煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展(1)

收稿日期:20031010

作者简介:吴财芳(19762),男,山东省烟台市人,博士研究生,从事瓦斯地质、煤层气地质方面的研究.

第33卷第2期中国矿业大学学报 V ol .33N o .22004年3月 Journal of Ch ina U niversity of M ining &T echnol ogy M ar .2004

文章编号:100021964(2004)022*******

煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展

吴财芳,曾　勇,秦　勇

(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州　221008)

摘要:论述了煤与瓦斯共采技术的重要性及其对煤矿绿色开采的意义,介绍了煤与瓦斯共采技术的研究现状及面临的新问题,并阐明了其理论依据.分析了煤与瓦斯共采在煤矿井下的成功经验,并举例说明了井下瓦斯抽放与地面煤层气开发有机结合的重要性.最后指出了煤与瓦斯共采应注意的问题以及今后的研究方向.

关键词:煤与瓦斯共采;煤层气;瓦斯抽放;绿色开采中图分类号:TD 712;TD 82 文献标识码:A

P resent Situati on ,A pp licati on ,and D evel opm ent of

Si m ultaneous Extracti on of Coal and Gas

WU Cai 2fang ,ZEN G Yong ,Q I N Yong

(School of R es ources and Eeath Sciene ,CUM T ,Xuzhou ,J iangsu 221008,Ch ina )

Abstract :T he i m portance of si m ultaneous extracti on of coal and gas and its purpo rt to green

exp l oitati on are discussed .T he p resent situati on and the theo ry of th is technique asw ell a s om e ne w p roble m s are in troduced .Experience of si m ultaneous extracti on of coal and gas in coal m ine is analyzed and an exa mp le is used to exp lain the sign ificance of the organic com binati on of gas

dra w ing underground w ith coalbed m ethan exp l o iting on ground surface

.F inally ,p roble m s w e should pay attenti on to and the devel op ing w ay of si m ultaneous extracti on of coal and gas are pointed out .Key words :si m ultaneous extracti on of coal and gas ;coal bed m ethan ;gas dra w ing ;green exp l oitati on

煤层瓦斯,又称为煤层气,自生自储地赋存于煤层之中.近几年来,随着煤矿井下开采深度的增加和开采强度的增大,地质条件越来越复杂,频发的瓦斯灾害严重地威胁着矿井工作人员的生命安全,制约着矿井生产的发展.但是,煤层气又是经济的可燃气体,是一种清洁、方便、高效的能源,其发

热量为33.5～36.8M J m 3

,并且不存在环境污染问题.大力开发煤层气,既可以充分利用地下资源,又可以改善矿井安全条件和提高经济效益,并有利于改善地方环境质量和全球大气环境.因此,如何更有效地开发和利用煤层瓦斯,一直以来都是广大的科研工作者努力的方向和目标.钱鸣高院士首次提出了“煤矿绿色开采”的概念[1],并且阐述了它的内涵和技术体系[1].绿色开采技术的主要内容[1]包括:保水开采、“三下”采煤、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等.由此可见,煤与瓦斯共采技术是绿色开采的重要组成部分之一[223],其研究内容和发展方向具有重要的理论意义和现实意义.我国煤矿在防治瓦斯灾害方面应彻底转变观念,从采掘部署上把瓦斯抽取纳入正规生产的工艺流程,从时间和空间上给予充分保证,促进煤层瓦斯的开发和利用规模化、系统化.只有这样,我国煤矿瓦斯灾害才会得到有效控制,高瓦斯突出矿井才会随着治理瓦

斯灾害费用的减低、生产效率的提高而获得新生,宝贵、清洁的能源才不会被白白地浪费掉.

1　煤与瓦斯共采技术的研究现状

我国的煤层甲烷研究开始于50年代煤矿井下的瓦斯抽放,其中抚顺、阳泉是抽放量最大的矿区.目前,我国已有123个矿井建立了井下瓦斯抽放系统,年抽放量达6亿m3,抽放瓦斯利用率达80%,但井下瓦斯的抽放率很低,只有20%左右.60年代到70年代,一些高瓦斯矿区抽放的瓦斯气体即可投入民用和小规模的工业利用.70年代末期开始了矿井地面瓦斯抽放工作,主要集中于抚顺龙凤矿、阳泉矿、焦作中马村矿、湖南里王庙矿,并进行了压裂实验,但是效果不佳.80年代初期,国内开始进行煤层甲烷相关资源研究.“六五”期间,煤炭、石油以及地质等行业通过国家重点科技攻关项目对国内煤成气资源进行区域性评价和基础理论研究.随后,国家“七五”科技攻关项目设立了“我国煤层甲烷的富集条件及资源评价”专题,取得了对中国煤层气资源状况的初步认识.华北石油地质局1986年在唐山地区开展了煤层甲烷勘探开发实验和工艺技术研究,并进行了“煤层甲烷评价与开发利用状况”调研.1989年,第一次“开发煤层气研讨会”在沈阳召开,标志着煤层甲烷从“瓦斯灾害”到“优质能源”的认识转变、从“井下抽放”到“地面开发”的技术转移.“八五”期间,国家科技攻关项目设立了“有利区块煤层吸附气开发研究”专题.此后,煤层甲烷的研究重点转移到了开发工艺攻关上. 1992年,联合国开发计划署通过全球环境基金资助我国开展了“中国煤层气资源开发”项目,1993年又资助了“中国深层煤层气勘探”项目,对中国煤层气的勘探开发起到了巨大的推动作用.1996年,一批有影响的研究项目和规划相继完成,如原煤炭部计划项目“全国煤层气资源评价”、国家计委类资源勘查项目“中国煤层气资源评价”、国土资源部地质调查项目“全国煤层气综合规划研究”、原石油天然气总公司“九五”科技攻关项目“煤层气选区评价与配套工艺技术”、国家“九五”科技攻关项目“新集浅层煤层气示范开发成套工艺技术及专用装备研究”等.到目前为止,对全国范围内的煤层气资源、分布、储层特征取得了基础性认识,基本明确了煤层气开发的有利地区.但是由于我国的煤层地质现状(地质条件复杂,构造煤发育,瓦斯含量高,瓦斯压力低,渗透率低等),煤层气的地面开发并不能很好解决井下瓦斯问题.现阶段,井下瓦斯抽放方法很多,例如,掘前预抽、边掘边抽、采后抽取、卸压瓦斯钻孔抽取、以及开采层、邻近层、采空区瓦斯抽取等等.因此,如何将井下瓦斯抽放与地面煤层气开发协调地结合起来,更好地实现煤与瓦斯共采,就成为一个值得深思的问题.总之,我国煤与瓦斯共采的研究开发取得了很大进步,但也存在许多有待于进一步研究和解决的问题.

2　煤与瓦斯共采技术的理论基础[223]

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[122].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[223].而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.1×10-6～1×10-6Λm2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0.1×10-3～1.8×10-3Λm2,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大[223].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[3].同时,应进一步研究和不断完善提高煤层渗透率的技术和钻孔技术,研究提高气体质量的技术,研究井下煤炭与瓦斯的协调开采配套技术以及煤矿瓦斯利用技术,使之与井下煤层气开发产业配套,实现煤与瓦斯的安全共采[223].现场测定和实验研究表明,不论原始渗透系数怎样低的煤层,在采动影响煤层卸压后,其渗透系数会急剧增加,煤层内瓦斯渗流速度大增,瓦斯涌出量也随之剧增.因此,只要合理布置钻孔位置和其它相关参数,完全能够高效地实现瓦斯抽放.

