礦大課件-煤與瓦斯共采技術(shù)

4煤與瓦斯共采技術(shù)4-1煤與瓦斯共采的基本概念4-2采前地面鉆井開采煤層氣技術(shù)4-3采動卸壓瓦斯抽采技術(shù)4-4瓦斯綜合利用技術(shù)4-5煤與瓦斯共采的經(jīng)濟評價5-1煤與瓦斯共采的基本概念一、煤與瓦斯賦存特性二、我國煤礦瓦斯災(zāi)害現(xiàn)狀三、煤與瓦斯共采技術(shù)體系煤層氣資源總量：15~35萬億m3煤層氣賦存特點：煤儲層變質(zhì)程度高、滲透率低、壓力小和含氣飽和度低的特點。我國70%煤層滲透率<1×10-3μm2(陽泉3#煤為0.0375×10-3μm2、淮北8#煤為0.0075×10-3μm2、撫順煤田為（0.5~3.8）×10-3μm2、美國SanJuan煤田為（5~15）×10-3μm2、BlackWarrier煤田為（1~25）×10-3μm2）一、我國煤層氣賦存規(guī)律二、我國煤礦瓦斯災(zāi)害現(xiàn)狀2004年鄭州大平煤礦“10.20”瓦斯爆炸事故死亡148人，陜西銅川陳家山煤礦“11.28”瓦斯爆炸事故死亡166人，2005年遼寧孫家灣煤礦海州立井“2.14”瓦斯爆炸事故死亡214人。三、煤與瓦斯共采技術(shù)體系煤層瓦斯（CH4）是有害氣體，同時又是潔凈能源。

瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出，一直是我國煤礦所面臨的重大災(zāi)害。同時，因煤炭開采而排放到大氣中的瓦斯還造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞。將煤層瓦斯作為一種資源（即所謂的煤層氣）加以抽采利用，是解決上述問題的根本出路。煤與瓦斯共采煤與瓦斯共采技術(shù)體系煤層采前抽采煤層卸壓抽采提高瓦斯抽采率、降低礦井瓦斯涌出量、消除瓦斯事故瓦斯資源化利用、消除大氣污染本煤層卸壓瓦斯鄰近層卸壓瓦斯遠距離煤層卸壓瓦斯回風(fēng)井風(fēng)流瓦斯老采空區(qū)卸壓瓦斯5-2采前地面鉆井開采煤層氣技術(shù)一、開采工藝二、適用條件三、工程實例煤層氣點火陽泉目前共打13口地面羽狀水平井、11口地面垂直井進行抽采煤層瓦斯試驗，最好的單井瓦斯抽采量4000立方米/天左右。我國已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000m3/d的也只有約30口。(SanJuan煤田(14~28)×

106m3/d）如何提高煤層采前滲透率是目前尚未解決的難題。5-3采動卸壓瓦斯抽采技術(shù)一、采動巖層移動對瓦斯卸壓運移的影響二、本煤層采動卸壓瓦斯抽采技術(shù)三、煤層群采動卸壓瓦斯抽采技術(shù)實踐證明，一旦煤層采動，煤層滲透率將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍。因此，我國應(yīng)重視對卸壓瓦斯的抽放。將煤層瓦斯作為一種資源，煤礦從采掘部署上把瓦斯抽放當(dāng)作正規(guī)的開采工藝流程，利用采動礦山壓力與巖層移動對煤層瓦斯的卸壓作用，從時間、空間與資金上給于保證，對抽放瓦斯進行利用。

一、采動巖層移動對瓦斯卸壓運移的影響

顯然，瓦斯卸壓運移與采動巖層移動及采動裂隙的動態(tài)分布特征有著緊密的關(guān)系。

巖層控制的關(guān)鍵層理論為采動巖層運動規(guī)律提供了新的理論基礎(chǔ)。卸壓瓦斯抽采技術(shù)體系

發(fā)現(xiàn)了采動裂隙動態(tài)分布的“O”形圈規(guī)律

煤與煤層氣共采的“O”形圈理論

“O”形圈相當(dāng)于一條“瓦斯河”，周圍煤巖體中的瓦斯解析后通過滲流不斷地匯集到這條“瓦斯河”中。因此，卸壓瓦斯抽放鉆孔應(yīng)打到采動裂隙“O”形圈內(nèi)，以保證鉆孔連續(xù)抽采、較高的瓦斯抽采率?！癘”形圈抽放理論，在一些礦區(qū)（如淮北、陽泉、淮南）的卸壓瓦斯抽放中對鉆孔布置起到指導(dǎo)作用。桃園礦地面瓦斯抽放鉆井位置平面示意圖桃園地面斯

