煤矿瓦斯抽采现状与发展方向-煤矿瓦斯排放与利用.pptx

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1、煤矿瓦斯抽采现状与开展方向煤炭科学研究总院沈阳研究院罗海珠 研究员/副院长2023年9月4日2023 2023 年全国煤矿瓦斯防治工作会议技术交流材料之一 年全国煤矿瓦斯防治工作会议技术交流材料之一汇报提纲：一.煤矿瓦斯抽采意义重大二.煤矿瓦斯抽采概况三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成四.瓦斯抽采技术简介五.瓦斯抽采存在的主要问题六.煤矿瓦斯抽采开展方向一.煤矿瓦斯抽采意义重大1.瓦斯灾害严峻瓦斯治理的根本措施08年10月：国有重点煤矿885处，国有地方煤矿1320处，乡镇煤矿10517处煤矿突出矿井754个和高瓦斯矿井2260个瓦斯灾害事故经常发生，瓦斯事故起数和死

2、亡人数均占50%左右重特大事故中主要是瓦斯事故一.煤矿瓦斯抽采意义重大1.瓦斯灾害严峻瓦斯治理的根本措施突出矿井754 6%高瓦斯矿井2260 18%低瓦斯矿井9708 76%总：12722高瓦斯矿井分布图云南省210，9%其余19个省244，11%山西省228，10%江西省242,11%湖南省157,7%贵州省638，28%四川省393,17%重庆市148,7%一.煤矿瓦斯抽采意义重大2.瓦斯灾害分布广、致灾差异大-瓦斯治理的根本措施一.煤矿瓦斯抽采意义重大2.瓦斯灾害分布广、致灾差异大-瓦斯治理的根本措施突出矿井：湖南、贵州、重庆、河南、四川、安徽和云南7个省市，占突出矿井总数的89%高瓦

3、斯矿井：贵州、四川、江西、山西、云南、湖南和重庆7省市，占高瓦斯矿井总数的89%一.煤矿瓦斯抽采意义重大实践证明：瓦斯抽采是煤矿治理瓦斯的治本之策一.煤矿瓦斯抽采意义重大 3.瓦斯利用瓦斯是一种清洁能源，用途广泛瓦斯是温室气体，根据节能减排要求，多抽少排，降低对环境的影响一.煤矿瓦斯抽采意义重大4.瓦斯抽采是国家政策的要求u对煤矿平安、瓦斯及煤层气抽取利用、矿上矿下预警测报系统等要作系统的研究u高瓦斯、突出矿井“先抽后采”、“抽采达标”4.瓦斯抽采是国家政策的要求2023年：瓦斯事故死亡人数比07年下降20%以上瓦斯抽采总量突破100亿m3建成瓦斯治理示范矿井和示范县各100个一.煤矿瓦斯抽采

4、意义重大二.煤矿瓦斯抽采概况 我国煤矿瓦斯抽采经历了五个开展阶段：（1）高透气性煤层瓦斯抽采阶段 50年代初期，首次在抚顺矿区高透气性特厚煤层中采用井下钻孔预抽煤层瓦斯，获得了成功。解决了抚顺矿区向深部开展的平安关键问题。二.煤矿瓦斯抽采概况（2）邻近层卸压瓦斯抽采阶段 50年代中期，采用穿层钻孔、顶板收集瓦斯巷(高抽巷)抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功。解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。我国煤矿瓦斯抽采经历了五个开展阶段：二.煤矿瓦斯抽采概况（3）低透气性煤层瓦斯强化抽采阶段 60年代，试验了地面、井下水力压裂，水力割缝，松动爆破，大直径（扩孔）钻孔，网格式密集布孔

5、，预裂操作爆破，交叉布孔等多种强化措施。对降低突出危险性煤层瓦斯压力和煤层消突起到积极作用。我国煤矿瓦斯抽采经历了五个开展阶段：二.煤矿瓦斯抽采概况（4）综合抽采瓦斯阶段 80年代开始、为适应综采和综放采煤技术的推广应用，试验研究了开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合抽采瓦斯措施。解决了高产、高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的难题。我国煤矿瓦斯抽采经历了五个开展阶段：二.煤矿瓦斯抽采概况（5）立体抽采瓦斯阶段 近年来，试验研究了地面钻孔井与井下钻孔联合抽采矿井瓦斯。地面钻孔对开采层进行压裂、抽采瓦斯以及对采动影响卸压瓦斯和采空区瓦斯进行抽