3　煤与瓦斯共采技术的应用实例

3.1　松藻矿务局矿井瓦斯抽取现状[4]

松藻矿务局是重庆地区的主要煤炭产地,由于煤炭储量丰富、地质构造简单、煤层赋存稳定以及地理位置优越等有利条件,而成为重点开发的矿区,但是瓦斯灾害在矿井生产建设过程中特别严重,不仅矿井瓦斯涌出量大并且煤与瓦斯突出频繁.矿区现有6对生产矿井,均为高瓦斯和突出矿井,到1990年底,共发生突出358次,突出频率和突出强度逐年增大,最大突出强度为煤1624t,瓦斯15.1万m3.由于所采的8号煤层为严重突出煤层,因此只能选择弱突出煤层(6号、7号、11号)作

831 中国矿业大学学报第33卷

为解放层先行开采,而解放层本身也得采取防突措施,同时在近距离煤层群条件下,首采解放层时,邻近煤层卸压瓦斯大量集中涌出,占回采工作面总瓦斯涌出量的80%以上,从而给煤矿安全增加了很大困难.十多年来,矿务局所属各矿,在治理瓦斯方面进行了大量工作,开展了一系列的研究试验,取得了很好的成效,其中矿井瓦斯抽取已成为治理矿井瓦斯灾害的一种主要措施,抽取瓦斯技术不断提高和完善,瓦斯抽取量有较大幅度的增长,逐步赶上抚顺和阳泉局,成为我国三大主要抽取瓦斯矿区之一.

二十多年来,随着矿井产量的增加、开采解放层面积的扩大、抽取瓦斯技术的提高、工艺的完善以及抽取瓦斯范围的扩大,矿井瓦斯抽取量及抽取率都有大幅度的增加.矿井瓦斯抽取在20a内,由原来88万m3增加到5923.1万m3,近十年内增加了4倍,特别是近几年来平均以每年800万m3的速度增加.瓦斯抽取率由原来的5.8%增加到33.44%,吨煤抽取瓦期量及解放层单位面积的瓦斯抽取量都达到较高的水平.抽取瓦斯的浓度也逐年提高,有的矿井高达75%.吨煤抽瓦斯钻孔工程量达0.63m t.上述各项指标中,不少都处于国内领先水平,有的已接近和达到世界先进水平[4].

3.2　井下瓦斯抽放技术的应用研究[4]

所用抽取瓦斯的方法为:开采层瓦斯抽取;邻近层瓦斯抽取;采空区瓦斯抽取以及预抽;边采边抽;采后抽等.目前各矿已全面采用的方法主要有:缓倾斜煤层开采上解放层抽取瓦斯方式和倾斜煤层开采下解放层时抽取上邻近层瓦斯方式.这些方法分别经过了不断改进和完善,包括抽瓦斯巷位置的改变,钻场、钻孔间距的缩短,钻孔方向的改变以及采用新的封孔材料和工艺等.

近几年来,松藻矿务局在煤与瓦斯共采方面又取得了多项新的科研成果[4]:

1)采空区瓦斯抽放技术的研究.分别进行了半封闭采空区瓦斯抽取和全封闭采空区瓦斯抽取的试验,从1987年开始,历时3年多,在打通二矿N1707东工作面进行了有煤柱斜交钻孔试验.两者均是工作顶回风侧向7号层冒落拱上方打孔,钻孔间距10m左右,终孔点离7号层项板13～30m的范围,试验结果见表1[4],这一瓦斯抽取方式也可以认为是上邻近层瓦斯的抽取.

表1　瓦斯抽取实验各参数

Table1　The t able of param eters i n the exper i m en t a ti on of m ethane-draw i n g

工作面

V瓦斯涌出量 (m3?m in-1)

回风(含引排)总量采空区

V抽取

(m3?m in-1)

采空区涌出率

抽取率 %

工作面采空区

N1707东4.347.605.883.2077.3742.8055.44 N1709东4.909.026.984.1277.3745.6759.03 N1709西4.858.166.313.3177.3740.5652.45平均4.708.266.393.5677.3743.0455.64

2)下向孔抽放下邻近层瓦斯的研究.在打通

一矿S1713工作面于1987年至1988年间进行试

验.在原上向孔抽取下邻近层瓦斯的基础上,结合

下向孔配套抽放,试验结果见表2[4].

表2　工作面瓦斯抽放效果

Table2　The t able of the effect of

m ethane-draw i n g on work i n g face

V涌出 (m3?m in-1)总量开采层邻近层

V抽取 (m3?m in-1)

上下联

合抽放

上向孔

抽放

下向孔

抽放

风巷及

尾巷引放

24.766.9317.8312.69.82.812.16

3)倾斜煤层瓦斯合理抽放方式的研究.在松藻矿一井七采区进行试验,主要是对上邻近层抽取瓦斯的布置减少一排上向孔,改在回风巷加打一排下向孔,另外增加下邻近层12号层的抽取瓦斯,实际效果比原来提高50%.

4)采用综合抽放瓦斯技术提高工作面瓦斯抽放率的研究,即矿井由过去单一的下邻近层抽放瓦斯,变为现在的上、下邻近层抽放、本煤层抽放和全封闭采空区抽放等综合抽放瓦斯技术,各种单一技术之间相互协调、相互补充,达到最大限度地、最有效地治理瓦斯,提高抽放率.

实验在打通二矿北一盘区的S1710工作面进行,S1710为走向长壁仰斜单面开采,全部陷落法管理顶板,回采工艺实行高档普采,其开采层瓦斯涌出量为2.74m3 m in,占15.92%;上邻近层为4.17m3 m in,占24.16%;下邻近层为8.60m3 m in,占49.92%;工作面总瓦斯涌出量达17.23 m3 m in.根据瓦斯涌出来源并结合巷道布置及开采顺序,采用下列综合抽放瓦斯技术:在专用瓦斯巷道打底板穿层孔至8号煤层顶板,抽放下邻近层瓦斯;从回风巷顶板开孔,向工作面上方裂隙带打钻孔,抽放上邻近层瓦斯;在回风巷直接布孔,钻孔沿煤层平行于工作面,抽放本煤层瓦斯;当工作面采完后在回风巷(或运输巷)构筑密闭,抽放采空区

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第2期吴财芳等:煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展

瓦斯.综合抽放效果如表3所示.为了提高抽放瓦斯效果,对封孔工艺、封孔管径和抽放管径进行了一系列改进:采用长管组合柱封孔法新技术彻底解决了本煤层封孔存在煤体漏气、抽放效果不好这一难题;对上、下邻近层孔封孔段孔径均改为115 mm,长6～8m;封孔管直径38mm,机械封孔;加大抽放支管孔径,由原来的100mm改为150mm.全方位立体综合抽放瓦斯技术是治理保护层综采工作面高瓦斯最有效的措施,不但要抓好上、下邻近层的瓦斯抽放,还要抓好本层和采空区抽放以及钻孔、布孔、封孔等工艺,这样才能提高工作面抽放效果,减轻风排瓦斯的压力,确保安全高效生产.

表3　S1710综合抽放瓦斯前、后效果对比Table3　The con tra st of the for m er and la ter effect of apply i n g the i n tegra ted m ethane-draw i n g

项　目单一抽放综合抽放增减 %

V (m3?m in-1)回风瓦斯抽放瓦斯

抽放率 %

瓦斯超限次数 (次?月-1)影响生产时间 (h?月-1)工作面推进度 (m?月-1)

7.646.59-13.7 6.7210.0950.1 46.8060.4929.3 233-87.0 51.605.00-90.3 24.7532.5031.3

上述研究试验结果不仅提高了解放层的瓦斯抽取量,并且减少了工作面回风瓦斯超限和上隅角瓦斯积聚.松藻矿区瓦斯资源特别丰富,可抽量达80.6亿m3,至少能够服务80年,矿务局积累了大量经验,而且研制新增了许多瓦斯抽放及瓦斯回收的先进设备,逐步完善了井下抽取系统和地面集输系统.所抽取的瓦斯除了满足矿区自用外,每年可顶替天然气6526万m3,节约民用煤29.8万t,每年可获利润853.71万元,对国家和社会将产生巨大的经济意义和现实意义.同时我们还需要指出,通过试验考察和长期生产实践表明[4],邻近层瓦斯涌出,并非在解放层工作面回采结束时就停止,而仍较长时间继续不断涌出,抽取瓦斯还可持续一年或更长的时间.因此,如何保持抽瓦斯钻孔具备长期抽放的条件,如何计算解放层开采面积,如何协调应用各种瓦斯抽放技术,如何保证掘、采、抽的环节平衡,保证充足的瓦斯来源、足够的瓦斯抽放钻孔和充分的抽放时间等,都是煤与瓦斯共采过程中不可忽视的重要问题,有待于进一步研究.

