煤与瓦斯共采技术现状及展望.docx

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1、煤与瓦斯共采技术现状及展望学生：指导老师：内容摘要：瓦斯是矿井发生瓦斯爆炸和瓦斯突出事故的主要原因，是高产高效矿井建设过程中的主要障碍，实践证明，煤与煤层气共采能够有效减少矿井瓦斯灾害，实现煤矿绿色平安开采，但是现有的煤与煤层气共采技术和理论仍有许多缺乏。在介绍煤与煤层气共采技术现状和理论的根底上，结合煤与煤层气共采技术的应用实例，提出了煤与煤层气共采技术现存问题，并对未来开展提出了期望。关键词：研究现状煤层瓦斯煤层瓦斯瓦斯抽采绿色开采PresentsituationandFutureProspectsofsimultaneoustechnologyofCoalminingandGasdrai

2、nageAbstract:Itisthecoal-bedgasthatistherootofdisastersandaccidentswhenthegasexplorationandgasoutbursthappeninthemine,whichisthemainobstacleintheprocessofConstractionofhighyeildandhigheffencymine.Practiceshaveprovedsimultaneousextractionofcoalandgascaneffectivelydecreasethegasdiastersinthemine,which

3、realizesthegreensaftymining.However,therearemanyshortageswhichneedtobesolvedintheexistingsimultaneousextractionofcoalandgastheoryandtechnology.Onthebasisofthesimultaneousextractionofcoalandgastheoryandtechnology,thisessaycombinestheapplicationexamples,raisestheextantquestionsandputsforwardtheprospec

4、tofthesimultaneousextractionofcoalandgastechnology.KeywordsiResearchstatuscoalseamgascoalgasextractiongreenmining弓I言11 .与瓦斯共采技术现状11.1 我国煤与瓦斯共采技术历年研究现状11.2 邻近层瓦斯抽放21.3 采空区瓦斯抽放31.4 掘进巷道瓦斯抽放52煤与瓦斯共采技术的理论根底63煤与瓦斯共采技术应用实例63.1 永贵集团煤与瓦斯共采技术技术应用实例与效果63.1.1 永贵某矿工作面采用煤与瓦斯共采技术的现状63.1.2 工作面煤与瓦斯共采技术实践73.1.3 1.3永

5、贵矿井效果检验73. 2大吉矿区煤与瓦斯共采技术技术应用实例与效果83. 2.1大吉某矿工作面采用煤与瓦斯共采技术的现状84. 2.2煤与瓦斯共采技术实践85. 2.3大吉矿井效果检验84煤与瓦斯共采技术现存问题95.1 煤与瓦斯共采理论有待提高95.2 煤层瓦斯抽采难度大、地质构造复杂95.3 煤层瓦斯渗透率低、抽放不稳定、利用困难95.4 共采观念有待提高、资金投入缺乏95煤与煤层气共采重点研究方向105.1 煤与煤层气共采机理研究105.2 瓦斯浓度分布规律、采动裂隙场的透气规律以及瓦斯抽放时的流动规律研究105.3 提高煤层气采出率、优化煤层气抽放方案106结语11参考文献11煤与瓦斯

6、共采技术现状及展望引言煤层瓦斯，化学式CH”是指储集于煤层及其邻近岩层中的天然气。煤层瓦斯是成煤母质在煤化作用过程中形成的，我国煤层瓦斯资源丰富，居世界第三位，埋藏2OOOm以内的煤层气资源约有36万亿居世界第三位，相当于450亿t标准煤或350t吨石油，与陆上天然气资源量相当。长久以来，瓦斯已成为我国煤矿最大的平安隐患，同时瓦斯也是一种具有强烈温室效应的气体，其大量直接排放将严重污染大气环境，但它是一种清洁、高效可燃气体，发热量为33.536.8町/1113,所以煤与瓦斯的共采既可以保证煤矿平安生产，又可以节省煤炭等其他能源，变害为利，对于保护生命、保护资源、保护环境，促进煤炭工业的节约开展