6、采。在开采过程中，井下钻孔对煤层瓦斯进行抽采，实现立体抽采方式。解决了开采煤层预抽时间短，抽采率低的问题。我国煤矿瓦斯抽采经历了五个开展阶段：二.煤矿瓦斯抽采概况2007年中国煤矿抽采瓦斯矿井数量分布图 全国抽采瓦斯矿井数量1、贵州省122个2、山西省122个3、河南省44个4、辽宁省21个5、重庆市21个6、四川省20个7、安徽省19个8、黑龙江省15个9、河北省12个10、江西省8个11、宁夏6个二.煤矿瓦斯抽采概况2007年全国煤矿抽采瓦斯量比例图 全国煤矿抽采瓦斯量 阳泉、晋城、淮南、淮北、松藻、盘江、水城、抚顺等10余个矿区年抽采量超1亿m3 省市抽采量（Mm3）河北 64.94甘肃

7、 34.10山西 1973.85内蒙 24.8辽宁 255.36吉林 14.78黑龙江 136.32江西 35安徽 210.50山东 2.08河南 276.99重庆 330.22四川 111.75贵州 556.11陕西 43.54青海 0.41宁夏 109.20 11.。69二.煤矿瓦斯抽采概况 2001年以来煤矿瓦斯抽采和利用情况三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成 煤矿瓦斯抽采技术经过数十年的实践和试验研究，已经积累了上百种瓦斯抽采方式方法，通过研究将应用范围广、效果好、有开展潜力的5类41种抽采技术挑选出来，推举给全行业，以利于煤矿“先抽后采”、“抽采达标”，实现平安生产的目的。1.开采煤层

8、瓦斯抽采技术2.邻近层卸压瓦斯抽采技术3.围岩瓦斯抽采技术4.采空区瓦斯抽采技术5.综合瓦斯抽采技术三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成 1.1.开采煤层瓦斯抽采技术 开采煤层瓦斯抽采技术分类 煤矿抽采瓦斯方法名称开采煤层瓦斯抽采方法1.立井揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法2.石门揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法3.煤巷掘进预抽（排）瓦斯方法4.煤巷先抽后掘抽采瓦斯方法5.穿层钻孔大面积预抽瓦斯方法6.顺层上向钻孔预抽瓦斯方法7.顺层下向孔预抽瓦斯方法8.顺层走向水平孔预抽瓦斯方法9.顺层交叉网状钻孔抽采瓦斯方法10.边掘边抽卸压瓦斯方法11.边采边抽卸压瓦斯方法12.开采上保护层抽采开采煤层（被保护层）瓦斯

9、方法13.开采下保护层抽采开采煤层瓦斯方法14.混合式抽采上、下保护层瓦斯方法15.水力压裂强化抽采开采煤层瓦斯方法16.水力割缝强化抽采开采煤层瓦斯方法17.长钻孔操作预裂爆破强化抽采开采煤层瓦斯方法 三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成 2.2.邻近层卸压瓦斯抽采技术邻近层卸压瓦斯抽采技术类型 煤矿抽采瓦斯方法名称邻近层卸压瓦斯抽采方法1.平行穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯方法2.迎面斜交钻孔抽采上邻近层瓦斯方法3.顶板走向长钻孔抽采上邻近层瓦斯方法4.地面垂直钻孔抽采上邻近层（含采空区）瓦斯方法5.走向高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法6.倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相结合的

10、抽采上邻近层瓦斯方法8.下向孔抽采下邻近层瓦斯方法（因为底板涌水，投放效果一般较差）9.上向孔抽采下邻近层瓦斯方法 三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成 3.3.采空区瓦斯抽采技术 采空区瓦斯抽采技术类型 煤矿抽采瓦斯方法名称采空区 瓦斯抽采方法1.从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法2.从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法3.低位专用抽瓦斯巷抽采卸压带、冒落带瓦斯方法4.密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法5.密闭尾巷抽采采空区积聚瓦斯方法6.埋管抽采采空区积聚瓦斯方法7.顶煤专用巷抽采采空区瓦斯方法8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法9.钻孔抽采老空区瓦斯方法10

11、.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法11.上隅角工作面瓦斯抽采方法 三.煤矿瓦斯抽采技术的优选与集成 4.4.围岩瓦斯抽采技术 围岩瓦斯抽采技术类型 煤矿抽采瓦斯方法名称围岩瓦斯抽采方法1.邻近围岩瓦斯抽采方法（与邻近层瓦斯抽采相结合）2.钻孔抽采地质构造裂隙带瓦斯方法3.钻孔抽采围岩孔洞（溶洞）瓦斯方法4.密闭瓦斯喷出巷道抽采围岩瓦斯方法“十五”以来，针对我国煤矿瓦斯治理的现状，国家组织完成了“煤矿瓦斯治理技术筛选综合集成和示范”工程研究，在低透气性煤层增透抽采瓦斯、长钻孔定向钻进技术及装备、抽采钻孔封孔技术、松软突出煤层成孔工艺及装备、抽采参数监测监控和采煤采气一体化技术等方面，取得了重要突破，

