矿井开拓与开采02煤与瓦斯共采部分
第4章 矿井开拓与开采(已完)
第四章井田开拓与开采第一节井田开拓一、井田开拓方式及井口位置(一) 影响井田开拓的主要因素本井田地质构造简单，大体为一向西倾斜的单斜构造，煤层倾角0～3°，未发现断层；水文地质条件简单；无老窑开采及采空区，对开采无影响。
影响井田开拓方式、井口位置的主要因素有：地形地貌、地质构造、煤层赋存特点、凿井工程地质条件、铁路接轨点位置、水源和电源情况、井下开拓部署、工业场地压煤量、技术装备水平和地质勘探程度等。
1. 地形地貌本井田内地形总体上为东南高、西北低，海拔标高+1302.5～+1278.5m，地形变化不大，地势平缓。
井田具风积沙漠～半沙漠地貌特征，半流动和半固定的新月形沙丘及沙丘链遍布全井田，耕地有限，因此，从地形地貌上看，对井口位置和开拓方式的选择影响不大。
2. 地质构造本区构造形态为一向北西倾斜的单斜构造，地层倾角小于2°。
区内断层不发育，无岩浆岩侵入体，故井田地质构造简单,煤层近水平，无煤层露头，同一煤层井田内高差小于120m，从构造上看，对井口位置和开拓方式的选择影响亦不明显。
3. 煤层赋存特点井田主要可采煤层3-1煤、4-1煤全区发育，赋存深度一般600～700m左右，赋存稳定，厚度变化小，主采煤层之上仅有一中厚2-2中煤层，2-2中煤层大部可采，仅在井田西南部不可采。
4-1煤下部还有4-2中、5-1、5-2、6-2上、6-2中五个煤层，井田范围内均大部可采。
除3-1煤和4-1煤为厚～中厚煤层（平均厚度4.75m和3.75m）外，其余煤层均为薄煤层或中厚煤层（平均厚度1.80～2.60m）各煤层倾角平缓（0～3°），适合长壁机械化开采。
4. 凿井工程地质条件井田浅部全部被第四系全新统风积沙及沉积砂土地层覆盖，厚度在27.13～135.50m，平均95.26m，南厚北薄，靠近井田储量中心范围内厚度在120m左右，厚度差不明显，新生界地层主要由风积沙、粉细砂、砂粘土、粘砂土组成，下部上更新统砂层富水性较强，上部风积沙层含水相对较弱。
煤与瓦斯共采技术采矿工程论文【论文】
煤与瓦斯共采技术采矿工程论文一、我国煤与瓦斯的基本特征我国的煤炭资源较丰富,目前的保有储量1100多亿t，且有48%的煤层属于高瓦斯和突出煤层,因此瓦斯储量丰富。
埋深2000m以浅已探明煤层气资源约为31万亿m³,位列世界第三。
但我国大规模的商业化瓦斯开采尚处于起步阶段,国家的相关产业政策出台较晚,或尚不明朗。
这里有认识和技术问题,更有我国煤层的透气性差,抽放困难等原因。
我国70%以上的煤层渗透率小于0.001μm²,属于低透气性煤层,其透气性比美国和澳大利亚低2--3个数量级,钻孔有效排放半径和钻孔瓦斯流量小,衰减快,透气性最好的抚顺煤层井下水平钻孔与美国同类条件相比,钻孔影响范围仅30--50m,而美国可达到100m以上。
煤层气体压力也对瓦斯的抽放起着重要作用,有关资料表明,我国煤层压力普遍偏低,这对抽放瓦斯极为不利。
中国的含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,成为低透气性的高延性结构。
目前,我国瓦斯勘探和开发的主要煤阶是中阶煤和高阶煤,具有很强的非均质性,导致井网的井间干扰效应降低,相互间不能形成有效的联系,水力压裂增产效果也不明显。
二、煤与瓦斯共采技术的理论基础限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的原因,主要是煤层的低渗透率和高可塑性,使得沿煤层打钻孔困难,煤层采前预抽效果较差。
由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,塑变性大大增强,因而成为低透气性的高可塑性结构,这使得地面钻孔完井后采气效果差,水力压裂增产效果不明显。
而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.0000001×0.000001μm²范围内,水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透率较好的矿区也仅为0.1×10ˉ³--1.8×10ˉ³μm²,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。
鉴于此,我国煤层气开发生产的重点应放在井下,利用井下的采掘巷道,并尽量利用煤层采动影响,通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。
煤矿开采的煤与瓦斯共采技术
管理挑战
安全生产管理
煤与瓦斯共采技术涉及多个环节 和多个专业，需要建立完善的安 全生产管理体系，确保采掘工作 的安全。
人员培训管理
煤与瓦斯共采技术需要专业技术 人员操作和维护，需要加强人员 培训和管理，提高技术人员的专 业素质和技能水平。
设备维护管理
煤与瓦斯共采技术需要使用大量 的专业设备，设备的维护和管理 对于采掘工作的安全和效率至关 重要。
煤矿开采的煤与瓦斯共 采技术
汇报人：可编辑
2024-01-01
目录
Contents
• 煤与瓦斯共采技术概述 • 煤与瓦斯共采的关键技术 • 煤与瓦斯共采的实践应用 • 煤与瓦斯共采的效益分析 • 煤与瓦斯共采的挑战与对策 • 煤与瓦斯共采的未来展望
01 煤与瓦斯共采技术概述
定义与特点
定义
煤与瓦斯共采技术是指在煤矿开采过 程中，同时采集煤炭和瓦斯两种资源 的一种技术。
无人化开采技术
03
通过机器人和自动化设备代替人工进行危险区域的开采作业，
降低事故风险。
管理创新方向
安全管理创新
建立完善的安全管理体系，加强安全培训和监督 检查，提高员工安全意识和技能水平。
生产管理创新
优化生产流程和资源配置，提高生产效率和资源 利用率，降低生产成本。
人力资源管理创新
重视人才培养和激励，提高员工的工作积极性和 创造力。源自05 煤与瓦斯共采的挑战与对策
技术挑战
瓦斯抽放难度
煤层中瓦斯压力和含量较高，需要高 效率的瓦斯抽放技术来降低瓦斯压力
，防止瓦斯突出和爆炸。
煤层透气性差
煤层透气性差，瓦斯难以渗透和扩散 ，需要采取措施提高煤层透气性。
采掘工作面瓦斯控制
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术2
瓦斯抽采率（%）
46.7 48.2 43.1 44.2 53
10796
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
流失人才（大学本科）
95
0 2002 2003
0 2004
0 2005
0 2006
0 2007
0 2008
3、安全与生产的矛盾可以统一于先进生产力
煤矿的安全与生产不是一对不可调和的矛盾，在先进生产 力面前，保护生命和提高产量目的可以同时达到。 2004年以来，共投入22亿元对6对生产矿井进行技术改造， 简化系统，装备升级，从根本上提高矿井的抗灾能力。
2、瓦斯事故是可以预防和避免的
从根本上讲，瓦斯事故是瓦斯治理理念落后、技术滞后、 管理粗放，生产力水平低，职工收入低，缺少人才等造成的。 淮南瓦斯事故多发阶段，也正是企业生产力水平低，职 工收入低，技术人才流失多的阶段。 1980年到2001年，矿区年均产量1042万吨。 1980年到2001年，瓦斯治理投入年均3000万元。 1980年到2001年，在岗职工年均收入3631元。 1997到2001年，矿区最困难时期，流失大学本科 以上专业人才586人。
岩巷的根本出路在于机械化 近年来，集团公司累计投入2亿元，引进先进岩巷设备， 提高岩巷掘进机械化水平，力争2010年建成岩巷装备大局。
岩巷进尺（m）
160000 140773 140000 120000 89969 100000 81975 80000 55615 57786 60507 63112 60000 41131 40000 20000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采技术
b、巷道布置有利于抽采邻近层卸压瓦斯
巷道布置不合理没有空间抽采邻近层卸压瓦斯。
c、采区布置有利于保护层连续开采
综合考虑采掘接替关系，有条件应分煤组布置联合采区，3至4层 煤联合布置为宜。
d、地面钻井预抽有利于煤与瓦斯协调开采
采用地面钻井、井下钻孔联合抽采，应对煤与瓦斯二个采场统筹 安排，至少要保证8年预抽时间。
c、瓦斯抽采巷道最终下沉量与采高和层间距之间的关 系：
根据不同地质条件，井上下研究发现了开采煤层上覆岩层“三 带”高度，开采煤层下沉系数为0.6～0.7。
- 18 -
三、与瓦斯共采理论研究
研究规律
d、瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律：
解析瓦斯向采空区上方渗流，在采空区一定高度之上形成“环形 体”富集区，定义为瓦斯高效抽采的“高位环形体”。
原则：
先采气，后采 煤， 分阶段 实现 煤与 瓦斯共 采
方法：
地面煤层气开 发
结果：
绿色开采
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采
-3-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
内涵 原则： 内涵：
煤和瓦斯都应作为 资源开发利用
充分利岩层运 动 对本煤层和邻 近 煤层增透作用 ， 获取高浓度瓦 斯
方法：
煤矿瓦斯卸 压抽 采综合利用
结果：
绿色开采
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采
-4-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
煤层气开发探索过程
壮大阶段 发展阶段 初期阶段
(1970年-1980年)
(1990年-2000年)
(2000年以后)
-5-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
煤层气抽采主要技术工艺
垂直井抽采技术
U型井抽采技术
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术摘要：基于煤炭在我国能源构成中的重要地位，介绍了当前煤炭工业安全生产情况和科学开采面临的困难，并具体针对低透高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题，重点分析了淮南矿区先进的瓦斯治理理念和管理理念，阐述了无煤柱煤与瓦斯共采技术的产生背景、发展历程，并详细介绍了无煤柱煤与瓦斯共采理论及基于此的瓦斯治理技术工程实例。
最后指出了深入研究的方向。
关健词：瓦斯治理；煤与瓦斯共采；煤层群；高效开采瓦斯治理是煤矿安全高效开采的前提和基础。
瓦斯问题特别低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，长期以来没有解决，因而导致煤矿瓦斯事故多发、生产效率低下，安全高效开采难以实现。
随着矿井开采深度加大，地质条件更复杂，地应力、瓦斯含量和压力增加，瓦斯治理难度进一步增大。
近期我国发生的煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸事故，都是由于煤矿向深部开采过程中，瓦斯灾害升级所导致的事故，如【1】：2009年2月22日发生在山西古交市屯兰煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡77人；2009年5月30日，重庆松藻矿务局同华煤矿特大瓦斯突出事故，30人死亡，77人受伤；2009年9月8日发生河南平顶山市新华四矿“9.8”特大瓦斯爆炸事故，死亡54人；2009年11月21日发生在鹤岗新兴煤矿瓦斯爆炸，死亡108人。
淮南矿区煤层赋存条件极其复杂，是我国瓦斯含量最高的矿区之一，曾是全国瓦斯事故重灾区。
目前，淮南区内现有矿井全部为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。
新建矿井多为深井开采，首采区多在距地表800m以下深度；大部分生产矿井的开采深度已达-700~-1000m，且开采深度正以每年20~25m的速度增加。
20世纪80年代以来，淮南矿区采用传统的瓦斯抽放技术和方法，均不能解决松软低透气性煤层群开采的瓦斯治理难题；自1998年后，淮南矿区转变了瓦斯治理理念，开展科研攻关，创新瓦斯治理技术，取得了瓦斯治理技术的重大突破，实现了煤矿安全高效开采。
1科学开采是煤炭工业发展的必由之路1.1煤炭科学产能的制约因素分析总体来看，我国煤炭科学产能制约因素主要有：（1）深部煤炭开发的资源制约；（2）煤炭开发基地西移中的生态环境及长距离输送制约；（3）安全高效生产能力制约；（4）资源回收率制约；（5）环境容量制约。
煤与瓦斯共采
（3） 顶板高抽巷瓦斯抽放 由于受小直径钻孔通过能力和“密钻孔”不 可能太密的限制，大量的卸压瓦斯不能及时抽出 而涌向工作面，采用掘巷道直接通往原抽放孔的 终孔位置。 用巷道抽放代替 "密钻孔"抽放，这种专门用 于抽上邻近层瓦斯的巷道称为 " 高抽巷 " 。 " 高抽 巷"有两种∶
倾向高抽巷在尾巷内或尾巷与回风巷的联络 巷内向瓦斯裂隙带的层位掘巷，到达裂隙带高度 后，再沿倾向方向掘一段平巷，如图所示。高抽 巷距回采层底板47m，伸入工作面距离不小于30m
图7-6、图7-7为回采工作面顶板钻孔抽放卸 压瓦斯布置示意图。煤层回采后卸压邻近煤层、 遗煤释放的瓦斯绝大部分积聚在采空区，并随工 作面漏风集中由工作面上隅角流出，造成工作面 上隅角瓦斯超限而形成安全隐患。实践表明煤层 群或综放开采采空区的瓦斯涌出 比例大大增加， 通常占回采工作面总瓦斯涌出量 50～60%，最 高可达70～80%。
3)煤矿井下抽放技术 根据我国煤层地质条件和瓦斯赋存特点，我国 自主开展了： ① 高透气性本煤层瓦斯抽放，
② 利用工作面瓦斯尾巷排放瓦斯，
③ 顶板高抽巷瓦斯抽放，
④ 穿层孔瓦斯抽放，
⑤ 开采保护层技术。
（1）本煤层顺层孔抽放 谢 桥 矿 13-1 煤 层 透 气 性 系 数 为 8.7*1O4m2/MPa2d ，钻孔百米流量减系数为 0.014d-1 ，属 难以抽放煤层，预抽期在30天左右时，抽排孔有 效半径2m，预抽期在50天左右时，抽排孔有效半 径2.5m。
2) 地面采空区抽放技术
淮北海孜矿选用地面钻孔、底板穿层钻孔抽 放卸压7，8煤岩层瓦斯方法，钻孔布置如图所示。 地面钻孔分别布置在离开切眼120m和375m处， 两钻孔间距255m，钻孔穿过7，8，9煤层至10 煤层顶板以上4～5m时止。 Ⅱ1021工作面于2006年3月日回采，至2007 年3月工作面回收，历时12个月，地面钻井绝对 瓦斯抽放量为5～12m3/min，抽放纯瓦斯累计 3.1X106m3。
实现煤与瓦斯共采
单位：亿吨
110 60 50 40 瓦 斯 30 利 用 20 量 10 0 2011
2009
2010
2005年以来全国煤矿瓦斯抽采、利用量
10
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
瓦斯利用量大幅上升，以用促抽。2010年，全国煤 矿瓦斯利用量由2009年的25亿m3增加到36亿m3，利用 达率40%。
4
5 6 7 8 9 10
辽宁孙家湾煤矿“2.14”特别重大瓦斯爆炸事故
广东大兴煤矿“8.7”特别重大透水事故 黑龙江东风煤矿“11.27”特别重大煤尘爆炸事故 河北刘官屯煤矿“12.7”特别重大瓦斯爆炸事故 山西瑞之源煤矿“12.5”特别重大瓦斯爆炸事故 山西新塔尾矿库“9.8”特别重大溃坝事故 黑龙江新兴煤矿“11.21”特别重大瓦斯爆炸事故
6000 5000
事故起数/起
6000 4746 3786 2945 3215 1954 4000 3000 2000 1616 2009 1403 1000 0 2010
死亡人数/人
事故起数
死亡人数 2631 2433
5000
4000 3000 2000
2421
1000 0 2006
2007
2008 年份
创新工程科技理念 实现煤与瓦斯共采
微信关注：煤矿模拟考试平台
提 纲
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
二、工程科技理念创新引领瓦斯综合治理
三、技术创新是实现煤与瓦斯共采的关键
四、国内外煤与瓦斯共采推广应用情况
五、全面实现煤与瓦斯共采的挑战与对策
1
科学开采是煤炭工业 发展的必由之路
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路 我国的能源结构
矿井开拓与开采01开拓部分
+
17
+
+
+
8 9
（二）示例2——立井单水平上下山开拓
I
1、条件：
+
+
+
+
+
+
+
+
+
煤层： m1 为厚煤层、 12，埋藏深，表土厚。
+ +
I
I -- I
井田：两个阶段，若干 带区，一个开采水平。
+
+
+
+
+
+
+
2 、立井单水平上下山 式开拓方式
35 0
+ +
+
+
4、生产系统： 运煤系统： 通风系统：副井进风、风井回风。 排水系统； 运料： 排矸：
- 280 m1 m2
2、开拓方式 两个阶段：－ 100m， － 280m ，
- 280 m1 m2
I
+ 80 - 100
两个开采水平:
+ + + +
+
+
+
+
+
+
－ 100m ， － 280m ，
+
+
采区：每阶段布置 6个采区；
+
+
+
+
+
+
I
+
+
+
+
+
+
+
+
煤矿煤与瓦斯共采技术研究
煤矿煤与瓦斯共采技术研究煤矿煤与瓦斯共采技术研究一直是煤矿工业领域的一个重要课题。
煤与瓦斯是煤矿开采过程中难以分离的两种资源，使用传统的开采方法会导致瓦斯的泄漏和事故的发生，因此煤矿煤与瓦斯共采技术的研究对于提高矿井安全、提高煤矿资源利用效率具有重要意义。
一、煤与瓦斯的关系在煤矿开采过程中，煤矿煤与瓦斯的关系密不可分。
煤层中含有大量的瓦斯，这是由于古生物在长时间的分解作用下，将一部分有机物转化为煤气而形成的。
煤矿开采时，人为地将初始地下温度提高，煤中瓦斯会被热解出来，脱离煤体，导致瓦斯涌出。
因此，要想解决煤矿瓦斯问题，就不能不考虑煤与瓦斯的关系。
二、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸是煤矿开采过程中常见的事故之一。
瓦斯是一种易燃、易爆的气体，当瓦斯浓度超过正常范围时，一旦受到明火或电火花的刺激，就会发生爆炸。
这种爆炸非常危险，不仅会造成人员伤亡，还会造成矿井的破坏。
因此，矿井瓦斯治理是煤矿安全中不可忽视的环节。
三、煤与瓦斯共采技术的意义煤与瓦斯共采技术的研究对于煤矿开采具有重要的意义。
首先，煤矿煤与瓦斯共采技术可以将煤矿瓦斯有效地收集利用，提高煤矿资源的综合利用效益。
其次，煤与瓦斯共采技术可以减少瓦斯的泄漏，降低矿井瓦斯爆炸的风险，提高矿井的安全性。
因此，煤与瓦斯共采技术的研究不仅对于矿井的安全生产具有重要意义，也对于煤矿工业的可持续发展具有重要意义。
四、煤与瓦斯共采技术的研究方法煤与瓦斯共采技术的研究方法主要包括实验研究和数值模拟研究两种。
实验研究是通过在实验室中模拟煤矿矿井环境，提取煤样进行分析测试，以获取煤与瓦斯之间的相互作用规律。
数值模拟研究则是通过计算机建模，模拟矿井开采过程中的煤与瓦斯运移规律，进而预测煤矿开采过程中的瓦斯涌出量和分布。
五、煤与瓦斯共采技术的应用现状目前，煤与瓦斯共采技术已经在许多煤矿中得到应用。
一方面，利用煤与瓦斯共采技术可以提高矿井的安全性，降低瓦斯爆炸的风险；另一方面，煤与瓦斯共采技术也可以实现煤矿瓦斯的资源化利用，提高煤矿的经济效益。
第2章 矿井开拓与开采
第二章矿井开拓与开采第一节煤层埋藏及开采条件一、地层本区是陕北侏罗纪煤田的一部分。
地层区域属鄂尔多斯盆地的北东部，中生代后期，受燕山运动的影响，陕北区域东部抬升，地层遭受强烈剥蚀。
除在乌兰木伦河、悖牛川两岸出露有部分直罗组和延安组地层外，其余地段均为新生界地层所覆盖。
井田地层钻孔揭露由老至新有：1. 三迭系上统永坪组（T3Y）永坪组是本区含煤地层延安组沉积基底，井田内无出露。
岩性为灰绿色中～粗粒长石石英砂岩夹薄层粉砂岩、泥岩。
分选性中等～较差，次棱角状，孔隙式～接触式钙泥质胶结，中～型交错层里发育。
厚度不详，为一套内陆河流相沉积。
2. 侏罗系下统富县组（J1f）本组地层为含煤地层的下伏地层，井田内无出露，上部为黑色炭质泥岩夹薄煤或煤线，下部为灰色～灰白色中粒石英砂岩。
该层全井田分布，与下伏地层假整合接触。
厚度6.20m～31.80m，平均l7.24m。
3. 侏罗系中统延安组(J2Y)延安组为本井田含煤地层，连续沉积于富县组之上，为一套浅水湖泊三角洲沉积。
岩性以灰白色～浅灰色巨厚层状中～细粒长石石英砂岩及浅灰色粉砂岩为主，其次为灰色泥岩、砂质泥岩，少量炭质泥岩。
厚度49.80～212.98m，平均厚度为152.59m。
从下而上划分为五段(含五个沉积旋回)，受后期冲刷剥蚀，其第四段在井田北部仅零星残留。
4. 第三系上新统红土(N2)井田内大部覆盖，主要分布于梁峁、台塬之上。
该组地层分为上下两个亚段，下亚段为棕红色、紫杂色砂砾石，半固结状，厚度O～19.78m，平均6.07m；上亚段为棕红色亚粘土、亚沙土，含钙质结核，厚度O～18.39m，平均9.90m。
该组地层与下伏地层呈不整合接触。
5. 第四系中更新统离石组(Q2L)井田内大部分覆盖，主要分布于沟谷上游及分水岭。
岩性以灰黄色、浅黄色亚粘土及亚沙土为主，含钙质结核。
厚度O～5 1.29m，平均21.87m。
与下组地层呈不整合接触。
6.第四系上更新统萨拉乌素组(Q3s)本组地层在井田内仅零星分布，岩性为褐灰色、灰色亚沙土。
煤矿开采中的煤与瓦斯联合开采技术
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录
• 煤与瓦斯联合开采技术概述 • 煤与瓦斯联合开采技术原理 • 煤与瓦斯联合开采技术方法 • 煤与瓦斯联合开采技术优势与挑战 • 煤与瓦斯联合开采技术案例分析
01
煤与瓦斯联合开采技术概述
定义与特点
定义
煤与瓦斯联合开采技术是指在煤矿开 采过程中，将煤层中的瓦斯作为一种 资源，通过抽采利用，实现煤与瓦斯 的共同开采。
创新阶段
进入21世纪，煤与瓦斯联合开采 技术不断创新，智能化、高效化 成为技术发展的新方向。
技术应用现状
应用范围
煤与瓦斯联合开采技术广泛应用于我国煤矿 开采领域，特别是在高瓦斯矿井和低透气性 煤层中应用效果显著。
技术难题
在实际应用中，存在瓦斯抽采难度大、技术要求高 等问题，需要不断进行技术创新和改进。
01
投资成本高
联合开采技术需要投入大量的资金、设 备和人力，增加了矿井的投资成本。
02
03
环境保护要求高
随着环境保护意识的提高，煤与瓦斯 联合开采技术需要更加注重环境保护 ，减少对周边环境的负面影响。
技术发展趋势与展望
技术创新
未来煤与瓦斯联合开采技术将不断进行技术创新，提高开采效率和 资源利用率。
采前瓦斯抽采的关键在于选择合适的 抽采方法和抽采参数，以确保瓦斯抽 采效果和安全性。
边采边抽技术
边采边抽技术是指在开采过程中，通过一定的技术手段将煤层中的瓦斯气体抽出，以降低开采过程中 的瓦斯灾害风险和保障开采安全。
边采边抽技术通常采用钻孔、巷道、水力压裂等方式实现，需要根据煤层条件和开采工艺选择合适的 技术手段。
发展前景
随着国家对资源利用和环境保护的重视程度 不断提高，煤与瓦斯联合开采技术将迎来更 加广阔的发展前景。
煤与瓦斯共采读书报告(中国矿业大学采矿工程10-1班马鹏)
瓦斯一直是我国煤炭矿井的致命杀手之一，频繁的瓦斯灾害事故严重影响到了企业的正常生产，使高瓦斯矿井损失严重，许多企业因此经营困难，甚至濒临破产。同时频发的瓦斯事故夺去了数以千计的矿工的生命，一度使煤矿在社会上产生了恶劣的影响，备受国家及社会关注。举例说明，从2001年到2008年之间，煤炭事故统计见表二：（张涛，王晓明，2010）
1.2
作为中国矿业大学采矿工程系的学生，学习和掌握绿色开采理论是必须的本领，每一个采矿人都有责任将该理论推广到社会实践中去。绿色开采理论是由中国矿大学采矿工程系教授及中国工程院院士钱鸣高提出，旨在促进我国煤炭工业的可持续发展，实现“低投入，高产出，低排放”的绿色经济的路子，以确保对生态环境的保护。
1.2.1
1.3.1
由于我国含煤岩系大都经历了较复杂的地质构造运动，煤层变质程度较高，瓦斯含量较高。研究表明，我国煤层气资源丰富，居世界第三位，埋藏2 000 m以内的煤层气资源约有36万亿m，相当于450多亿吨标准煤或350多亿吨标准油，与陆上天然气资源量相当。我国的煤炭资源中有48%的煤层为高瓦斯或具有突出倾向煤层，国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。（简煊祥，李云飞，林毅，2011）
我国矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而进行开发建设后，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境问题，如造成农田以及建筑物破坏，村庄迁徙，研石堆积，使河川径流量减少，以及地下水供水水源干枯，在地面导致的土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流人地下水中等。
煤炭开采形成的环境问题主要为:
有表可知，瓦斯爆炸事故以致死8013人次高居事故排行首位，煤与瓦斯突出致死3740人次排第三，而这两项事故导致的死亡人数占到了总人数的50.1%，瓦斯事故名符其实的成了我国煤矿事故中最大的灾害！
6煤与瓦斯共采
280 250
5M Pa 6M Pa 7M Pa 8M Pa 9M Pa 11M Pa
5M Pa 6M Pa 7M Pa 8M Pa 9M Pa
175
275
煤 层 10M Pa
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 450
11M Pa
175
275
煤 层 10M Pa
0
0 450
σ (Pa) 4.00E+06
模型中无关键层 模型中有关键层
煤与瓦斯共采技术的研究进展
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。
煤与瓦斯共采技术体系
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
瓦斯抽采方法 煤层采前预抽 采动卸压抽采
本煤层 邻近层 远距离煤层
地面抽采
井下抽采
煤层气点火
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 。
10
20
30
40
50
推进距(m)
复合关键层破断
50 40 30 20 10 0
0
10
20
30
40
50
60 推进距(m)
支架立柱强度(MPa)
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2050》煤炭年需求高达 38 亿吨，在能源结构中比例仍占 50% 。显
然，在相当长的时期内，煤炭作为我国的主导能源不可替代。
4
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
我国能源工业体系以煤炭为基础，以电力为主体；85%的发 电能力为燃煤发电，年消耗煤炭占煤炭总产量的50%；
煤炭比石油、天然气更具有资源优势，长期担当能源基础保
天然气 核电、水电 3.50% 7.70%
天然气 3.10% 核电、水电 7.20%
石油 11.90%
石油 20.40%
煤炭 76.90%
煤炭 69.30%
能源生产结构图
能源消费结构图
国家《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》中已经
确定，中国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源 全面发展的能源战略”；中国工程院《国家能源发展战略2030～
由传统型小型矿井向现代化大型高产高效矿井转移； 从少技术、管理粗放时期的浅部多发到客观条件开采工艺都 发生很大变化的深部，因技术、管理进步不相适应仍然时有 发生; 2008 年我国煤矿百万吨死亡率仍高达 1.182 ， 2009 年降至 0.892 （ 2008 年美国 0.028 ，俄罗斯 0.41 ，波兰 0.25 ，印度 0.32），与世界先进水平差距较大，安全形势严峻。
矿井开拓与开采
第三部分
煤与瓦斯共采
提 纲
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
二、理念创新引领煤矿瓦斯综合治理 三、技术创新是实现煤与瓦斯共采的关键 四、管理创新是推进瓦斯治本的保障
2
1
科学开采是煤炭工业 发展的必由之路
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
1、煤炭是我国主体能源
中国的能源结构
障重任； 相对石油、天然气、水电、核电、风电等能源的建设投资， 煤炭能源投资强度较低、周期较短、效率较高、技术更为成 熟，是最为易得的大规模一次能源； 立足国内是煤炭能源最为重要的特征，且主要煤炭基地在我 国中西部，在国际局势出现动荡时，煤炭能源可以保障国内 能源的基本供应。
5
ห้องสมุดไป่ตู้
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路 2、煤炭科学产能的制约因素分析
深部煤炭开发的资源制约。我国煤炭资源总量 5.57 万亿 t ， 其中埋深在1000米以下的为2.95亿t,占煤炭资源总量的53%； 煤炭开发基地西移中的生态环境及长距离输送制约。由于东 部资源的逐渐减少，煤炭开发的战略西移摆在人们面前； 安全高效生产能力制约。煤矿安全是党和政府关心的重要问 题，也是煤炭工业科技研究的重点。我国煤田地质构造复杂、 开采深度大、条件差、难度大。由于多期地质作用的影响， 煤层软、透气性差但瓦斯含量高，煤层顶板条件差异大，煤 与瓦斯突出、冲击地压危害严重。煤层自然发火期短，煤尘 爆炸危险性大，煤岩尘还严重地影响着矿工的健康安全。特 别是我国北方煤田下部煤层受底部奥陶系灰岩水的严重威胁 等，都先天制约着我国煤炭工业的正常发展；