抽放站照片

抽放瓦斯

點火照片

關(guān)鍵層運動對瓦斯卸壓運移的影響關(guān)鍵層運動影響鄰近層瓦斯動態(tài)涌出主關(guān)鍵層位置影響下解放層最大卸壓高度關(guān)鍵層運動影響卸壓瓦斯抽采鉆孔破壞Ⅰ：導(dǎo)氣裂隙帶；Ⅱ：卸壓解吸帶；Ⅲ：原始賦存帶瓦斯卸壓運移的“三帶”陽泉15煤綜放面初采期瓦斯涌出特征統(tǒng)計結(jié)果鄰近層瓦斯涌出特征鄰近層瓦斯沒有涌入工作面鄰近層瓦斯涌出第1次峰值鄰近層瓦斯涌出第2次峰值高抽巷開始大量抽出瓦斯推進距/m瓦斯涌出量/m3·min-1＜10.1~21.5/16.110.1～21.5/16.120.6～26/24.537～41.6/38.51.3～6.44/3.27.5～16/10.517.0～29.0/22.71.5～6.1/4.08205綜放面具有三層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)綜放面上覆巖層移動動態(tài)及卸壓瓦斯涌出規(guī)律K8206綜放面一層復(fù)合關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)上覆巖層移動動態(tài)及卸壓瓦斯涌出規(guī)律

覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)對初采期鄰近層瓦斯卸壓涌出特征起控制作用，不同關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)條件下鄰近層瓦斯卸壓涌出的規(guī)律不同，治理初采期瓦斯的后高抽巷應(yīng)根據(jù)具體覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)進行布置。煤層上方240m處巖層膨脹率分布模擬實驗臺實物模型尺寸：3.2m×1.7m×1.6m模型主體框架圖模型采動系統(tǒng)圖

U＋I型通風(fēng)U＋Ⅱ型通風(fēng)Fluent數(shù)值模擬采動卸壓瓦斯抽采走向高抽巷傾向高抽巷傾向穿層孔頂板走向孔地面鉆井底板巷穿層鉆孔底板巷穿層鉆孔中國煤礦瓦斯抽采量的增長情況19652007199519851506004400328陽泉、淮南、水城、盤江、松藻、晉城、撫順、淮北等10個礦業(yè)集團年抽采量超過1億立方米山西、遼寧、安徽、重慶等5個省市年抽采量超過2億立方米

三、煤層群采動卸壓瓦斯抽采技術(shù)5-4瓦斯綜合利用技術(shù)一、民用燃氣二、瓦斯發(fā)電三、其它工業(yè)用途四、瓦斯液化利用陽煤集團是我國最早瓦斯利用的企業(yè)之一，已經(jīng)有50年的歷史。累計抽采瓦斯46億立方米，利用瓦斯11億立方米。建造儲配站6座，敷設(shè)中低壓輸配管路791公里。2007年抽采4.4億m3，濃度30%以上的可利用瓦斯量3億立方米。民用和發(fā)電等工業(yè)總利用量1.98億立方米，利用率66%。一、民用燃氣和辦公樓中央空調(diào)陽泉市12萬戶居民約70萬人都已經(jīng)用上了瓦斯做飯礦區(qū)主要辦公樓逐步改造中央燃氣空調(diào)中央燃氣空調(diào)中央燃氣空調(diào)食堂燃氣灶二、瓦斯發(fā)電工業(yè)利用瓦斯發(fā)電廠現(xiàn)一期已經(jīng)建設(shè)成三個瓦斯發(fā)電站，其中賽魚瓦斯發(fā)電站5.4MW（3×1800），貴石溝瓦斯發(fā)電站11.4MW（6×1900），神堂嘴瓦斯發(fā)電站12.2MW（4×3040），總發(fā)電量29MW。

已建成一期年產(chǎn)40萬t氧化鋁焙燒工程計劃二期年產(chǎn)80萬噸氧化鋁10年規(guī)劃年產(chǎn)120萬噸氧化鋁大型工業(yè)燃氣鍋爐陶瓷燃氣窯爐自動化永磁材料燒結(jié)生產(chǎn)線三、其他工業(yè)瓦斯利用情況四、煤礦瓦斯液化利用瓦斯液化工廠礦交車排矸車5-5煤與瓦斯共采的經(jīng)濟評價作業(yè)動因庫高抽巷管線抽采大隊泵站作業(yè)動因材料電力職工薪酬折舊費……其他成本要素瓦斯成本瓦斯氣成本要素陽泉三礦實際成本構(gòu)成表單位：萬元作業(yè)動因年限200520062007高抽巷成本573.46860.221715.35泵站成本70.31172.4223.6管線成本413.87743.191078.93抽采大隊成本135.701847.984519.1079合計1193.34181823.79453036.9879瓦斯抽采量（萬m3）3020.818001.347085.18礦井瓦斯抽采單位成本（元/m3）0.39500.22790.4286三礦各個成本要素波動均較大五礦實際成本構(gòu)成表單位：萬元作業(yè)動因年限200520062007高抽巷成本1472.081594.091496.47泵站成本474.23474.23474.23管線成本455.67745.68