煤矿瓦斯灾害治新技术

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1、煤矿瓦斯灾害治理适用新技术煤矿瓦斯灾害治理适用新技术 20162016年年3 3月月1010日日 “十十五五”以以来来我我国国能能源源消消费费总总量量过过快快增增长长，10年年增增长长2.2倍倍，给给资资源源环环境境带带来来巨巨大大压压力力。我我国国GDP目目前前占占世世界界生生产产总总值值不不到到10%，但但能能源源消消耗耗已已经经高高于于20%，能能源源排排放放的的污污染染气气体体居居世世界界首首位位，温温室室气气体体占占世世界界总总量量的的25%，GDP的的能能耗耗、污污染染排排放和碳排放都过高。放和碳排放都过高。 “中中国国能能源源中中长长期期（2030、2050）发发展展战战略略研研

2、究究”提提出出转转变变能能源源供供需需模模式式，使使其其由由“以以粗粗放放的的供供给给满满足足增增长长过过快快的的需需求求”，向向“以以科科学学的的供供给给满满足合理的需求足合理的需求”转变。转变。我我国国煤煤炭炭产产量量约约占占世世界界煤煤炭炭产产量量的的45%，占占世世界界总总量量的的比比重重逐逐年年增增加加，而而一一些些发发达达国国家家的的煤煤炭炭产产量量是是下下降降的的。煤煤电电在在电电力力中中的的比比重重将将由由当当前前的的约约60%逐步下降，逐步下降，2050年可降至年可降至35%左右。左右。 煤煤炭炭科科学学产产能能是是指指在在安安全全、高高效效、洁洁净净、环环境境友友好好的的条

3、条件件下下生生产产煤煤炭炭。而而我我国国现现在在每每年年生生产产的的30多亿吨原煤只有不到一半符合科学产煤标准。多亿吨原煤只有不到一半符合科学产煤标准。符符合合科科学学开开采采的的煤煤炭炭产产能能在在20年年后后预预计计可可达达到到34亿亿-38亿吨。亿吨。 煤煤炭炭目目前前是是我我国国主主力力能能源源，煤煤炭炭的的洗洗选选、开开采采和和利利用用必必须须改改变变粗粗放放形形态态，走走安安全全、高高效效、环环保保的的科科学学发发展展道道路路，煤煤炭炭在在我我国国总总能能耗耗中中的的比比重重应应该该逐逐步步下下降降，2050年年可可望望减减至至40%（甚甚至至35%）以以下，其战略地位将调整为重要

4、的基础能源。下，其战略地位将调整为重要的基础能源。我我国国煤煤炭炭的的赋赋存存特特点点，跟跟我我国国的的地地形形地地貌貌一一样样，复复杂杂多多变变。露露天天煤煤矿矿比比重重低低，绝绝大大部部分分是是井井工工矿矿，且且矿矿井井条条件件复复杂杂，煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出、水水、火火、顶顶板板等自然灾害多。等自然灾害多。复复杂杂的的地地质质条条件件也也造造就就了了一一支支特特别别能能战战斗斗的的队队伍伍，经经过过多多年年的的奋奋战战，我我们们已已拥拥有有比比较较先先进进的的煤炭科学技术和装备水平。煤炭科学技术和装备水平。 2000年以来我国煤矿安全科技工作者围绕煤年以来我国煤矿安全科技工作者围绕煤矿

5、瓦斯灾害治理、防灭火、粉尘防治、水害防矿瓦斯灾害治理、防灭火、粉尘防治、水害防治、瓦斯利用、安全监测监控和应急救援等方治、瓦斯利用、安全监测监控和应急救援等方面开展了大量基础研究及应用技术开发面开展了大量基础研究及应用技术开发,取得取得了众多研究成果。了众多研究成果。重要创新性成果重要创新性成果瓦斯灾害防治技术瓦斯灾害防治技术 煤矿井下钻孔施工关键技术煤矿井下钻孔施工关键技术地面钻井地面钻井抽采瓦斯抽采瓦斯技术技术 井下采动裂隙带探测技术井下采动裂隙带探测技术 煤层气利用煤层气利用技术技术进展进展1 1、瓦斯灾害危险区、瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术瓦斯地质预测技术n实实践践表表明明，煤煤矿矿

6、瓦瓦斯斯灾灾害害的的发发生生具具有有区区域域分分布布的的特特点点，瓦瓦斯斯灾灾害害特特别别是是煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出，地质条件是其主控因素。地质条件是其主控因素。n取取得得的的3项项创创新新成成果果：以以瓦瓦斯斯地地质质数数学学模模型型法法为为基基础础的的瓦瓦斯斯涌涌出出量量预预测测技技术术、多多尺尺度度突突出出区区域域预预测测瓦瓦斯斯地地质质方方法法和和指指标标及及可可视视化化预预测测等。等。（1 1）瓦斯地质数学模型法为基础的）瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术瓦斯涌出量预测技术 分源预测法和瓦斯地质数学模型法结合起来，分源预测法和瓦斯地质数学模型法结合起来，通过技术互补，改进

7、和完善了以瓦斯地质数学模型通过技术互补，改进和完善了以瓦斯地质数学模型法为基础的瓦斯涌出量预测技术，并在郑煤集团告法为基础的瓦斯涌出量预测技术，并在郑煤集团告成矿和大平矿进行了示范应用。对大平矿成矿和大平矿进行了示范应用。对大平矿3个工作个工作面预测的相对误差分别为面预测的相对误差分别为2.4%、4.4%、17.5%，平，平均误差为均误差为8.1%。（2 2）多尺度突出区域预测瓦斯地质方）多尺度突出区域预测瓦斯地质方法及指标法及指标 突出区域预测瓦斯地质方法的核心是突出区域预测瓦斯地质方法的核心是识别瓦斯富集识别瓦斯富集区和构造软煤发育区。区和构造软煤发育区。考虑到考虑到不同规模的构造对瓦斯赋

8、不同规模的构造对瓦斯赋存和构造软煤的控制作用是有差异的存和构造软煤的控制作用是有差异的，井田的划分、矿，井田的划分、矿井内部采区的安排以及工作面的布置都在很大程度上受井内部采区的安排以及工作面的布置都在很大程度上受到构造格局的影响。因此，从构造的尺度效应、矿井生到构造格局的影响。因此，从构造的尺度效应、矿井生产布局和突出区域预测的研究方法、获得构造软煤等基产布局和突出区域预测的研究方法、获得构造软煤等基本数据的技术途径和精细可靠程度等多个因素来看，本数据的技术途径和精细可靠程度等多个因素来看，突突出区域预测应在不同的尺度进行。出区域预测应在不同的尺度进行。（3 3）多尺度瓦斯地质编图方法及可视

9、化预测系统）多尺度瓦斯地质编图方法及可视化预测系统 采采用用Visual C+ 6.0作作为为软软件件开开发发平平台台，利利用用GIS组组件件MapObjects2.3，结结合合瓦瓦斯斯地地质质理理论论、GIS原原理理与与方方法法、数数据据库库技技术术和和可可视视化化理理论论等等，实实现现了了矿矿井井基基础础图图件件的的可可视视表表达达，建建立立了了瓦瓦斯斯地地质质信信息息库库（包包括括断断层层、钻钻孔孔、瓦瓦斯斯含含量量、突突出出点点等等信信息息），开开发发出出了了可可独独立立运运行行的的数数字字瓦瓦斯斯地地质质编编图图系系统统，实实现现了了瓦瓦斯斯含含量量预测过程及预测结果的可视化。预测过

10、程及预测结果的可视化。 鹤壁六矿北四采区突出区域预测图鹤壁六矿北四采区突出区域预测图 2 2、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术中中国国矿矿大大研研究究了了电电磁磁辐辐射射法法监监测测预预报报煤煤岩岩动动力力灾灾害害的的技技术术及及方方法法，开开发发了了煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出电电磁磁辐辐射射监监测测仪，仪，初步实现了电磁辐射的动态连续监测初步实现了电磁辐射的动态连续监测。 但但在在实实用用化化技技术术方方面面需需进进一一步步研研究究完完善善，如如在在电电磁磁辐辐射射预预警警临临界界值值及及动动态态预预警警准准则则、煤煤岩岩动动力力灾灾害害电电磁磁辐

