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新疆巴里坤煤矿区煤层气地质特征研究与评价摘要：本文从煤层、煤质特征，煤层含气性及储层物性特征，顶底板岩性特征及水文地质条件等方面分析研究了巴里坤煤矿区的煤层气地质特征，估算了煤矿区煤层气资源量。
研究认为矿区煤层发育，煤的变质程度中等，煤层含气量较大，煤储层物性条件较好，顶底板及水文地质条件有利于煤层气的保存。
矿区煤层气资源丰富，随埋深的增加具有煤层气开发潜力，特别是东部石炭窑区，可作为下一步煤层气开发的有利区。
关键词：煤层气；煤质特征；煤层含气量；煤体结构；顶底板1、概况矿区地处新疆维吾尔自治区东部，东天山北麓准噶尔盆地东部南缘，整体呈北西～南东向展布，东以石炭窑复向斜南翼出露的石炭系地层为界，西至纸房断裂，北起挪依什卡拉～沙尔布拉克断层，南到巴里坤煤矿断层，面积约1245km2。
境内煤炭资源丰富，查明及预测1000m以浅煤炭资源量16亿吨，煤质优，煤田简易瓦斯测试多个采样点瓦斯含量大于1m3/t。
矿区共有8对矿井，是自治区重要煤炭生产基地，开发前景十分广阔。
前人对该区煤层气条件研究甚少，瓦斯是危害煤矿安全生产的重要因素，为了合理开发利用区内煤炭和煤层气资源，从而提高采煤的安全系数，本文从矿区构造、煤层、煤质及煤层气地质特征等方面对区内煤层气地质条件进行论述和研究，有利于矿区煤炭、煤层气能源的综合开发利用，并为下一步开展煤层气工作提供依据。
2、基本地质特征2.1地质构造矿区位于新疆大地构造一级单元准噶尔一北天山（Ⅱ），二级单元东准噶尔地槽褶皱带（Ⅱ1），三级单元北塔山复背斜（Ⅱ1-8）。
主要受北面和北北西两组断裂的控制，坳陷内形成雁状排列的次一级凹隆相间出现的复杂构造。
各山间盆地的大小、基底起伏及沉积的中新生代地层厚度均不相同，含煤岩系的厚度及成煤条件都存在一定差异。
2.2煤层特征矿区内含煤地层为下侏罗统八道湾组（JIb），根据煤层分布和含煤性将本区分为东（石炭窑）、中（段家地）、西（纸房）三个区。
我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展摘要：煤矿区煤层气开发面临“抽采难度大、抽采效率低、抽采集中程度低”的难题，煤层气抽采长钻孔精准定向施工是制约井下煤层气抽采效果的主要技术及装备因素。
有限采掘空间内小体积大功率钻进装备的提升是破解井下抽采钻孔限制的主要方式。
气动定向钻进技术是解决“碎软煤层成孔率和成孔精度差”的可靠技术，可以避免出现抽采盲区和空白带。
本文对煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展进行分析，以供参考。
关键词：煤矿区；煤层气；地面开发引言煤层气开发生产的国家中最为成功的就是美国，当前共有23个州已经开始勘探与开发煤层气，并且根据当地的分布情况来看，美国煤层气的产量有半数以上集中在圣湖安盆地和粉河盆地，目前美国所用的煤层气大约80%都取自这里。
1大倾角多煤组煤矿区时空协同煤与煤层气协调开发模式改变以往将煤层气作为煤炭开采中的灾害性气体的观念，把它作为资源性气体，在煤炭开采的同时将煤层气安全高效的抽采出来，形成一体化系统，有利于煤与煤层气高效、安全、经济开采，从而提高生产效率与资源利用率。
然而，大倾角煤层群广泛存在。
新疆矿区煤层平均倾角为30°，属于典型的大倾角多煤组煤矿区。
因此，本节基于煤炭开采与煤层气抽采相互关系，提出了适用于大倾角煤层群地质条件下的煤与煤层气耦合协调开发模式，规划区主要是对煤炭开采进行远景规划。
在规划区阶段完成主井、副井、风井等必要的开拓作业的同时，采用地面井进行煤层气抽采作业。
其中，大倾角多重采动卸压下其覆岩破坏具有明显非对称性，而垂直井对此种地质条件具有较好的适应性，故规划区地面井采用直井。
规划区地面井的井底施工至煤层顶板或煤层底板位置处。
在规划区进行地面井煤层气抽采作业，采用地面井进行采前预抽，通过5~10年甚至更长时间的排水降压预抽煤层气，达到有效开采煤层气，同时大幅度降低该区域煤层的煤层气含量，提高井下生产安全的目的。
在准备区阶段，采用地面与井下联合抽采工艺进行煤层气抽采作业。
煤层气开采原理与方法煤层气开采是指将煤层中积聚的天然气开采出来，并利用它作为能源。
该过程需要采用特殊的技术来确保提取的天然气质量好、产量高且环境友好。
本文将介绍煤层气开采的原理与方法，包括采气方式、采气工艺和采气设备等。
一、煤层气采气方式煤层气采气方式通常可以分为以下几种：1. 抽采法：也叫常规法采气，通过在煤层上钻井并深入到煤层中，然后利用钻井杆将煤层中的天然气吸到地面。
2. 瓦斯抽采法：采用煤层的瓦斯后期回收的方式，通常在开采期结束时才开始运用。
3. 瓦斯抽放法：也称瓦斯抽采前点火排放法，主要用于瓦斯爆炸危险的采矿地点。
采用钻孔上深入开采工作面，从而将瓦斯提取到地面进行处理。
4. 水力压裂法：采用高压水把煤层内部压裂，从而提高煤层透气性，增加天然气产出。
二、煤层气采气工艺煤层气采气的工艺过程通常包括以下步骤：1. 钻井：使用特殊的钻机和杆道在地面上钻出井眼，然后逐步加深到煤层所在的位置，直到可采气位置。
2. 钻孔装置：将钻机转移到所选定的位置上并安装好各种包括管柱、液体输送装置在内的设备。
3. 注水：通过钻井机将水注入钻孔中，将煤层内部的天然气推出，然后将天然气运输到处理设备。
4. 煤层气净化：使用煤层气净化设备去除其中的杂质和水份。
5. 煤层气输送和储存：利用管道将净化后的天然气运输到目的地，并储存备用。
三、煤层气采气设备1. 钻头：钻头通常用于钻井和采气的过程中，通过钻孔有针对性地深入到煤层中，以便对煤层进行采气和控制。
2. 采气管道：将从煤层中采集出来的天然气输送到采气站或输送管道上进行处理和存储。
一般采气管道使用高强度合金钢制造。
3. 采气压缩机：将天然气向输送管线输送时，必须将其进行压缩。
采气压缩机可以将天然气压缩到高压。
4. 膨胀机：将高压气缸中的天然气膨胀到低压下。
5. 处理设备：将采集的天然气进行净化、脱水和除尘等工序以确保天然气的质量。
煤层气开采是通过特殊的技术将煤层中蕴藏的天然气采集出来，使其成为可再生的能源资源。
收稿日期:2007-04-29作者简介:杨娟娟(1983-),女,宁夏石嘴山人,在读硕士研究生,主要从事安全技术理论学习与研究。
矿井煤层气抽采存在的问题及对策杨娟娟,李树刚,张 伟,张 龙(西安科技大学能源学院,陕西西安 710054)摘 要:基于我国煤层气(瓦斯)抽采利用现状,介绍了煤层气开发的必要性,以及在开发过程中存在的一些问题和对策措施及建议。
关键词:煤层气开发;必要性;对策建议中图分类号:TD712.67 文献标识码:B 文章编号:1671-749X(2007)06-0029-020 引言矿井瓦斯是一种非常规天然气,以吸附或游离状态赋存于煤层及其邻近岩层中,也称煤层气。
其主要由C H 4组成(约占95%),我国煤层气储量丰富,最新资料显示,中国陆上埋深300~2000m 的煤层气资源为31.46万亿m 3,相当于450亿t 标准煤或310亿t 石油。
继俄罗斯、加拿大之后位列世界第三位。
近几年,我国已把煤层气作为资源进行开发,取得了一些显著成效,但要充分利用煤层气,使其变废为宝,仍然面临着许多挑战。
1 我国矿井瓦斯(煤层气)抽采利用概况1952年,抚顺矿务局龙凤矿开始较大规模地进行开采层抽采煤层气;1957年,阳泉矿务局四矿试验成功了邻近层抽采煤层气的方法。
目前,矿井除采用邻近层抽采外,还有本层长水平钻孔(目前距离已达1000m )抽采、岩巷抽采、采空区抽采等。
到2003年,全国已有133个矿井采用井下抽放方法抽取煤层气,抽采量达15.2 108m 3。
其中山西阳泉、安徽淮南、辽宁抚顺等高瓦斯矿区抽放瓦斯量年均1亿m 3以上,占全国抽采总量的32.7%。
全国矿井抽采瓦斯利用量却不足50%,而且主要是民用,只有少部分用于福利事业及工业原料。
目前,山西晋城、重庆松藻、贵州盘江等正拟建煤层气发电项目。
总的来看,矿井煤层气抽采率与我国矿井瓦斯排放总量相比较低,利用量也偏低。
2 煤层气开发的必要性及面临的主要问题2 1 煤层气开发的必要性开发煤层气既可提高煤矿安全,又可缓解能源紧张,还可改善环境,减排温室气体,可谓一举三得。
一、名词解释（6个，每个5分，共30分）1、煤层气：煤层气是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。
2、煤矿瓦斯：在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯，其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气、二氧化碳等空气组分以及一氧化碳、二氧化硫等采矿活动所产生的气体组分。
3、煤：由高等植物、浮游生物经过复杂的物理化学作用形成，包括有机和无机化合物的混合物，组成、结构非常复杂且不均一。
4、煤层：自然界中由植物遗体转变而来沉积成层的可燃矿产，由有机质和混入的矿物质所组成。
5、煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层称之为“煤储层”（即煤层气储层），以示与煤层、常规油气储层的概念区别。
6、成煤物质：由于聚煤条件的不同，沉积了不同的成煤物质，主要包括包括包括高等植物、高等植物的稳定组分和浮游生物等。
7、聚煤作用：聚煤作用是古气候、古植物、古地理和古构造诸因素综合作用由高等植物及浮游生物经过复杂物理化学变化聚集成煤的过程。
8、煤的工业分析：煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析。
它包括水分、灰分和挥发分产率以及固定碳四个项目，用作评价煤质的基本依据。
9、割理：割理是内生裂隙，与构造作用形成的外生裂隙相对应，是煤化过程中失水及烃类产生，煤基质收缩引起张力及高流体压力引起，通常分为两组，面割理和端割理，互相垂直，且垂直于层面方向。
10、面割理：割理中延伸距离较长、范围较大的一组，受最大主应力控制。
11、端割理：延伸范围局限于面割理之间，受最小主应力控制。
12、Klinkenberg效应：在多孔介质中，气体分子就与通道壁相互作用（碰撞），从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，增加了分子流速，这一现象称为分子滑移现象。
这种有气体分子和固体间的相互作用产生的效应称为Klinkenberg效应。
13、含气量：单位重量煤中所含煤层气的体积，单位：m3/t。
煤层气煤层气（Coalbed Methane）储层参数，主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力，以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等，相应的测试分析技术有：煤的高压等温吸附试验（容量法）、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。
煤的高压容量法等温吸附实验，是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数，等温吸附数据测定准确性，直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。
许多研究表明，煤是具有巨大内表面积的多孔介质，象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样，具有吸附气体的能力。
煤层气以物理吸附方式储存在煤中，主要证据有：甲烷的吸附热比气化热低2—3倍（Moffat ＆Weale，1955；Y ang ＆Saunders，1985），氮气和氢气的吸附也与甲烷一样，这表明煤对气体的吸附是无选择性的；大量试验也证明，煤对气体吸附是可逆的（Daines，1968；Maver 等，1990）。
结合国内外资料，推荐吸附样粒度为60—80目。
煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下，煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。
测试平衡水平的主要目的是：恢复储层条件下煤的含水情况，为煤的吸附实验做准备。
煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下（温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。
它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。
煤层气含量的测定方法大体上可分为两类：直接法（解吸法）和间接法（包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法）。