12、在15个示范矿井得到应用。四.瓦斯抽采技术简介（11）典型瓦斯抽采技术简介）典型瓦斯抽采技术简介1.顺层钻孔抽采本层瓦斯 顺层钻孔用于区域性抽采，适用于煤层透气性0.1m2/MPa2.d、煤层瓦斯含量8m3/t或开采突出煤层。可抽采工作面前方煤体的卸压瓦斯，提高钻孔的抽采半径，抽采效果提高1.5倍。顺层钻孔及交叉布孔预抽本层瓦斯示意图四.瓦斯抽采技术简介 网格式穿层钻孔适用于松软低透气性突出煤层的瓦斯抽采，可解决突出煤层打顺层孔时喷孔、塌孔问题。网格式穿层钻孔是我国单一煤层防突的主要方法，已在突出严峻的北票、白沙、中梁山等矿区应用。网格式穿层钻孔布置示意图 2.网格式穿层钻孔抽采本层瓦斯（1）

13、典型瓦斯抽采技术简介四.瓦斯抽采技术简介 该技术适用于煤层群开采条件下，邻近层和采空区瓦斯涌出量较大的工作面。该抽采技术与顶板岩巷抽采法、顶板穿层短钻孔抽采法相比，技术和经济上具有显著的优越性。该技术在淮南、铁法等20 多个矿区160 个矿应用。顶板走向长钻孔抽采邻近层瓦斯示意图3.顶板走向长钻孔抽采邻近层瓦斯（11）典型瓦斯抽采技术简介）典型瓦斯抽采技术简介四.瓦斯抽采技术简介高位巷道密闭抽采邻近层与采空区瓦斯示意图4.高位巷道密闭抽采邻近层与采空区瓦斯 该方法适用于煤层群开采或采空区丢煤较多，煤层顶板有遇水膨胀的泥岩层无法施工钻孔，高产高效工作面。具有抽采量大，抽采强度影响范围广特点，是消

14、除工作面上隅角和后运输机道瓦斯超限的有效方法之一。该技术在阳泉五矿、铁法大隆、大同塔山等多个矿区推广应用。（11）典型瓦斯抽采技术简介）典型瓦斯抽采技术简介四.瓦斯抽采技术简介 淮南潘一矿1541综放工作面，煤层有突出突出性，工作面同时采用顶板走向长钻孔、工作面顺层水平长钻孔、上隅角插管抽采、深孔操作预裂爆破强化抽采。目前瓦斯综合抽采已在全国范围内广泛应用。工作面综合抽采瓦斯示意图 5.综合抽采瓦斯技术（11）典型瓦斯抽采技术简介）典型瓦斯抽采技术简介四.瓦斯抽采技术简介1.水力冲割煤层卸压强排强抽瓦斯技术 该技术利用高压形成高速射流，冲割煤体制裂缝和造空穴，增大卸压范围，增大煤层瓦斯的流动性

15、，提高煤层瓦斯抽采效果。1 供水管路；2 井下移动高压水力泵站；3 溢流阀；4 压力表；5 单向阀；6 截止阀；7 钢丝编织高压胶管；8 钻机；9 高压水射流钻杆；10 煤层；11 回转式高压旋转接头；12 球形铰接固定器；13 高压旋转水射流扩孔装置；14 煤渣及回水管路；15 封孔材料；16 封孔钢管。四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介 利用炸药爆破产生的高压冲击波瞬间撞击聚能药包与钻孔之间的水，形成高压水射面，使煤体产生新的裂隙，同时高压水楔入原生裂隙中使裂隙延伸，而操作孔起到裂隙导向和空间补偿作用，从而提高瓦斯抽采效果。适用于低透气性煤层强化抽采瓦斯、煤层消除突出危险和

16、释放地层应力。2.深孔定向聚能水封爆破技术 四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介 3.煤矿井下定向长钻孔钻机 煤科总院西安院钻机研制方面取得长足进展，已研制出300m、500m、1000m系列钻进装备。ZDY6000LD ZDY6000LD（A A）钻机）钻机四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介 测量系统组成示意图线 缆 绞车钻 机钻具测量探管控制及显示界面水力输送钻杆推送l 钻孔测量系统由孔口操作单元、测斜探管、线缆绞车等组成。l 根据需要可通过孔口操作单元进行测量数据记录、显示和存储等操作。4.煤矿井下定向长钻孔轨迹测量系统四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽

17、采新技术简介钻进能力200m 1000m，钻孔直径范围为75mm 300mm，钻机功率22kW 90kW，主要用于煤矿井下快循环施工瓦斯抽采孔，也可用于其他工程钻孔，大大降低施工时工人搬运钻机的劳动强度，减少辅助工作时间，提高劳动效率。5.履带式钻机四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介 钻机可实现100m 以外远距离操作钻杆自动装卸和钻孔施工，并进行远程视频监控和钻孔参数检测，提高了突出煤层施工钻孔作业人员的防护能力。6.突出煤层顺层钻孔远控施工技术及装备四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介该技术是将钻机钻进技术与射流割缝技术进行有机结合形成钻进和割缝一体化。首先利

18、用钻机打钻，当压控钻割钻头穿层钻进到煤层预定位置后，利用射流割缝工艺在钻孔侧壁形成缝槽，同时排出了煤体中局部煤体，增加了煤体暴露面积，使煤层内部卸压、瓦斯释放，形成一个由“点”到“线”，由“线”到“面”，由“面”到“整体”的卸压区，从而到达平安防突目的。7.穿层钻孔高压磨料射流钻割一体化防突装备四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介在煤层开采前从地面向预开采煤层顶板施工直径为150mm 至300mm 的垂直钻井，钻井终孔点操作在目标煤层上方5m 至10m，当工作面推进至钻井附近，由于顶板垮落，煤层覆岩内部产生大量裂隙，煤层得到卸压增透，即可利用钻井通过覆岩裂隙将煤层卸压瓦斯直接抽采

19、至地面。淮北矿区还开辟出了地面井“一井三用”的技术即预抽、卸压抽和采空区抽。8.地面钻井抽采动区瓦斯技术四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介 该技术能直接在煤矿井下环境中现场焊接瓦斯塑料管道,主要用于瓦斯矿井中聚乙烯聚丙烯管道的热熔对接焊9.煤矿井下塑料管道焊接装置四.瓦斯抽采技术简介（2）近年来瓦斯抽采新技术简介五.煤矿瓦斯抽采存在的主要问题（1）煤层透气性低u我国煤层渗透率平均在0.00216.17mD之间，0.1mD占35%，0.11.0mD37%，1.0mD占8%，10mD较少；u高瓦斯突出煤层大多属于渗透率低的煤层；u抽采瓦斯的难度大。五.煤矿瓦斯抽采存在的主要问题（2

20、）抽采率低、抽采浓度不高u资料统计多数矿井瓦斯抽采量仅为6Mm3/a左右，瓦斯抽采率为30%左右，瓦斯抽采浓度25%左右。u煤矿瓦斯抽采技术工艺性强，复制性差，受煤层地质条件操作。因此，选择适应本矿生产、地质条件的抽采技术并进集成创新十分重要。u抽采参数的选择、抽采瓦斯管理及监测监控不完善也是原因之一。五.煤矿瓦斯抽采存在的主要问题（3）抽采钻孔施工工艺及装备不适应煤层条件及抽采需求u瓦斯含量高、松软突出煤层内施工抽采钻孔难度大，往往只能打成10多米的钻孔，给瓦斯抽采和防突带来困难。u定向水平千米钻孔抽采瓦斯是代替高抽巷、降低抽采本钱的有效措施，但千米钻机及随钻测斜装置等还不成熟。u突出危险煤

21、层施工的遥控钻机有待完善。六.煤矿瓦斯抽采技术开展方向（1）进一步加大抽采瓦斯和利用工作扶持力度，鼓励企业多抽瓦斯、多用瓦斯，减少瓦斯排放量，依靠市场引导、政策驱动、自主创新，加强煤矿瓦斯抽采与利用，保障煤矿平安生产，减少生态环境污染，促进煤炭工业可持续开展。（2）开展瓦斯抽采先进适用技术的推广和抽采新技术的研究工作，为煤矿高效抽采瓦斯提供技术支撑。（3）继续研究试验单一低透气性煤层强化抽采技术及装备，提上下透气性煤层瓦斯的抽采率，消除或降低煤层的突出危险性。六.煤矿瓦斯抽采技术开展方向（4）研制可施工出大直径、长距离水平钻孔的新型钻机及配套设备（5）研究钻进工艺技术，解决松软煤层钻进与成孔技术（6）研究长钻孔施工及定向技术，开辟定向长钻孔的监控装置，保证钻孔的各项参数能到达设计要求（7）研制大流量、高效率抽采瓦斯泵，提高抽采瓦斯泵的单机效率（8）继续开采地面钻孔抽采瓦斯试验，完善水力压裂、采动影响煤层瓦斯抽采工艺技术，真正实现先抽后采请各位领导批判指正谢 谢！谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH