美国报废矿井瓦斯排放量的估算及方法.pdfVIP

美国报废矿井瓦斯排放量的估算及其方法 M．M．Cot6and R．C．Collingsl．C，C．Talkington2 (1．拉文里奇资源公司；2．美国环保局) 摘要：据国际气候变化委员会(IPCC)调查显示，人为资源中甲烷是全球气候变化 的第二大参与者，煤矿是排放甲烷气的主要来溉之一，约占全球甲烷排放量的8-10％． 然而关于煤矿排放甲烷的评价仅仅包括正在运营或者正在开采中的煤矿．IPCC即没 有审定，采用，签署地下煤矿区煤层气排放量估算的一套方法。也没有一个国孳时温 室气体排放总量的估计考虑到报废矿井．因为美固环保局(EPA)认为报废矿井会排 放出甲烷从而增加了温室气体的排放量，从而也对废弃地下煤矿排放气体量估算建立 了一个方法．这个蛄果表明美图报废矿井排放的气体，虽占整个煤矿区煤层气排放量 的份额不太大，但从一些案例中表明可以提高总量的5X．这个方法主要是针对美国 的煤矿，但是经过调整也可以应用到其他圈家． 1 介绍 美国环保局把煤矿捧放的甲烷作为美国温室气体总量的一部分并对其量化。这个总量并没有包 括被报废矿井的那部分，因为必须得到IPCC的同意、赞同或者认可报废矿井捧放甲烷并量化的方法 论。因此．提出对美田已知含瓦斯报废矿井的排放量进行特征化和量化方法论．这是文章发表的目 的。 2报废矿井作为甲烷排放量的一个来源 当开采煤矿捧放气体时煤层气(CBM)变成了煤矿区煤层气(CMM)。气体捧放的速率随着开 采被停止和煤矿被废弃也减小了．但是并不是完全停止．随着气体捧放速率的迅速降低，废弃煤矿 能够在相当长的一段时间里以一个趋于稳定的速率捧放气体，否则一旦煤矿被水淹没，煤矿持续产 生气体的时问只有几年． 3影响甲烷排放的几个因素 为了从美墨报废矿井中得到捧放甲烷总的估计量。知道单个煤矿捧放速率变化的原因是必要的。 由以下几个因素影响报废矿井的CMM捧放速率t(1)废弃时问l(2)煤的吸附特征和气体容最； (3)甲烷气流动能力；(4)被承淹没；(5)存在气体出口溺：(6)煤矿密封情况． 3．1煤矿废弃时问 为了计算的方便，废弃的时间以煤矿通风停止算起．这个捧放速率早期迅速下降然后变平缓， 以后的许多年里保持着一个较低的捧放速率． I拈 3．2煤的吸附特征和气体容量； 甲烷气被吸附的容量作为一种压力状态可以通过理论的吸附特征数学函数来表征，这个朗缪尔 等温线函数一般寸以应用到煤层上吸附的甲烷，朗缪尔等温线的一般表达式为： V=VLP，(P+PL) (1) orscf／t V—一在平均温度和每顿煤的压力的条件下甲烷气的容量，m3／t orscf／t VL——朗缪尔体积常数，m3／t P——煤夹板之间的压力，kPaorpsia or PL——朗缪尔压力常数，kPa psia 朗缪尔VL和PL常数由吸附实验资料的数据决定。 3．3甲烷流动能力 甲烷气流动是通过煤中微小的孔隙以漫散的方式到煤夹板。一旦甲烷气在夹板中，气体主要处 在自由状态和气体的运动规律由这个孔隙决定。气体的运动状态的方程式： q=PI(Pw2-P眨)n (2) PI条件结合了岩石的渗透性、气体的粘性、向下压力和蓄气空间的几何和结构特征，和单位流 量的大小，煤矿和大气之间是通过井筒连接(直筒或者超负荷破碎的管道)。未开采煤的煤矿内部 (Pw)， 和外设都是储存甲烷的空间。收回速率(q)是PI条件产物和不同于在这个井中的压力， 煤