在直接法中，保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。
直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成：一是损失气（lost gas）,二是实测气（measured gas），三是残余气（residual gas）。
浅析煤层气开采技术与发展趋势煤层气是一种特殊的天然气资源，储存在煤层中，随着能源需求的不断增长，煤层气开采技术得到了广泛关注和发展。
煤层气开采技术与发展趋势备受人们关注，下面我们就来对其进行浅析。
一、煤层气开采技术1. 传统的煤层气开采技术传统的煤层气开采技术主要包括矿井抽采和水力压裂。
矿井抽采是通过开采煤矿时将瓦斯抽出，属于被动式的煤层气开采方式，但这种方式存在安全隐患和资源利用率低的问题。
而水力压裂是通过向煤层注入水，将煤层进行压裂，释放煤层气，但这种方式存在对地下水资源的危害和环境污染的问题。
2. 改进的煤层气开采技术随着科技的不断进步，煤层气开采技术也在不断改进，新兴的煤层气开采技术主要包括水力压裂增产技术、水平井技术、地面气体捕获技术等。
水力压裂增产技术通过改进压裂液体系和增加压裂强度，提高了煤层气开采效率；水平井技术通过在煤层中打出水平井，增加了煤层气的开采面积和渗透性，提高了煤层气的产量；地面气体捕获技术通过对煤层气进行集中捕获和利用，降低了煤矿瓦斯排放，减少了煤矿事故发生的可能性。
3. 煤层气开采目前面临的挑战尽管煤层气开采技术不断改进，但目前仍面临一些挑战。
煤层气的地质条件复杂，不同地区的煤层气特性各异，需要针对性的开采技术；煤层气开采对环境和地下水资源的影响问题备受关注，需要寻求可持续发展的开采模式；煤层气资源的勘探难度大，需要投入大量资金和技术，并且开采周期长，投资回收周期长，对投资者的要求较高。
二、煤层气开采的发展趋势1. 技术创新是煤层气开采的主要发展方向随着煤层气市场需求的不断增长，技术创新是煤层气开采的主要发展方向。
未来，随着水力压裂技术的不断改进和成熟，水平井技术的广泛应用，煤层气的开采效率将得到进一步提高；地下气体捕获和利用技术将得到更多的关注和应用，降低煤矿瓦斯的排放，减少环境污染。
2. 煤层气开采将向低成本、高效益方向发展未来，煤层气开采将向低成本、高效益的方向发展。
摘要我国富煤贫油少气的能源结构，决定了煤炭在国民经济发展中始终占据主导地位，并在未来较长时期内难以改变。
面对每年因煤层气事故引发上千死亡人数和相当于我国天然气储量的煤层气资源储量的巨大反差，国家明令企业必须将煤层气抽采到规定标准以下方可采煤，并限制抽采浓度在30%以上的煤层气空排到大气中，同时给予抽采利用煤层气的企业一定财税优惠政策。
目前，面对众多煤矿区煤层气开发利用技术，企业对如何筛选最适宜技术处于盲目阶段，对各种技术的适用性、经济性、社会性等缺乏系统认知;同时国家对推动煤矿区煤层气产业化发展、如何布局各类技术、如何制定适宜的煤矿区煤层气开发利用激励政策还处于摸索阶段，巫需一套适应中国煤矿区特点的煤矿区煤层气开发利用技术评价方法和评价工具。
为打破限制煤矿区煤层气产业发展的下游瓶颈，本论文着重围绕煤矿区煤层气利用对策及利用技术进行研究。
在调研分析国内外煤矿区煤层气开发利用策略、利用技术应用、综合评价方法基础上，通过对煤矿区煤层气利用系统分析，依据煤矿区煤层气产业特色以及不同利用技术特点，从技术一经济一环境一社会四个纬度构建煤矿区煤层气利用技术评价体系和评价模型。
依托评价方法，重点对最具有产业化前景的煤矿区煤层气发电技术进行综合评价，并进行不同政策、引入CDM机制、技术变化对煤矿区煤层气发电技术综合评价影响的情景分析。
