卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究-新能源.PDFVIP

卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究 链接：/tech/90834.html 来源：中国新能源网 卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究 1 2 1 1 李树刚 ，李生彩 ，林海飞 ，成连华 (1.西安科技学院能源科学与工程学院，陕西西安 710054；2.窑街煤电公司天祝煤矿，甘肃窑街 730084) 摘要：强调指出瓦斯不只是煤矿的一大危害，而且它还是一种宝贵的清洁能源。提出了基于采动影响下煤层瓦斯产 生“卸压增流效应”的煤与瓦斯共采的理论认识，并依此提出了几种井下抽取卸压瓦斯的方法，最后分析了煤与瓦斯 共采产生的社会经济效益。 引言 我国高瓦斯矿井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，给煤炭企业带来 沉重的经济负担，迫使许多高瓦斯突出矿井长期亏损经营，甚至濒临破产。我国煤矿防治瓦斯灾害的主要措施是强化 矿井通风、围绕安全目的抽排瓦斯、加强火源控制、瓦斯监测、建立防爆抑爆和个人防护体系。而国外先进国家却把 瓦斯(煤层气)作为一种优质能源进行工业化开发利用，并使之达到规模化、商业化。 煤层瓦斯，其主要成分为甲烷(沼气)。煤层甲烷是赋存于煤层及其邻近岩层之中的一种自生自储式天然气。瓦斯是 威胁煤矿安全的一种有害气体，煤炭开采时需要花费大量人力和物力将其从井下排除，排至地表后又污染大气环境。 但同时甲烷又是 经济的可燃气体，是一种清洁、方便 3 、高效的能源，其发热量为33.5～36.8MJ/m 3 ，并且烧甲烷比烧煤的热效率高。每1m 甲烷相当于1kg多标准煤。瓦斯除做民用燃料外，还可作为化工原料生产氨气、化肥和碳黑等。因此瓦斯集利与害于 一身，是煤矿特有的宝贵资源，应该作为煤矿的第二能源加以积极开发和利用，变废为宝。 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。美国和澳大利亚的实践表明，只要政府对这种产业给予政策扶持，煤层气开发利用不仅能给社会 提供一种优质能源和化工原料，而且能极大地降低煤矿开采的瓦斯排放量，减少大气污染，降低矿井通风中能量消耗 ，为煤层气开 发和煤炭开采带来显著的经 济效益，为社会提供更多的就业机会，并带动相关产业 的发展[1] 。因此，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，促进煤层瓦斯开发和利用达到规模化生产。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、清洁的能源不会被白白地 浪费掉。 1煤与瓦斯共采技术的理论基础 限制我国高瓦斯突出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延性结构，其透气性比美国和澳大利亚低2～3个数量级，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。按美国地面 -3 2 -3 2 煤层气开发选区标准，认为煤层渗透率在(3～4)×10μm最佳，但不能低于1×10 μm 且要求煤层内生裂隙发育良好。我国煤层渗透 -3 2 率一般在(0.1～0.001)×10μm -3 2 范围内，渗透率最大的抚顺煤田也仅为(0.54～3.8)×10μm ，水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透 -3 2 率较好的矿区也仅为(0.1～1.8)×10μm ，远远不如美国圣胡安和勇士盆地。抚顺井下水平钻孔与美国同类条件比较，抚顺钻孔影响范围仅50m，而美国达到 [2] 100m。煤层的低渗透率特点，决定了我国地面开发煤层气的难度很大。