“先抽后采”是确保煤矿安全高效生产的重要条件.docx

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1、淮南瓦斯治理“十二字方针”技术成果沟通会专题技术报告“先抽后采”是确保煤矿平安高效生产的重要条件胡千庭煤炭科学探讨总院重庆分院2003年11月“先抽后采”是确保煤矿平安高效生产的重要条件It.ltt40X07)1、瓦斯抽放的多重意义对瓦斯矿井而言，煤矿生产过程中的最大平安隐患是瓦斯事故，表1为我国1990年到2000年次死亡3人以上重大瓦斯事故的死亡人数及占总死亡人数的比例。由表1可明显看出：一次死亡3人以上重大瓦斯事故所占比例逐年上升，酸窗达到45.61%,1996年以后始终保持在40%以上。因此，瓦斯事故是我国煤矿平安事故居高不卜的主要冲突，有效限制瓦斯事故是解决我国煤矿平安问题的关键。表

2、11990年2000年我国煤矿一次死亡3人以上篁大瓦斯事故死亡人数及比例年份199019911992199319941995199619971998199920003人以上瓦斯事故死亡人数12851364135816752157216225853080247024892600占总死亡人数比例(%)19.7225.1027.4831.1730.7433.8540.3745.6140.2745.1144.91由于瓦斯事故的危害极大，消退瓦斯事故隐患须耍花费较多的时间、空间和费用，对尚瓦斯突出矿井,机械化采掘设备很难发挥效用,煤巷掘进速度通常都难以超过100nv月，回采工作面产量通常难以超过100万

3、t/a。因此，瓦斯灾难事故的威逼也极大限制了煤旷生产规模、生产效率和经济效益的提高.瓦斯灾难的有效限制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。然而，瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用，可以给煤矿带来较好的经济效益。我国埋藏2(XX)n以内浅瓦斯资源量(煤层气)约3()Bm1.相当于约40Gt标准媒，按我国现有能耗标准，相当于我国约运用27年的能源.瓦斯还是一种温室气体，温室效应是二氧化碳的21倍，按生产吨煤排放IOma瓦斯估算，近年在煤炭生产过程中涌出的瓦斯量约140亿m,其中抽放员约12亿nd利用量不足50%：因此年排入大气中的瓦斯产生的温空效应约相当丁排放2亿ICo3

4、,过去200300年来，大气中甲烷浓度已增加一倍。据测算，大气中甲烷浓度每增加1X106,可导致地球表面温度增加IC。目前，国内煤犷瓦斯抽放率不足10%.假如瓦斯抽放率能够增加到30%,每年可抽出瓦斯约42亿11,按0.75%瓦斯浓度限制,可削减通风实力106.5万m%nin,这对减轻通风压力，确保煤矿平安生产是特别有利的。依据黑龙江省历年的统计资料分析，3人以上重大瓦斯事故中，由于风量不足造成死亡字故67次,死亡666人,而黑龙江省2001年的瓦斯抽放珏仅577万nR占全国煤犷瓦斯抽放珏的0.52%,煤炭产量约占全国煤炭产量的6.1%,不强化瓦斯抽放，不能说教训不惨痛。从历史数据看，瓦斯抽放

5、量多的丁区,瓦斯事故明显削减,如抚顺、阳泉、淮南、松藤、盘江等犷区。因此，瓦斯抽放对限制重大瓦斯事故是特别有利的。假如我国瓦斯抽放地达到42亿11并全部被利用，相当于增加570万吨标准煤，可缓解能源惊慌局势，可增加产值15亿元以上：同时还可减排CO26750万吨，极大削减大气污染,利丁净化空气,假如将这些指标进入CDM减排市场,按减排单价4美元八CO2计算，交易价值达22亿元以上，累计增加产值37亿元：平均抽放瓦斯成本按（）.35元/O?计兑，将花去成本14.7亿元：CDM减排交易成本按25%计算，花去成本5.5亿元，于是总共还可.赢利16.8亿元.假如将这笔资金投入到煤矿平安设施设备改造以及

