煤炭科技信息第7期.docx

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1、主办：国投新集设计研究院年6月23日星期三年月日2010年76期（总第7期）2010年9月27日煤炭科技信息目 录【煤炭科技】1全国首台矿用软体救生舱在同煤集团塔山矿入井试用1中国建成世界上规模最大的燃煤电厂二氧化碳捕获工程1淄矿集团：大倾角开采技术达到国际先进水平1石煤机掘进机自动截割监控系统获国家专利2枣矿集团应用新技术强化粉尘治理2大兴矿研制的一体木锚杆获国家专利3中煤集团成功研制齿轨式卡轨车双联动旋转道岔伺控系统3枣矿集团应用新技术强化粉尘治理3峰峰集团7个节能减排项目获科技进步奖4枣矿集团应用矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统5鄂庄煤矿选煤厂“两项”技改实现效率和利益“双赢”5新

2、型掘锚机在神东寸草塔煤矿投入使用6【科技了望】6新型煤化工 掌握煤气化技术是关键6中国煤层气资源开发的关键性问题及前景8【科技论文】12柱式体系采煤法在天湖山矿区的应用12【煤炭科技】全国首台矿用软体救生舱在同煤集团塔山矿入井试用全国首台矿用软体救生舱近日在同煤集团塔山煤矿公司入井试用，这种软体救生舱可在矿难发生时为被困矿工提供一个安全的密闭空间，对外抵御爆炸冲击、高温烟气、冒顶坍塌，隔绝有害有毒气体，对内提供氧气、食物和水，使被困矿工赢得较长的生存时间。这种矿用软体救生舱可以同时容纳10到35人紧急避难，并且能够在3分钟之内完全展开，在不需要外部能源的基础上，就可以自己提供96小时以上的基本

3、生存保障。中国建成世界上规模最大的燃煤电厂二氧化碳捕获工程中国科学技术部副部长张来武在16日上午10时在国务院新闻发布会上透露，中国在煤燃烧、煤气化、煤液化、太阳能电池、太阳能制氢，生物催化转化等方面取得了一批基础研究成果。建立了世界上首座500瓦燃料敏化太阳电池示范系统，1.5兆瓦直驱永磁式风电机组研发成功并实现產业化，建成了世界上规模最大的燃煤电庵二氧化碳捕获工程，世界上首套年產60万吨煤制烯烃工业装置即将建成。中国实验快堆已经实现首次临界。淄矿集团：大倾角开采技术达到国际先进水平9月7日，从淄矿集团葛亭煤矿传来喜讯，该矿申报的复杂条件大倾角综放工作面顶板管理及安全开采技术在北京通过中国煤

4、炭工业协会组织的技术鉴定。专家组一致认为，在类似条件下，该项目具有良好推广应用前景，研究成果已达到国际先进水平。倾角在45度以上的煤层称为急倾斜煤层。淄矿集团葛亭煤矿的2313工作面煤层平均倾角42度，开采这样的大倾角工作面在该集团尚属首次，在全国也不多见。随着矿井开采范围的不断延伸，占该矿可采煤量76%的3层煤大多处于25度以上倾斜煤层区，尤其是230西翼采区工作面倾角都在35度以上，可采储量达400万吨。进行大倾角工作面开采，对于稳定产能、延长矿井服务年限具有重要意义，是必须啃下的一块硬骨头。2008年12月25日，该矿开始对2313大倾角工作面投入试生产。为了确保大倾角工作面开采的顺利进

5、程，该矿先后两赴甘肃靖远矿业集团调研大倾角开采技术，并到王家山煤矿井下实地考察大倾角回采工艺。通过重新设计技术方案、对综放支架进行大修和改造、购置新型采煤机等一系列措施，促进了工作面开采的稳步推进。历经19个月的2313大倾角综放工作面试验性开采终于获得了圆满成功。石煤机掘进机自动截割监控系统获国家专利国家863项目“煤矿井下采掘装备遥控关键技术”的关键技术之一“掘进机自动截割监控系统” 由河北石家庄煤矿机械有限责任公司研制而成，日前，该公司收到国家知识产权局颁发的专利证书，获得完全自主知识产权保护，该技术为我国远程可视化自动截割成形掘进机的普及和发展提供了前沿技术保障。据了解，目前普通掘进机

6、还是主要靠人工操作，操作者劳动强度大和安全保障性较差。为解决这些问题，石煤机公司科研人员设计研制出一种显示信息丰富的掘进机自动截割监控系统。该系统由当地控制系统和远程监控系统组成，当地控制系统主要由工控机（IPC）、可编程计算机控制器(PCC)、位置传感器和截割头执行单元等组成。当地控制系统可以实现任意形状巷道断面图形的输入，用关键坐标点表示断面形状，简化了巷道断面信息的输入、编辑和计算，减少了存储信息量，提高了掘进机自动截割监控系统的适用范围。操作者还可以通过图形化断面信息显示,实时了解自动截割过程及运行参数等。远程监控系统主要由视频采集仪、大屏幕监视器及显示屏组成。其主要工作原理是：掘进机

7、机身上分别安装了工作参数记录系统和七套图像采集系统，将掘进机工作参数和从不同角度采集掘进机截割、装运、行走等动作的视频信号，通过总线方式传输到远程监控台上。另外该系统具有遥控功能，可以实现近程和远程自动切换功能，掘进机遥控距离不少于800米，从而使掘进机操作人员远离掘进工作面，极大的保证了矿工的人身安全。经试验，首台使用该系统的掘进机，在距掘进机800多米远的位置可以清晰地监视到掘进机的工况，如采用光纤传输，可实现掘进机更远距离的监控、遥控、自动截割成形功能，技术水平达国际先进。该系统为掘进机实现智能化远程在线监控起到了至关重要的作用，填补了国内采掘监控技术空白，对我国实现煤矿井下无人工作面开

8、采具有深远意义。枣矿集团应用新技术强化粉尘治理 枣矿集团公司大力推广智能化、信息化、自动化新技术、新装备，建设形成了采煤面高压喷雾系统、掘进高效除尘系统、煤层注水系统、风流除尘系统及智能化的监测监控装置等“五大系统”。在掘进工作面推广高压远程喷雾棒、大吸口振旋除尘风机和低产尘低回弹喷浆添加剂，在综采工作面推广自动升压喷雾降尘系统及自动跟煤机架间喷雾系统。经权威专家鉴定，“爆炸煤尘阻爆降尘技术的研究”达到国际先进水平，“具有喷雾降尘功能的前探梁”获国家实用新型专利。转载点封闭除尘、遥控和随机自动喷雾装置、风动湿式除尘机等50余项自主创新成果得到推广应用，实现了采掘工作面装备的系列化。目

9、前，矿井工广办公区0.21mgm3，煤场区0.391 mgm3，空气质量分别高于国家规定的城市空气质量标准和厂矿空气质量标准。骨干生产矿井均通过清洁生产审核和职业安全健康OHSAS认证。大兴矿研制的一体木锚杆获国家专利近日，辽宁铁法能源公司大兴矿研制的一体木锚杆专利经国家知识产权局审核通过，被授予专利权，并收到了实用新型专利证书。大兴矿大采高工作面较多，煤壁片帮已成为引起工作面冒顶的直接原因之一，因此控制和防止煤壁片帮是消除工作面冒顶的一个重要环节，这个矿在生产过程中除采用加快工作面推进速度减少片帮措施的同时，开始积极探索采用木锚杆加固煤壁的解决方法，并自主研制了木锚杆，经过选材、设计孔径、杆

10、径、加工、装配、锚固剂规格、搅拌工艺、拉力测试及在N2905回顺掘进巷道实验，获得了成功。经实验表明，木锚杆韧性、强度均达到了规定标准，且成本低、取材方便、制作容易、操作简便、安全高效、不易产生火花，尤其在煤壁中的木锚杆不妨碍机械化采煤，为煤矿井下支护提供了一种新型材料。中煤集团成功研制齿轨式卡轨车双联动旋转道岔伺控系统日前，中煤集团所属西安煤机公司成功研制了具有国内领先水平的齿轨式卡轨车双联动旋转道岔伺控系统，并投入生产。该系统是西安煤机公司在前期为山西潞安集团研制生产的、亚洲第一条齿轨式卡轨车中旋转道岔系统基础上，经二次改进研发。该系统有效缩短了齿轨式卡轨车行车时间，避免了上下车操作扳道安

11、全问题及操纵误差，为开发井下煤矿专用自动化无人操作设备打下了坚实基础。枣矿集团应用新技术强化粉尘治理枣矿集团公司大力推广智能化、信息化、自动化新技术、新装备，建设形成了采煤面高压喷雾系统、掘进高效除尘系统、煤层注水系统、风流除尘系统及智能化的监测监控装置等“五大系统”。在掘进工作面推广高压远程喷雾棒、大吸口振旋除尘风机和低产尘低回弹喷浆添加剂，在综采工作面推广自动升压喷雾降尘系统及自动跟煤机架间喷雾系统。经权威专家鉴定，“爆炸煤尘阻爆降尘技术的研究”达到国际先进水平，“具有喷雾降尘功能的前探梁”获国家实用新型专利。转载点封闭除尘、遥控和随机自动喷雾装置、风动湿式除尘机等50余项自主创新成果得到

12、推广应用，实现了采掘工作面装备的系列化。目前，矿井工广办公区0.21mgm3，煤场区0.391 mgm3，空气质量分别高于国家规定的城市空气质量标准和厂矿空气质量标准。骨干生产矿井均通过清洁生产审核和职业安全健康OHSAS认证。峰峰集团7个节能减排项目获科技进步奖日前，在冀中能源峰峰集团梧桐庄矿，矿长赵鹏飞向笔者描绘了该矿矿井水的闭路循环图：通过初沉、加药混凝、沉淀澄清，深度处理等工序，原本黑如墨汁的矿井水变成了净化清水，达到了生产用水标准。生产使用后剩余的水经消毒净化，回灌到井田内，实现了矿井水零排放。“该技术填补了国内外空白，被评为2009年中国煤炭工业科学技术一等奖。”赵鹏飞说，实施矿井

13、水回灌工程后，每年可削减悬浮物788.4吨、削减化学需氧量121吨，节能减排效果显著。这是峰峰集团依靠科技创新推动节能减排的一个缩影。峰峰集团副总经理陈宇说，通过科技创新，近年来，该集团分别有7个节能减排新项目先后荣获国家、省、市科技进步奖。通过矸石充填、地源热泵、风源热泵等新技术、新工艺，峰峰集团初步实现了“采煤不见煤、有水不外排、产矸不提矸、出煤不烧煤”的绿色矿山运行模式。着眼于推广节能减排先进工艺，2009年，在资金相对紧张的情况下，峰峰集团投入6812.92万元专项资金，完成10项省考核技改工程项目。同时自我加压，投入资金2445.69万元，实施了地源热泵、燃煤锅炉改造、节能灯绿色照明

14、工程、压风机改造、水泵改造等一大批节能减排技改工程。今年，该集团仍将筹措资金7967.38万元用于节能减排重点项目建设，截至目前，已完成投资7000万元。量节能减排先进工艺的应用，有力地提高了企业的节能减排水平。按照我省节能减排“双三十”计划，2010年，峰峰集团将完成节能量8.92万吨标煤。主要污染物化学需氧量、二氧化硫排放总量分别控制在195.5吨和2592.8吨以内。同时，峰峰集团加快淘汰落后产能，近年来，共淘汰更新高耗能设备418台，关闭一个立窑水泥厂、10台燃煤生活锅炉、炭化室高度小于4.3米的小焦炉，累计减排二氧化硫100吨。枣矿集团应用矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统该系统

15、能够针对液压站、制动器、摩擦系数三个方面的问题，通过专门设计的电涡流传感器、阀位检测传感器、油压传感器、制动正压力传感器、渐开线形制动力矩测量装置实现对液压制动性能参数的监测，通过专用的监测分析软件对采集的信息进行分析，及时发现设备异常故障，实时数据曲线的绘制、历史数据浏览等功能。液压站达到冗余回路安全制动、换向阀状态在线监测、油路堵塞自动诊断，保证实现可靠的回油制动；制动器达到直接在线监测碟簧制动正压力并诊断碟簧疲劳和断裂，在线监测闸间隙、闸偏摆量、闸的开合状态等；直接测量制动力矩，由此间接检测摩擦系数，从而实现制动力矩的在线监测。该系统能够防止因液压制动装置失灵而造成的重大事故，提高提升系

16、统的可靠性。鄂庄煤矿选煤厂“两项”技改实现效率和利益“双赢”近期，新矿集团鄂庄煤矿选煤厂对洗选工艺流程进一步优化，对筛板、精煤离心机两个设备实施改革，实现了效率和利益“双赢”。一是降低高频筛筛缝尺寸，由0.35mm的不锈钢条形筛板，更换为0.25mm冲孔钢丝网筛板；把精煤脱介筛0.5mm的不锈钢条形筛板，更换为0.3mm钢丝网筛板；同时撤除了精煤磁选机尾矿溢流管和350旋流器，系列改造措施的实施，不仅增加了筛面的透水率，而且增加了煤泥水中更多的末煤等细小颗粒的回收，极大地提高了精煤回收率。二是对精煤离心机入料流槽进行改造，制作安装了翻板两岔溜槽，实现了精煤产品既能进入离心机脱水也可以直接进入精

17、煤皮带的两种功能灵活转换。改造后，精煤在精煤筛上充分的脱水、脱介后，可直接进入精煤皮带入仓，不仅消除了精煤离心机筛下料和滤液水中的介质损耗，还合理的保证了精煤中的含水率.“两项”技改后经过生产实践证实：精煤回收率（扣除外在因素后）较技改前实际提高了8.9个百分点，同时，每月还可节约用电近2万度，年节约电费13万多元；仅离心机一项每年就可减少维修费10万元。 仅八月份一个月多洗出精煤1700多吨，当月直接为矿创收效益200多万元。新型掘锚机在神东寸草塔煤矿投入使用近日，型号为MB670-183的新型掘锚机在神东寸草塔煤矿掘进一队投入使用。新型掘锚机可解决滚筒水压问题，具有除尘净化功能强、操作简单

18、、成本较低的特点。MB670-183型掘锚机在原ABM20-087型掘锚机的基础上增设了一个滚筒喷雾增压泵，弥补了原掘锚机滚筒水压不够的缺点。另外，在运输机中槽上增加一台除尘风机，通过吸尘装置，把截割滚筒割煤过程中产生的浮尘吸入除尘风机净化装置内，经过净化装置中的两组喷雾把浮尘液化后再进入运输机中槽中，这样除尘风机和截割滚筒上的喷雾一起使用使得掘锚机的除尘净化装置更加完善。MB670-183型掘锚机截割头和ABM20-087型掘锚机的截割头相比也有所改进，MB670-183型掘锚机采用的是伸缩式滚筒，ABM20-087采用的是爬抓式滚筒，从内部元件上减少了两个油缸。【科技了望】新型煤化工 掌握

19、煤气化技术是关键中国石油和化学工业联合会副会长周竹叶近日指出：“加快培育具有自主知识产权的煤化工核心技术，做好商业化示范装置建设和运行，是发展煤化工的根本途径。”其中，煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统等过程工业的基础，是这些行业的关键技术和龙头技术，对我国经济发展和保障能源安全具有重要意义。但由于我国在煤气化技术方面的研发起步较晚，被迫自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术。由于引进的煤气化技术并不都是完善技术，使得我国成为国外气化技术的“试验场”。外资围堵 国产技术需突围 “壳牌干煤粉气化技术是第一种进入我国的干粉气化技术，国内已先后引进19套共23台气

20、化炉用于生产合成氨、甲醇等。迄今为止，具有运行生产经验的为12套共13台气化炉，其他处于准备或在建状态。但是，由于煤种更换、上下游装置不配套、工艺掌握不充分等原因，使得目前关于壳牌煤气化未达到安、稳、长、满的报道较多。”近日，中国五环工程有限公司相关人士介绍。长期以来，我国大型煤气化技术受制于国外，我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术。目前，我国正准备中试和已经工业化应用的煤气化技术共13种，包括4种国外技术和9种国内技术。引进技术除壳牌外，德国鲁奇和西门子、美国GE也都已进入中国市场，同时，还有一些国外技术正在为进入中国市场热身。不可否认，煤气化技术早期引进确实对我国的经济发展起到

21、了推动作用。但同时，由于引进的煤气化技术并不都是完善技术，使得我国成为国外气化技术的“试验场”。目前，世界上只有我国使用如此众多的煤气化技术，许多盲目和不成熟的引进令国内企业付出了惨重代价。例如，尽管壳牌煤气化技术先进，但并非十全十美，有些企业引进后要经历漫长的调试才能投产，部分企业为此还追加了高达上亿元的投资；投资数亿元建于上海的世界上惟一工业化的Ugas引进气化装置，早已于2003年退出历史舞台水土不服 引进技术需消化煤气化指煤在特定设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（蒸汽或氧气）发生一系列的化学反应，将固体煤转化为含有CO、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤

22、气化时，必须具备气化炉、气化剂、供给热力三个条件。其中，煤气化炉是煤气化技术的核心。煤气化技术在很大程度上决定了全系统装置能否长周期、安全、稳定地运行，也决定了成本效益。据了解，国外的煤气化技术之所以“水土不服”，其主要原因是由于国外的煤气化技术主要应用在IGCC（整体煤气化联合循环）发电系统上，并没有在煤化工上大规模发展，如壳牌在国外并没有煤气化项目，也没有将其技术投入工业化生产。国外煤气化技术的工艺流程、数据指标、优点等是在发电流程上得到的，并不完全适合用于制氨、醇。而且，不同气化技术的数据也不是在同等条件下得到的。因此，引进的煤气化技术并不像某些外商及其代理人所称的那样“适合任何煤种、各

23、种煤气用途”。国内对引进的煤气化技术需要一个消化吸收的过程。8月24日27日，壳牌煤气化技术第五届用户大会在内蒙古自治区鄂尔多斯举行。壳牌和其认证的制造商就不同用户所关心的技术应用问题进行了一对一的咨询与探讨。与会代表认为，近年来，在壳牌、国内用户及获得认证的设备制造商的共同努力下，壳牌煤气化设备国产化取得很大进展，包括气化炉炉体、煤烧嘴、控制阀门在内的98%的关键设备或部件已实现国产化。这在一定程度上反映出我国正加强对引进技术的消化、吸收。面临机遇 技术应用需提速华陆工程科技有限责任公司相关人士介绍：“煤气化炉技术发展，就是由开始只能利用较单一的优质煤、所产的煤气只能用于某一方面，所产气体有

24、效成分不高、对环境有一定污染的第一代煤气化炉技术向煤种适用范围宽、能利用劣质煤、气化效率高、所产气体有效成分高、能量利用合理、一气多用、环境友好、消耗低的第二、三代煤气化技术发展的历史。”据了解，我国从上世纪90年代开始发展清洁煤技术，缩小了与国际差距，从实验室走向工业化示范，使得我国煤气化技术水平得到整体提高。但由于一些国内煤气化技术缺少大型商业化示范装置，不具备大规模推广条件，因而还难以支撑新型煤化工的发展。中国石油和化学工业规划院院长顾宗勤表示：“一些煤化工项目所在地的煤种，与项目所选用的煤气化技术不相适应，反映出当前国内煤气化技术适合煤种范围窄的问题。新型煤化工技术的煤种适应性还存在提

25、升进步的空间。”目前，包括煤制气、煤制油、煤制烯烃等在内的新型煤化工正处于发展的前夜。同时，煤发电也是煤气化技术的潜在市场。因此，煤气化技术在我国正面临着前所未有的发展机遇。据中国工程院院士、清华大学教授倪维斗介绍，到2020年，我国对煤气化炉的需求量将达到2250套。届时，我国将成为世界上最大的煤气化炉市场。面对这一机遇，在国家相关部门的支持下，国内煤气化技术研究稳步推进，目前正在研究的技术有四喷嘴水煤浆气化技术、两段式干煤粉加压气化技术、灰融聚流化床气化技术等，这些技术正在从工业化试验装置阶段稳步进入示范厂建设阶段，有的已经投产。同时，国产煤气化炉等装备也取得突破，已成功应用于工业化生产。

26、不同煤种适合于不同的煤气化技术，各种技术都有适用性。同时，煤气化技术不是任何一种都可以随便拿来使用，应结合具体情况进行比较选择。业界专家还表示，我国煤气化技术改进的方向主要有：简化流程，显著降低煤气化装置投资的技术；提高煤炭综合利用效率，提高气化装置稳定性；扩大气化煤种和粒度的适应范围，突破现有成熟煤气化技术的限制；扩大单炉生产能力，达到环保要求等。中国煤层气资源开发的关键性问题及前景煤层气是赋存于煤层中的自生自储式非常规天然气,是一种新型的洁净能源和优质化工原料，是21世纪的重要接替能源之一。开发利用煤层气,对缓解常规油气供应紧张状况、实施国民经济可持续发展战略、保护大气环境等均具有十分重要

27、的意义。中国煤层气资源丰富,据新一轮全国煤层气资源预测结果,在中国陆上煤田埋深2000m以浅范围内拥有的煤层气资源量为31×1012m3,居世界第二位,与中国陆上常规天然气资源量(30×1012m3)相当。在全国21个大气田中,16个为煤成气气田,煤成气大气田占到全国大气田总储量的86.86% ,同时是全国天然气总储量的51.94%,而大部分煤成气田都是由煤层气运移形成的。因此,在中国发展煤层气产业既是客观需要,也具有雄厚的物质基础。1煤层气开发的关键地质控制因素1)煤层气资源量煤层气资源量是煤层气开发最基本的物质基础,是煤层气开发最关键的地质控制因素。煤层气资源量的主要地

28、质控制因素包括煤储层的三维几何特征和煤层含气性等。煤储层的三维几何特征包括煤层层数及其间隔距离、单层厚度及其展布形态、煤层累计厚度和煤层埋深等。而煤层含气性的好与坏直接关系到能否进行煤层气的开发。根据我国煤层气储层的地质特性,一般而言,中变质程度煤层气储层(我国的气煤瘦煤,Ro,max=0.65%1.9%;美国的烟煤,Ro,max=0.47%2.05%)的含气量应大于10m3/t,以大于15m3/t为最佳;高变质程度煤层气储层(我国的贫煤无烟煤,Ro,max>1.9%;美国的无烟煤,Ro,max>2.05%)的含气量应大于15m3/t。2)可采性根据我国10多年来煤层气勘探、开发的

29、实践经验和煤层气地质研究成果,可采性所包含的关键地质因素有:含气饱和度、渗透性、储层压力、压力饱和度等。我国煤层气单井产气量比较低,与含气饱和度比较低有很大关系,制约了我国煤层气的商业性开发。从已有的资料来看, 我国有一部分含煤盆地煤层气储层含气饱和度低于70% ,严重影响了煤层气的开发。安徽淮北地区煤层气储层的含气饱和度一般在80%90%,单从含气饱和度来看, 淮北地区基本具备了煤层气开发的地质条件。从渗透性来分析, 我国煤层气单井产气量比较低, 与渗透率比较低也有很大关系。在基本地质特性相同的情况下, 一般中、低变质程度煤层气储层的渗透性要好于高变质程度的煤层气储层。根据我国煤层气地质特性

30、, 中变质程度煤层气储层的渗透率一般大于1×10-3m2 , 高变质程度的渗透率在1×10 - 3m2左右就可以考虑进行煤层气开发。我国煤层气储层在常压和/ 或接近常压, 压力饱和度90 %以上时,储层条件比较好, 可以进行煤层气开发。我国煤层气可采性主要地质控制因素参数标准为: 含气饱和度大于70 %; 中变质程度煤层气储层渗透率一般大于1×10-3m2,高变质程度的在1×10-3m2左右;煤层气储层为常压和/或接近常压, 压力饱和度大于90 %。3)我国煤层气选区评价指标赵庆波等提出的煤层气选区评价的主要参考原则如下: 煤层埋深一般以8001500m

31、 为最佳; 煤层单层厚度大于0.6m , 总厚度大于10m ; 含气量大于10m3 / t , 含气饱和度大于50 %; 煤层渗透率(注入/ 压降法)大于1×10- 3m2 ; 最好解吸压力接近原始地层压力; 处于承压区的水压封堵气藏和压力封闭的高压气藏最佳; 煤阶为气煤焦煤最佳(Ro= 0.7%1.5%),可探索无烟煤;煤层顶板有大于10m的封闭性直接盖层,无剥蚀现象。2 煤层气开发新技术1)低伤害技术煤层是一种有机质高度富集的可燃有机岩石, 微细孔隙发育, 对水、添加剂、微细固体颗粒等十分敏感。而当前, 在中国煤层气井施工中, 钻井均采用回转式水基钻井液钻井工艺, 储层强化改造基

32、本上全部采用水基压裂液携砂的压裂工艺。这种工艺技术很容易对煤储层产生严重伤害,致使煤层气井很难获得理想的气产量。冲击式空气循环钻井工艺, 泡沫压裂液携砂的储层强化工艺, 对煤层的伤害比较轻微, 在美国已广泛应用, 取得了良好的效果。中国则由于设备、资金等方面的原因, 至今连试验都尚未进行, 更谈不上应用了, 这种落后状况急待改变。2)注气升压技术通过煤层气井向煤层内注入N2 或CO2 降低煤储层中CH4 的分压以加快CH4的解吸, 或将CH4 从煤层中置换出来。这种技术是由美国和加拿大在20 世纪90 年代开发的, 取得了很好的增加煤层气产量的效果。该技术有利于增加低渗低压煤层气藏的产量和采出

33、率, 在中国有很好的应用前景。3)采气采煤一体化技术采气采煤一体化是将煤层气开发与煤炭开采紧密结合,各种煤层气开采方式配套使用, 达到既降低煤层气生产成本、又能充分开发煤层气, 从而大大改善煤矿安全生产条件优越性的双重目的。这一技术是将各煤层气开发方式进行整合, 使采气和采煤活动有机衔接, 并不需要过多的投资, 但需要煤层气开发与煤炭开发相互协调、加强统一规划, 需要观念的更新和利益的平衡。4)极小曲率半径钻井( TRD) 技术在地面垂直井的煤层段用专门装置造一个直径约18m的洞穴, 在洞穴内通过高压管线由地面向煤层中注入高压射流水柱, 在煤层中形成具一定规模的水平井段,从而实现排水开采煤层气

34、的目的。该项技术是由澳大利亚研制成功的, 可在一口地面垂直井的同一煤层施工多个呈放射状分布、深度可达180m 的水平孔段。对于煤层气开发井的增产强化, TRD 技术是一个潜在有效手段, 其作业成本仅为水力压裂的1/ 2 , 而增产效果却是水力压裂的2 倍,具有良好的推广应用前景。中国的晋城、阳泉、铁法、铜川等矿区的条件适合于应用此项技术。3 煤层气地质研究面临的问题1)煤层气成藏的地质过程与动力学机制研究煤层气成藏的地质过程与动力学机制, 以揭示生气性和储气性的协调发展关系, 查明复杂地质条件下煤层气藏的形成机理、成藏类型和分布规律。煤层气主要以气体吸附态存在于煤储层中, 并因此导致煤层气成藏

35、的机制和开发技术与常规天然气截然不同。现行煤层气理论主要是在对简单地质历史盆地研究的基础上建立起来的, 而地质历史的复杂性则正是导致其具有高度局限性的根本原因。复杂地质历史条件下影响各种地质过程的时空配置特征, 直接制约着煤层气成藏条件的各种地质场的互动关系, 进而导致包括高煤级煤气藏在内的煤层气成藏类型显现出多样性。深入剖析煤层气成藏的这种宏观动力学条件, 实现以建模反演技术来恢复煤层气成藏的地质历史选择过程, 进而探寻煤层气富集成藏的机理与规律, 是国内外该领域广泛关注的重要基础问题。2)煤层气储集系统与聚散机制研究煤层气储集系统与聚散机制, 以剖析煤水气的耦合关系与煤的储层特性共同制约煤

36、层气的扩散、渗流、运移、逸散和聚集的过程。煤储层含气性和储集性是煤层气成藏的关键内在因素, 严格受煤储层本身的物质组成、物理性质以及煤水气三相介质之间耦合关系等因素的影响。煤储层极强的非均质性、显著的吸附性以及水对吸附能力的影响, 导致煤储层比常规天然气储层更为复杂多变。研究煤水气三相介质本身的特征以及三者之间的耦合关系, 探索它们对煤储层含气性和储集性的控制机理, 剖析它们在煤层气成藏过程中的作用实质, 精细描述煤储层的非均质性特征, 是该领域前缘性的研究课题。煤层气藏动力学的实质是能量平衡。动态平衡靠以煤储层压力为核心的广义压力系统来维系。一旦地质或采动原因变化而打破了系统的平衡, 原已聚

37、集的煤层气在自然条件下通过运移通道或逸散使得原有的煤层气藏遭受破坏, 或进一步富集而强化原有的气藏, 采动条件下则发生解吸产出。深入研究盆地流体场对煤储层压力系统的控制关系, 揭示煤储层渗透性随能量平衡系统的变化规律, 发展低渗煤储层中煤层气渗流、扩散和运移过程的数值模拟技术, 确定煤层气成藏类型的关键依据, 进而直接指导低渗煤层气藏的高效开发, 是国际煤层气领域长期探索而迄今尚未解决的问题。3)煤层气藏经济高效开发的场效应研究煤层气藏经济高效开发的场效应, 以探讨地球物理场和地球化学场与人工改造、强化开采间的互动机制, 有效预测煤层气的勘探开发效果。建立在地球物理综合测井和三维三分量多波段地

38、震勘探基础上的煤层气藏高精度探测技术, 是验证煤层气藏预测结果和探测勘探开发效果的重要手段。然而, 煤储层的高度非均质性以及饱和煤储层与无气煤层密度差异极小的特征, 使得地球物理信号对煤储层包括含气性、裂隙特征等物性的响应难以识别, 因此对煤层气藏探测技术提出了远比常规天然气藏探测更高的要求。完善原有方法的信号处理技术, 探索新的探测原理以开发新的方法, 研究各类煤储层物性对不同探测方法的响应, 进而提高探测精度, 是国际上近年来致力发展的重要方向之一。4 结语中国的煤炭资源丰富, 决定了煤层气资源量富集, 已是不争之事。近年来进一步勘探发现的新油气田, 其中有一些是混合气(油成气和煤成气,

39、由煤层气运移形成) , 还有的废旧矿井中也充满了可燃气体, 都有待于开发。中国煤层气资源丰富, 具有巨大的开发潜力。开发煤层气可以带来多重效益: 改善煤矿安全, 保护全球环境, 增加新能源。中国煤层气开发利用滞后于美国, 开发利用速度进展缓慢, 客观上对资源起了保护作用, 有利于实施可持续发展战略。在中国特色社会主义建设飞速发展之际, 能源是一切经济建设的基础和保障, 煤层气开发和利用是时代的需要和发展的必然趋势, 必将形成大的规模。随着煤层气大规模开发利用的逐步实现, 中国能源的生产和消费结构都会得到有效地改观, 进而促进中国城市化发展, 改善中国城乡的清洁生产, 提高人民的生活水平, 促进

40、中国经济的发展。由于煤层气、常规天然气、生物气等的成分相近, 通过进一步实验会有可能实现混合输气和混合燃烧及合成化工产品。生物气应该说是可再生气体, 还有稻田沼气、无机天然气、天然气水合物等。所以在管网建设成功后, 有必要广泛开发气源、扩大可再生气的生成渠道, 有效实施可持续发展战略。【科技论文】柱式体系采煤法在天湖山矿区的应用来源:贵州省煤炭管理1 天湖山矿区煤层赋存特征1.1 矿区地质构造 天湖山矿区位于阳山剑斗背斜西冀，地质构造非常复杂。大逆掩F31断层纵贯南北，把矿区划分为上、下盘两个构造类区。上盘构造以总倾向为北西向、倾角变化剧烈的单面斜构造为主，局部褶曲发育，北西向和北东向断层较多

41、，对开采影响较大。下盘以轴向北偏东20 35度，向南亦向北倾伏的线状紧密褶皱构造为主，断层较稀少，主要有北北东斜切正断层和北西向张性阶梯状断层。 1.2 煤层赋存特征 天湖山矿区煤层薄且极不稳定，F31断层上盘煤层受密集断层切割，完整性差，褶皱以宽缓波状复式背向斜为主，产状变化大，常见藕节状、鸡窝状等各种不规则形状。F31断层下盘主要为线状紧密褶皱构造，构造轴倾伏角约10度左右，波幅约<?xml:namespace prefix = st1 /> 30米 左右，且次一级的小褶曲发育。煤层在走向上稳定性较好，在倾向上稳定性较差。受强烈褶皱的挤压，煤层经常在一定的构造部位，如背斜和向斜

42、的轴部形成煤包，或伴有穿刺现象，各种形状大小不一的煤包与压薄带相间出现。一些处于临界可采厚度（ 0.5米 ）以下的极簿煤层，发生成煤物质的塑性流动，在空间上形成了一系列厚煤带或小煤包，具备一定的开采利用价值。 2柱式体系采煤法的应用 对于天湖山矿区普遍存在的各种不规则形状煤层的开采，显然不宜沿用传统的壁式采煤方法，必须针对其煤层赋存特征，选择特殊的非正规采煤方法。在永春煤矿南湖一号井、磨刀坑矿井类似的不规则形状的煤层开采中，我们采用柱式体系采煤方法进行了尝试，并对实践经验进行了总结。 柱式体系采煤法有房式、房柱式和巷柱式等3种类型，适合于藕节状、鸡窝状及各种厚煤带、煤包等形状不规则煤层的开采。

43、与壁式采煤法相比，柱式体系采煤法由于工作面较短，并且两边由煤柱（一般为压薄带）支撑，回采后矿山压力的显现不明显，顶板管理相对简单。 2.1 房式、房柱式采煤法 房式、房柱式采煤法适合于顶板较为完整、稳定的藕节状、鸡窝状煤层的开采。二者的采准巷道布置、回采顺序和顶板管理方法基本相同。其区别在于：房柱式采煤法一般在煤房两侧或相邻煤房之间的夹薄带留设煤柱，支撑顶板；而房式采煤法未留设煤柱，煤房两侧的煤层很薄或尖灭。 2.1.1 采准巷道布置 从南湖一号井揭露的情况看，藕节状、鸡窝状煤常由若干个小煤包组成。在回采中，每个小煤包就是一个相对独立的煤房，必须具备两个安全出口后，方可从事回采工作。当煤房难以