6
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
资源回收率制约。煤炭资源回采率低，资源浪费严重。目前
国国有大型煤矿的资源回采率低于 50%，乡镇煤矿的资源回 收率在20%左右；
环境容量制约。煤炭的产能、利用受环境容量的限制。煤炭
利用导致的环境污染问题日益受到国内外广泛关注。近年来， 我国燃煤电站烟尘排放总量基本控制在 300 万 t 左右、燃煤 C02排放量约50亿t/年，居世界第二位，约是美国的90%。我 国于1998年5月29日签署并于2002年8月核准了《京都议定书
12
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
特大型瓦斯事故仍然频发，瓦斯事故由地质条件特别复杂的
西南地区（20世纪60～70年代的云贵川）向较为复杂的东部、
中部（20世纪80年代～90年代中期的江西、安徽、河南）和 相对简单的东北、西北地区（20世纪90年代～21世纪初期的
辽宁、黑龙江、陕西、新疆）转移；
淮南煤田地形地质与开发布局图 低 透 气 性 煤 层 群 柱 状 图
10
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
探明煤炭资源量500亿吨，煤层气近 7000 亿 m3 ，是我国东部最大的整装 煤田； 邻近江浙沪经济发达区，是华东重 要的煤电生产基地；
杭州 淮南矿区 南京 上海
矿区位置图
1998年以前由于重大技术难题没有解决，淮南矿区瓦斯爆炸
》，中国虽然没有减排时间表，但将承受越来越大的国际压
力。
7
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
3、我国煤矿安全生产情况
我国煤矿地质条件极其复杂
95%以上为井工开采，国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与 瓦斯突出矿井，大部分为低透气性煤层（渗透率＜1）；
我国煤层瓦斯分区、 分带和煤与瓦斯突出 矿区分布图 8
事故频繁发生，曾是煤炭部认定的全国瓦斯事故重灾区。每
生产100万吨煤死亡人数高达4.01人！ 受到瓦斯灾害的制约，矿区几十年煤炭产量一直徘徊在 1000
万吨左右，资源和区位优势长期得不到发挥，企业生产经营
十分困难，几乎到了破产的边缘。
11
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
我国煤矿安全形势严峻
乡镇煤矿产量占39%，死亡数量占72%～77% ； 南方十省产量占17%～19%，死亡人数占54%～58%；百万吨死 亡率是北方九省的10～20倍；
事故中顶板事故占38.3%～40%；瓦斯事故占31.5%～28.6%；
高产高效矿井 2004 年产量6.5 亿吨占 28% ，死亡34 人占0.56%； 2007 年 产 量 8.04 亿 吨 占 31% ， 死 亡 32 人 占 0.84%。其安全程度比其它矿井高60～70倍； 按目前我国的保证安全生产的科技水平煤炭的产能只能是现 有产量的1/3，即8～10亿吨，其水平与美国相当。
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，长期以来没有解决， 此类煤矿瓦斯爆炸事故多发、生产效率低下，安全高效开采 难以实现。
淮南矿区
我国高瓦斯矿区分布图
9
一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路
淮南矿区是我国高瓦斯复杂地质条件的典型代表 为 高 瓦 斯 (10～36m3/t) 、 低 透 气 性 (0.0011mD ， 标 准 规 定 <1mD为低渗透率)煤层群(8～15层)开采条件，瓦斯压力高达 6.4MPa(浅部为2～3MPa)； 地质构造复杂、煤层埋藏深(-800～-1500m)、煤岩松软，原 煤炭部专家组评价：淮南是我国煤矿瓦斯治理等开采条件最 复杂的矿区之一；