4　煤与瓦斯共采的研究方向

1)煤与瓦斯共采是煤矿绿色开采的重要分支,在开采高瓦斯煤层的同时,利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是煤与瓦斯共采的一条重要途径[126].在井下因采动影响地层压力发生变化[223],由于开采卸压,煤层中的瓦斯压力升高,煤中原来的孔裂隙系统的毛细管力反而降低,极易被瓦斯突破形成更大的孔裂隙系统,结果瓦斯解吸运移过程加剧.因此,合理利用采动矿山压力引起的岩层活动规律,有效地进行井下瓦斯抽放和地面煤层气开发,是煤与瓦斯共采的关键技术问题.岩层运动中的关键层理论[526]、煤与瓦斯突出的流变机理[728]和球壳失稳理论[9]等对煤与瓦斯共采技术的应用发展有着重要参考价值.

2)在进行煤与瓦斯共采技术的研究过程中,应该具体情况具体对待,多提出一些有针对性的瓦斯抽取新技术,如松藻打通一矿的采煤工作面特异型瓦斯涌出及抽放研究,打通二矿的综合瓦斯抽放技术提高工作面瓦斯抽放率研究等.同时应该注重将井下瓦斯抽取与地面煤层气开采有机地结合起来,形成一整套属于煤与瓦斯共采的基础理论和技术体系,从而在煤矿区真正实现煤与瓦斯共采,更好地为煤矿绿色开采服务.

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041 中国矿业大学学报第33卷

瓦斯抽采管理制度

瓦斯抽采达标检查、考核、奖惩管理制度一、总则（一）煤矿主要领导和分管技术、生产、安全领导必须按瓦斯治理五十条及相关规定要求抓好瓦斯抽采的技术方案制定、现场落实和监督管理；通风安全副总工程师和防突区门负责矿井瓦斯抽采具体业务的落实与监督管理。（二）矿井瓦斯抽采，必须坚持综合抽采原则，做到“掘抽、采抽、钻抽”平衡。（三）矿井、水平、采区、采掘工作面设计中应包括瓦斯抽采设计，新井、新采区、新工作面，在投产验收的同时要对瓦斯抽采工程及系统进行验收，不合格不得投产。（四）将矿井瓦斯抽采计划列入质量标准化管理进行考核，对抽采工作做出成绩的单位和个人要进行表彰和奖励，对完不成抽采计划的单位和个人要给予处罚。二、矿井瓦斯抽采技术规范（一）实施条带预抽、网格预抽、煤巷掘进本层预抽、回采本层预抽、保护层回采时对被保护层卸压抽采及采空区抽采等综合抽采。具有突出危险的薄煤层掘进前6个月形成掘进条带预抽，无条带预抽条件的采取本层预抽；具有突出危险的薄煤层回采时必须采取本层预抽，并超前于采面不少于300m，预抽时间不少于4个月；保护层工作面开采时，必须对被保护层瓦斯进行抽采，并超前于保护层采面不少于100m。（二）钻孔施工

1.必须根据采掘部署及施工条件及时安排施工。 2.突出煤层穿层预抽钻孔必须穿透煤层进入顶板不少于0.5m，石门进入顶板不少于2m；有喷孔的穿层钻孔要诱导喷孔穿透煤层。 3.钻孔施工用钻割（扩）一体化钻头，在保护层或喷孔严重煤层使用水力割缝技术增加煤层透气性。但必须严格控制割（扩）排除煤粉量，并在专门措施中明确规定。 4.在瓦斯喷孔严重地段施工时，钻孔施工前段，必须扩孔不少于1m，孔径100mm，便于安装导流管。 5.抽采钻孔穿煤层前必须安装上导流管，接上瓦斯抽采管，用于钻孔施工过程中瓦斯喷出时抽采瓦斯。 6.钻孔施工期间，必须有验收员或管理人员现场跟班，如实收集填报钻孔施工资料。（三）钻孔验收 1.由各矿总工组织，瓦斯办、防突、通风、地质等部门参加，竣工资料参加人员必须签字确认。 2.每次钻孔验收不超过150个。 3.钻孔验收标准：钻孔方位角误差不超过±3°, 倾角误差不超过±2°，终孔层位必须符合设计要求，终孔钻头不小于φ75mm 。 4.及时对穿层钻孔的竣工资料进行分析，凡是发现与设计要求不符，要分析是否有地质构造，及时修改钻孔设计参数弥补施工偏差。与分析资料不符的钻孔重点查，防止打假钻影响抽采效果。 5.钻孔施工完毕，形成钻孔竣工验收资料，报瓦斯办、信息中心、各矿总工

中国煤炭物流发展现状与展望

我国煤炭物流发展现状与展望煤炭物流是指为实现煤炭从生产地到消费地移动，所进行的煤炭加工、装卸、运输、仓储、交易、配送、信息处理等服务活动。自2009年3月《物流业调整和振兴规划》发布实施以来，煤炭物流取得了长足的发展，随着国外经济形势的变化以及新能源的冲击，煤炭行业出现了产能过剩、需求量增速放缓等新变化，在新的形势下，发展现代煤炭物流，对降低煤炭物流成本、保障煤炭稳定供应具有重要意义。本文首先回顾我国煤炭物流的发展现状，分析了煤炭物流发展中所存在的问题，并对“十二五”期间，煤炭物流的发展进行了展望。 1 我国煤炭物流发展现状分析 1.1 煤炭物流规模不断扩大 2012年上半年，我国煤炭产量19.5亿吨，同比增长7.7%，预计2012年全年，我国煤炭产量在36.5亿吨左右。除晋陕蒙宁甘新和云贵地区外，京津冀、东北、华东、中南和川渝青藏地区为煤炭净调入地，其中，省首次由原来的煤炭净调出省转为煤炭净调入省,调入量为约800万吨。 2012年上半年累计完成铁路煤炭运量11.7亿吨，同比增长4.5%，预计全年铁路煤炭运量为23.2亿吨。在主要煤运通道中，上半年大秦线煤炭运量2.15亿吨，同比下降0.5%；侯月线完成8778万吨，

下降1.8%。图1-1 近三年我国铁路煤炭运量图 2012年1-5月份，规模以上港口完成煤炭及制品吞吐量8.3亿吨，同比增长8.4%，增速较去年同期放慢9.0个百分点；其中煤炭外贸进港量1.0亿吨、增长65.1%，增速较去年同期加快77.5个百分点。 2012年上半年我国煤炭消费19.7亿吨，同比增长2.8%，增速同比回落6.6个百分点。2012年上半年，国际形势复杂多变，国经济运行也出现了新情况新问题，我国经济短期缺乏迅速回暖的动力。2012年上半年全社会用电量增长有限，用电量同比增速在5%-6%之间，在保障房建设、新农村建设的促进下，钢铁、建材、化工行业煤炭消费量趋于平稳。电力、钢铁、建材、化工需求总体不旺，造成煤炭产能严重过剩，存煤量激增，进而对煤炭的运量产生严重影响。 05 10 15 20 25 2010年2011年2012年 20.2亿吨 22.7亿吨23.2亿吨

我国煤炭科技现状与发展趋势

我国煤炭科技现状与发展趋势煤炭工业是我国重要的基础能源产业。在一次能源生产和消费结构中，煤炭的比重约占70％左右，这就决定了在今后相当长的时期内，煤炭在我国能源结构中的主导地位不会改变。随着国民经济和人民生活水平的迅速提高，国家对煤炭的需求也将快速增长。根据党的十七大提出的“全面建设小康社会奋斗目标”的新要求，到2020年，我国GDP将突破35亿元，煤炭需求将达到22～32亿t标准煤。面对如此大的煤炭需求量，应用先进的科学技术提升煤炭生产力水平，加快新井建设、提高现有矿井产量是保障煤炭供给的根本手段。一、我国煤炭科技现状我国煤炭资源分布不均，煤层赋存条件复杂，中小型矿井数量较多，井工矿井比例较大，开采技术水平不一，煤矿整体科技水平相对落后；同时，我国煤炭资源洁净开发利用研究起步较晚，技术不够成熟，传统采煤工艺对生态环境的破坏已不容忽视，地面塌陷、大量的地下水流失、向大气排放烟尘和硫化物等，已经给一些地区的生态环境构成了较大威胁，严重地影响了煤炭工业的健康发展。要解决这一系列问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业的整体技术水平。随着现代科学技术的快速发展，现代化的新理念、新工艺和新技术不断渗透到煤炭工业领域，有力地促进了煤炭科技的快速发展，主要表现在以下四个方面：

㈠煤田地质勘探精度、快速建井、巷道掘进技术水平不断提高以高分辨率三维地震勘探技术为核心的精细物探技术，结合其他的高精度、数字勘探技术的应用推广，极大地提高了井田精细化勘探程度，为大型矿井设计提供了资源保障。深井、厚冲积层条件下矿井建设水平不断提高，采用钻井法、冻结法两种凿井工艺，基本解决了近600 m厚松散冲积层矿井建设难题，达到国际领先水平；千米深凿井技术和工艺取得了突破性进展，立井井筒施工速度达到230 m/月以上，创造了世界纪录。煤巷、半煤岩巷掘进技术装备得到长足发展，研制成功了一系列高可靠性半煤岩巷掘进机，配合巷道锚杆锚索支护新技术，显著地提高了巷道掘进施工机械化水平，为我国现代化矿井建设提供了有力技术保障。㈡煤矿综采成套装备水平得到提升，高产高效矿井建设取得巨大成就近年来，我国自主研发了具有国际先进水平的大功率电牵引采煤机，具有电液控制功能的大采高强力液压支架，大运力重型刮板运输机及机和大倾角、大运力胶带输送机，可为开采煤层厚度5m左右、配套能力2500 t/h、生产能力600 万t/a 的综采工作面提供成套装备及开采工艺，在比较复杂的开采条件下实现高产高效。截至2007年底，全国符合高产高效矿井建设条件的矿井共有253处，原煤产量达25.23亿t，人均工效为4.599 t，百万吨死亡率为1.485，主要技术经济指标接近或达到了世界先进水平。

煤与瓦斯共采

专家：实现安全生产应“煤与瓦斯共采” 时间：2011-8-16 13:59:42 来源：煤炭网如何解决我国低透气性煤层的煤矿瓦斯治理难题，实现煤炭的安全高效开采？专家指出，煤炭与瓦斯（煤层气）共采是必经之路。 8月13日—14日，在由北京大学、山西省委、省政府办公厅联合主办的山西省转型跨越发展暨世界新能源战略高峰论坛在山西太原召开。论坛上，中国工程院院士、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心主任袁亮指出，我国煤炭探明储量5.57万亿吨，其中负1000米以下占53%，同时我国煤矿地质条件极其复杂，95%为井工开采，70%以上国有煤矿是高瓦斯矿井。随着开采规模和开采深度增加，我国大部分煤矿将面临低透气性高瓦斯开采难题，这正是造成煤矿瓦斯事故多发的重要因素，如何实现安全高效开采一直是困扰采矿界的世界性难题。 “靠引进国外煤矿瓦斯开发技术不能解决我国复杂地质条件下的瓦斯治理难题。只有走‘煤与瓦斯共采’的路子才能实现我国煤炭的科学开采。”袁亮说。近年来，我国成功自主研发的低透气性煤层群卸压开采抽采瓦斯煤与瓦斯共采技术、无煤柱煤与瓦斯共采技术，突破了传统采矿和瓦斯治理理论，实现了煤与瓦斯共采、瓦斯变害为宝，这些技术在我国地质条件最复杂的安徽淮南矿区得到了成功应用，并在全国高瓦斯矿区得到全面推广。此外，晋城沁水盆地突破了高阶煤地面煤层气开发禁区，取得了一系列技术突破，为我国地面煤层气开发提供了重要技术手段。此外，我国煤矿瓦斯开发利用较为成功的淮南和晋城矿区的典型案例表明，我国在低透气性煤层的“煤与瓦斯共采”技术达到了世界领先水平。袁亮建议，从“十二五”开始，我国煤矿瓦斯开发应做到“两条腿走路”，即短期内无法采用地面煤层气开采的“三低一高”（低饱和度、低渗透性、低储层压力，高变质程度）矿区，推广“淮南模式”，走煤矿区采煤采气一体化、煤与瓦斯共采的路子，力争用5年—10年时间，煤矿区瓦斯抽采量达到150亿—250亿立方米；在适合地面煤层气开发条件的地区，优先安排勘探开发，突破关键技术和政策瓶颈，解决“气权矿权重置”等问题，推广“晋城模式”，走先抽煤层气后采煤的路子。目前，“淮南模式”和“晋城模式”已在山西焦煤集团、晋城煤业集团等煤矿企业大力推广。论坛上，山西省政协副主席令政策也高度认可煤层气产业的前景以及煤层气产业发展对山西省转型跨越发展的意义。他说：“山西省煤层气储量丰富，达10万亿立方米，但目前每年产量不到50亿立方米，如果每年开发利用量达到500亿立方米，就相当于一个‘绿色大庆’了。”

浅谈煤炭瓦斯抽采技术的发展与研究

浅谈煤炭瓦斯抽采技术的发展与研究余瑞品周波郭泰摘要：文章简要讲解了中国煤矿瓦斯抽采技术的意义及发展历程, 介绍了近年来煤矿瓦斯抽采新技术的发展, 并简要的阐述几种比较适用于我国地质条件复杂的几种抽采方法技术，分析了现有抽采技术下存在的问题。并对中国的瓦斯抽采技术的发展趋势做出了展望。关键词：矿井瓦斯；瓦斯抽采；技术发展；抽采技术；展望 0 引言广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称,其主要来源是煤层和围岩内赋存并能涌入到矿井的气体，是腐植型有机物在成煤过程中的伴生物。为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的的威胁，利用机械设备和专用管道造成负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全的地方并加以利用的做法叫瓦斯抽采方法。近几年来, 随着煤矿开采深度的增加和开采强度的增大,地应力越来越大，地质条件越来越复杂,瓦斯灾害严重地威胁着矿井工作人员的生命安全,制约着矿井生产的发展。同时,瓦斯又是一种经济的可燃气体,是一种清洁、方便、高效的能源,研究表明，瓦斯的主要成分CH4 也是一种温室气体，其温室效应比CO2 要强很多，大力抽采瓦斯,既可以充分利用地下资源, 又可以改善矿井安全条件和提高经济效益, 并有利于保护环境和遏制温室效应。因此,如何更有效地开发和利用煤层瓦斯,一直以来都是广大的科研工作者努力的方向和目标。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＜1m/d），严重制约着我国煤炭行业安全高效生产，近几年来我国在防治瓦斯灾害方面的观念有了很大转变, 很多矿井都建立了地面永久瓦斯抽采系统，从采掘部署上把瓦斯抽采纳入正规生产的工艺流程,在时间和空间上给予充分保证,促进煤层瓦斯开发和利用的规模化、系统化。 1煤矿瓦斯抽采技术的发展随着煤炭工业技术的发展, 瓦斯抽采技术也得到了不断地提高和发展, 我国煤矿瓦斯抽采技术大致经历了四个发展阶段。 (1) 高透气性煤层瓦斯抽采阶段 50 年代初期, 在抚顺高透气性特厚煤层中首次采用井下钻孔预抽煤层瓦斯, 获得了成功, 解决了抚顺矿区向深部发展过程中的瓦斯安全问题, 而且抽出的瓦斯还被作为民用燃料进行利用。 (2) 邻近层卸压瓦斯抽采阶段 50 年代中期, 在开采煤层群的矿井中, 采用穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功, 解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。此后在阳泉又试验成功利用顶板收集瓦斯巷(高抽巷) 技术抽采上邻近层瓦斯, 抽采率达60～70 %。到了60 年代以后, 邻近层卸压瓦斯抽采技术在我国得到了广泛的推广应用。 (3) 低透气性煤层强化抽采瓦斯阶段

我国煤炭科学技术发展现状与展望(通用版)

When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理）单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 我国煤炭科学技术发展现状与展望(通用版)

我国煤炭科学技术发展现状与展望(通用版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。随着现代科学技术的快速发展，现代化的新理念、新工艺和新技术不断渗透到煤炭科学技术领域，有力地促进了煤炭科学技术的迅猛发展。我国政府提出的以煤为主体的能源发展战略，颁布的《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》，引起了全社会对煤炭工业健康发展的高度关注，也将有效地促进我国煤炭科学技术的不断发展。在“十五”期间，通过广大煤炭科技工作者的不懈努力，奋勇攻关，自主创新，我国煤炭科学技术得到了长足的发展，积极赶超国际先进水平。一是煤田地质勘探精度不断提高，快速建井技术及巷道掘进技术水平不断提高。应用以高分辨率三维地震勘探技术为核心的精细物探技术，结合其他的高精度、数字勘探技术的推广，在物探条件适宜的矿区可以有效地控制落差5米左右的小断层和直径15米左右的陷落柱，极大地提高了井田的精细化勘探程度，为大型矿井设计提供了资源保障。我国深井、厚冲积层条件下的矿井建设水平不断提高，采用

煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展(1)

收稿日期:20031010 作者简介:吴财芳(19762),男,山东省烟台市人,博士研究生,从事瓦斯地质、煤层气地质方面的研究. 第33卷第2期中国矿业大学学报 V ol .33N o .22004年3月 Journal of Ch ina U niversity of M ining &T echnol ogy M ar .2004 文章编号:100021964(2004)022******* 煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展吴财芳,曾　勇,秦　勇 (中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州　221008) 摘要:论述了煤与瓦斯共采技术的重要性及其对煤矿绿色开采的意义,介绍了煤与瓦斯共采技术的研究现状及面临的新问题,并阐明了其理论依据.分析了煤与瓦斯共采在煤矿井下的成功经验,并举例说明了井下瓦斯抽放与地面煤层气开发有机结合的重要性.最后指出了煤与瓦斯共采应注意的问题以及今后的研究方向. 关键词:煤与瓦斯共采;煤层气;瓦斯抽放;绿色开采中图分类号:TD 712;TD 82 文献标识码:A P resent Situati on ,A pp licati on ,and D evel opm ent of Si m ultaneous Extracti on of Coal and Gas WU Cai 2fang ,ZEN G Yong ,Q I N Yong (School of R es ources and Eeath Sciene ,CUM T ,Xuzhou ,J iangsu 221008,Ch ina ) Abstract :T he i m portance of si m ultaneous extracti on of coal and gas and its purpo rt to green exp l oitati on are discussed .T he p resent situati on and the theo ry of th is technique asw ell a s om e ne w p roble m s are in troduced .Experience of si m ultaneous extracti on of coal and gas in coal m ine is analyzed and an exa mp le is used to exp lain the sign ificance of the organic com binati on of gas dra w ing underground w ith coalbed m ethan exp l o iting on ground surface .F inally ,p roble m s w e should pay attenti on to and the devel op ing w ay of si m ultaneous extracti on of coal and gas are pointed out .Key words :si m ultaneous extracti on of coal and gas ;coal bed m ethan ;gas dra w ing ;green exp l oitati on 煤层瓦斯,又称为煤层气,自生自储地赋存于煤层之中.近几年来,随着煤矿井下开采深度的增加和开采强度的增大,地质条件越来越复杂,频发的瓦斯灾害严重地威胁着矿井工作人员的生命安全,制约着矿井生产的发展.但是,煤层气又是经济的可燃气体,是一种清洁、方便、高效的能源,其发热量为33.5～36.8M J m 3 ,并且不存在环境污染问题.大力开发煤层气,既可以充分利用地下资源,又可以改善矿井安全条件和提高经济效益,并有利于改善地方环境质量和全球大气环境.因此,如何更有效地开发和利用煤层瓦斯,一直以来都是广大的科研工作者努力的方向和目标.钱鸣高院士首次提出了“煤矿绿色开采”的概念[1],并且阐述了它的内涵和技术体系[1].绿色开采技术的主要内容[1]包括:保水开采、“三下”采煤、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等.由此可见,煤与瓦斯共采技术是绿色开采的重要组成部分之一[223],其研究内容和发展方向具有重要的理论意义和现实意义.我国煤矿在防治瓦斯灾害方面应彻底转变观念,从采掘部署上把瓦斯抽取纳入正规生产的工艺流程,从时间和空间上给予充分保证,促进煤层瓦斯的开发和利用规模化、系统化.只有这样,我国煤矿瓦斯灾害才会得到有效控制,高瓦斯突出矿井才会随着治理瓦

我国煤矿瓦斯抽采技术现状与发展前景

我国煤矿瓦斯抽采技术现状与发展前景【摘要】瓦斯是煤矿由事故源到清洁能源的转变，现在煤矿的瓦斯较好地服务于当地经济。我国煤矿瓦斯抽采理念的发展先后经历的“局部防突措施为主、先抽后采、抽采达标和区域防突措施先行”四个阶段到瓦斯抽采技术发展的四阶段；论证了五种主要的瓦斯抽采技术以及瓦斯抽采技术装备；论述了瓦斯抽采后的消突评价；最后展示了未来瓦斯抽采的技术发展方向。【关键词】瓦斯抽采方法；技术装备；消突评价；瓦斯抽采技术我国在2002年提出的“先抽后采，监测监控，以风定产”[1]十二字工作方针以来，中国煤炭产量由13.93亿t增加到30亿t，煤矿瓦斯治理取得了阶段性成果，在煤矿开采技术条件不断恶化的情况下，煤矿瓦斯治理保障了煤矿安全生产。为了防范和遏制重特大瓦斯事故，同时把瓦斯作为一种有用的资源进行开采，转变了瓦斯治理的思路；国务院安全生产委员会于2008年7月提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯治理工作体系，随后颁布《防治煤与瓦斯突出规定》[2]，使得瓦斯治理工作有条不稳的推进。我国煤矿瓦斯抽采有较长的历史，早在1938年我国就首次在抚顺矿务局龙凤矿利用抽采泵进行采空区抽采[3]。近五年来，随着煤炭工业的发展，矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中，一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井，因此需要抽采瓦斯的矿井越来越多，由此带动了中国煤矿瓦斯抽采技术的迅速发展。 2007年全国瓦斯抽采量达到44亿m3，阳泉、晋城、淮南、淮北等10个矿业集团年瓦斯抽采量超过1亿m3。在煤炭产量快速增长时，煤矿死亡人数和百万吨死亡率逐年下降。我国煤矿瓦斯事故类型有：瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和窒息等四种[4]。其中影响最大的是瓦斯突出和瓦斯爆炸，且经常在煤矿生产过程中出现，严重影响煤矿的安全生产。煤层瓦斯大量直接排放不仅浪费了能源，而且严重污染了环境，以甲烷为主要成分的煤层瓦斯是一种具有强烈温室效应的气体，甲烷的温室效应比二氧化碳大20倍以上。煤层瓦斯同时也是一种洁净能源，目前我国煤矿埋深在2000m以内的煤层瓦斯储量为（32～35）×1012m3，几乎与常规天然气资源量相当。将煤层中赋存的高浓度瓦斯抽采出来并加以利用，不仅减少煤矿开采过程中的瓦斯灾害事故，而且瓦斯资源可以得到合理利用，还可以降低瓦斯对环境的污染。我国《煤矿安全规程》第一百四十五条规定[5]，有下列情况的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：（1）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的