11、辐射射动动态态监监测测等等方方面面，是是这这一一技技术术得得以以广广泛泛应应用用的的关关键键，也也是是现现场场安安全全生生产产管管理理人人员员最最为为关关注注的的问题。问题。 电磁辐射预测技术成果电磁辐射预测技术成果n通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，对煤岩通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，对煤岩电磁辐射电磁辐射自动监测预报装备和动态监测软件自动监测预报装备和动态监测软件进行了完进行了完善，善，提高了滤噪、抗干扰能力、稳定性和准确性。提高了滤噪、抗干扰能力、稳定性和准确性。n同时，开发了在线式电磁辐射实时监测系统软件，同时，开发了在线式电磁辐射实时监测系统软件，可可以对监测数据进行

12、处理和分析，判断电磁辐射水平的以对监测数据进行处理和分析，判断电磁辐射水平的变化趋势，从而对煤与瓦斯突出和冲击矿压危险发生变化趋势，从而对煤与瓦斯突出和冲击矿压危险发生的可能做出预测预报。实现了远程监视南山、峻德矿的可能做出预测预报。实现了远程监视南山、峻德矿电磁辐射测试数据。电磁辐射测试数据。n实现了与煤矿安全监测系统联网运行实现了与煤矿安全监测系统联网运行完善提高后的完善提高后的电磁辐射装置电磁辐射装置电磁辐射指标的临界值研究成果电磁辐射指标的临界值研究成果u 在南山矿和红菱矿的监测试验表明，在南山矿和红菱矿的监测试验表明，电磁辐射强度电磁辐射强度指标对煤与瓦斯突出危险程度非常敏感。指标对

13、煤与瓦斯突出危险程度非常敏感。u 通过现场对比试验，综合分析确定了两个矿通过现场对比试验，综合分析确定了两个矿电磁辐电磁辐射指标的临界值：南山矿射指标的临界值：南山矿238和和311工作面煤与瓦斯工作面煤与瓦斯突出的突出的电磁辐射预测临界值均为电磁辐射预测临界值均为20mV；红菱矿红菱矿1200掘进工作面的掘进工作面的电磁辐射强度临界值为电磁辐射强度临界值为49mV。u这些成果为推进电磁辐射技术用于瓦斯灾害预测这些成果为推进电磁辐射技术用于瓦斯灾害预测提供了重要支撑。提供了重要支撑。3 3、井下地质雷达超前探测技术、井下地质雷达超前探测技术 “十五十五” 期间，在引进、消化吸收和创新期间，在引

14、进、消化吸收和创新国外技术的研究上，重庆院国外技术的研究上，重庆院成功地开发出成功地开发出了井下防爆地质雷达技术与装备了井下防爆地质雷达技术与装备。近几年近几年重点开展了雷达天线、现场工作方重点开展了雷达天线、现场工作方法及应用考察等研究。法及应用考察等研究。 煤层煤层煤层煤层掘进头掘进头接发射发射接收接收异常体异常体介质分界面介质分界面巷道掘进头雷达超前探测平面示意图 地质雷达超前探测地质雷达超前探测3 3项创新成果项创新成果 针针对对不不同同深深度度、不不同同地地质质异异常常，开开发发了了矿矿井井受受限限空空间间防防爆爆屏屏蔽蔽单单脉脉冲冲调调制制平平面面的的系系列列天天线线（50MHz2

15、00MHz），多多种种天天线线结结合合使使用还可提高解释精度和降低物探多解性。用还可提高解释精度和降低物探多解性。井井下下超超前前探探测测工工作作方方法法可可多多样样灵灵活活，可可实实现现向下、向上、向侧帮全方位探测。向下、向上、向侧帮全方位探测。 开开发发出出的的防防爆爆型型地地质质雷雷达达可可适适用用于于矿矿井井瓦瓦斯斯突突出出危危险险区区域域探探测测；煤煤层层异异常常变变化化带带探探测测；陷落柱及煤层夹矸探测等。陷落柱及煤层夹矸探测等。 4 4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 近几年来，在瓦斯抽放长钻孔施工钻机能力方面，以西安院、重庆院等为主的科研单位已取

16、得了长足进步，研究成功了500-1000m的系列长钻孔装备。但是仅有钻机能力满足设计要求是不够的，定向钻进工艺和稳定组合钻具 是实现长钻孔施工成功的关键。为为此此，针针对对瓦瓦斯斯抽抽放放长长钻钻孔孔施施工工过过程程中中的的钻钻孔孔定定位位和和钻钻具具等等关关键键技技术术难难题题，西西安安院院重重点点研研究究完完善善了了稳稳定定组合钻头、组合钻具，开发了多点即时测斜仪等组合钻头、组合钻具，开发了多点即时测斜仪等。稳定组合钻头及稳定组合钻具稳定组合钻头及稳定组合钻具 多级组合钻头多级组合钻头复合片组合式复合片组合式扩孔钻头扩孔钻头内凹复合片钻头内凹复合片钻头应用效果应用效果 在七台河精煤集团新兴

17、矿在七台河精煤集团新兴矿4105141051工作面分别完成了工作面分别完成了孔深孔深520m520m、685m685m和和374m374m的近水平高位岩石定向钻孔。的近水平高位岩石定向钻孔。 在铜川局玉华矿完成了一个孔深在铜川局玉华矿完成了一个孔深820m820m定向钻孔。定向钻孔。 在彬长公司大佛寺矿钻进了深度为在彬长公司大佛寺矿钻进了深度为705m705m的长钻孔的长钻孔 20062006年，在寺河矿年，在寺河矿23052305工作面对研制的工作面对研制的73mm73mm高高强度钻杆、稳定组合钻头和组合钻具进行了试验验强度钻杆、稳定组合钻头和组合钻具进行了试验验证证, , 共钻进三个钻孔，

18、孔深分别为共钻进三个钻孔，孔深分别为603m603m、350m350m和和612m612m的近水平煤层定向钻孔。的近水平煤层定向钻孔。 煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺煤矿井下瓦斯抽放长钻孔装备及工艺创新点创新点钻孔施工过程中，钻杆会受到拉、压、弯、扭等多钻孔施工过程中，钻杆会受到拉、压、弯、扭等多种作用，种作用，断钻是工程中的普遍现象断钻是工程中的普遍现象，解决了解决了73mm73mm高高强度强度钻杆结构设计与制造关键技术钻杆结构设计与制造关键技术，为提高成孔率创，为提高成孔率创造了先决条件。造了先决条件。 优化的多级组合钻头、

19、钻具和螺旋槽扶正器，增加优化的多级组合钻头、钻具和螺旋槽扶正器，增加了钻孔定向精度和成孔率。了钻孔定向精度和成孔率。 测斜仪采用新型半导体传感器测斜仪采用新型半导体传感器，测斜过程中，测斜过程中实时显实时显示钻进轨迹及与钻孔设计的方位差，示钻进轨迹及与钻孔设计的方位差，解决了瓦斯抽放解决了瓦斯抽放长钻孔施工过程中的钻孔定位关键技术难题。长钻孔施工过程中的钻孔定位关键技术难题。5 5、突出松软煤层抽放钻孔关键技术、突出松软煤层抽放钻孔关键技术 突出松软煤层钻孔难一直制约着我国煤矿瓦斯抽突出松软煤层钻孔难一直制约着我国煤矿瓦斯抽放与突出防治的技术发展。放与突出防治的技术发展。 实践证明，螺旋钻进、

20、压风排渣是实践证明，螺旋钻进、压风排渣是松软突出煤层成松软突出煤层成孔的有效途径，但还需要解决一些关键技术。孔的有效途径，但还需要解决一些关键技术。重庆院重庆院创新研究思路，从工艺和装备两方面入手创新研究思路，从工艺和装备两方面入手，通过攻关研究，取得了实质性的技术突破。通过攻关研究，取得了实质性的技术突破。 重点开展了重点开展了3 3方面核心技术的研究方面核心技术的研究 试验考察了钻机钻具试验考察了钻机钻具转速与排渣效果的关系转速与排渣效果的关系，确定了螺，确定了螺旋钻机的临界转速，避免或减弱了螺旋钻机施工时因排旋钻机的临界转速，避免或减弱了螺旋钻机施工时因排渣不畅而形成阻塞和憋钻现象。渣不

21、畅而形成阻塞和憋钻现象。试验研究了试验研究了钻进速度与煤的性质、成孔直径、钻具转速钻进速度与煤的性质、成孔直径、钻具转速的关系的关系，对螺旋钻杆主要参数进行了分析，确定了螺旋对螺旋钻杆主要参数进行了分析，确定了螺旋钻杆螺旋角。钻杆螺旋角。通过对螺旋成孔所需临界转速、钻杆螺旋升角、中心管通过对螺旋成孔所需临界转速、钻杆螺旋升角、中心管径、螺距的优化研究，确定了钻机的最优参数，开发出径、螺距的优化研究，确定了钻机的最优参数，开发出适用于松软突出煤层顺层长钻孔施工的适用于松软突出煤层顺层长钻孔施工的螺旋钻机和相应螺旋钻机和相应的钻具的钻具。55kw型螺旋钻机松藻矿区现场钻孔对比松藻矿区现场钻孔对比

22、在在渝渝阳阳煤煤矿矿煤煤柱柱区区成成孔孔深深度度达达168米米，由由于见岩而终孔，还能继续钻进。于见岩而终孔，还能继续钻进。 在在同同一一地地点点，用用相相同同能能力力的的钻钻机机，采采用用矿矿上上现现有有的的螺螺旋旋钻钻杆杆及及钻钻头头作作对对比比试试验验，最最大大成成孔孔深深度度还还不不到到80米米，60米米左左右右就就卡卡钻钻、抱抱钻，钻，70多米时钻机就不能旋转了。多米时钻机就不能旋转了。 通通过过现现场场试试验验，螺螺旋旋钻钻进进成成孔孔技技术术能能成成孔孔160m深深度度以以上上，为为今今后后顺顺层层长长钻钻孔孔的的施施工工从装备和工艺技术上奠定了很好的基础。从装备和工艺技术上奠定

23、了很好的基础。6 6、安全生产监测监控关键技术安全生产监测监控关键技术 3个方面的重要创新：个方面的重要创新：n红外甲烷传感器已达到商业化应用阶段红外甲烷传感器已达到商业化应用阶段n瓦斯抽放监测关键技术取得突破瓦斯抽放监测关键技术取得突破n安全监测与生产监控已实现综合一体化安全监测与生产监控已实现综合一体化红外甲烷传感器研究与发展红外甲烷传感器研究与发展n国内外用于煤矿井下甲烷气体检测有国内外用于煤矿井下甲烷气体检测有光干涉、载光干涉、载体催化、热导、红外、激光、气敏体催化、热导、红外、激光、气敏等原理。我国等原理。我国煤矿煤矿瓦斯监控系统瓦斯监控系统中配套使用的低浓度甲烷传感中配套使用的低浓

24、度甲烷传感器基本上都是采用器基本上都是采用载体催化原理载体催化原理，瓦斯抽放监测瓦斯抽放监测系统系统中使用的高浓度甲烷传感器基本上都采用中使用的高浓度甲烷传感器基本上都采用热热导原理。导原理。n由于载体催化传感器存在由于载体催化传感器存在抗高瓦斯冲击的性能差、抗高瓦斯冲击的性能差、调校周期短等缺点，调校周期短等缺点，一直制约着甲烷检测技术的一直制约着甲烷检测技术的发展。发展。红外甲烷传感器红外甲烷传感器( (配监测系统配监测系统) )测量范围：测量范围：010.0%CH4分辨率：分辨率：0.01CH4测量精度：测量精度：0.001.00%CH4 0.10%CH41.002.00%CH4 0.2

25、0%CH42.004.00%CH4 0.30%CH44.0010.0%CH4 8.00%真值真值(相对误差相对误差)元件检测反应速度：元件检测反应速度：20s调校周期：调校周期：6个月个月使用寿命：使用寿命：5年年信号带负载能力：信号带负载能力：0400报警方式：间歇式声光报警报警方式：间歇式声光报警85dB(声强声强)，能见度能见度20m(光强光强)0.7/台，是催化的台，是催化的3-4倍，是倍，是国外（国外（2万）的万）的1/3。抽放管道用红外甲烷传感器红外红外线甲线甲烷气烷气体检体检测技测技术术技术指标：技术指标：测量范围测量范围:(0100)%VOL:(0100)%VOL响应时间：响应

26、时间：40s(t40s(t9090) )测量精度：真值的测量精度：真值的7%66个月个月工作电压：工作电压：DC 924VDC 924V工作电流：工作电流：50mA.18VDC50mA.18VDC温度范围：温度范围：-20-20到到50 50 压力范围：压力范围：40kPa40kPa到到130kPa130kPa使用寿命：使用寿命：5 5年年优点：优点：1.1.测量范围宽测量范围宽2.2.测量精度高测量精度高3.3.稳定性能好稳定性能好4.4.适应压力、温度范围宽适应压力、温度范围宽5.5.高调校时间长高调校时间长6.6.整机功耗小整机功耗小管道管道红外红外甲烷传感器与甲烷传感器与热导热导原理甲

27、烷传感器比较原理甲烷传感器比较指标指标 产品产品红外原理甲烷传感器红外原理甲烷传感器热导原理甲烷传感器热导原理甲烷传感器测量范围测量范围0100CH4测量测量适合于适合于2080CH4测量测量分辨率分辨率高（可达高（可达0.01）低（只能到低（只能到0.1）测量精度测量精度全量程全量程真值的真值的7 7真值的真值的1010，且，且高端和低高端和低端测量不准端测量不准反应速度反应速度快快快快稳定性稳定性长（可长（可6个月标校）个月标校）短短(15天天)元件寿命元件寿命5年年(预期预期) )易损坏（一般易损坏（一般1年）年）功耗功耗低功耗低功耗低功耗低功耗抗干扰程度抗干扰程度不受目标气体成分、湿度

28、、不受目标气体成分、湿度、温度、压力变化而影响测温度、压力变化而影响测量量目标气体成分、湿度、温度、目标气体成分、湿度、温度、压力变化对测量值影响非常压力变化对测量值影响非常大大市场价格市场价格0.9-1万元万元/台台,是热导的是热导的3-4倍倍管道流量、甲烷浓度监测关键技术 1 1 法兰法兰 2 2 截止阀截止阀 3 3 采样旁管采样旁管 4 4 差压变送器差压变送器 5 5 智能显示仪智能显示仪 6 6 电源及信号进线嘴电源及信号进线嘴 7 7 红外甲烷电源及信号红外甲烷电源及信号 8 8 显示窗显示窗 9 9 探头气室探头气室 1010 V V型锥体型锥体 1111 负压取样管负压取样管

29、 1212 温度探头温度探头 1313 正压取样口正压取样口 1414 V V锥流量传感器测量管段锥流量传感器测量管段它是一种差压式流量传感器。它通过在管道中心安装一锥形体，使管道中它是一种差压式流量传感器。它通过在管道中心安装一锥形体，使管道中心流体绕锥形体流动，迫使高流速的中心与接近管壁的低流速均匀化从而心流体绕锥形体流动，迫使高流速的中心与接近管壁的低流速均匀化从而在锥体前后形成稳定的差压，通过计算得到介质流量在锥体前后形成稳定的差压，通过计算得到介质流量。n 7.地面钻井地面钻井“一井三用一井三用”技术技术 首首先先超超前前于于煤煤炭炭开开采采，设设置置压压裂裂井井形形式式的的地地面面