6、技术研发升级，则燥矿平安的现状将会极大地改善。明显，瓦斯抽放并加以利用是煤矿企业摆脱平安、经济逆境，利于百姓、利于企业、利于国家、利于社会的一举多得、积他行善的好事。全社会都应主动提倡，全力支持这事业。2、国外限制瓦斯事故的措施以及瓦斯抽放的发展方向美国近54F煤矿总死亡人数基本限制在40人以内，煤炭产量每年约10亿3百万吨死亡率限制在0.04以内，基本限制住了重大瓦斯死亡事故。美国取得煤矿平安的好成果，除有法律、管理、资金投入等诸多方面因素外，强化瓦斯抽放不能说不是个主要因素.美国以地面钻孔瓦斯抽放（煤乂气开发）为主，1981年起先从事煤匕气商业化开采，1989年取得突破性进展，1991年产

7、量超过90亿m,1994年达到215亿m,其中，在未开采矿区抽出180亿nA占总产量的83.7%,12个生产矿井抽出35亿n美国地面钻孔抽放瓦斯的胜利主要在东部的拱勇士盆地（如宾夕法尼亚系的Potisville组，煤层埋藏深度I52915m,煤层厚度约1m,属于多煤层群,含气量一般大于8m3,平均透透率为IXIoUm25XIOjUmj）和西部的圣胡安盆地（如白垩纪水果地组煤层，埋藏深度较大，厚度通常在几米以上，属高挥发分烟煤，含气量8192m%,平均渗透率为5X10m50Xl0m)目前美国年抽出瓦斯量已接近400亿11,巨大的瓦斯抽放量已成为美国个重要的能源开发产业。美国12座矿井从事煤层气工

8、业化开采，大大削减了砂井通风费用，改善了生产平安条件，从根本上防止了瓦斯灾难事故的发生，并向市场销件了大量的高质量气体，产生了显著的社会经济效益。英国媒厅历史上约石15000人死于比斯爆炸事故,最严峻的次是1913年10月14日发生在Senghenydd煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡439人.，但从1979年以来就再也没有发生瓦斯爆炸死人事故，这与严格执行瓦斯抽放及管理亲密相关。首先通过瓦斯抽放，确保通风实力能够为效稀释瓦斯，煤旷必需建立明确的瓦斯抽放管理系统.包括瓦斯抽放的政策、组织管理机构、抽放工程和抽放舟的严格安排、抽放技术管理规定、抽放结果监测并公示，抽放后的系统平安评估等。各环节职责和目标

9、都特别明确，每年由管理系统以外的内行专家进行一次瓦斯抽放管理系统审直，不能有效限制瓦斯灾难时，必需刚好予以调整瓦斯抽放管理系统的相关内容.英国生产JT井的瓦斯抽放率达到45%以上，抽出的瓦斯全部被利用。英国在废弃矿井瓦斯抽放方面也取得胜利，抽放废弃矿井的瓦斯用于发电，获得了新的干净能源，同时削减废弃矿井瓦斯向大气泄露，削减了对环境的污染。澳大利亚也是世界上主要产煤国之一，他们对瓦斯抽放也极为重视。澳大利亚立法规定，煤层瓦斯含量高于l()mt时必需进行抽放，只有当瓦斯含量低于IOm力时方可在足够供风条件下布置采掘工程。澳大利亚BHP公司在鲍恩和悉尼盆地实施的煤层气开发安排中，在鲍恩盆地北部的布罗

10、德梅多地区试验过未开采区地面钻孔煤层气开发，但由于煤层渗透性差、水力压裂成本高、效率低，使开发在经济上成为不行行，因此澳大利亚目前主要还是在煤厅井下抽瓦斯。澳大利”悉尼和鲍恩煤田广泛采纳井下水平钻孔和斜交钻孔抽放瓦斯，使煤层瓦斯含量降低到(35)11t以下，基本上歼灭了瓦斯灾难事故，抽出的瓦斯广泛应用于发电，也取得了显著的社会经济效益。前苏联是世界上煤层气资源量最丰富的国家,由于经济等方面的缘由,至今仅限于为解决煤矿平安问题而进行井下抽放.在.1985年瓦斯抽放量就超过f21亿m这对有效限制瓦斯事故起到了重要作用。加拿大燥层气资源量占世界其次位，地面钻孔开发仍处于勘探试验阶段.据预料，假如加农

