煤与瓦斯共采：领跑煤炭科学开采
煤与瓦斯共采：领跑煤炭科学开采
作者：袁亮来源：科学时报发布时间：2011-2-20
袁亮煤炭开发及煤矿瓦斯治理专家，中国工程院院士，中国矿业大学、安徽理工大学教授、博士生导师。现任淮南矿业（集团）有限责任公司副总经理，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心主任，担任淮南矿业集团公司（原淮南矿务局）总工程师长达14年，先后获国家发明专利12项，获国家科技进步二等奖6项，获省部级特等奖、一等奖6项，被国家人事部授予“国家有突出贡献的中青年专家”，是全国煤炭系统专业技术拔尖人才，享受国务院政府特殊津贴。
国民经济快速发展对煤炭的过高依赖与煤矿安全特别是煤矿瓦斯之间的巨大矛盾成为制约我国煤炭工业健康可持续发展的瓶颈。
中国工程院院士袁亮历时10余年研究和实践，提出了煤与瓦斯共采理论，解决了低透气性煤层煤矿瓦斯治理这一世界性、历史性的难题，杜绝了瓦斯爆炸事故，极大地解放了煤矿生产力，探索出了一条煤炭科学开采，煤炭工业绿色发展新路。
□中国工程院院士袁亮
2010年11月18日，由中国工程院、国家能源局举办的首届中国能源论坛明确提出：我国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”，2030～2050年煤炭年需求达35亿吨，在能源结构中的比例仍占50%。可见，在相当长的时期内，煤炭作为我国主导能源和基础能源的地位无法替代。
然而，我国煤炭开采难度大，-1000米以下煤炭资源量占总资源量的53%，全国95%以上的煤矿为井工开采，瓦斯、水、火、地压、地温等自然灾害严重，特别是瓦斯问题尤为突出，国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且大部分为低透气性煤层。长期以来，我国在低透气性煤层中开展的地面煤层气开采一直未能取得突破，国家曾引进美国技术在两淮矿区实施数口地面钻井开采
煤层气，试验均告失败。同时，在煤矿井下引进德国、澳大利亚钻机直接在煤层中抽采瓦斯的尝试也没有成功。上述研究至今仍未取得进展，因此，自上世纪80年代以来，随着煤矿开采深度增加，瓦斯灾害升级，此类煤矿瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故频繁发生。
淮南矿区是瓦斯危害最典型的矿区之一，历史上是全国煤矿瓦斯事故重灾区。近十多年来，我们针对低透气性煤层瓦斯治理状况，即地面煤层气开采和地下直接抽采瓦斯均走不通的客观事实，大胆从煤矿井下开采源头来解决低透气性高瓦斯煤层瓦斯治理难题，依靠井下采场卸压开采来增加煤层透气性，并抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采理论。解决了低透气性煤层煤矿瓦斯治理这一世界性、历史性的难题，杜绝了瓦斯爆炸事故，大大解放了矿区生产力。十多年淮南矿区及全国类似条件安全开采瓦斯治理实践已证明，煤与瓦斯共采是实现煤炭科学开采的必由之路。
把“老虎”关进笼子里
淮南矿区资源丰富，探明资源量500亿吨，其中-1200米以浅国家批准的总体资源量285亿吨，煤层气资源近7000亿立方米，是我国东部和南部最大的一块整装煤田，占我国东部煤炭储量的50%，占安徽省煤炭储量的74%。
然而，淮南煤炭赋存条件差，为低透气性煤层群开采条件，渗透率极低地质条件极为复杂，煤层瓦斯含量高，每分钟瓦斯涌出量达1100立方米，居全国前列，是我国开采难度最大的煤田之一，瓦斯事故多发。几十年来，被瓦斯这只“猛虎”所束缚，矿区煤炭产量一直徘徊在1000万吨左右，丰富的煤炭资源和良好的区位优势难以发挥。
众所周知，低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，传统的治理办法是“拼刺刀”，即直接在低透气性高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层进行治理措施和采掘活动，对瓦斯是“堵”而不是“疏”。这个路子已经证明是行不通的，大量瓦斯仍然存留在煤层之中，治理效果差。要想降伏瓦斯这只“拦路虎”，消除瓦斯威胁，实现安全生产，就必须走出一条新路子。
1996年4月，通过大量试验研究和理论论证，我提出了“卸压开采煤与瓦斯共采”的技术原理：打破传统自上而下的开采顺序，首先开采瓦斯含量相对较低的薄煤层，造成上下岩层移动，膨胀卸压，从而增加煤层透气性，使得相邻煤层的瓦斯被解析为游离瓦斯，再通过预先布置的巷道和钻孔“抽采”到地面。这样，实现了煤与瓦斯共采，煤层得以在低瓦斯状态下安全开采，抽采到地面的瓦斯通过地面永久抽采系统进行综合利用，实现低碳经济。
这一理论提出之后，当时在推广实施的过程中却遇到了很大的阻力，因为煤矿技术创新不像其他行业的技术创新，如果失败风险很大，不但耗费人力、物力、财力，还极有可能威胁到安全生产。因此，需要大胆设想，小心求证。1996年10月，淮南煤矿举行了“卸压开采煤与瓦斯共采技术”专家论证会。当与会人员听懂这个方案后，一片哗然，不约而同地提出了质疑。有的人认为这是异想天
开，其中一位专家说：“对于卸压开采，我们在50年代就已经搞过，都没有成功。”另外一位专家担心：“卸压瓦斯不进入钻孔，在巷道里四处乱窜，从而给安全造成巨大的威胁。”
淮南煤矿已经别无选择，我们还是决定开展实验室研究和现场验证试验，并力推该项新技术，在新区的潘一矿和老区的新庄孜矿各选择一个工作面进行试验。
1998年9月，令人惊喜的消息传来。“卸压开采抽采瓦斯煤与瓦斯共采技术”取得了巨大的成功，仅潘一矿一条巷道就抽出了1000多万立方米的瓦斯，煤层透气性增加了2880倍，低透气性煤层卸压增透后，煤层中60%以上瓦斯被抽采出来，瓦斯威胁得到了解除，实现了高瓦斯煤层在低瓦斯状态下的安全开采。
2000年之后，该技术逐步成熟并在淮南矿区全面铺开，形成了井上下立体的卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采和先抽瓦斯后采煤的工程技术体系。瓦斯，这只昔日吞噬多少矿工生命的“老虎”终于被温顺地关进了笼子里。
“代表了中国煤炭工业发展方向”
“卸压开采煤与瓦斯共采技术”实现了瓦斯“治得住”，但它存在着巷道工程量大、瓦斯治理成本高等弊端。如何找到技术经济最佳结合点，有没有一种既能治理瓦斯保证安全，又能降低成本的技术呢？为此，2004年我提出了“无煤柱煤与瓦斯共采”理论，并开展了系统的研究工作。首先在通风方式上进行变革。2004年之前，我国煤矿均采用U型通风方式。它的好处是系统简单，一条进风巷道，一条回风巷道，但是存在着工作面上隅角瓦斯积聚的重大安全隐患。据统计，我国煤矿采煤工作面80%以上瓦斯事故发生在上隅角，且都是因为瓦斯积聚。而当时德国、波兰等世界先进采煤国家在20多年前就淘汰了U型通风方式，采用Y型通风方式。即采煤工作面采用两条进风巷道、一条回风巷道的通风方式，能有效地解决上隅角瓦斯积聚的问题，消除安全隐患。
要实现Y型通风，最关键的就是回采工作面留巷，沿着采空区构筑一道密不透风、铜墙铁壁般的墙体，上能支撑顶板的压力，下能阻断采空区的瓦斯外溢，并利用这条巷道对煤层群开采条件下的上下煤层进行瓦斯抽采和综合治理。
其实，我国老一代采矿界对Y型通风并不陌生，上世纪90年代初，煤炭部为了解决无煤柱开采问题，组织研究了一次沿空留巷工艺，采用一种高水充填材料，但是试验失败。从此，沿空留巷Y型通风在中国再无人问津。
德国煤矿采用重型U型钢支护，壁后充填，实现Y型通风。在德国，开采一吨煤，政府补贴80欧元，吨煤成本高达1600元人民币，而淮南商品煤市场价只达到500多元，显然，如果走德国的技术路线既不经济，更不现实。
好在我们已经从“卸压开采煤与瓦斯共采技术”的自主研发中尝到了创新的甜头，因此对Y型通风试验有了更大的热情。在淮南矿区要研究成功Y型通风，
关键是研制出一种强度高、易于井下长距离泵送的充填材料和机械化护巷工艺系统。
企业是创新的主体，2004年提出课题并立项研究，次年完成实验室模拟、相关材料、系统设计研究，在过去技术积淀的基础上，经过近四年理论研究和3000多次试验后，充填材料终于研制成功。2007年2月，膏体材料和远距离复杂条件下的泵送试验一举成功。
同年7月，“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”——这项具有中国自主知识产权的煤矿工程技术与理论，在瓦斯绝对涌出量为我国第二位的新庄孜矿正式应用。几个月后，工作面安全顺利回采完毕，回采期间瓦斯抽采率最高达85%，平均为75%，工作面瓦斯威胁彻底消除，实现了安全开采。
当年底，这项技术在我国高瓦斯、高地温、高地压复杂地质条件的顾桥煤矿1115（1）综采工作面再次成功应用，实现了“无煤柱煤与瓦斯共采”，最高日产安全煤量18681吨，月产36万吨，年产高达486万吨，充填留巷长度达2900米，是德国的2倍，成本仅为欧洲的1/3，抽采瓦斯气30946立方米，抽采率达72%，抽出的高浓瓦斯直接利用，实现了绿色开采、节能减排，创造了世界纪录。
这项技术，一是解决了高瓦斯、高地应力、低透气性煤层等复杂地质条件煤矿煤与瓦斯共采技术难题，保证了安全高效开采；二是实现了无煤柱开采，煤炭资源回收率提高了5～８个百分点；三是简化系统，少掘3～4条巷道，降低了生产成本和瓦斯治理成本，实现连续开采；四是完善了通风流场，有利于防止煤层的自然发火；五是“两进一回”通风方式，工作面感觉温度降低3℃～5℃，大大改善了职工井下作业条件；六是经济效益、社会效益和环境效益显著，新区顾桥矿应用这项技术，一个工作面节省费用1亿元，老区矿井节省5000万元，并把煤矿井下有害温室气体——瓦斯高效利用，变害为利，变废为宝。
2007年12月，中国煤炭学会组织专家对“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”进行了鉴定，由中国工程院钱鸣高、周世宁等院士和专家组成的鉴定委员会一致认为：无煤柱煤与瓦斯共采技术集成、创新了所涉及的理论、技术、材料、装备和工艺系统，形成了整套创新技术体系，达到国际领先水平，很有推广价值！钱鸣高院士评价说，这是我国第一个完整地在一个矿区实现煤与瓦斯共采、将瓦斯变害为宝的重大创新项目，使矿井开采向本质安全型迈进了一大步，取得了显著的经济和社会效益，开创了该类条件下国内外煤层安全高效开采先例。这项技术获中国煤炭工业协会科学技术奖特等奖、国家科技进步奖二等奖。
2008年1月26日，时任国家安全生产监督管理总局局长的李毅中同志在顾桥煤矿1115（1）工作面考察时，感慨地说：“Y型通风沿空留巷很了不起，解决了煤与瓦斯共采问题，代表了中国煤炭工业发展的方向。”并用粉笔在井下写了“沿空留巷，Y型通风好”9个字，以表达自己对应用煤矿新技术的喜悦之情。
杜宾斯基的三个“没想到”
淮南矿区创新的以煤与瓦斯共采关键技术为核心的瓦斯综合治理技术不仅得到了国内的充分肯定，也受到了国际采矿界的关注和认可。自2007年以来，淮南矿业集团每年承办一次煤矿瓦斯治理技术国际会议，来自世界十多个产煤大国的煤矿瓦斯防治顶尖级专家以及科研机构的学者共同研讨煤矿瓦斯治理技术。
2008年10月，世界采矿大会国际组委会主席杜宾斯基先生应邀参加了当年度的中国（淮南）煤矿瓦斯治理技术国际会议。会议期间，他认真听取了有关“煤与瓦斯共采关键技术”的介绍，并深入顾桥煤矿700多米深的井下实地考察后，激动地评价说：“我多次到中国，这次给了我很大的冲击。我没想到中国的瓦斯治理效果这样好，没想到淮南煤矿的瓦斯治理技术这样先进，没想到已经超过了我的祖国波兰，也超过了德国和欧洲。中国无疑是采煤大国，也是技术强国，袁亮在煤炭开采的技术理论研究上大胆创新，领跑了世界煤炭开采技术！”
德国煤矿技术研究院首席科学家维利·卡莫是世界顶级的围岩控制和地压治理专家，曾经多次劝说淮南引进德国的“煤与瓦斯共采技术”，并断言在顾桥煤矿这样的地质情况下，不走德国路线是行不通的。2008年5月，他第三次来到淮南顾桥煤矿，当得知中国人自主创新的“煤与瓦斯共采技术”在顾桥煤矿成功应用，并且工作效率和经济性远远超过德国后，不禁翘起了大拇指。
技术创新为企业插上翅膀
煤与瓦斯共采技术创新带动了企业理念、管理的全面创新，同时借助国家和安徽省重大科技支撑项目和政策支持，淮南煤矿基本找到了瓦斯治理的方法与途径，淮南矿区连续13年杜绝了瓦斯爆炸事故，百万吨死亡率降至0.1左右，比历史平均百万吨死亡率下降30倍以上，淮南煤矿实现了科学发展、绿色发展，发生了脱胎换骨的变化。
这些年，淮南煤矿建设和改造升级了顾桥、张集、谢桥三个千万吨级的特大型矿井，以及一批井型在400万吨以上的现代化煤矿，并用先进技术改造了一批老矿井，生产能力得到了充分发挥。原煤产量过去50多年一直徘徊在1000万吨，通过8年多的努力，提升到6000多万吨，2009年达到6715万吨。2010年在中国500强企业排名中列第183位。瓦斯抽采量由1997年的1000万立方米增加到3.5亿立方米，抽采率由5%提高到65%。抽出的瓦斯作为洁净能源直接利用，建成了世界第一座低浓度瓦斯发电站，共建成瓦斯发电站8座，装机容量24232kW，实施了亚太地区首例热电冷联供项目，同时实施瓦斯民用工程，能满足10万户居民需求。
淮南煤矿被国家列为13个亿吨级煤炭基地和6个大型煤电基地之一，国家发改委于2008年12月在顾桥煤矿举行了两淮亿吨级煤电基地竣工投产仪式，也是全国第一个建成的大型煤电基地。企业被授予“国家第四批创新型试点企业”、“中华环境友好型企业”和“国家首批循环经济试点企业”。
近10年来，淮南煤矿在瓦斯综合治理与利用方面由经验治理上升到科学治理，形成了瓦斯治理20种理念、50项技术和50条经验。获得国家授权有效发
明专利11项，实用新型专利29项。主持（或参与）制定国际标准1项、国家标准2项、行业标准13项，获国家科技进步奖6项，获省部级科技进步奖55项。
国家批准在淮南矿业集团组建煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室、煤矿生态环境保护国家工程实验室，顾桥矿为国家“高瓦斯、高地压、高地温示范矿井”、谢一矿为国家“深井开采试验矿井”。
目前，淮南煤矿已成为安徽省、华东地区乃至黄河以南最大的煤电基地。现在，平均每天有2000多节满载“淮南煤”的火车皮从这里驶向浙江、江苏、江西、福建、上海等华东省市，发挥了能源对区域经济社会发展的重要作用。
瓦斯治理技术实现重大突破后，淮南煤矿主业的实力逐步增强，目前电力权益总规模达1192万千瓦，成为安徽省最大的电力企业。淮南矿业集团在行业内首创煤电一体化，与合作方均股建成了田集电厂、凤台电厂，把一部分煤炭资源就地转化为电力，直送上海、浙江两地。
世博会期间，淮南矿业集团累计向世博输送电量79.73亿千瓦时，上海每天所用的７度电中就有1度是“淮南电”。2010年11月，淮南矿业集团收到来自上海市人民政府的一封感谢信，来信真诚地说：“贵集团为保障上海能源供应、城市正常运行特别是上海世博会的成功举办作出了很大的贡献。”
“淮南经验”惠及全行业
2003年，吴邦国委员长视察淮南煤矿，对矿区在瓦斯治理上取得的成功经验给予了充分肯定。
我国70%以上煤矿的开采条件和淮南矿区基本相似，淮南的瓦斯问题具有典型性和代表性。国家发改委有关领导指出，淮南瓦斯问题解决了，对全国高瓦斯煤矿的瓦斯治理能够起到很好的示范作用。
2004年、2005年两年，我国煤矿共发生了6起死亡百人以上的瓦斯事故，党中央、国务院对此高度重视。为了有效控制煤矿瓦斯事故，温家宝总理在听取有关专家关于淮南矿区瓦斯治理情况的汇报后，决定在全国推广淮南瓦斯治理经验。
2005年3月，由时任国务院副总理的黄菊同志主持，在淮南召开了全国煤矿瓦斯防治工作现场会，推广了淮南矿业集团瓦斯治理20种理念、50项技术和50条经验。企业还受国家发改委委托，编写了《全国煤矿瓦斯治理与利用总体方案》。
5个月后，温家宝总理视察安徽,在听取淮南矿业集团汇报后说：淮南煤矿这几年在瓦斯治理和安全生产上是全国学习的一个榜样。
同年12月，按照国务院第81次常务会议的精神，国家发改委批准，由淮南矿业集团联合中国矿业大学组建煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，在淮南落户。这个中心是我国第一个煤矿瓦斯治理领域的国家级研究中心，也是我国第一个设在企业的国家工程研究中心。国家要求，这个中心要以企业为产业化基地，加快煤矿瓦斯治理与利用技术研发，辐射全行业，为行业提供技术培训和技术服务。
2006年以来，受国家发改委委托，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心共举办了全行业瓦斯治理技术和管理培训班30多期，培训6000多人次，其中包括45户全国煤矿安全重点监控企业的董事长、总经理、总工程师及所属矿井的矿长、总工程师等500多名企业高管。
同时，根据国家发改委和国家煤监局授权，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心以技术咨询服务为主要发展方向，面向全行业开展技术服务。
华晋焦煤公司沙曲矿是全国单井口瓦斯涌出量最大的煤矿之一，每分钟瓦斯涌出量高达479立方米。2006～2008年三年该矿的瓦斯超限次数分别为3635次、2605次、1648次。由于瓦斯的威胁，设计产量为300万吨的矿井，实际产量却只能达到120万吨。接受淮南瓦斯治理技术服务以后，2009年瓦斯超限次数下降到93次，同比下降90%以上，控制了瓦斯超限事故，实现了安全生产。2010年沙曲矿被山西焦煤集团公司授予“瓦斯治理先进矿”称号。
而在整个山西焦煤集团，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心对该集团12对高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井和汾西矿业6对低瓦斯矿井进行安全技术会诊后，从根本上改变了山西焦煤集团瓦斯治理观念。
皖北煤电公司的卧龙湖煤矿是在淮南矿业集团以外第一家成功实施“煤与瓦斯共采技术”的煤矿，该技术已成为皖北煤电公司保护层开采的主要模式。
松藻煤矿是与淮南矿区瓦斯地质条件复杂程度相似的煤矿，在应用无煤柱煤与瓦斯共采技术后，生产效率提高了4倍，瓦斯从没超限过，瓦斯从根本上得到了治理。
近几年来，国家发改委、煤矿瓦斯防治部际协调领导小组，国家煤矿安全生产监察局办公室先后下文，向全国推广低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。
截至目前，以“煤与瓦斯共采技术”为代表的淮南瓦斯治理技术创新成果在全国类似条件的40多个矿区100多个矿井推广应用，占全国高瓦斯突出矿井60％以上。2006年以来，全国煤矿瓦斯事故死亡人数减少二分之一以上，这是各方面工作的结果，但其中重要的一条就是国家从2005年开始推广淮南瓦斯治理的技术与经验。
今年11月份，中澳煤矿安全技术国际研讨会在澳大利亚港口城市纽卡斯尔举行，我应邀参会并作主旨报告，系统介绍了我国淮南等高瓦斯矿区在低透气性
煤层群瓦斯治理方面所取得的成绩。会后，澳大利亚采矿界同仁对“无煤柱煤与瓦斯共采技术”给予了高度评价，并发来信件，希望有机会实地考察淮南矿区煤与瓦斯共采技术，也有意将其引进到澳大利亚的高瓦斯煤矿区。
全国众多高瓦斯矿区的实践已经证明，煤与瓦斯共采技术与理论能够有效解决此类矿区瓦斯治理的难题。
科学开采面临的问题与思考
我国煤矿95%以上是井工开采，平均开采深度近500米，且每年以20～30米的速度增加，将有一批矿井陆续进入深部开采。在我国煤炭资源储量中，近一半埋深在-1000米以上。据最新一轮的全国煤田预测结果，我国-2000米以浅的煤炭资源总量为5.57万亿吨，其中埋深在-1000米以下的为2.95万亿吨,占煤炭资源总量的53%。随着开采深度的增加，开采所遇到的难度并不是线性增加，而是几何级增加，超过浅部开采的几倍，甚至数十倍、上百倍，高瓦斯、高地温、高地压、高承压水“四高”等急难技术问题日益突出，成为世界性难题。瓦斯压力、含量快速升级，煤与瓦斯突出灾害日趋严重，瓦斯治理的难度越来越大；在高承压水作用下，突水危险趋于严重；随着开采深度的增加，热害威胁增加；深部地应力大，冲击地压现象急剧增加，破坏性很大；矿井生产规模逐步扩大，开采强度增大，生产系统日趋复杂，危险性不断增大，一旦发生事故，其灾难性、破坏性更大，且增大了事故应急救援的难度。
应清醒地看到，我国煤炭行业还存在着一系列管理上的严重问题。一是部分煤矿企业对瓦斯、水、火等井下灾害认识不够，管理标准低，在安全没有保证的情况下盲目组织生产，为煤矿安全埋下重大隐患。二是技术落后、基础薄弱。煤矿深部开采理论研究不够，实时动态的灾害预防技术缺乏，煤矿开采设计、安全技术标准低，高瓦斯复杂地质条件矿区采场内构造场、应力场、裂隙场和瓦斯场不清楚，基础研究严重不足，已经在很多大事故中反映出来。三是安全投入存在历史欠账。由于过去煤矿企业经济困难，安全投入不够，装备得不到及时更新，许多矿区仍然使用落后的装备，达不到深部开采的安全标准。四是煤炭行业办矿门槛低，煤矿员工队伍整体素质与高危行业的灾害威胁和严格的作业要求差距较大，相当一批企业人才匮乏，煤炭行业高等教育距离培养高素质人才的要求有较大差距。
今后相当长的时期内，煤炭作为我国主导和基础能源的地位不会改变，煤矿实现科学产能是保障煤炭能源安全和煤炭工业全面协调可持续发展的关键所在。
建议国家和地方政府加大煤炭行业的科技攻关力度，开展煤矿瓦斯治理、水害防治、地压治理、深井开采、生态环保等重大技术难题的攻关研究。尤其是煤与瓦斯共采技术与理论要在全国煤矿进一步推广，需要对不同矿区、不同煤层地质条件等技术问题进行深入研究，使煤与瓦斯共采技术能够适用于我国各类条件的煤矿。
淮南矿区依靠技术创新尝到了甜头，但是煤炭深部开采的许多重大科学和技术难题没有解决。因此，国家和地方政府要重点引导和支持创新要素向企业集聚，加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。企业是技术创新的主体，煤炭行业面临的技术难题在企业，企业要有解决安全发展急难课题的迫切需求与动力，要开创资金、人才等国家级研究平台，组织科研院校和企业开展行业技术创新工作。特别提出，投入是煤炭实现安全高效开采和瓦斯治理的物质基础。没有高投入，不发展先进生产力，就没有瓦斯等重大事故的有效控制。高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全费用提取标准应不低于50元/吨煤，其中瓦斯治理费用应不低于35元/吨煤。煤炭行业科研和技术装备投入应不少于销售收入的2%～3%，资金保障是提高企业技术创新能力和装备水平的关键。最后，建议国家和地方政府应高度重视煤炭科学产能，加快实现煤炭科学开采。
采前预抽本煤层瓦斯防突措施
采前预抽本煤层瓦斯防突措施. (1)本煤层顺层抽放钻孔,由工作面下?上两巷打孔,采面中间不能留空白带?其方法是:1)选用大功率钻机,上?下向钻孔应能交叉10—15m;2)改变采面斜长(各小阶段车场已掘成,斜长已定型,不宜改变)3)掘进底板岩巷,岩巷内开钻场,向空白带打穿层抽放孔? (2)由于二1煤层透气性低,应采取卸压抽放措施?即多打孔?大直径,全煤厚都分布有钻孔的措施?实施方法为,由机巷向上打不同角度的抽放孔,孔底落在全煤厚范围内,据焦作矿务局古汉矿经验,打孔时,三花眼布孔,孔与孔间距1.5—2.0m,上?下排间距0.5—0.6m,钻孔深度不一样,仰角不一样,一组钻孔5—6个,孔底间距不超过6—8m,达到全煤厚均有钻孔控制? 优点:(1)钻孔穿过较多的煤分层,瓦斯在分层层面流动速度快,提高透气性;(2)煤厚内不留空白带,钻孔分布均匀? 缺点:施工技术要求高,抽放钻孔工程量大,工期较长? (3)在底板岩巷内向煤层打穿层抽放钻孔,即能预抽煤层瓦斯,对煤层实施全煤厚抽放,又能进行开采中卸压抽放,还能进行采空区老塘抽放?底板岩巷布置在距二1煤底板20—25m岩层中? 为解决工作面两巷本煤层抽放孔工程存在的孔径较小,钻孔深度较浅以及钻孔间距较大等原因造成的瓦斯抽放率低的问题,计划于06年7月待11111工作面贯通后,在该面进行“低透气性煤层本煤层抽放提高瓦斯抽采率技术研究”?准备新购置三台西安分院生产的MKD-5S钻机在该面试验,通过增大抽放钻孔孔径?孔深和优化钻孔布
置参数以及加强抽放管理等多种措施来提高采面采前瓦斯抽采率? 除利用地面永久泵站系统进行瓦斯本煤层抽放外,增加井下瓦斯抽放泵站系统进行工作面浅孔抽放?采空区抽放和高位钻孔抽放瓦斯?使回采工作面形成本煤层抽放?工作面浅孔抽放?采空区抽放?高位钻孔抽放瓦斯的多种形式立体化的抽放瓦斯体系?从而使工作面瓦斯抽采率达到40%以上,为回采工作面瓦斯综合治理打下坚实基础? (3)回采工作面局部消突措施仍继续采用煤层中高压注水?超前排放孔的技术方案?在以后的中高压注水实际操作时,加强对注水压力和注水量进行观测研究,总结水压?水量和煤体内瓦斯衰减的关系?同时为了解决大采高综采工作面防突措施工程量大,采取防突措施时间较长的问题,需要在11041及11151工作面进行浅孔抽放实验研究,以进一步搞好该面防突管理工作,消除煤与瓦斯突出事故发生?此项工作于05年9月开始实施? (4)在预测?效检指标方面目前采用的是δh2和S值法?还可增加钻孔瓦斯涌出初速度q或采用综合指标R值法?通过试验对比,找出敏感指标和最佳临界值,提高预测?效检工作的安全可靠程度和提高生产效率?
最新创新瓦斯治理理念实现煤与瓦斯共采
创新瓦斯治理理念实现煤与瓦斯共采
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。煤炭利用导致的环境污染问题日益受到国内外广泛关注。近年来，我国燃煤电站烟尘排放总量基本控制在300万t左右、燃煤C02排放量约50亿t/年，居世界第二位，约是美国的90%。 瓦斯抽采利用率低。2010年，全国煤层气（煤矿瓦斯）抽采量88亿m3（其中井下瓦斯抽采量73.5亿m3 ，地面煤层气产量14.5亿m3 ），利用量36亿 m3，利用率40%。全国煤矿瓦斯实际抽采率仅为30.6％，而美国、澳大利亚等主要产煤国家均在50％以上。 我国煤矿安全生产情况 我国煤矿地质条件极其复杂 95%以上为井工开采，国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，大部分为低透气性煤层（渗透率＜1） 低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，长期以来没有解决，此类煤矿瓦斯爆炸事故多发、生产效率低下，安全高效开采难以实现。 我国煤矿安全形势严峻
浅谈本煤层瓦斯抽采
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/4312738417.html, 浅谈本煤层瓦斯抽采 作者：毛祖彬 来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第04期 摘要：煤矿瓦斯是煤矿安全生产的天敌，它不仅会导致煤矿作业人员窒息，损害人类身 心健康，同时它还能引发煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、造成矿毁人亡；同时瓦斯还是地球大气的主要污染源。因此有效治理瓦斯，以瓦斯作为资源，实现煤与瓦斯共采，达到消突目的，并充分利用瓦斯，降低其对大气污染，是摆在当今世界煤炭开采业的一个主要课题，下面就煤层气综合利用；煤层气抽采；煤与瓦斯共采及矿井瓦斯抽采系统等方面作简要阐述。 关键词：煤层气综合利用；瓦斯抽采技术；煤与瓦斯共采；瓦斯抽采系统 1 抽采瓦斯的可行性与抽采方法 1.1 根据未卸压煤层参数，可将煤层瓦斯抽采的通难易程度划分三类 见下表： 1.2 抽采方法（见下表） 根据抽采时间与采掘关系，本煤层瓦斯抽采可分为：预抽煤层瓦斯；边采（掘）边抽煤层瓦斯。 根据瓦斯的收集方式又可分为：巷道抽采煤层瓦斯；钻孔抽采煤层瓦斯。 2 抽采方法选择 ①容易抽采的煤层，宜采用本煤层预抽方法，采用顺层或穿层钻孔布孔方式；②可以抽采的煤层，可采用顺层、穿层钻孔预抽或边采边抽方式，分层开采的厚煤层，可利用先采分层的卸压作用抽采未采分层的瓦斯；③单一低透气性高瓦斯煤层，可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破等方法强化抽采；煤与瓦斯突出危险性较大煤层，应选择穿层网络预抽方式；④煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。 3 钻孔法预抽本煤层瓦斯 3.1 穿层钻孔布置方式 采用穿层钻孔抽采本煤层瓦斯，透气性较好的煤层，钻孔直径为75～120mm；透气性较差煤层，钻孔直径为200～300mm，钻孔布置的合理性主要取决于钻孔抽采瓦斯的有效影响范
煤与瓦斯共采
专家：实现安全生产应“煤与瓦斯共采” 时间：2011-8-16 13:59:42 来源：煤炭网 如何解决我国低透气性煤层的煤矿瓦斯治理难题，实现煤炭的安全高效开采？专家指出，煤炭与瓦斯（煤层气）共采是必经之路。 8月13日—14日，在由北京大学、山西省委、省政府办公厅联合主办的山西省转型跨越发展暨世界新能源战略高峰论坛在山西太原召开。 论坛上，中国工程院院士、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心主任袁亮指出，我国煤炭探明储量5.57万亿吨，其中负1000米以下占53%，同时我国煤矿地质条件极其复杂，95%为井工开采，70%以上国有煤矿是高瓦斯矿井。随着开采规模和开采深度增加，我国大部分煤矿将面临低透气性高瓦斯开采难题，这正是造成煤矿瓦斯事故多发的重要因素，如何实现安全高效开采一直是困扰采矿界的世界性难题。 “靠引进国外煤矿瓦斯开发技术不能解决我国复杂地质条件下的瓦斯治理难题。只有走‘煤与瓦斯共采’的路子才能实现我国煤炭的科学开采。”袁亮说。 近年来，我国成功自主研发的低透气性煤层群卸压开采抽采瓦斯煤与瓦斯共采技术、无煤柱煤与瓦斯共采技术，突破了传统采矿和瓦斯治理理论，实现了煤与瓦斯共采、瓦斯变害为宝，这些技术在我国地质条件最复杂的安徽淮南矿区得到了成功应用，并在全国高瓦斯矿区得到全面推广。此外，晋城沁水盆地突破了高阶煤地面煤层气开发禁区，取得了一系列技术突破，为我国地面煤层气开发提供了重要技术手段。 此外，我国煤矿瓦斯开发利用较为成功的淮南和晋城矿区的典型案例表明，我国在低透气性煤层的“煤与瓦斯共采”技术达到了世界领先水平。 袁亮建议，从“十二五”开始，我国煤矿瓦斯开发应做到“两条腿走路”，即短期内无法采用地面煤层气开采的“三低一高”（低饱和度、低渗透性、低储层压力，高变质程度）矿区，推广“淮南模式”，走煤矿区采煤采气一体化、煤与瓦斯共采的路子，力争用5年—10年时间，煤矿区瓦斯抽采量达到150亿—250亿立方米；在适合地面煤层气开发条件的地区，优先安排勘探开发，突破关键技术和政策瓶颈，解决“气权矿权重置”等问题，推广“晋城模式”，走先抽煤层气后采煤的路子。 目前，“淮南模式”和“晋城模式”已在山西焦煤集团、晋城煤业集团等煤矿企业大力推广。 论坛上，山西省政协副主席令政策也高度认可煤层气产业的前景以及煤层气产业发展对山西省转型跨越发展的意义。他说：“山西省煤层气储量丰富，达10万亿立方米，但目前每年产量不到50亿立方米，如果每年开发利用量达到500亿立方米，就相当于一个‘绿色大庆’了。”
防治煤与瓦斯突出规定(正式版)
防治煤与瓦斯突出规定(国家安全生产监督管理总局) 2009年5月