30、钻钻井井，以以压压裂裂法法在在煤煤层层中中形形成成人人工工裂裂缝缝和和产产气气通通道道，利利用用瓦瓦斯斯自自然然释释放放的的正正压压进进行行瓦瓦斯斯收收集集，消消除除下下煤煤组组的的煤煤与与瓦瓦斯斯突出突出 地面钻井地面钻井地面钻井地面钻井二用二用：下煤组开采时：下煤组开采时对上煤组和中组煤造对上煤组和中组煤造成采动卸压及应力释成采动卸压及应力释放，利用同一个地面放，利用同一个地面钻井，以负压的方式钻井，以负压的方式抽采处于弯曲下沉带抽采处于弯曲下沉带内上煤组和中煤组中内上煤组和中煤组中的瓦斯的瓦斯 。三用三用：开采上煤组和：开采上煤组和中煤组的同时，再次中煤组的同时，再次利用所述同一个地面利

31、用所述同一个地面钻井负压抽采中煤组钻井负压抽采中煤组或上煤组本层工作面或上煤组本层工作面开采时的采空区瓦斯。开采时的采空区瓦斯。n 地面钻井地面钻井“一井三用一井三用”技术应用实例技术应用实例 芦岭矿属高瓦斯突出矿井，主采芦岭矿属高瓦斯突出矿井，主采8、9煤层厚度在煤层厚度在1012米左右，属特厚煤层。米左右，属特厚煤层。 提提前前810年年对对8、9、10煤煤层层进进行行压压裂裂预预抽抽，首首先先使使10煤煤预预抽抽瓦瓦斯斯在在40%以以上上，实实现现保保护护层层开开采采消消突突；其其次次当当10煤煤开开采采时时，二二次次利利用用压压裂裂井井改改作作采采动动井井，抽抽采采被被保保护护层层7、

32、8、9煤煤层层的的采采动动区区卸卸压压瓦瓦斯斯；最最后后在在开开采采8、9煤煤层层时时，三三次次利利用用该该井井抽抽采采8、9煤煤层层的的采采空空瓦瓦斯斯，这这样样就就可可以以实实现现压压裂裂井井变变为为采采动动井井和和采采空空区区井井，使使“一一井井三三用用”最最大大限限度度地地抽抽采采和和开开采采煤煤层层瓦瓦斯斯，达达到到 根根 治治 瓦瓦 斯斯 确确 保保 矿矿 井井 安安 全全 的的 战战 略略 目目 标标 。 抽采瓦斯的日产气量可以达到抽采瓦斯的日产气量可以达到3000m2，供，供10台台500千瓦发电机组同时发电。千瓦发电机组同时发电。8.地面长距离水平定向钻进技术地面长距离水平定

33、向钻进技术利利用用大大功功率率定定向向钻钻机机，由由地地面面钻钻进进生生产产垂垂直直井井至至目目标标煤煤层层下下50m，再再对对目目标标煤煤层层扩扩孔孔到到460mm；由由地地面面穿穿层层斜斜井井至至目目标标煤煤层层，沿沿煤煤层层水水平平钻钻进进，依依靠靠定定向向系系统统实实现现水水平平井井与与垂垂直直生生产产井井的的对对接接，形形成成“三三托托一一”或或“二托一二托一”的瓦斯抽采系统。的瓦斯抽采系统。地面长距离水平定向钻进技术地面长距离水平定向钻机地面长距离水平定向钻进技术地面长距离水平定向钻进技术9.地面钻孔瓦斯抽放技术地面钻孔瓦斯抽放技术 羽羽状状钻钻孔孔原理：地面原理：地面钻井一个开钻

34、井一个开孔位置，多孔位置，多个分支进入个分支进入煤层，使煤煤层，使煤层钻孔长度层钻孔长度极大增加，极大增加，加大钻井控加大钻井控制范围和抽制范围和抽瓦斯量。瓦斯量。地面钻孔瓦斯抽放技术地面钻孔瓦斯抽放技术 定定向向钻钻孔孔1民用燃料民用燃料(CH440%)2工业燃料工业燃料(CH440%) 10、煤层气利用技术进展、煤层气利用技术进展3发电发电(CH430%)4煤层气液化煤层气液化(CH440%)5浓缩富集浓缩富集1细水雾输送及低浓度发电技术细水雾输送及低浓度发电技术1混燃发电及热逆流转反应技术混燃发电及热逆流转反应技术中高浓度煤层气中高浓度煤层气低浓度煤层气低浓度煤层气矿井乏风中甲烷矿井乏风

35、中甲烷不同浓度煤层气不同浓度煤层气 规模：规模：2010年达年达200万户以上，应用前景好。万户以上，应用前景好。 所需甲烷浓度：所需甲烷浓度：40%以上。以上。 国家政策：国家政策：未进入城市公共配气管网的民用煤层未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等热值合理比价关系的原则确定。一般民用价格在热值合理比价关系的原则确定。一般民用价格在

36、1.02.5元元/m3（纯）。（纯）。 管道建设：管道建设：第一条跨省煤层气长输管道项目第一条跨省煤层气长输管道项目“端端氏晋城博爱煤层气管道氏晋城博爱煤层气管道”正在建设。正在建设。 (1) 民用燃料民用燃料(2) 中高浓度煤层气发电中高浓度煤层气发电蒸汽蒸汽轮机机燃气轮机燃气轮机内燃机内燃机技术成熟度技术成熟度成熟成熟成熟成熟成熟成熟kW投资投资55006500元元5500元左右元左右50005500元元热效率热效率1525%3040%3243%利用利用CH4浓度浓度30%以上以上40%以上以上6%以上以上特点特点技术成熟、运技术成熟、运行可靠、系统行可靠、系统庞大、复杂庞大、复杂单机功率

37、大、单机功率大、占地面积小占地面积小系统简单、运行系统简单、运行灵活、适用瓦斯灵活、适用瓦斯浓度范围广浓度范围广适应性适应性主要用于联合主要用于联合循环发电循环发电用于大型煤层用于大型煤层气电厂气电厂广泛广泛阳泉煤层气氧化铝焙烧阳泉煤层气氧化铝焙烧项目：年耗煤层气项目：年耗煤层气1.26亿亿m3，减排约，减排约189189万万tCOtCO2 2e e，利用甲烷浓度，利用甲烷浓度35%。铁法煤层气供法库县陶瓷城项目铁法煤层气供法库县陶瓷城项目：甲烷浓度：甲烷浓度41%，年利用量，年利用量3500万万m3，已经有，已经有8家企业使用煤层气，日用量在家企业使用煤层气，日用量在14-16万万m3 。(

38、3) 工业燃料工业燃料 汽车燃料汽车燃料应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴油车、排矸车等燃柴油车辆。油车、排矸车等燃柴油车辆。举例：举例：2007年，太原市建成年，太原市建成7座煤层气加气站，约有座煤层气加气站，约有1000辆辆出租车改用煤层气作为燃料。太原市煤层气价格为出租车改用煤层气作为燃料。太原市煤层气价格为3.2元元/m3，93号汽油最低号汽油最低6.07元元/升，升，1m3煤层气与煤层气与1升汽油热值相当，升汽油热值相当，两者价格相差近两者价格相差近3元。元。(4) 液化液化技术技术港华煤层气液化厂区图港华煤层气液

39、化厂区图山西港华煤层气液化项目：山西港华煤层气液化项目：阳泉含氧煤层气液化项目：阳泉含氧煤层气液化项目：处于商业化示范阶段处于商业化示范阶段采用地面开发的煤层气采用地面开发的煤层气与管道运输比较经济性好与管道运输比较经济性好CH4浓度浓度92%以上以上一期一期25万万m3/d，已投产，已投产二期二期57万万m3/d，正在建设中，正在建设中液化装置全部国产化液化装置全部国产化处于工业试验阶段处于工业试验阶段适用浓度：适用浓度：CH4浓度在浓度在30%以上以上日产气量：目前日产气量：目前1.2t/d应用情况：经过一年连续开机试应用情况：经过一年连续开机试验，运行平稳。验，运行平稳。煤层气抽采、液化

40、、储存、运输、使用流程煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程抽采抽采抽采抽采液化液化液化液化运运运运输输储储存存存存使用使用使用使用以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有术有：(5) 浓缩富集浓缩富集低温精馏分离技术低温精馏分离技术在大在大规模分离煤模分离煤层气气(Mm3/d) 时才具有才具有商商业价价值，适宜于，适宜于CH4浓度在度在30%以上。以上。 变压吸附变压吸附(PSA)目前目前处于工于工业性示范研究性示范研究膜分离技术膜分离技术离工离工业化化还有差距有差距存在问题：存在问题：低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投低