中国煤炭行业现状分析及未来发展趋势简析

中国煤炭行业现状及未来发展趋势简析摘要煤炭在我国的一次性能源生产和消费中均占主体地位，同时，我国煤炭生产和消费量均居世界第一位。随着我国经济发展进入新常态，煤炭行业现状及其发展趋势更加成为关注的热点。从2012年开始，煤炭行业告别了10年的发展旺盛期，进入了萧条时代，尤其是15年煤炭行业彻底地进入了“寒冷的冬季”，目前仍没有回暖的迹象，发展趋势不容乐观。关键词：煤炭行业；现状分析；未来趋势引言：煤炭作为我国主要的能源基础和工业原料，长期以来，推动了中国经济的快速发展。截止到2014年年底，我国煤炭资源探明储量为1145亿吨，位居世界第三位，占全球储量的12.8%，而石油和天然气分别仅占全球的1.1%和1.8%具体情况如图表所示 2014年中国一次能源探明储量情况能源单位2014年占全球比例（%）储采比世界平均储采比（%）石油10亿桶18.5 1.1 11.9 52.5 天然气万亿立方米 3.5 1.8 25.7 5 4.1 煤炭亿吨1145 12.8 30 110 注：储采比：用任何一年年底剩余的储量除以该年度产量，所得的计算结果即表明如果产量继续保持在该年度的水平，这些剩余储量可供开采的年限。从表中可以看出我国的煤炭储采比远低于世界平均水平，但从资源保证年限角度分析，煤炭仍是中国能源安全和经济安全的基础，在中国能源格局中具有不可替代的地位。

1、我国煤炭行业的现状 1.1 受到国家宏观制度的制约煤炭行业属于高危行业，国家对其加强了安全整顿，无论是从设备上还是从安全防护措施上都加大了监管力度，这样就增加了吨煤成本。其次煤炭污染严重，导致近几年来雾霾现象十分严重，国务院于2013年9月发布《关于大气污染防治行动计划》，明确到2017年，京津冀、长三角、珠三角等区域大气细颗粒物浓度分别下降25%、20%、15%左右，煤炭在全国能源消费中的占比降至65%以下。不断强化的环境约束以及国家能源政策的变动对煤炭在中国能源结构中的主体地位带来了较大冲击，再有新能源的出现与提倡，如核能、太阳能、风能等产业的出现大大地挤压了煤炭的产量，占有了煤炭一定的利润空间。其中，可再生能源的增长是对煤炭的直接代替。如表1所示年份能源生产总量（万吨标准煤）构成（能源生产总量=100）原煤原油天然气水电、核电、风电 2010 296916 76.6 9.8 4.2 9.4 2011 317987 77.8 9.1 4.3 8.8 2012 333300 76.6 8.9 4.4 10.1 2013 356536 75.9 8.4 4.5 11.2 2014 357079 73.8 8.5 4.8 12.9 资料来源：《煤炭工业统计提要》《BP世界能源统计年鉴2015》 1.2受到国际煤炭市场的制约我国加入WTO成为世界经济组织的一员。在国际市场经济这个平台里，信息的流动性与资源的共享性发展迅速，国外的矿石、铁粉、煤炭以其品质好、价格低等优点打入我国煤炭市场。如下图

煤炭清洁利用技术发展现状

煤炭清洁利用技术发展现状所谓煤炭清洁利用技术就是指以煤炭洗选为源头、以煤炭高效洁净燃烧为先导、以煤炭气化为核心、以煤炭转化和污染控制为重要内容的技术体系，主要包括煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧和转化等技术手段。近年来，随着我国经济的快速发展．煤炭的产生量和消费量节节攀升。我国已经成为全球最大的煤炭生产国和煤炭消费国。因此，发展煤炭清洁利用技术，对发挥我国煤炭资源优势、提高能源效率、加强环境保护、实现可持续发展具有重要意义。一、我国动力煤清洁利用现状分析 1、大型发电集团动力煤清洁使用的现状近年来，随着我国经济迅猛发展．大型发电集团新增了大量的发电机组，电力供应能力得到了大幅度提高，全社会用电的保障性大为改善，发电装机容量的富余程度大大提高。同时，在国家环保政策的引导下，大型发电集团关停了一大批能效和排放较差的燃煤发电机组，新建了很多国际上最为先进的燃煤发电机组，有效地改善了我国燃煤发电对环境的不良影响，一些新的燃煤发电机组的排放已经接近了燃气发电机组的排放水平，成效十分显著。大型发电集团是我国动力煤使用的绝对主力，其均为国有企业，有能力更有责任在动力煤的清洁使用上高标准严要求，全面严格落实国家有关法律法规和相关政策。但应该认识到：一方面，我国大型发电集团动力煤使用的环保治理还存在着区域性的不平衡问题，一些经济发达地区的治理已经达到了较高的水平，但一些经济欠发达地区或边远地区的环保治理还没有得到足够重视，治理水平相对落后。大型发电集团在动力煤清洁利用方面目前存在的问题主要表现为： (1)部分燃煤电厂进厂煤还是采用汽车运输方式。 (2)脱硫脱硝尚未全面实现与发电同步运行。 (3)气体排放和灰水排放需进一步深化治理。随着科技的进步和社会对环境要求的提高，以往未被认识和重视的一些污染物质的排放，需要进行治理。如：磷(P)、氟(F)、氯(c1)、汞(Hg)、砷(As)、铍(Be)、镉(Cd)、硒(Se)、铅(Pb)、锰(Mn)、铬(Cr)、镭(Ra)、铀(u)、镍(Ni)、钒(V)、铋(Bi)等有毒有害微量元素的排放。因此，解决环保问题还远未终及。 (4)燃煤发电形式还很单一，更多燃煤洁净发电技术尚未得到应用。目前国际上普遍认可的燃煤洁净发电技术主要有：常压循环流化床(CFB)、整体煤气化联合循环(IGCC)、增压循环流化床联合循环(PFBC)、常规煤粉炉加烟气脱硫脱硝(PC+FGD+SCR)技术等。有些技术在我国的实际应用还很少。 (5)很多大型燃煤锅炉设计煤种等级过低。从宏观上看，现在我国很多大型燃煤锅炉设计煤种的等级过低。这与我国煤炭生产和市场供给长期处于较落后状态有着直接的关系。由于煤炭生产加工长期处于落后的状况，大量高灰分高含矸的煤炭均直接进入市场销售，动力煤使用企业只能从这些低质煤炭中采购和使用。因而，燃煤锅炉的设计煤种也只能依据实际可采购煤炭的质量情况来确定。燃煤锅炉设计煤种的选定．对其生产运行起着决定性作用。理论上，锅炉最佳使用煤质与设计煤质基本一致或接近。因此，选择低等级煤炭作为锅炉设计煤种将产生如下结果：锅炉的建设成本、运行成本均会较高，设备使用寿命缩短；大量低等级动力煤的运输造成了大量的运输能源损失；误导动力煤市场对高品质煤的真正需求．延误动力煤深加工的良性发展。 2 、动力煤汽车运输的环境污染

