下载文档原格式
煤与瓦斯共采技术采矿工程论文一、我国煤与瓦斯的基本特征我国的煤炭资源较丰富,目前的保有储量1100多亿t，且有48%的煤层属于高瓦斯和突出煤层,因此瓦斯储量丰富。
埋深2000m以浅已探明煤层气资源约为31万亿m³,位列世界第三。
但我国大规模的商业化瓦斯开采尚处于起步阶段,国家的相关产业政策出台较晚,或尚不明朗。
这里有认识和技术问题,更有我国煤层的透气性差,抽放困难等原因。
我国70%以上的煤层渗透率小于0.001μm²,属于低透气性煤层,其透气性比美国和澳大利亚低2--3个数量级,钻孔有效排放半径和钻孔瓦斯流量小,衰减快,透气性最好的抚顺煤层井下水平钻孔与美国同类条件相比,钻孔影响范围仅30--50m,而美国可达到100m以上。
煤层气体压力也对瓦斯的抽放起着重要作用,有关资料表明,我国煤层压力普遍偏低,这对抽放瓦斯极为不利。
中国的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,成为低透气性的高延性结构。
目前,我国瓦斯勘探和开发的主要煤阶是中阶煤和高阶煤,具有很强的非均质性,导致井网的井间干扰效应降低,相互间不能形成有效的联系,水力压裂增产效果也不明显。
二、煤与瓦斯共采技术的理论基础限制我国高瓦斯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可塑性结构,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。
而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.0000001×0.000001μm²范围内,水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透率较好的矿区也仅为0.1×10ˉ³--1.8×10ˉ³μm²,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。
鉴于此,我国煤层气开发生产的重点应放在井下,利用井下的采掘巷道,并尽量利用煤层采动影响,通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。
创新瓦斯治理理念实现煤与瓦斯共采，一、科学开采是煤炭工业发展的必由之路二、理念创新引领煤矿瓦斯综合治理三、技术创新是实现煤与瓦斯共采的关键四、管理创新是推进瓦斯治本的保障科学开采是煤炭工业科学开采是煤炭工业发展的必由之路国家《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》中已经确定，中国将“坚持以煤炭为主体、油气和新能源全面发展的能源战略”；中国工程院《国家能源发展战略2030～2050》煤炭2030年需求高达38亿吨。
显然，在相当长的时期内，煤炭作为我国的主导能源不可替代。
2050年我国能源才能将煤炭调整为基础能源，但仍需30亿吨，比例达40%左右；未来30年80%左右为燃煤发电、年消耗煤炭占煤炭总产量的50%～70%左右的格局难以改变；煤炭相对石油、天然气、水电、核电、风电等能源建设，有投资强度较低、周期较短、效率较高、技术更为成熟等特点，是最为易得的大规模一次能源；立足国内是煤炭能源最为重要的特征，且主要煤炭基地在我国中西部，在国际局势出现动荡时，煤炭能源可以保障国内能源的基本供应。
煤炭科学产能的制约因素分析深部煤炭开发的资源制约。
我国煤炭资源总量5.57万亿t，其中埋深在1000米以下的为2.95万亿t,占煤炭资源总量的53%；煤炭开发基地西移中的生态环境及长距离输送制约。
由于东部资源逐渐减少，煤炭开发的战略西移摆在人们面前；安全高效生产能力制约。
我国煤田地质构造复杂、开采深度大、条件差、难度大；由于多期地质作用的影响，煤层软、透气性差，瓦斯含量高，煤层顶板条件差异大，煤与瓦斯突出、冲击地压危害严重；煤层自然发火期短，煤尘爆炸危险性大，特别是北方煤田下部煤层受底部奥陶系灰岩水的严重威胁等，都制约我国煤炭工业的科学产能、安全生产和持续发展；资源回收率制约。
煤炭资源回采率低，资源浪费严重。
目前，我国国有大型煤矿资源回采率低于50%，乡镇煤矿资源回收率在20%左右；环境容量制约。
煤炭的产能、利用受环境容量的限制。
科技成果——煤与瓦斯突出防治及瓦斯抽采关键技术及装备适用范围该成果是针对我国煤层构造复杂、瓦斯含量高、突出危险性大、煤层钻孔施工困难等问题进行深入研究形成的一套较为完善的突出防治及瓦斯抽放工艺技术和装备体系，在国内高瓦斯、突出矿井具有大面积推广应用的良好前景。
技术原理通过研究采动影响下的岩层移动、变形和破坏规律，优化设计出能抵抗水平应力错断作用的钻孔结构；通过研究旋转水射流冲割煤体动力学特性及井下煤层钻孔分段水力压裂的作用机理，研制水射流冲割喷枪、系列喷嘴及其传动机构、井下煤层钻孔分段水力压裂封孔装备；通过实验室研究确定高压脉动疲劳注水设备的相关参数，研制开发一套压力可调的高压脉动疲劳注水装备及其控制系统。
关键技术1、钻孔轨迹动态预测软件和钻进参数检测装置，研制的煤矿井下定向长钻孔和多孔底定向分支孔钻机具能够满足井下定向开分支孔的要求。
2、开发出高压旋转水射流扩孔用的喷嘴、喷头及井下移动高压水力泵站系统和分段水力压裂封孔器，能够将钻孔一定范围内的煤层压裂，压裂增透效果良好。
技术流程该技术的主要流程为：首先利用井下定向长钻孔和多孔底定向分支孔钻机具施工煤层抽采钻孔；然后利用旋转水射流冲割煤系统及分段水力压裂封孔装备提高煤层透气性；同时利用高压脉动疲劳注水装备降低煤层突出危险性；最后利用抗破坏结构的地面钻孔实现采动区瓦斯的地面开发。
主要技术指标（1）采动影响煤层及采空区瓦斯地面抽放钻孔的成孔率大于60%；（2）在远距离、薄煤层（保护层）开采条件下，对邻近层卸压瓦斯强化抽采的抽采率达60%以上；（3）高地应力、高瓦斯压力条件下高压水射流顺层钻孔成孔直径100-150mm，钻孔深度30-50m；（4）高压循环脉动疲劳注水防突技术，使煤与瓦斯突出危险降低30%以上。
典型案例成果应用于阳泉新景煤矿，该煤矿开采15#煤层保护3#煤层，属于超远距离下保护层开采矿井，15#与3#煤层层间距136.5m，相对层间距21倍。
国家煤矿安全监察局办公室关于推广低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术的通知各产煤省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团煤炭行业管理、煤矿安全监管部门，各省级煤矿安全监察机构，有关中央企业：为了解决淮南矿区高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井低透气性煤层群瓦斯防治难题，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心联合有关煤矿企业、科研院所开展了低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术的研究与试验，取得了重大技术突破，实现了基于锚杆支护的留巷围岩控制、无煤柱Y型通风煤与瓦斯共采，解决了U型通风工作面上隅角瓦斯积聚超限难题，工作面回风流瓦斯降至0.8%以下；采用留巷钻孔法连续高效抽采采空区和邻近层瓦斯，抽采出的瓦斯浓度高达60%以上，被卸压煤层瓦斯预抽率达70%以上，并具有采气周期长、抽采成本低、利于监测监控采空区自然发火等特点。
这项技术已在淮南、皖北、铁法等矿区近20个工作面推广应用，取得了显著的安全技术经济效益，对提高煤炭资源回收率和实现高瓦斯矿区煤与瓦斯两种资源的安全高效共采具有重要的意义。
现将淮南矿业集团整理的《低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术》材料印发给你们，请结合本地区、本单位实际情况加以推广应用，不断深化煤矿瓦斯治理，强化瓦斯抽采，从源头上治理瓦斯灾害，努力构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯治理工作体系。
二○○九年六月日低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术（淮南矿业集团2009年6月）一、技术产生背景、创新成果及推广应用情况我国大多数矿区地质构造复杂，煤岩松软，煤层具有高瓦斯、低透气性、高吸附性的特点，尤其是低渗透率和非均质性的特性，难以在采煤前直接从地面抽采煤层气。
近年来，随着开采规模扩大和开采深度的迅速增加，深部开采带来的高瓦斯、高地压问题，成为淮南等矿区低透气性煤层群高效安全开采亟待解决的技术难题。
世界上主要的煤炭生产国家都致力于深部煤层群开采的研究。
对于深部煤层群开采面临的瓦斯问题，国内外研究表明：低透气性煤层群瓦斯治理技术方向是：首采关键层沿空留巷Y型通风无煤柱煤与瓦斯共采技术。
煤与瓦斯共采技术摘要】煤炭是我国应用比例最大的化石能源，但其在开采的过程中往往受到瓦斯的威胁。
传统的瓦斯抽放技术及方法，仅仅保证了煤矿开采的安全，却忽略了对瓦斯的利用。
煤与瓦斯共采，是近几年兴起的一种新理念，本文对煤与瓦斯共采的机理、煤与瓦斯共采新技术、煤与瓦斯共采面临的技术难点进行了论述与分析，对煤与瓦斯开采工作有一定的参考意义。
【关键词】煤与瓦斯共采；瓦斯抽采对我国来说，煤炭作为一种化石能源，具有不可替代的地位，因为它是我国目前能源结构中所占比例最大的一种化石能源。
然而，在煤炭演化形成的过程中，还生成了一种爆炸性气体——瓦斯。
在煤矿开采过程中，由于瓦斯的存在，导致煤矿存在重大安全隐患。
我国之所以矿难频发，就在于多数事故特别是重大事故均是瓦斯事故。
但是，瓦斯作为一种高热值的清洁能源，若被人们善加利用，则在消除煤矿安全隐患的同时，还可以为煤炭产业带来增益。
因此，有必要研究煤与瓦斯共采技术。
一、煤与瓦斯共采的理论基础煤是一种复杂的有机混合物，是远古时期的植物遗体经过掩埋、压实、变质等作用后形成的固态化石燃料。
煤是一种多孔介质，在煤的表面存在着许多微小的孔隙，而这些孔隙根据形状及孔径的不同，又可以分为不同种类。
目前主流的区分方法是根据煤体表面孔隙孔径的不同对其分类，可分为大孔、中孔、小孔以及微孔。
这些孔隙的存在使煤的比表面积很大，这就使瓦斯在煤体表面的吸附成为可能。
瓦斯是煤在变质过程中所形成的，其形成后由于盖层的作用不能溢散，所以在高压的作用下，很大一部分瓦斯以吸附态的形式存在于煤的表面。
因此，煤层中含有大量的瓦斯，这为煤与瓦斯共采提供了物质基础。
在煤的演化过程中，在外力的作用下，煤的原始形态往往遭到破坏，我国的煤层大多数都为构造煤，美国、澳大利亚的煤层气抽采模式在中国可行性不高，因此，必须紧密结合我国煤层赋存实际，开辟出切实可行的煤层瓦斯抽采技术路线。
大量研究表明，煤层在原始状态下，由于地应力的作用，具有较高的压力，而这也是瓦斯吸附于煤体表面的原因。