41、温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资大，成本高，不适于中小型煤矿。资大，成本高，不适于中小型煤矿。变压吸附变压吸附(PSA)技术，开发合适的吸附剂，降低成本。技术，开发合适的吸附剂，降低成本。(6) 低浓度煤层气发电低浓度煤层气发电技术成熟，运行功率为技术成熟，运行功率为400420kW，发电单位投资，发电单位投资为为80009500元元/kW。盘江盘江矿区矿区 彬长矿区彬长矿区潞安煤业潞安煤业平煤集团平煤集团两淮地区两淮地区峰峰集团峰峰集团阳泉矿区阳泉矿区离柳矿区离柳矿区阜新阜新矿区矿区 鸡西矿区鸡西矿区石炭井矿区石炭井矿区华蓥山矿区华蓥山矿区(7) 矿井乏风中甲烷的利用矿井

42、乏风中甲烷的利用抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图处于研究示范于研究示范阶段、技段、技术不成熟、成本高。不成熟、成本高。(7) 矿井乏风中甲烷的利用矿井乏风中甲烷的利用示范工程示范工程1抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电利用瓦斯利用瓦斯3400Nm3/h（浓度（浓度30%）利用乏风利用乏风22600Nm3/h装机装机3500kW年发电年发电3000万万kWh回收余热回收余热17800 m3/h(温度温度360）示范工程示范工程2 引进瑞典的风排瓦斯净化装置引进瑞典的风排瓦斯净化装置郑州告成煤州告成煤矿采用低采用低浓度瓦斯湿式度瓦斯

43、湿式输送系送系统，利用，利用矿区区的的CMM与与VAM混合气氧化加混合气氧化加热，该项目投运后，每年该项目投运后，每年可消耗瓦斯可消耗瓦斯150150万万m m3以上，提供以上，提供4040万万m m34040生活生活热水热水， 但但无经济性。无经济性。示范工程示范工程3 3胜动煤矿乏风甲烷氧化装置胜动煤矿乏风甲烷氧化装置 阜新某煤阜新某煤矿拟安装安装10台台6万万m3/h的乏的乏风氧化装置，利用乏氧化装置，利用乏风浓度度为0.6%，10台每小台每小时可氧化可氧化纯CH43600m3(相当于减排相当于减排50t二氧化碳二氧化碳)，能替代，能替代1台台15t/h的蒸汽的蒸汽锅炉，炉，1天可天可节

44、煤煤72t。利用技利用技术名称术名称技术特点技术特点发展发展阶段阶段国内外发展与应用水平国内外发展与应用水平投资投资用途用途所需浓所需浓度度效率效率国外国外国内国内内燃机内燃机发电或热发电或热电联产电联产6%，对，对稳定性要求稳定性要求不高不高32-43%商业商业化化已形成多种型号装已形成多种型号装备，在发达国家煤备，在发达国家煤矿多有应用矿多有应用主要以国产设备为主要以国产设备为主，有多个省市煤主，有多个省市煤矿应用矿应用50005500元元/kW燃气轮机燃气轮机发电或热发电或热电联产电联产40%对稳对稳定性要求高定性要求高30-40%商业商业化化技术较为成熟，目技术较为成熟，目前最大装机容

45、量已前最大装机容量已达达325MW 国内晋城、靖远应国内晋城、靖远应用，单机容量用，单机容量2MW 5500元元/kW左右左右 瓦斯锅炉瓦斯锅炉民用、工民用、工业业30-40%对对稳定性要求稳定性要求高高商业商业化化世界各产煤国多有世界各产煤国多有应用应用中国煤矿多有应用中国煤矿多有应用很少很少蒸汽机蒸汽机发电或热发电或热电联产电联产30%对稳对稳定性要求高定性要求高10%-25%商业商业化化因效率低，国外显因效率低，国外显有应用有应用目前新建目前新建较昂贵较昂贵煤层气液煤层气液化技术化技术将甲烷分将甲烷分离并液化离并液化35%以上以上99.8%示范示范阶段阶段尚未有含氧煤层气尚未有含氧煤层气

46、分离液化技术的成分离液化技术的成功案例功案例山西晋城矿业集团、山西晋城矿业集团、阳泉煤业集团示范阳泉煤业集团示范应用应用较高较高变压吸附变压吸附技术、深技术、深冷分离技冷分离技术等净化术等净化富集技术富集技术瓦斯富集瓦斯富集净化，提净化，提高瓦斯浓高瓦斯浓度度50%（太（太低浓度经济低浓度经济性较差）性较差）净化效净化效率高达率高达98%示范示范阶段阶段美、德使用美、德使用变压吸变压吸附技术附技术进行天然气进行天然气或城市煤气生产，或城市煤气生产，规模达规模达30000Nm3/d 西南化工研究院、西南化工研究院、抚顺分院有成熟变抚顺分院有成熟变压吸附技术与装备压吸附技术与装备 24000270

47、00元元/万万m3（天然气）（天然气） 主要利用技术汇总表主要利用技术汇总表-1-1煤层气利用存在的障碍和问题煤层气利用存在的障碍和问题（1 1）煤层气利用率低）煤层气利用率低图：煤层气历年利用率变化示意图图：煤层气历年利用率变化示意图煤层气利用存在的障碍和问题煤层气利用存在的障碍和问题（2 2）装备水平需进一步提高）装备水平需进一步提高（4 4）经济效益差）经济效益差（3 3）政策落实不到位）政策落实不到位（5 5）未形成规模化）未形成规模化1000kW1000kW以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成熟熟, ,发电效率比国外装备低发电效率比国外

48、装备低1010个百分点、可靠性较差个百分点、可靠性较差 发电发电补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹资金中给予解决资金中给予解决发展趋势发展趋势1.1.煤矿区煤层气开发利用是主体煤矿区煤层气开发利用是主体图：历年及规划中煤矿区煤层气抽放量在图：历年及规划中煤矿区煤层气抽放量在1108m3以上矿区数量以上矿区数量112336811183605101520253035401990199319962000200220042006200820102015年份矿区数（个）2.2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃

49、料是今后主要利用方向是今后主要利用方向发展趋势发展趋势3.3.低浓度瓦斯利用技术是重点低浓度瓦斯利用技术是重点 4.4.装备的大型化、成套化是必然选择装备的大型化、成套化是必然选择 目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。2.2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用方向是今后主要利用方向发展趋势发展趋势3.3.低浓度瓦斯利用技术是重点低浓度瓦斯利用技术是重点 4.4.装备的大型化、成套化是必然选择装备的大型

50、化、成套化是必然选择 目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。提提 纲纲一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理。一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理。二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、信息化。信息化。三、坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与三、坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用。利用。四、坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽。四、坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽。五、坚持瓦斯治理七项管理制度，严肃问责。五、坚持瓦斯治理七项管理

51、制度，严肃问责。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采淮南矿业集团煤炭储量285亿吨，现有12对生产矿井，其中突出矿井11对，高瓦斯矿井1对；基建矿井1对，为突出矿井。谢桥矿谢桥矿顾桥矿顾桥矿潘三矿潘三矿潘一矿潘一矿潘二矿潘二矿新庄孜矿新庄孜矿李嘴孜矿李嘴孜矿谢一矿谢一矿丁集矿丁集矿潘北矿潘北矿顾北矿顾北矿朱集项目部朱集项目部潘一矿东区项目部潘一矿东区项目部张集矿张集矿淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采瓦斯绝对涌出量每分钟1332m3/min，而且每年以100 m3/min递增。矿区煤层赋存条件极其复杂，瓦斯含量高（1226m3/t）、瓦斯压力大（高达6.2MPa）、埋

52、藏深（3001500 m）、煤层极松软（f值0.10.8）、透气性低（渗透率为0.001mD）；多组煤层群开采，煤层倾角090，煤层围岩为软岩，地压大；地质构造复杂，断层多。 淮南煤田是高瓦斯、高地压、高地温、高承压水复杂地质条件下煤层群开采的典型矿区，自然灾害威胁巨大，尤其是瓦斯治理难，历史上曾是全国煤矿瓦斯事故重灾区。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采 新庄孜矿新庄孜矿8585年年“8 8 2424”事故死亡事故死亡2828人人 潘一矿潘一矿8787年年“1212 9 9”事故死亡事故死亡4545人人 潘一矿潘一矿9393年年“1 1 2020”事故死亡事故死亡3939人人 谢一矿谢一矿95

53、95年年“6 6 2323”事故死亡事故死亡7676人人 潘三矿潘三矿9797年年“1111 1313”事故死亡事故死亡8888人人 谢二矿谢二矿9797年年“1111 2727”事故死亡事故死亡4545人人 1998年起决心全面治理瓦斯，树立全面积极的瓦斯治理观，认真贯彻落实国家煤矿安全监察局“十二字”方针和“十六字”瓦斯治理工作体系，探索出一条高瓦斯矿区瓦斯综合治理的新路子。淮南矿区瓦斯抽采与利用淮南矿区瓦斯抽采与利用 一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理一、坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理淮南矿区瓦斯抽采与利用淮南矿区瓦斯抽采与利用 严严格格贯贯彻彻落落实实国国家家局局“1919号号令令”和

54、和集集团团公公司司20092009年年“8888号号文文”，坚坚定定不不移移地地开开采采保保护护层层，坚坚决决做做到到“不不掘掘突突出出头头，不不采采突突出出面面”。全全面面梳梳理理分分析析淮淮南南矿矿区区各各矿矿井井保保护护层层开开采采条条件件，科科学学确确定定关关键键保保护护层层，及及各各煤煤层层的的开开采采顺顺序序区区域域性性治治理理措措施施的的实实施施，保保护护层层最最薄薄煤煤层层0.3m;0.3m;无无保保护护层层可可采采的的突突出出煤煤层层突突出出危危险险区区，分分类类采采取取预预抽抽措措施施。坚坚定定不不移移地地实实施施多多打打岩岩巷巷多多打打钻钻，给给足足抽抽采采卸卸压压时时间

55、间，目目标标是是使使高高瓦瓦斯斯煤煤层层抽抽采采到到低低瓦瓦斯斯状状态态下下进进行行采采掘作业。掘作业。 淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 新建矿井的井筒落底标高及开拓开新建矿井的井筒落底标高及开拓开采布局设计必须有利于瓦斯治理；矿采布局设计必须有利于瓦斯治理；矿井新水平、新采区开拓设计必须优先井新水平、新采区开拓设计必须优先考虑瓦斯治理；矿井采场中长期规划考虑瓦斯治理；矿井采场中长期规划必须符合瓦斯治理规划要求；必须符合瓦斯治理规划要求；“一通一通三防三防”系统能力，特别是矿井通风能系统能力，特别是矿井通风能力和抽采能力的设计预留力

56、和抽采能力的设计预留1 12 2倍的能倍的能力。力。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 瓦斯治理工程超前施工。瓦斯治理规划按照瓦斯治理工程超前施工。瓦斯治理规划按照“精精排一年，细排三年，规划五年排一年，细排三年，规划五年”的要求，前瞻性考的要求，前瞻性考虑瓦斯治理工程，超前施工，为瓦斯治理预留空间虑瓦斯治理工程，超前施工，为瓦斯治理预留空间和时间。和时间。20112011年正在回采的谢桥矿年正在回采的谢桥矿11611161（3 3）综采）综采工作面采，突出危险区用工作面采，突出危险区用“一面四巷一面四巷”治理瓦斯，治理瓦斯，底板巷和高

57、抽巷分别提前了底板巷和高抽巷分别提前了8 8年和年和5 5年施工，对工作年施工，对工作面消突和抽采。面消突和抽采。淮南矿区瓦斯抽采与利用淮南矿区瓦斯抽采与利用 坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 坚持坚持“瓦斯超限就是事故瓦斯超限就是事故”，实施，实施“可保尽保、应抽尽可保尽保、应抽尽抽抽”的瓦斯治本战略，坚持瓦斯治理五项指标目标管理。的瓦斯治本战略，坚持瓦斯治理五项指标目标管理。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 保护层开采面积，从2005年的143万平方米增加到2010年的316万平方米； 瓦斯抽采量，从瓦

58、斯抽采量，从20052005年的年的1.51.5亿立方米提高到亿立方米提高到20102010年的年的4 4亿立方米；瓦斯抽采率，从亿立方米；瓦斯抽采率，从20052005年的年的43%43%提高到提高到20102010年的年的63%63%。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 瓦斯钻孔量，从瓦斯钻孔量，从20052005年的年的9696万米提高到万米提高到20102010年年的的380380万米。万米。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 瓦斯治理巷道总进尺，从瓦斯治理巷道总进尺，从

59、20052005年的年的1.41.4万米增加万米增加到到20102010年的年的5.55.5万米。万米。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理 瓦斯治理取得明显成效，瓦斯超限次数从瓦斯治理取得明显成效，瓦斯超限次数从20052005年的年的343343次下降到次下降到20102010年的年的1313次，今年至次，今年至目前为止，共发生目前为止，共发生2 2次瓦斯超限。次瓦斯超限。淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理坚持从规划、设计源头抓瓦斯治理淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采二、坚持瓦斯抽采精细化、规范化、二、坚持

60、瓦斯抽采精细化、规范化、最大化、信息化最大化、信息化 根根据据瓦瓦斯斯赋赋存存情情况况设设计计抽抽采采参参数数（压压力力、瓦瓦斯斯含含量量、透透气气性性系系数数、抽抽采采半半径径），实实现现防防突突分分级级治治理理、分分级级管管理理，为为提提高高防防突突工工作作的的效效率率和和效效果果提提供供了了基基础础保保证证。底底（顶顶）板板巷巷穿穿层层钻钻孔孔做做到到保保直直钻钻进进和和反反演演，选选择择不不少少于于15%15%的的钻钻孔孔进进行行测测斜斜，钻钻孔孔施施工工后后及及时时反反演演并并绘绘制制措措施施竣竣工工图图。坚坚持持抽抽采采高高负负压压，从从设设计计源源头头考考虑虑钻钻孔孔施施工工需需

61、要要，对对巷巷道道（钻钻场场）处处于于断断层层破破碎碎带带的的进进行行喷喷、注注浆浆处处理理。矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽采采系系统统实实现现高高、低低浓浓度度分分开开抽抽采采，各各抽抽采采系系统统安安装装自自动动放放水水器器，采采煤煤工工作作面面上上隅隅角角推推行行以以移移动动泵泵或或地地面面低低浓浓抽抽采采系系统统抽抽采采。采采用用封封孔孔管管卡卡固固定定合合茬茬软软管管，开开展展抽抽采采系系统统的的检检漏漏工工作作，确确保保各各地地点点抽抽采采负负压压需需要。要。瓦斯抽采精细化瓦斯抽采精细化 严严格格执执行行抽抽采采、打打钻钻安安全全质质量量标标准准化化标标准准，钻钻孔孔施施工工高高质质量量，执

62、执行行谁谁打打钻钻、谁谁负负责责的的原原则则。钻钻孔孔严严封封孔孔，实实行行带带压压封封孔孔，下下向向钻钻孔孔全全程程下下套套管管，建建立立钻钻孔孔成成孔孔和和封封孔孔质质量量验验收收制制度度，钻钻孔孔封封孔孔前前、封封孔孔后后、合合茬茬前前对对钻钻孔孔内内瓦瓦斯斯浓浓度度进进行行检检测测，标标准准是是孔孔口口负负压压13kPa13kPa。封封孔孔2424小小时时内内，预预抽抽钻孔抽采瓦斯浓度不得低于钻孔抽采瓦斯浓度不得低于4040。瓦斯抽采规范化瓦斯抽采规范化 建立建立“大流量、多台泵，大管径、多回路大流量、多台泵，大管径、多回路”的高强抽采的高强抽采能力格局。地面抽采系统安装单泵流量达能力

63、格局。地面抽采系统安装单泵流量达500 m500 m3 3/min/min的大抽的大抽采泵，系统实际抽采能力预留采泵，系统实际抽采能力预留2 24 4倍的富余系数。抽采干管倍的富余系数。抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的设计要有系统需要抽采最大流量的1.51.52.02.0倍能力，采掘工倍能力，采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.31.31.51.5倍能力，矿倍能力，矿井抽采系统根据抽采需要及时进行改（扩）建，实现抽采能井抽采系统根据抽采需要及时进行改（扩）建，实现抽采能力最大化。重视被保护层卸压瓦斯抽采，规定被保护层原始力最大化。重视被保护层卸压

64、瓦斯抽采，规定被保护层原始瓦斯含量在瓦斯含量在10m10m3 3/t/t以下的，卸压瓦斯预抽率不得低于以下的，卸压瓦斯预抽率不得低于35%35%；被保护层原始瓦斯含量在被保护层原始瓦斯含量在101015 m15 m3 3/t/t的，卸压瓦斯预抽率的，卸压瓦斯预抽率不得低于不得低于45%45%；被保护层原始瓦斯含量在；被保护层原始瓦斯含量在15 m15 m3 3/t/t以上的，卸以上的，卸压瓦斯预抽率不得低于压瓦斯预抽率不得低于60%60%，确保实现高瓦斯煤层抽采到低，确保实现高瓦斯煤层抽采到低瓦斯状态下进行采掘活动。瓦斯状态下进行采掘活动。瓦斯抽采最大化瓦斯抽采最大化 地地面面永永久久及及井井

65、下下移移动动抽抽采采泵泵站站、井井巷巷揭揭煤煤工工作作面面、底底（顶顶）板板穿穿层层预预抽抽评评价价单单元元必必须须安安装装抽抽采采自自动动计计量量装装置置( (包包括括流流量量、浓浓度度、温温度度、压压力力传传感感器器) )，实实现现瓦瓦斯斯压压力力、浓浓度度、瞬瞬时时的的抽抽采采混混合合量量、瞬瞬时时的的瓦瓦斯斯抽抽采采纯纯量量、累累计计抽抽采采量量、抽抽采采率率、抽抽采采负负压压、温温度度等等“八八参参数数”同同时时在在线线监监测测，准准确确、精精确确计计量量瓦瓦斯斯抽抽采采量量，实实现现了了瓦瓦斯斯抽抽采采信信息息化化。采采用用正正压压传传感感器器进进行行煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力在在线

66、线监监测测，自自动动生生成成实实时时压压力力曲曲线线，获获得得煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力随随抽抽采采时时间间的的变变化化关关系系，实实现现煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力在在线线监监测测；采采用用负负压压自自动动放放水水器器，通通过过水水位位传传感感器器将将信信号号上上传传至至监监控控分分站站，实实现现放放水水在在线线监监测测和和自自动动定定时时放放水水，并并通通过过监监控控系系统统进进行行远远程程自自动动或或手手动动遥遥控控放放水水。所所有有在在线线监监测测信信息息均在监控终端显示，做到了实时监控。均在监控终端显示，做到了实时监控。瓦斯抽采信息化瓦斯抽采信息化淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采三、坚持瓦

67、斯治理技术创新，三、坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用促进瓦斯抽采与利用 以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台，以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台，结合承担的结合承担的“十一五十一五”国家科技支撑计划项国家科技支撑计划项目和国家科技重大专项研发任务，加大产学目和国家科技重大专项研发任务，加大产学研力度，深入推进瓦斯治理技术自主创新。研力度，深入推进瓦斯治理技术自主创新。完善了保护层开采技术体系，创立了低透气完善了保护层开采技术体系，创立了低透气性高瓦斯煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术，性高瓦斯煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术，建立了井上下立体瓦斯抽采体系，创新了打建立了井上下立体瓦斯抽采体系，

68、创新了打钻技术、深部开采石门快速揭煤技术、瓦斯钻技术、深部开采石门快速揭煤技术、瓦斯治理信息化技术等等，初步解决了瓦斯治理治理信息化技术等等，初步解决了瓦斯治理难题。主要抽采技术有：难题。主要抽采技术有：坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用（一）无煤柱煤与瓦斯共采技术。（一）无煤柱煤与瓦斯共采技术。 20062006年以来，在袁亮院士的带领下，研年以来，在袁亮院士的带领下，研究成功煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技究成功煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。利用埋管抽采留巷形成的采空区聚集术。利用埋管抽采留巷形成的采空区聚集瓦斯，实现采空区高浓度瓦斯抽采；利

69、用瓦斯，实现采空区高浓度瓦斯抽采；利用高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯；利高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯；利用下向穿层钻孔抽采下部远程卸压煤层瓦用下向穿层钻孔抽采下部远程卸压煤层瓦斯；留巷钻孔抽采瓦斯保障技术。斯；留巷钻孔抽采瓦斯保障技术。 新庄孜矿采用沿空留巷开采新庄孜矿采用沿空留巷开采B10B10煤层，煤层，解放上覆解放上覆B11bB11b煤层和下伏煤层和下伏B8B8煤层，通煤层，通过留巷卸压煤气共采，开采保护层过留巷卸压煤气共采，开采保护层1414万，上覆万，上覆B11bB11b煤层瓦斯抽采量煤层瓦斯抽采量490490万万m m，抽采率，抽采率67%67%；下伏；下伏B8B8煤层瓦斯抽

70、采煤层瓦斯抽采量量280280万万m m，抽采率，抽采率76%76%。共解放煤量。共解放煤量190190万吨。万吨。淮南矿区瓦斯抽采坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用（二）立体瓦斯抽采技术（二）立体瓦斯抽采技术 煤层群开采过程中，瓦斯涌出主要来源于煤层群开采过程中，瓦斯涌出主要来源于邻近煤层卸压瓦斯，采用地面钻井、高抽巷或邻近煤层卸压瓦斯，采用地面钻井、高抽巷或工作面两巷穿层钻孔抽采上覆煤层卸压瓦斯，工作面两巷穿层钻孔抽采上覆煤层卸压瓦斯，采用底板巷或工作面两巷穿层钻孔拦截抽采下采用底板巷或工作面两巷穿层钻孔拦截抽采下伏煤层卸压瓦斯，采用远距离底板

71、巷上向穿层伏煤层卸压瓦斯，采用远距离底板巷上向穿层钻孔抽采远距离下伏煤层卸压瓦斯，充分利用钻孔抽采远距离下伏煤层卸压瓦斯，充分利用保护层采动影响实现最大化抽采上下煤层卸压保护层采动影响实现最大化抽采上下煤层卸压瓦斯，形成立体式抽采模式。瓦斯，形成立体式抽采模式。 新新庄庄孜孜矿矿6211062110工工作作面面，其其上上覆覆B11bB11b煤煤及及下下伏伏B8B8煤煤均均为为强强突突煤煤层层，距距保保护护层层煤煤层层70m70m的的远远距距离离下下伏伏B7B7、B6B6煤煤层层也也为为突突出出煤煤层层，采采用用6211062110工工作作面面上上下下风风巷巷穿穿层层钻钻孔孔抽抽采采B11bB1

72、1b煤煤层层卸卸压压瓦瓦斯斯，采采用用6211062110工工作作面面底底板板巷巷下下向向孔孔抽抽采采B8B8煤煤层层卸卸压压瓦瓦斯斯，采采用用B6B6煤煤层层底底板板巷巷上上向向钻钻孔孔抽抽采采B7B7、B6B6煤煤层层卸卸压压瓦瓦斯斯，构构成成立立体体抽抽采采模模式式。上上覆覆B11bB11b煤煤层层抽抽采采量量达达22 22 m m/min/min，下下伏伏B8B8煤煤层层抽抽采采量量20 20 m m/min/min，下下伏伏B7B7、B6B6煤煤层层抽抽采量采量25m25m/min/min，实现瓦斯治理效果最大化。，实现瓦斯治理效果最大化。立体抽采模式立体抽采模式 开采开采11112