我国煤与瓦斯共采：理论、技术与工程

一第39卷第8期煤一一炭一一学一一报 Vol.39一No.8一一2014年 8月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Aug.一 2014一谢和平,周宏伟,薛东杰,等.我国煤与瓦斯共采:理论二技术与工程[J].煤炭学报,2014,39(8):1391-1397.doi:10.13225/https://www.360docs.net/doc/3e15387959.html,ki.jccs.2014.9038 Xie Heping,Zhou Hongwei,Xue Dongjie,et al.Theory,technology and engineering of simultaneous exploitation of coal and gas in China [J].Journal of China Coal Society,2014,39(8):1391-1397.doi:10.13225/https://www.360docs.net/doc/3e15387959.html,ki.jccs.2014.9038 我国煤与瓦斯共采:理论二技术与工程谢和平1,周宏伟2,薛东杰2,高一峰3 (1.四川大学,四川成都一610065;2.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京一100083;3.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州一221008) 摘一要:针对我国煤层低渗透二强吸附的特点,系统分析总结了我国煤与瓦斯共采基础理论与关键技术的研究现状与最新进展三在基础理论研究方面,着重阐释了采动力学及瓦斯增透理论的定量评价理论体系;在关键技术研究方面,重点介绍了卸压开采抽采瓦斯技术体系二全方位立体式抽采瓦斯技术体系二深部薄厚煤层瓦斯抽采技术体系的技术组成与最新科研进展三进一步指出了建立煤与瓦斯共采理论体系所面临的难题与挑战,展望了煤与瓦斯共采未来的发展方向三关键词:煤与瓦斯共采;基础理论;工程技术;最新进展中图分类号:TD712一一一文献标志码:A一一一文章编号:0253-9993(2014)08-1391-07 收稿日期:2014-06-30一一责任编辑:王婉洁一一基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201201);教育部博士点基金资助项目(20130023110017)一一作者简介:谢和平(1956 ),男,湖南双峰人,中国工程院院士三E -maill:xiehp@https://www.360docs.net/doc/3e15387959.html, Theory ,technology and engineering of simultaneous exploitation of coal and gas in China XIE He-ping 1,ZHOU Hong-wei 2,XUE Dong-jie 2,GAO Feng 3 (1.Sichuan University ,Chengdu 一610065,China ;2.State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ,China University of Mining and Technology (Beijing ),Beijing 一100083,China ;3.State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering ,China University of Mining and Technolo-gy ,Xuzhou 一221008,China ) Abstract :Considering the low permeability and enhanced adsorption of coal seams in China,the authors made a brief review about the status and latest progress on the fundamental theory and key engineering technology development on the simultaneous exploitation of coal and gas.On the basis of theoretical research,the authors laid stress on interpreta-tion of the mining-induced mechanics and theory of quantitative evaluation on enhanced permeability of coal.Then the latest scientific research in key technologies is focused on the stress-relief-induced gas extraction technology system,the spatial direction-based gas extraction technology system,and some advances of extraction technology system used in the thick or thin coal seam in deep.Furthermore the problems and challenges facing the prospect and establishment of theory on simultaneous exploitation of coal and gas were discussed.Key words :simultaneous exploitation of coal and gas;fundamental theory;engineering technology;latest progress 一一煤炭是我国主体能源,瓦斯作为煤的伴生产物,不仅是煤矿重大灾害源和大气污染源,更是一种宝贵的不可再生能源三我国瓦斯总量大,与天然气总量相当,且随着采深的增加,瓦斯含量将显著增大三实现煤与瓦斯共采,是深部煤炭资源开采的必然途径三深部煤与瓦斯共采不仅能保障我国经济持续发展对能源的需求,还将进一步提升我国煤矿安全高效洁净的生产水平,尤其对优化我国能源结构二减少温室气体

煤炭行业发展现状及趋势分析

煤炭行业发展现状及趋势分析 2013-03-11 10:34 来源：钢联资讯煤（煤炭）是指植物遗体在覆盖地层下，压实、转化而成的固体有机可燃沉积岩。根据《国民经济行业分类》（GB/T4754－2002），公司所在的行业属于采矿业中的煤炭开采和洗选业，包括对各种煤炭的开采、洗选、分级等生产活动，不包括煤制品的生产、煤炭勘探和建筑工程活动。煤炭行业的主管部门主要有国家发改委及国家能源局、国家安监局及煤矿安监局、煤炭工业管理局、中国煤炭工业协会、国土资源部、工业和信息化产业部等。 1、煤炭行业发展趋势分析（1）能源行业发展的重点 “十二五”期间，我国能源发展将突出七个重点。一是要优化发展化石能源，合理控制煤炭产量，努力保持国内原油产量的基本稳定，提高天然气供应能力；二是要加快推进非化石能源发展，确保到2015

年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到11%以上；三是要加强能源输送管网建设；四是要加快能源科技装备创新；五是要加强节能减排；六是要加强国际能源合作；七是要推进能源体制改革。在能源开发投资战略上，“十二五”国家将对东部地区实施煤炭消费总量控制。将对环渤海、长江三角洲、珠江三角洲和东北的部分地区，严格控制煤电发展，煤电建设仅考虑支撑电源建设和消耗进口煤炭的电厂建设。东部的电厂建设将以核电和燃气电厂为主。（2）“十二五”煤炭产业的布局煤炭工业的“十二五”布局将与“十一五”有较大变化。“十一五”期间，我国煤炭产业布局以区域生产为主。根据煤炭资源、区位、市场等情况划分煤炭调入区、煤炭调出区和煤炭自给区三个区域。其中调入区为京津冀、东北、华东、中南四个规划区，调出区为晋陕蒙宁规划区，自给区为西南、新甘青两个规划区。今后五年的煤炭建设将向中国西部转移。 “十二五”期间全国煤炭生产开发布局将变为：控制东部、稳定中部，开发西部。在建设方面，东部将接续建设，中部适度建设，西部重点建设。到“十

我国煤炭技术发展现状参考文本

我国煤炭技术发展现状参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

我国煤炭技术发展现状参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。随着现代科学技术的快速发展，现代化的新理念、新工艺和新技术不断渗透到煤炭科学技术领域，有力地促进了煤炭科学技术的迅猛发展。，也将有效地促进我国煤炭科学技术的不断发展。 1煤炭技术进步得到了长足发展 1）煤田地质勘探精度、快速建井和巷道掘进技术水平不断提高以高分辨率三维地震勘探技术为核心的精细物探技术，结合其他的高精度、数字勘探技术的应用推广，极大地提高了井田的精细化勘探程度，为大型矿井设计提供了资源保障。深井、厚冲积层条件下的矿井建设水平不断提高，采用钻井法、冻结法两种凿井工艺，基本解决了近

600米厚松散冲积层的矿井建设难题，达到国际领先水平；千米深凿井技术和工艺取得了突破性进展，立井井筒施工速度达到每月230米以上，创造了世界纪录。煤巷、半煤岩巷掘进技术装备得到长足发展，研制成功了一系列高可靠性的半煤岩巷掘进机，配合巷道锚杆锚索支护新技术，显著地提高了巷道掘进施工的机械化水平，为我国现代化矿井建设提供了有力的技术保障。 2)煤矿综采成套装备水平得到提升，高产高效矿井建设取得巨大成就近几年来，自主研究开发了具有国际先进水平的大功率电牵引采煤机，具有电液控制功能的大采高强力液压支架，大运力重型刮板运输机及转载机，大倾角、大运力胶带输送机，可为开采煤层厚度5米左右、配套能力每小时2500吨、年生产能力600万吨的综采工作面提供成套