44、与上回风巷贯通时，应当从该煤层运输巷道以适当间距掘进2条切眼与煤房相贯通，实现“两眼见面”，其中一条切眼溜煤，另一条切眼兼作行人、通风和运料之用。若单个煤房走向很长时，可适当增掘切眼，相邻切眼之间的间距一般不大于 30米 。 2.1.2 回采顺序 切眼掘至见煤房后，先顺其顶板沿着煤房走向向上推进至顶端夹薄带，再由上而下、左右切割，进行后退式回采。当煤房沿倾向上的横断面积较小且顶板较完整时，也可直接沿煤房走向向上全断面推进，进行前进式回采。 2.2 巷柱式采煤法 巷柱式采煤法适合于紧密褶皱煤层厚度变化频繁，与压薄带相间出现的厚煤带或煤包的开采，如背斜、向斜轴部形成的小煤包的开采。 2.2.1 与

45、压薄带相间出现的厚煤带或煤包的开采方法 南湖一号井+725主石门64号煤层、+700东1石门64号煤层等就是采用巷柱式采煤法进行开采的。该采煤方法的采准巷道布置方式为：在半煤岩运输巷道中，选择背斜、向斜轴部煤包或厚煤带处开掘切眼，切眼沿轴部倾伏方向向上掘进，直至与上回风巷贯通。当煤层构造发生变化难与上回风巷贯通时，则在切眼顶部沿走向掘进顺槽与相邻切眼贯通，作为采煤工作面通风和安全出口之用。各相邻切眼的下部，仍以顺槽贯通，作运输和行人之用。各切眼的间距与紧密褶皱构造的褶曲幅度相当，一般为20 30米 。当构造较宽缓，幅度在30米以上时，可根据需要在两切眼的中间加掘一条平行切眼。 巷柱式采煤法采取

46、由里往外、自上而下的后退式回采顺序进行回采。在同一煤层运巷中，先采较里面切眼的厚煤带或煤包，依次往外推进；在同一切眼两侧厚煤带的回采中，以正台阶方式自上而下依次切割采煤。 巷柱式采煤法利用厚煤带或煤包两侧的夹薄带，留设煤柱，以支撑顶板。煤柱留设范围视夹薄带的煤层厚度而定，当厚度在 0.5米 以下，一般以不可采的薄煤带作为煤柱范围；当厚度在 0.5米 以上，一般在相邻两个厚煤带或煤包的中间留设安全煤柱，煤柱宽度为 2米 左右。 2.2.2 大煤包的开采方法紧密切割巷柱式采煤法 当煤包很大，难以采用上述方法回采时，可采用紧密切割巷柱式采煤法进行回采。下面以磨刀坑矿井+492水平60号煤层大煤包的开

47、采为例进行说明。 该矿井60号煤层沿倾向上的变化较大，在+492、+480水平附近厚度剧增，形成煤包，而在其它水平则明显夹薄。尤其是在+492水平，煤包走向长度达 120米 ，平均厚度 5米 ，最厚处达 9米 。煤包沿走向两端逐渐尖灭，从+492水平切面上看，呈鸡窝状。 紧密切割巷柱式采煤法的采准巷道布置方式是：先沿煤包的顶板顺煤掘进一巷道A，探清煤包在该水平走向上的长度及顶板特性，并作为煤包开采时的回风巷道和安全出口；然后在煤包的底板中以大致平行于底板等高线的方位另掘一岩石巷道B，作为煤包开采的运输和进风巷道；再由岩巷B从里往外按 10米 间距掘若干条平行的联络运巷，分别与巷道A相贯通。最后

48、，在联络运巷的两侧分别掘小分巷后，便可从事回采工作。小分巷左右错开，相邻小分巷间距5 6米 。 紧密切割巷柱式采煤法的回采顺序为由里往外依次后退式回采。即先从岩巷B最里端的第一条联络运巷中，最靠近巷道A的第一条小分巷开始，左右错开，由里往外依次后退回采；当该联络运巷各分巷均采完后，即工作面移至第二条联络运巷中靠近巷道A的第一条小分巷，依此类推，直至全部采完。由于该煤包镜面发育，煤层松软，顶板较破碎，故回采中采用深孔小药量震动落煤至小分巷或联络运巷的底板上，再通过人工装车外运。 2.3 顶板管理 采用柱式体系采煤法开采藕节状、鸡窝状煤或厚煤带、煤包时，一般将其两侧的煤层压薄带留设为支撑煤柱，因工作面长度较短，回采后，直接顶以上的矿山压力呈自然拱状态作用于两侧的薄煤柱，其压力显现不明显，一般无顶板来压活动，一个煤房采完后，任其自行垮落。南湖一号井+750、+725、+700等多个生产水平同类构造煤层的开采实践证明，当顶板岩性坚硬、较为完整和稳定时，均未出现顶板大面积垮落；有的已