤炭产业的绿色、高效发展，本方案提出了一种煤矿瓦斯高效抽采和利用方案。
二、工作原理煤矿瓦斯高效抽采和利用方案基于膜分离技术，通过高压气体驱动，将煤层中的瓦斯气体进行高效抽采。
具体流程如下：1. 煤层气抽采：在煤炭开采过程中，利用井下抽采设备将煤层中的瓦斯气体抽出，使其通过管道输送到地面。
2. 瓦斯气体压缩：将抽采出的瓦斯气体进行压缩处理，使其压力达到10-15 MPa，温度控制在40-60℃。
3. 瓦斯输送：将压缩后的瓦斯气体通过管道输送至燃气轮机发电机组，与空气混合燃烧，驱动燃气轮机转动，产生电能。
4. 余热回收：燃气轮机排放的烟气中含有大量的余热，通过余热回收设备将其重新利用，提高能源利用率。
三、实施计划步骤1. 对煤矿进行地质勘探，确定煤层瓦斯含量及可抽采性；2. 设计煤矿瓦斯抽采方案，包括井下抽采设备、管道及地面压缩设备等；3. 实施瓦斯抽采工程，并进行实时监测，确保瓦斯抽采的效率和安全性；4. 将压缩后的瓦斯气体输送至燃气轮机发电机组；5. 安装余热回收设备，提高能源利用率；6. 对整个方案进行调试和优化，确保稳定运行。
四、适用范围本方案适用于各种类型的煤矿，特别是对于高瓦斯含量和低渗透性的煤层具有更高的适用性。
同时，本方案也适用于其他具有类似特点的矿产资源开发利用过程，如石油、天然气等。
五、创新要点1. 利用膜分离技术实现瓦斯气体的高效抽采。
与传统方法比，膜分离技术具有更高的分离精度和更低的能耗。
2. 将燃气轮机发电机组与瓦斯抽采系统相结合，实现能源的梯级利用。
通过将不同品位的能源进行合理利用，提高了能源利用率。
3. 采用了余热回收技术，进一步降低了能源损耗。
通过回收燃气轮机排放的烟气余热，实现能源的最大化利用。
山西省突破高瓦斯煤矿高效开采瓶颈
山西省突破高瓦斯煤矿高效开采瓶颈
11月22日，晋煤集团一项名为“井上下全域采动抽采”的新技术研究应用获得成功，突破了高瓦斯矿井高效开采的瓶颈，填补了国内该领域技术空白。
该技术可使高瓦斯煤矿工作面在单U型通风时瓦斯浓度降低31%以上，从根本上解决了高瓦斯煤矿高效开采时工作面瓦斯涌出量大的难题。
瓦斯作为煤炭伴生资源，是目前影响高瓦斯煤矿高效生产的重大障碍。
山西煤监局2014年在《山西省部分煤矿回采工作面“偏Y型”通风方式有关问题的报告》指出，高瓦斯高产矿井采用常规的井下“Y”型通风方式加大通风量，存在瓦斯治理不稳定、不到位的情况，无法从根本上解决瓦斯超限问题。
晋煤集团煤层气事业部总工程师李国富告诉记者，针对集团下属全国首座高瓦斯条件下千万吨级矿井——寺河矿瓦斯涌出量高达120立方米/分钟的实际，与中煤科工集团重庆研究院有限公司联合攻关，研究出一整套采动区地面与井下联合、连续抽采治理瓦斯的模式以及配套相关技术，在国内外首次系统解决了低浓度瓦斯安全集输难题，建立了“阻火泄爆、抑爆阻爆、多级防护、确保安全”的低浓度瓦斯输送技术规范和配套系统。
这项新技术在寺河矿、成庄矿、岳城矿现场运用，取得了稳定良好的效果，为高瓦斯煤矿高效开采提供了一条新路径。
高瓦斯矿井高产高效之路的探索与实践
高瓦斯矿井高产高效之路的探索与实践
高瓦斯矿井高产高效之路的探索与实践
寺河矿井是山西晋城煤业集团一座新建的特大型现代化矿井,矿井设计生产能力400万t/a.1996年年底开工建设,2002年11月8日竣工投产.2003年5月,晋城新区的潘庄一号井、潘庄二号井和大宁二号井等三个井田并入寺河井田,由寺河矿集中开采.井田合并后的寺河矿井规划建设总规模为1 100万t/a.
作者：贺天才作者单位：山西晋城煤业集团寺河煤矿矿长刊名：煤炭经济研究PKU英文刊名：COAL ECONOMIC RESEARCH 年，卷(期)：2003 ""(9) 分类号：F426 关键词：。
晋煤集团高突矿井的瓦斯抽采及利用
晋煤集团高突矿井的瓦斯抽采及利用王会斌【摘要】Principles and patterns of coalbed methane (CBM, or gas) control in Jincheng Coal Group was introduced, including integrated coal mining and gas extraction, three-grade gas control pattern, and their matching treatments. The paper focuses on the efficient transformation and application effect of the gas drainage, which opened a new dimension for the gas drainage and application and provided references for the CBM application for other coal enterprises.%介绍了晋煤集团煤层气（瓦斯）的治理理念和治理模式，阐述了应用“采煤采气一体化”、“三级瓦斯治理模式”及相配套的治理手段，重点叙述了晋煤集团在煤层气抽采领域的高效转化及应用效果，开创了煤层气抽采利用的新局面，为其它煤炭企业集团的煤层气利用提供了借鉴思路。
【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P41-43)【关键词】瓦斯;采煤采气一体化;三级瓦斯治理;理念【作者】王会斌【作者单位】煤科集团沈阳研究院有限公司安全工程研究分院，辽宁沈阳110000【正文语种】中文【中图分类】X936晋煤集团矿区已探明的煤层气资源量有1 040亿m3，可采储量约728亿m3，吨煤瓦斯含量达到了16.8 m3以上，而煤层气（瓦斯）作为晋煤集团矿井开采中的最主要敌人，晋煤集团采取了“采煤采气一体化”、煤层气综合利用的瓦斯治理理念，有效杜绝了矿井开采期间安全事故的发生，减少了抽采瓦斯向大气排空导致雾霾、污染空气现象的发生，走出了一条高效、洁净的瓦斯治理之路。
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晋煤集团高瓦斯矿井煤层气抽采及利用效果张志义(晋城煤业集团公司职教中心技校,山西晋城048000)摘 要:介绍了晋城煤业集团煤层气储量及赋存特点,阐述了 先抽后采 、采煤采气一体和 三级 瓦斯治理的模式、方法及配套抽采方式和工艺。
重点叙述了 井上下抽采相结合,井上抽采先行;抽采利用相结合,以用促采 ,开创了高瓦斯矿井煤层气抽采利用新局面。
关键词:煤层气;采煤采气一体化;先抽后采;三级瓦斯治理中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)11-0091-02Effect of Withdrawal and Application of Coal Seam Gas in HighCgassy Mine of Jincheng Coal Industry GroupZ HANG Zhi-yi(Technical School of Vocati onal Ed ucation Center,Jincheng Coal Industry Group Comp.,Jincheng 048000,China)Abstract:Reserves of coal seam gas and storing of coal seam gas in Jincheng Coal Industry Group are intro duced.The tec hniques of cramping out first and producing ne xt,compact gas production and mining are ex pounded.The three -grade gas control methods and cramping out and producing techniques are also intro duced.In this paper,the author mainly tells the techniques of combining inside and outside mining gas pro duction with gas production outside mining first,combing gas production and gas application.The author points out that these techniques improve gas withdra wal and production in highly gassy mine.Key words:coal seam gas;all-in-one gas produc tion and mining;cra mp out first and produce gas next;three-grade gas control0 概述晋煤集团矿区西部属高瓦斯矿区,蕴藏有丰富的煤层气资源,现已探明煤层气储量1040亿m 3,可采储量728亿m 3,吨煤瓦斯含量达到16 6m 3以上。
晋煤集团现有8对生产矿井,2006年度瓦斯等级鉴定,成庄矿和寺河矿绝对瓦斯涌出量分别达到234 51m 3/min 和486 6m 3/min,单井绝对瓦斯涌出量列全国之首。
晋城矿区瓦斯赋存的特点:瓦斯含量和煤层埋藏深度成正比;瓦斯生成和保存条件较好,储量大,具有实施产业化开发的资源基础;具有较好的可抽采性,煤层渗透率为0 1~5毫达西,有利于采用地面钻井压裂技术进行大规模抽采;甲烷含量高,超过96%,抽出的高纯度瓦斯具有很高的开发利用价值。
1 煤层气治理模式和方法1 1 采煤采气一体化模式通过地面钻井预抽、井下顺煤层长钻孔预抽及边采(掘)边抽与采空区抽采相结合的瓦斯抽采方式,对煤层进行 先抽后采 ,实现煤炭与煤层气(瓦斯)开采的一体化。
实施采煤采气一体化可以减少时间、空间限制。
在时间上,煤层气的抽采与矿井开发、生产的全过程协调一致;在空间上,地面煤层气井位的布置与矿井采掘衔接相一致;在功能上,煤层气井可实现 地质勘探,采前抽、采动抽,采后抽 ,一井四用。
1 2 三级 瓦斯治理方式晋煤集团成庄矿和寺河矿2006年度瓦斯等级鉴定结果,单井绝对绝对瓦斯涌出量列全国之首[1]。
高瓦斯矿井新煤层、新水平、新盘区的开采,必须根据煤层勘探情况和瓦斯参数测定结果,分 三级 进行抽采治理:对瓦斯含量高于16m 3/t 的煤层或区域,提前5~8年实施地面钻井预抽,达到建设条件;对瓦斯含量在9~16m 3/t 的煤层或区域,提前3~5年,采用千米钻机等实施井下区域性预抽采,达到开采条件;对瓦斯含量低于9m 3/t 的煤层或区域,采用边抽边采掘、采空区抽采、加强通风、监测监控等综合措施治理采掘过程中涌出的瓦斯。
1 3 地面抽采为先导早在1993年,晋城煤业集团就与美国美中能源公司合作,在国内率先引进了美国的地面煤层气开发技术,在潘庄井田施工了7口煤层气试验井,近10年来,单井日产气能力始终保持在2000m 3以上,至今仍在产气。
从2003年开始,设立了 沁水蓝焰煤层气有限公司 ,按照300m 300m 模式在寺河矿、成庄矿等高瓦斯矿井的生产区和规划区布井实施抽采,其中寺河矿布井247口,成庄矿布井30口。
经验证,每口煤层气井每天平均抽采2500m 3/d,每年可使0 1km 2井田范围内煤层吨煤瓦斯含量降低约1m 3/t 。
截止到2007年底,集团公司已累计施工880口地面煤层气井,其中在抽钻井339口,日产气量稳定在80万m 3以上。
2007年,集团公司全年共抽采煤层气5 4亿m 3,同比增加2 12亿m 3;利用煤层气2 5亿m 3,同比增加1 28亿m 3。
根据该公司 十一五 发展规划,到2010年,煤层气井群将达到2000口井,产能达到15亿m 3/a 。
收稿日期:2008-07-15;修订日期:2008-09-25作者简介:张志义(1979-),男,山西晋城人,助理讲师,1998年毕业于辽宁阜新煤校矿山机电专业,现在晋煤集团职教中心技校从事教学工作,E-mail:zjzxzhzngzhiyi@sina com 。