11、大实行与美国样的煤层气开发实惠政策，将会大大加快加拿大煤必气工业化开发的进程.波兰下西里西亚、上西里西亚和芦布林盆地贮藏着煤层气含量较高的烟煤，目前上西里西亚18座煤矿井下年抽出煤层气9.12亿m3,利用2.82亿11,甲烷浓度一般为57%。因此，国外煤矿瓦斯死亡事故很低的一个主要缘由就是强化瓦斯抽放、并强化瓦斯抽放的管理。在瓦斯抽放技术方面：地面估孔瓦斯抽放技术与石油自然气开发技术基本相同，主要采纳如图1所示三种方式抽取煤层瓦斯。通常经过偌孔、完井、固井、对煤层强化处理、排水、抽气、气水分别等工艺抽取煤层气（瓦斯）。井下乩斯抽放方法与我国状况基本类似，但澳大利亚等国家主要采纳树状瞅U钻孔预抽

12、煤乂瓦斯取得了好的效果（如图2所示）。地表图1：地面钻孔抽放瓦斯方式图2：树状结构拐弯眼块层钻孔预抽瓦斯3、我国煤层条件下瓦斯抽放的模式3.I地面钻孔抽放瓦斯模式我国在20世纪80年头末借鉴美国的胜利阅历，开展地面钻孔抽放瓦斯的勘探及试验工作，主要试验垂直钻孔进入煤层或采空区抽放未采动煤层或采空区瓦斯，至今已试20()多口井，其中国外投资21口井，国内投资M)O多口井。从测井数据看，美国地面钻孔开发煤层气的选区标准通常要求渗透率不低于1X10l11而我国煤层渗透率普遍都达不到这个标准(如表2所示)。依据文献的探讨，我国地面钻孔要想获得日产气量3000md以上时，煤U渗透率必需大05X10m：,

13、结合含气责等因素分析认为：我国煤层气离产区为晋城潘庄旷区，中产区为长治电留区、开平钱家营区、大城Il区。应当说离柳丁区也可能成为高产区。表2我国部分地区煤层，试井沿透率统计表(D地区渗透率/XlO3Utn2地区港透率IO3UM1地区渗透率101m:树山1、2井3.5安阳、红岭0.03920.28柳林、杨家坪0.0069-1.31唐山40.1安阳1井0.315柳林三交25唐山50.0260.22安阳20.282煤柳I1.38开滦4家沟0.79安阳30.159煤柳2().01大城0.50.9安阳40.0392煤柳30.66大城1-10.12沈阳红阳0.002-0.17煤柳4井0.96大城参I0.5

14、帙法大兴0.2吴堡试1().01大城试10.()03秩法3号0.22试10.65晋城试1号孔0.51SG-332试20.2晋城潘2井1.53SG-60.6试310.45音城CQ-9井3.16HW-I2.88试418.56沁海参I井0.07HW-23.64韩城不屯留20.1冷水江试I0.01曲试J0.04屯留31.01准东10.04淮南潘集0.17-0.14地面钵孔抽放采空区瓦斯在淮北、铁法等矿区都取得胜利。淮北矿区1994年底起先在桃源矿1018首采工作面进行地面钻孔抽放采空区瓦斯试验，前半年平均抽放量577m,以后衰减，共抽14个月，抽出瓦斯18Okm3,瓦斯抽放率达到64.1%,抽放瓦斯浓

15、度始终保持在90%以上，钻孔抽放半径可达30Om以上，抽气量不的缘由主要是采空区气源不足。铁法矿区首先在大兴矿北一采区405工作面进行地面钻孔抽放采空区瓦斯试验，共打3个试验孔，孔间距150m,钻孔布置在离回风巷约50m处，套管直径180mm。起先抽放时单孔H抽气量3440m%l,呈递减趋势，停抽I2天又更原，抽气瓦斯浓度都在95%以上。目前为止，矿区已施工15口地面钻井抽放采空区瓦斯。明显，地面粘孔抽放采空区瓦斯的技术是胜利的，只要有足够气源，并合理设计孔间距和平面位置，能够取得好的抽放效果.3.2顺煤层钻孔8（抽煤层瓦斯模式眼煤层钻孔预抽煤层瓦斯是种主流发展技术，它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下进行,给采掘工作创建平安环境,抽瓦斯成本也相对较低.但由丁我国煤以透气性较低，燥层可钻性较差，加上较长的预抽时间，使采掘接替惊慌，因此，往往难以使一些企业接受。但在雎一燥层开采条件卜.，