关键词: 煤矿区煤层气；利用对策；利用技术；综合评价ABSTRACTThe energy structure of rich coal，less oil and gas determines The dominant of coal in the development of national economy in China, which will not change for a long time, With the comparision about thousands of death due to coal mining methane(CMM) accidents and the huge reserves of CMM extraction below standard, and limit emission of CMM concentration above 30%, and the extraction of enterprises would be get tax preferential policies. At present, with numerous CMM utilization technologies, the most suitable technologies for enterprises isn’t decided easily, without system cognition on applicability, economy, sociality about various techniques. What’s m ore, govermment is eager to know how tao promote industrialization of CMM, how to layout of technology, how to formulate appropriate incentive policy, which is promptly needed about CMM evaluation methods and evaluation technology tools considering China’s coal mine area charactera.This paper was emphatically studied around CMM utilization countermeasures and technologies. In research and analysis of CMM by using technology strategy, CMM technical application status and comprehensive evaluation method, CMM technical evaluation system and model was structured through four aspects on technology, economy, environment and sociality. Relying on the evaluation methods, the CMM power generation technology as keynote was evaluated as well as scenario analysis on the effection of different policies, CDM mechanism and technological changeKeywords：Coal mining methane; CMM; utilization countermeasures; Utilization technologies;comprehensiveevaluation目录1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)2 国内外研究现状 (3)2.1 国外煤层气开发现状 (3)2.2 国内煤层气开发现状 (4)2.3 国内外技术发展状况 (8)2.3.1国外技术发展状况 (8)2.3.2国内技术发展状况 (9)3 研究意义 (11)3.1 研究意义 (11)3.2 主要研究内容 (11)3.3 技术路线 (11)4 煤矿区煤层气 (13)4.1 煤矿区煤层气涵义界定 (13)4.2 煤层气涵义和分类 (13)4.3 煤矿区煤层气涵义定位 (15)4.4 煤矿区煤层气开发利用策略综述 (16)4.4.1国外煤矿区煤层气开发利用策略综述 (16)4.4.2国内煤矿区煤层气开发利用策略综述 (19)4.5 煤矿区煤层气利用技术现状综述 (20)4.5.1国外煤矿区煤层气利用技术现状综述 (20)4.5.2国内煤矿区煤层气利用技术现状综述 (22)4.6 综合评价方法综述 (24)4.6.1 各领域综合评价方法综述 (25)4.6.2 煤矿区煤层气利用技术评价方法综述 (28)4.7 本章小结 (30)5 煤矿区煤层气利用技术评价关注点分析 (31)5.1 煤矿区煤层气利用技术特征分析 (31)5.2 煤矿区煤层气利用技术评价影响要素分析 (32)5.3 煤矿区煤层气利用技术评价关联结构分析 (33)5.4 煤矿区煤层气利用技术评价动态变化分析 (33)5.5 煤矿区煤层气利用技术综合评价理论分析 (34)5.6 本章小结 (35)6 新疆阜康煤矿区煤层气资源勘探开发与利用技术评价 (36)6.1 前言 (36)6.2 阜康煤矿区概况 (36)6.2.1 位置与交通 (36)6.2.2 煤矿区勘探及开发简况 (36)6.2.3 煤层气资源概况 (36)6.3 资源数据采气模式关键技术及利用方向 (37)6.3.1 查清赋存地质条件获取准确的储量数据 (38)6.3.2 采煤采气一体化模式 (38)6.3.3 需要攻克的煤层气开发关键技术 (38)6.3.4 煤层气市场分析和利用方向 (39)6.4 煤层气开发的资金矿权及发展机制 (39)6.4.1 煤层气开发项目资金来源和国家政策 (39)6.4.2 煤层气开发利用中矿权问题的解决 (39)6.4.3 充分利用清洁发展机制( CDM) (40)6.5 结论 (40)7 结论 (41)8 致谢 (42)9 参考文献 (43)中国矿业大学1绪论1.1选题背景煤层气，俗称瓦斯，是指赋存于煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙或溶解于煤层水中的烃类气体。
开发和利用煤层气具有重要意义，一是它是一种新型的洁净能源，其开发利用在一定程度上弥补常规油气资源的不足；二是可以减轻矿井灾害程度和降低矿井生产成本；三是可以减少温室气体排放，保护大气环境[1]。
中国是煤炭资源最为丰富的国家之一，同时也是世界上煤层气资源大国，陆上煤田埋深300～2000m范围内拥有的煤层气资源量为31×1012m3，居世界第2位。
但是迄今为止，除了沁水盆地等少数地区有所突破外，我国还没有达到商业化开发程度。
因此，我国的煤层气开发还有非常大的前景。
煤层气是一种以甲烷为主要成分的清洁能源，可以为常规天然气的重要战略补充。
随着国民经济的快速发展，能源消费中对优质能源的需求大幅度长，常规天然气的供需矛盾明显凸现出来。
据预测，到2010年我国天然气供应缺口将达到80×108m3，根据煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划，届时仅中国地面开发煤层气的产量就将达到50×108m3，这将有效的解常规天然气的供需矛盾。
此外开发利用煤层气资源对避免煤矿安全事故具有重要意义。
煤矿瓦斯爆炸是我国煤矿安全事故最主要的原因。
节能减排的压力也将推动煤层气开发利用。
我国“十一五”规划纲要提出2006－2010年期间单位GDP能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％的约束性指标，我国目前的节能减排形式相当严峻。
能源结构不合理是节能减排的阻力之一，我国目前以煤炭为主体的能源消费格局，使得能源利用效率难以达到较高水平，污染物的排放难以减少。
煤层气是一种高热值的优质能源，同时煤层气中的甲烷也是仅次于二氧化碳的主要温室气体之一，加强煤层气的开发利用不仅可以发挥煤层气高效、清洁的特点，也可以大幅度减少温室气体排放可以说我国煤层气产业的开发面临着重要的历史机遇期，我国大规模发展煤层气资源的时代即将到来。
但是近几年来虽然我国在煤层气的资源勘探、技术研究、先导性试验方面取得了很大的进步，煤层气产业发展已经具备了一定的基础。
但是与此不相协调的是我国现在的煤层气产业管理尚不规范，煤层气产业的发展缺乏一个完善的产业管理体制对其进行政策和管理上的支撑。
构建一个合理的煤层气产业管理体系将会对煤层气产业的发展起到推波助澜的作用，是推动我国煤层气产业走向成熟的必要手段。
煤矿区煤层气利用技术综合评价目前我国煤层气产业管理的研究还处于探索阶段，更多的注意力集中在优惠政策的制定和政策的保护上，笔者认为这样也许在煤层气产业发展前期对产业的发展有所帮助，但是随着我国煤层气产业慢慢走向深层次的发展，向成熟阶段走近的时候，就需要一个完整的管理框架指导整个产业的健康发展。