7、、平安开展和可持续开展，都具有重要的现实意义。对此钱名高教授提出了“绿色煤矿开采”的理念，并且阐述了它的意义和技术体系。其技术的主要内容包括：“三下”采煤、煤与瓦斯共采、保水开采、煤与瓦斯共采、煤炭地下气化、煤巷支护与局部砰石的井下处理等。由此可见，煤与瓦斯共采技术是绿色开采的重要组成局部，其开展方向和研究内容具有重要的现实和理论意义。我国煤矿应该在瓦斯灾害防治方面彻底转变观念，从采掘部署上把瓦斯抽采纳入正规生产的工艺流程，从空间和时间上给予保证，促进煤层瓦斯的利用和开发系统化、规模化。只有如此，才会有效控制我国煤矿瓦斯灾害，才会让高瓦斯矿井因治理瓦斯灾害费用的减低、生产效率的提高而获得重生，

8、清洁、珍贵的能源才会被充分利用。1煤与瓦斯共采技术现状1.1我国煤与瓦斯共采技术历年研究现状我国的煤层瓦斯研究开始于煤矿煤层的瓦斯抽取，比方洋泉、抚顺就是抽放瓦斯最大的煤矿区区。目前，我国已有124个矿井建立了瓦斯抽放系统，年抽放量大至达5.99亿it?,抽取甲烷利用率达81.5%,但甲烷的抽放率很低,只有19.9%左右。60年代到70年代，一些高瓦斯矿井抽放的甲烷即投入小规模的工业利用和民用。70年代末、80年代初我国开始了矿井地上甲烷抽取研究，主要集中在洋泉龙运矿井、抚顺矿、临汾马中村矿、湖北王里矿，并进行了压裂等各项实验，但是抽放效果不是很好。80年代中期，我国开始进行煤层瓦斯相关资源调

9、查研究。“七五”期间，地质、煤炭和石油等能源、工程行业通过国家重点科技攻关工程对国内瓦斯资源进行根底理论研究和区域性评价。紧接着，“八五”期间，我国设立了“煤层气的富集区域及富集条件评价”的专题，让我国取得了国内煤层瓦斯资源状况的初步了解和认识。1986年，第一次“开发煤层瓦斯研讨会”北京在召开，标志着对煤层气的认识从“煤层瓦斯灾害”到“优质，高效能源”的转变、从“井下抽放”到“地面利用”的技术进步。1989年，我国国土部在太原地区开展了煤层瓦斯勘探开发抽取的实验和工艺利用等技术的研究，并进行了“煤层瓦斯开发利用状况和评价”的调查。“八五”末期，煤炭部设立了“有利于区段煤层瓦斯的开发”的专题研

10、究。从此以后，井下煤层瓦斯的研究重点从直接抽放转移到了开发利用的攻关上。1993年，联合国资源开发利用中心通过使用全球资源利用与环境保护基金对中国开展的“中国煤层瓦斯资源开发”工程进行资助，1994年又利用基金资助了“中国深层煤层瓦斯勘探开发利用”工程，这巨大的推动了我国煤层瓦斯的勘探和开发。1997年，随着我国完成了一批对煤层气开发利用有影响的研究工程和规划，如煤监局的工程“全国煤层瓦斯资源综合评价”、国家发改委B类资源调查研究工程“我国煤层瓦斯资源分析和评价”、国家能源部能源调查工程”我国煤层瓦斯综合研究规划”、中国石化天然气集团“九五”科技攻关课题“煤层瓦斯区域评价与配套采取利用技术”、

11、国家“九五”科技攻关工程“深层煤层瓦斯开发利用配套工艺体系及专用设备研发”等。到现在为止，我国根本明确了全国的煤层瓦斯资源、储存、分布特征，根本了确了有利于煤层瓦斯开发的地区。但是由于我国的煤层地质条件太差，（构造煤发育，地质条件复杂，甲烷含量高，渗透率低，瓦斯应力低等），地面抽采煤层瓦斯并不利于解决井下瓦斯突出爆炸等问题。目前，煤层瓦斯抽取方法很多，例如，边掘边抽、采后抽采、掘前预采、邻近层、采空区、开采层瓦斯抽采、钻孔卸压瓦斯抽采等。但是不管采取何种方式抽采瓦斯，煤层的高可塑性和低渗透率使得沿煤层打钻孔困难，煤层瓦斯采前预抽效果较差，这就始终限制着我国高瓦斯矿井的瓦斯抽采和利用。因为我国含

12、煤地层一般都经历了剧烈的构造运动，所以就破坏了煤层内的生裂隙系统，这大大增强了煤层的塑变性，因而成为了高可塑性的低渗透性结构，所以,水压裂隙增透效果不明显，地面钻孔抽采井下瓦斯的效果较差。同时煤层普遍都是低渗透率，一般在0.10X106LOXIo6加内，霍刚、水城、柳林、开滦、丰城等渗透性较高的矿井也仅为0.10X1031.90X103Lm2,因此我国已经不可能进行地面开发煤层瓦斯。鉴于此,我国应重点在井下进行煤层瓦斯的抽采利用，利用煤层的采动影响和井下的开掘巷道，通过打钻孔卸压和其它各种有效技术加强井下煤层的瓦斯抽采。同时,应进一步完善和提高煤层钻孔技术和渗透性的技术,提高气体质量的技术,使

13、井下瓦斯与煤炭的协调开采技术以及煤矿甲烷利用技术得以完善和提高,最终使井下瓦斯开发产业体系配套,实现煤与煤层气的平安共采。实验研究和现场测定显示，不管原始渗透率怎样低的煤层,在采动影响下，煤层卸压后，其渗透系数会大大增加，煤层内的煤层气渗流速度剧增，瓦斯涌出量也随之大增。因此，只要合理安排钻孔的位置和其它相关的参数,就能够实现瓦斯的高效抽采。而现在合理的瓦斯抽排技术中在煤与瓦斯共采技术中主要采用卸压瓦斯抽排方法，即在采掘工作面影响的范围内进行抽放。卸压瓦斯抽放方法从抽放形式上分：埋管抽放和钻孔抽放。从抽放部位上分：采空区瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放和掘进巷道瓦斯抽放。1.2邻近层瓦斯抽放当在开采煤

14、层群时，回采煤层的顶板和底板围岩将发生移动、冒落、卸压和龟裂，这就使得煤层透气系数增大。回采煤层及附近岩层中的瓦斯就能向回采层的采空区移动。这类向开采层采空区涌出甲烷的煤层叫做邻近层，其中下邻近层就是位于底板内的邻近层，上邻近层就是顶板内的邻近层。邻近层抽放瓦斯方法主要有钻孔法和巷道法。洋泉抽放上、下邻近层甲烷的钻孔布置方法见图L图2。图I上邻近层卸压瓦斯抽放示意图图2下邻近层卸压瓦斯抽放示意图需要引起注意的是，由于邻近层甲烷抽放钻孔必须深入到邻近层的卸压带里，同时又要避开发生冒落和大的破碎裂隙带，以免抽放钻孔大量漏气、或者被切断而使钻孔失去作用。因此，在邻近层瓦斯抽放钻孔布置中，应注意钻孔布

15、置的钻孔直径、钻孔角度和钻孔间距等，以便能到达最正确抽放效果。1.3采空区瓦斯抽放采空区的瓦斯涌出在煤矿甲烷来源中占有大局部比例，冒落拱钻孔、斜交钻孔、低位顶板走向、采空区埋管抽放等都是采空区瓦斯抽放的常见方法。见图3所示，这就是低位顶板走向和斜交钻孔抽放冒落拱上方的瓦斯。图3向冒落顶上方打钻抽放采空区瓦斯示意图从风巷侧面钻场开钻孔，与回风巷仰角9一19。，夹角1521。，孔深70145m,向采空区冒落拱上方打钻孔，钻场间距49一80.0m,每个钻场打钻孔36个，相邻的钻场的钻孔有4060m重叠搭接，以保证抽放量连续稳定。钻孔直径越大，抽放瓦斯量也就越高，钻孔的直径应与抽放封孔套管的内径相同，

16、封孔长度应以46m为宜。该技术伴随着无煤柱开采的开展而开展，在松藻大通、铁岭大兴、淮南潘宜等煤矿成功试验并在实际应用中取得显著效果。埋管抽放法是指将抽放瓦斯管埋设在采空区起采线的上隅角附近，为适应不同的开采方式（仰采或俯采），埋管方法又包括垂直埋管和水平埋管两种，如图4所示。图4采空区埋管抽放法示意图实践证明，采空区埋管管越远离工作面，位置布置的越高，相对于工作面的负压差越大，工作面与采空区的隔离措施做的越好，其抽放瓦斯的效果也就越好。比方鹤岗木冲沟煤矿采用采空区埋管抽放瓦斯就取得了良好的效果，抽出的甲烷浓度达30.0%40.0%,抽采瓦斯量在19.024.5m3/min,抽放率已经到达82%左右。1.4掘进巷道瓦斯抽采当掘进巷道掘至地质构造带附近，其瓦斯涌出量可能