第27卷第11期2008年11月煤 炭 技 术Coal TechnologyVol 27,No 11Nov,20081 4 抽采技术1 4 1 煤层采掘活动前区域性预抽晋城煤业集团3#煤层属近水平可抽煤层,煤质较硬,适合于在煤层中施工长钻孔,组织区域性预抽采(如图1)。
在经过地面预抽或瓦斯含量较小的煤层(岩层)中掘进巷道,利用MK 系列钻机和千米钻机向其两帮施工长钻孔,形成一定范围的预抽区域。
在该区域抽采瓦斯达到预定效果后,再在其边缘施工巷道,形成接替预抽区域,实现井田抽采区域有序衔接。
寺河矿在3302采煤工作面从2002年4月至2003年5的圈定过程中,一方面施工该工作面抽采钻孔期间,同时左右相邻的3303和3301,2307工作面煤体施工区域抽采钻孔,使3301,2307预抽时间达到了2年以上。
在工作面掘进前,预抽煤体瓦斯30%以上,并保证了二、三盘区形成良性的抽、掘、采循环。
图1 寺河矿二、三盘区抽采区域预抽示意图1 42 煤层掘进中扇形钻孔抽采在布置抽采区域和圈定采面过程中,配套多巷掘进方式,在巷帮钻场施工抽采钻孔,实施 巷帮钻场走向和扇形钻孔抽采 ,覆盖巷道两侧各10m 的范围和多巷间留设煤柱(如图2),进行先抽后掘。
若工作面瓦斯涌出量异常,再实施 迎头走向钻孔抽采 。
成庄矿在施工4215/4220巷时,利用扇形钻孔进行先抽后掘和边抽边掘,保证了工作面正常掘进。
图2 成庄矿4215/4220煤层掘进中扇形钻孔抽采瓦斯示意图1 4 3 瓦斯分源抽采治理寺河矿2000年5月建成投运了矿井永久瓦斯抽放系统,地面瓦斯抽放泵站现安装2台CBF-710水环式真空泵和2台2BE1-705型真空泵,井下抽放泵站安装3台2BE1-705型真空泵,年抽放能力达到2亿m 3。
2005年完成瓦斯抽放进尺47 37万m,实际瓦斯抽放量1 095亿m 3。
成庄矿2002年底建成地面本煤层瓦斯永久抽放系统,瓦斯抽放泵站安装4台CBF -710型水环式真空泵,年抽放能力达到1亿m 3。
2005年完成瓦斯抽放进尺44 9万m,实际瓦斯抽放量5051 9万m 3。
两矿合计抽采瓦斯1 6亿m 3,有效保证了矿井的安全生产。
2 煤层气利用途径(1)煤层气发电利用。
2001年,寺河矿建成了装机容量1 5万kW 的瓦斯发电试验厂,该电厂发电机组为6台2000kW 的WJ6G1型燃气轮机和1台3000kW 的QFK-3-2型气轮机。
燃气轮机利用瓦斯发电后,其尾气通过余热锅炉产生蒸气,再带动蒸汽轮机发电。
该厂自2001年投运至2005年底,累计发电3 31亿kW h,实现产值1 18亿元。
另外,利用亚行贷款的亚洲特大型的寺河12万kW 煤层气发电厂于2003年12月2日奠基,2008年4月已进入调试验收阶段。
该电厂建成后将成为亚洲规模最大的煤层气发电厂,年耗气1 8亿m 3,年发电量7 2亿kW h 。
(2)民用燃气利用。
晋煤集团应用CNG(压缩煤层气)技术,已建成全国最大的煤层气压缩站,日设计压缩能力达16万m 3。
目前利用26辆专用煤层气运输槽车,向矿区、晋城市、长治市、太原市以及河南省等2 6万户居民供应清洁、高效、安全的煤层气,2005年,供气量950万m 3。
下一步,煤层气的供气方式将变为以长输管线为主。
晋城煤业集团西部煤层气产地至东部利用基地的煤层气输送管道工程已经国家发改委立项,并于2007年5月27日开工建设。
(3)CNG 清洁能源汽车利用。
据测算,1m 3煤层气可代替1 13L 汽油,以现行油价和西气东输落地价计算煤层气价,每使用1m 3煤层气代替油至少可节约2元以上。
2005年7月,晋煤集团在晋城市建成了第一座CNG 加气站,并改装完成第一辆C NG 汽车。
截至目前,已改装CNG 汽车1000多辆,年用气500多万m 3。
(4)燃气锅炉代替燃煤锅炉利用。
晋城煤业集团现有民用燃煤锅炉110台,总蒸发量634t/h,年燃煤约30万t;现新上燃气锅炉23台,总蒸发量132t/h,年耗气1500万m 3。
目前正在逐步以燃气锅炉代替燃煤锅炉,全部完成后,年耗气约1亿m 3。
(5)工业用气利用。
目前,已实现向晋城市陶瓷、玻璃等生产企业提供工业燃料,年用气530万m 3。
并计划向阳城电厂供气,以煤层气代替重油助燃,年用气3000万m 3左右。
(6)以煤层气为原料建设煤化工。
由于以煤层气为原料制取的合成气中多氢少碳,而以煤为原料制取的合成气中多碳少氢,这两种方式互补,可大大减少后续工艺中的气体变换量,从而取得最佳的工艺效果和最大的经济效益。