73、 2下保护层，采用地面钻井抽采下保护层，采用地面钻井抽采上覆的上覆的13131 1煤层卸压区域瓦斯。顾桥矿煤层卸压区域瓦斯。顾桥矿11211121（1 1）工作面地面瓦斯孔，孔深）工作面地面瓦斯孔，孔深790m790m，单孔最大出气纯量单孔最大出气纯量20m20m/min/min，有效影响半，有效影响半径径211m211m，抽采浓度，抽采浓度90%90%，累计出气，累计出气170170万万m m。矿区平均单井累计抽采瓦斯量。矿区平均单井累计抽采瓦斯量120120万万m m，最大单井抽采量最大单井抽采量579579万万m m（潘一矿（潘一矿23712371（1 1）工作面）工作面1 1# #钻井

74、）。钻井）。（三）卸压瓦斯地面钻井抽采技术（三）卸压瓦斯地面钻井抽采技术 1 1、穿层钻孔掏穴增透、穿层钻孔掏穴增透 采用扩孔钻头，在钻孔过煤段进行扩孔，将钻采用扩孔钻头，在钻孔过煤段进行扩孔，将钻孔直径从孔直径从133mm133mm扩至扩至260mm260mm，提高钻孔卸压影响半，提高钻孔卸压影响半径，增加煤层透气性。潘一矿径，增加煤层透气性。潘一矿530m530m630m630m西西一轨道斜巷，钻孔掏穴前后，单孔抽采浓度由一轨道斜巷，钻孔掏穴前后，单孔抽采浓度由23%23%增至增至46%46%，抽采混合量由，抽采混合量由0.1m0.1m/min/min增至增至0.21m0.21m/min/

75、min，掏穴孔施工，掏穴孔施工8h8h后，单孔抽采纯量上后，单孔抽采纯量上升至原来的升至原来的2 2倍，倍，24h24h后，抽采纯量上升至原来的后，抽采纯量上升至原来的3 3倍。掏穴钻孔有效影响半径达倍。掏穴钻孔有效影响半径达5m5m，是掏穴前钻孔，是掏穴前钻孔的的3.33.3倍。倍。（四）低透气性煤层增透技术（四）低透气性煤层增透技术 在在井井筒筒揭揭煤煤中中应应用用松松动动爆爆破破增增透透技技术术，间间隔隔选选取取井井筒筒周周边边几几圈圈措措施施孔孔进进行行松松动动爆爆破破，增增加加井井筒筒周周边边煤煤体体透透气气性性，转转移移井井底底应应力力集集中中区区，强强化化措措施施孔孔抽抽采采效效

76、果果，实实现现井井筒筒揭揭煤煤区区域域快快速速消消突突。谢谢桥桥矿矿二二副副井井揭揭13131 1煤煤，煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力2MPa2MPa，煤煤的的坚坚固固性性系系数数f f为为0.50.5，揭揭煤煤措措施施孔孔8989个个，选选取取3636个个孔孔进进行行松松动动爆爆破破，爆爆破破前前措措施施孔孔抽抽采采浓浓度度2.2%2.2%、抽抽采采混混合合流流量量15 15 m m/min/min；爆爆破破后后抽抽采采浓浓度度达达7%7%、抽抽采采混混合合流流量量25m25m/min/min。平平均均抽抽采采纯纯量量提提高高4 4倍倍，全全部部揭揭煤煤时时间缩短到间缩短到2828天。天。2、松动

77、爆破增透、松动爆破增透淮南矿区瓦斯抽采淮南矿区瓦斯抽采四、坚持瓦斯治七项管理制度，严肃问责四、坚持瓦斯治七项管理制度，严肃问责 淮南矿业集团制定了瓦斯治理淮南矿业集团制定了瓦斯治理7 7项管理制度。项管理制度。u “一通三防一通三防”暨防突例会制度；暨防突例会制度；u 瓦斯治理瓦斯治理“一矿一策一矿一策”、“一面一策一面一策”管理制度；管理制度；u “一通三防一通三防”、防突督查制度；、防突督查制度；u 瓦斯治理主要指标完成情况月度追查处理制度；瓦斯治理主要指标完成情况月度追查处理制度；u 石门（井筒）揭煤领导人员防突跟班、带班制度；石门（井筒）揭煤领导人员防突跟班、带班制度；u 瓦斯超限追查

78、处理及瓦斯浓度瓦斯超限追查处理及瓦斯浓度0.80.8断电管理制度；断电管理制度；u 保护层开采、抽采钻孔量、瓦斯抽采及利用奖罚制保护层开采、抽采钻孔量、瓦斯抽采及利用奖罚制度。度。淮南矿区瓦斯抽采坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽 制制定定了了严严重重“三三违违”十十三三条条红红线线，一一旦旦违违反反给给予予解解除除劳劳动动合合同同，其其中中“一一通通三三防防”管管理理方方面面1010条条。界界定定了了十十二二个个方方面面的的重重大大非非人人身身事事故故，按按照照一一人人死死亡亡事事故故处处理理，其其中中六六个个方方面面属属于于“一一通通三三防防”管管理理内内容容

79、。发发生生“一一通通三三防防”1010人人及及以以上上责责任任性性死死亡亡事事故故，给给予予矿矿长长过过失失性性解解除除劳劳动动合合同同。发发生生煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出事事故故，属属管管理理责责任任造造成成的的，追究所在矿和集团公司机关部门责任。追究所在矿和集团公司机关部门责任。淮南矿区瓦斯抽采坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽坚持瓦斯治理与利用并重，以用促抽山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司919191井下区域性递进式预抽采（晋城）井下区域性递进式预抽采（晋城）井下区域性递进式预抽采（晋城）井下区域性递进式预抽采（晋城） 推广使用定向千米钻机施工长钻孔，形成

80、一个较大范围推广使用定向千米钻机施工长钻孔，形成一个较大范围推广使用定向千米钻机施工长钻孔，形成一个较大范围推广使用定向千米钻机施工长钻孔，形成一个较大范围的瓦斯预抽区域，一个预抽区域至少应涵盖的瓦斯预抽区域，一个预抽区域至少应涵盖的瓦斯预抽区域，一个预抽区域至少应涵盖的瓦斯预抽区域，一个预抽区域至少应涵盖1 1个工作面，实个工作面，实个工作面，实个工作面，实现井下抽采瓦斯与煤炭开发的最佳结合。现井下抽采瓦斯与煤炭开发的最佳结合。现井下抽采瓦斯与煤炭开发的最佳结合。现井下抽采瓦斯与煤炭开发的最佳结合。在工作面顺槽掘进过程中，即应通过顺槽巷道向邻近工在工作面顺槽掘进过程中，即应通过顺槽巷道向邻近

81、工在工作面顺槽掘进过程中，即应通过顺槽巷道向邻近工在工作面顺槽掘进过程中，即应通过顺槽巷道向邻近工作面打钻，提前开始预抽采，抽采区域不仅包括邻近工作作面打钻，提前开始预抽采，抽采区域不仅包括邻近工作作面打钻，提前开始预抽采，抽采区域不仅包括邻近工作作面打钻，提前开始预抽采，抽采区域不仅包括邻近工作面，也要包括与邻近工作面相邻的巷道条带，从而为再下面，也要包括与邻近工作面相邻的巷道条带，从而为再下面，也要包括与邻近工作面相邻的巷道条带，从而为再下面，也要包括与邻近工作面相邻的巷道条带，从而为再下一个工作面的布置与预抽采创造条件。一个工作面的布置与预抽采创造条件。一个工作面的布置与预抽采创造条件。一个工作面的布置与预抽采创造条件。山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司92井下区域性递进式预抽采瓦斯模式示意图井下区域性递进式预抽采瓦斯模式示意图井下区域性递进式预抽采瓦斯模式示意图井下区域性递进式预抽采瓦斯模式示意图92山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司93月效率达到月效率达到月效率达到月效率达到8000-10000m8000-10000m8000-10000m8000-10000m93履带式行走钻机履带式行走钻机履带式行走钻机履带式行走钻机谢谢！谢谢！