薄煤层群煤与瓦斯共采技术研究_舒彦民

技术经验薄煤层群煤与瓦斯共采技术研究舒彦民1，赵益2，孙建华2，姜天文2，张锦鹏2 （1．龙煤集团七台河分公司，黑龙江七台河154600；2．黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027）摘要：七台河矿区具有煤层薄、透气性差、煤的坚固性系数小、瓦斯含量高、吸附性强、瓦斯涌出初速度衰减快等特点，同时矿区煤层群具有分组性，各组内煤层间距较小。为解决煤层顺层钻孔施工难度大、瓦斯抽放效果差，以及回采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度容易超限等难题，提出沿空留巷邻近层瓦斯抽采技术，构建了七台河矿区薄煤层群煤与瓦斯共采技术体系，并在七台河桃山矿进行了应用研究。应用结果表明，该技术能够实现煤与瓦斯安全高效共采。关键词：煤与瓦斯共采；保护层开采；沿空留巷穿层钻孔；瓦斯抽采中图分类号：TD712+．67 文献标志码：B 文章编号：1008－4495（2011）04－0047－03 收稿日期：2010－12－02；2011－03－25修订作者简介：舒彦民（1966—），男（满族），黑龙江阿城人，硕士，高级工程师。七台河矿区位于黑龙江省东部，地处勃利煤田，煤炭资源赋存条件较差，向斜、背斜构造及断裂构造较多，煤层平均厚度0．86m ，是全国煤层最薄的矿区之一。产品以焦煤、1/3焦煤和动力煤为主，是全国三大稀有保护性开采煤田之一。目前，七台河矿区部分生产矿井的开采深度已达－500 －600m ，且开采深度、瓦斯含量和瓦斯涌出量每年以较高的速度递增，未来10年，煤与瓦斯突出威胁继续增大，深部开采面临巨大的技术挑战；另一方面，瓦斯（煤层气）既是我国煤矿生产过程中的主要灾害源，也是一种洁净能源和优质化工原料，是21世纪的重要接替能源之一。针对七台河区煤层群的煤层薄、透气性差、煤的坚固性系数小、瓦斯含量高、吸附性强、瓦斯涌出初速度衰减快等特点，考虑到矿区煤层群具有分组性，各组内煤层间距小，存在邻近层和采空区瓦斯涌出量大，煤层顺层钻孔施工难度大、抽放效果差，回采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度容易超限等问题，提出煤与瓦斯共采技术新思路：煤层群进行分组开采，每组选取最佳首采关键层作为保护层进行开采，同时结合沿空留巷穿层钻孔抽采技术，对邻近层卸压瓦斯进行抽采，实现连续抽采卸压瓦斯与回采工作面采煤同步推进，实现高效的工业化煤与瓦斯共采，将抽采的高、低浓度瓦斯分别输送到地面加以利用。 1煤与瓦斯共采的基础理论煤与瓦斯共采是针对我国高瓦斯矿区煤系地层多为煤层群的条件和煤层的低透气性特征，将煤与瓦斯作为资源，结合我国煤矿长期治理瓦斯的成功经验，通过固、气2套系统进行煤与瓦斯安全高效共采的矿井瓦斯治理理念与方法，即通过“首采煤层”的开采，在煤系地层中产生“卸压增透增流”效应图，形成瓦斯“解吸—扩散—渗流”活化流动的条件，并通过合理高效的瓦斯抽采方法和抽采系统，同时实现瓦斯资源的高效抽采。瓦斯资源的抽采可大幅度地减少“卸压煤层”的瓦斯含量，消除其煤与瓦斯突出危险性，减少卸压煤层开采时的瓦斯涌出量，从而实现卸压煤层的安全高效开采［1－2］。1．1 采空区顶板裂隙发育及瓦斯流动规律煤层开采将引起岩层移动与破断，并在岩层中形成采动裂隙。按采动裂隙性质可分为2类：离层裂隙；竖向破断裂隙。当采空区顶板充分垮落后，采空区中部岩层和下方的矸石紧密接触，从而使得采空区中部顶板岩层裂隙基本被压实，其四周形成一个环形的采动裂隙发育区，称之为“O ”形圈。在“O ”形圈上方或者下方受采动影响的煤层瓦斯在含量梯度和压力梯度作用下以扩散和渗流的形式向“O ”形圈内运移，使得“O ”形圈成为卸压煤层瓦斯聚积和运移的主要通道［3－5］。研究表明，在采空区竖直方向上，形成了一个 “∩”形拱采动裂隙区。采空区不同涌出源的瓦斯在浮力作用下沿采动裂隙带裂隙通道上升，上升中不断掺入周围气体，使涌出源瓦斯与环境气体的密度差逐 · 74·

煤矿瓦斯抽采新技术

中国矿业大学级士研究生课程考试试卷考试科目煤矿瓦斯抽采新技术考试时间学生学号所在院系任课教师

中国矿业大学研究生院培养管理处印制

高瓦斯低透气性煤层增透技术研究现状综述摘要：煤炭是我国的基础能源，随着开采深度的增加，瓦斯已成为严重威胁煤矿安全生产的主要因素。由于我国煤系地层普遍属于低渗透性煤层，与国外相比瓦斯抽采效果很不理想。因此，利用煤层增透技术，增大高瓦斯低透气性煤层的透气性，提高瓦斯抽采效率，已成为实现煤矿安全高效生产的关键。本文通过查阅文献资料，首先介绍了近年来国外诸多专家学者们关于煤层透气性影响因素的研究成果。接着通过实例说明了国煤矿煤层瓦斯抽采存在的主要问题，并对问题进行分析。然后根据存在的问题着重介绍了目前国增加煤层透气性的主要方法和技术手段，并列举数据和相应实例对各种增透技术的效果和优缺点进行说明。最后，从理论和技术两个方面对现阶段煤层增透技术研究中可能存在的问题进行了探讨，并总结了原因，并对将来的技术发展进行了展望。关键词：高瓦斯低透气性煤层；卸压增透；研究现状 1 前言煤炭是我国的基础能源，瓦斯灾害已成为威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。而我国煤系地层普遍属于低渗透性煤层，研究表明:我国煤层渗透率一般在(0.001～0.1)×10-3um2，国渗透率最大的煤田也仅为(0.54～3.8)×10-3um2，其渗透性比美国低2～3个数量级，并且随着煤层开采深度的增加，煤层透气性随之减小，致使煤层气预抽难以实施，效果很差，从而严重影响了煤层瓦斯的抽采率和瓦斯抽采效果。因此，通过对高瓦斯低透气性煤层卸压增透，提高抽采钻孔的单孔有效影响围，已成为实现煤矿可持续发展的关键环节。 2 国外煤体透气性的影响因素研究现状 2.1国外研究现状 1988年Mckee等通过对美国皮申斯、圣安和黑勇士盆地煤层渗透率与埋藏深度关系的研究发现，随着煤层埋藏深度和有效应力增加,煤层割理缝的宽度减小,渗透率呈指数降低。Harpalani和Mcpherson研究了应力对美国中西部煤的气体渗透率的影响，得出渗透率随应力呈指数下降。1997年Enever等通过对澳大利亚煤层渗透率与有效应力的相关研究发现，煤层渗透率变化值与地应力的变化呈指数关系。 2.2国研究现状 1987年林柏泉、周世宁研究了在孔隙压力一定的条件下，渗透率和围压力以及煤样变形间的关系；得出在围压力不变的前提下，孔隙压力和渗透率以及煤样变形值间的关系基本