防治煤与瓦斯突出规定 (国家安全生产监督管理总局令第19号) 《防治煤与瓦斯突出规定》已经2009年4月30日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，现予公布，自2009年8月1日起施行，原煤炭工业部1995年1月25日发布的《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。 局长：骆琳 二○○九年五月十四日
防治煤与瓦斯突出规定 第一章总则 第一条为了加强煤与瓦斯突出的防治工作，有效预防煤矿突出事故，保障煤矿职工生命安全，根据《安全生产法》、《矿山安全法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等法律、行政法规，制定本规定。 第二条煤矿企业（矿井）、有关单位的煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出（以下简称突出）的防治工作，适用本规定。 现行煤矿安全规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内容与本规定不一致的，依照本规定执行。 第三条本规定所称突出煤层，是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。 本规定所称突出矿井，是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。 第四条有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出矿井的矿长是本单位防突工作的第一责任人。 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。 第五条有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件，制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。 区域综合防突措施包括下列内容： （一）区域突出危险性预测；
（二）区域防突措施； （三）区域措施效果检验； （四）区域验证。 局部综合防突措施包括下列内容： （一）工作面突出危险性预测； （二）工作面防突措施； （三）工作面措施效果检验； （四）安全防护措施。 第六条防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。 区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。 第七条突出矿井发生突出的必须立即停产，并立即分析、查找突出原因；在采取措施消除突出隐患、强化实施综合防突措施后，方可恢复生产。 非突出矿井首次发生突出的必须立即停产，按本规定的要求建立防突机构和管理制度，编制矿井防突设计，配备安全装备，完善安全设施和安全生产系统，补充实施区域防突措施，达到本规定要求后，方可恢复生产。
我国煤与瓦斯共采：理论、技术与工程
一第39卷第8期煤一一炭一一学一一报 Vol.39一No.8一一2014年 8月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Aug.一 2014一 谢和平,周宏伟,薛东杰,等.我国煤与瓦斯共采:理论二技术与工程[J].煤炭学报,2014,39(8):1391-1397.doi:10.13225/https://www.wendangku.net/doc/4312738417.html,ki.jccs.2014.9038 Xie Heping,Zhou Hongwei,Xue Dongjie,et al.Theory,technology and engineering of simultaneous exploitation of coal and gas in China [J].Journal of China Coal Society,2014,39(8):1391-1397.doi:10.13225/https://www.wendangku.net/doc/4312738417.html,ki.jccs.2014.9038 我国煤与瓦斯共采:理论二技术与工程 谢和平1,周宏伟2,薛东杰2,高一峰3 (1.四川大学,四川成都一610065;2.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京一100083;3.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州一221008) 摘一要:针对我国煤层低渗透二强吸附的特点,系统分析总结了我国煤与瓦斯共采基础理论与关键技术的研究现状与最新进展三在基础理论研究方面,着重阐释了采动力学及瓦斯增透理论的定量评价理论体系;在关键技术研究方面,重点介绍了卸压开采抽采瓦斯技术体系二全方位立体式抽采瓦斯技术体系二深部薄厚煤层瓦斯抽采技术体系的技术组成与最新科研进展三进一步指出了建立煤与瓦斯共采理论体系所面临的难题与挑战,展望了煤与瓦斯共采未来的发展方向三关键词:煤与瓦斯共采;基础理论;工程技术;最新进展 中图分类号:TD712一一一文献标志码:A一一一文章编号:0253-9993(2014)08-1391-07 收稿日期:2014-06-30一一责任编辑:王婉洁 一一基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201201);教育部博士点基金资助项目(20130023110017)一一作者简介:谢和平(1956 ),男,湖南双峰人,中国工程院院士三E -maill:xiehp@https://www.wendangku.net/doc/4312738417.html, Theory ,technology and engineering of simultaneous exploitation of coal and gas in China XIE He-ping 1,ZHOU Hong-wei 2,XUE Dong-jie 2,GAO Feng 3 (1.Sichuan University ,Chengdu 一610065,China ;2.State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ,China University of Mining and Technology (Beijing ),Beijing 一100083,China ;3.State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering ,China University of Mining and Technolo-gy ,Xuzhou 一221008,China ) Abstract :Considering the low permeability and enhanced adsorption of coal seams in China,the authors made a brief review about the status and latest progress on the fundamental theory and key engineering technology development on the simultaneous exploitation of coal and gas.On the basis of theoretical research,the authors laid stress on interpreta-tion of the mining-induced mechanics and theory of quantitative evaluation on enhanced permeability of coal.Then the latest scientific research in key technologies is focused on the stress-relief-induced gas extraction technology system,the spatial direction-based gas extraction technology system,and some advances of extraction technology system used in the thick or thin coal seam in deep.Furthermore the problems and challenges facing the prospect and establishment of theory on simultaneous exploitation of coal and gas were discussed.Key words :simultaneous exploitation of coal and gas;fundamental theory;engineering technology;latest progress 一一煤炭是我国主体能源,瓦斯作为煤的伴生产物,不仅是煤矿重大灾害源和大气污染源,更是一种宝贵的不可再生能源三我国瓦斯总量大,与天然气总量相当,且随着采深的增加,瓦斯含量将显著增大三实现 煤与瓦斯共采,是深部煤炭资源开采的必然途径三深部煤与瓦斯共采不仅能保障我国经济持续发展对能源的需求,还将进一步提升我国煤矿安全高效洁净的生产水平,尤其对优化我国能源结构二减少温室气体
防治煤与瓦斯突出规定专家解读.doc
《防治煤与瓦斯突出规定》专家解读 煤炭工业出版社
防治煤与瓦斯突出规定 国家安全生产监督管理总局令 第19号 《防治煤与瓦斯突出规定》已经2009年4月30日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，现予公布，自2009年8月1日起施行，原煤炭工业部1995年1月25日发布的《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。 局长骆琳 二○○九年五月十四日
目录 前言 第一章总则 第二章一般规定 第一节突出煤层和突出矿井鉴定 第二节建设和开采基本要求 第三节防突管理及培训 第三章区域综合防突措施 第一节区域综合防突措施基本程序和要求第二节区域突出危险性预测 第三节区域防突措施 第四节区域措施效果检验 第五节区域验证 第四章局部综合防突措施 第一节局部综合防突措施基本程序和要求第二节工作面突出危险性预测 第三节工作面防突措施 第四节工作面措施效果检验 第五节安全防护措施 第五章防治岩石与二氧化碳（瓦斯）突出措施第六章罚则 第七章附则 附录A 煤与瓦斯突出矿井基本情况调查表 附录B 煤与瓦斯突出记录卡片 附录C 矿井煤与瓦斯突出汇总表 附录D 保护层保护范围的确定 附录E 防治煤与瓦斯突出基本流程参考示意图
前言 《防治煤与瓦斯突出规定》（以下简称《规定》）已于2009年4月30日经国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，自2009年8月1日起施行，原煤炭工业部1995年1月25日颁发的《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。 《规定》是我国指导煤矿安全生产、管理的技术规章之一，是指导煤矿煤与瓦斯突出灾害防治的一部专项的权威的技术规章。是贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”方针和《安全生产法》、《矿山安全法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等安全生产法律法规的具体体现。是煤矿设计、建设、生产和管理必须遵守的安全准则。同时也是各级煤矿安全监察机构、各级人民政府和行业管理部门开展安全生产检查和行政执法的依据。 1988年原煤炭工业部颁发实施了《防治煤与瓦斯突出细则》（以下简称《细则》），这是我国煤炭行业第一个关于煤矿煤与瓦斯突出灾害防治的专门文件，并在1995年修订后再次颁发。《细则》的颁发，是对我国防治煤与瓦斯突出科学技术成果和管理经验的总结，为推动我国防治煤与瓦斯突出技术、管理和科研的深入起到了很好的指导的作用，为保障煤矿安全生产、保护煤矿职工人身安全发挥了重要作用。《规定》的颁布，既是对《细则》颁发以来我国防治煤与瓦斯突出工作的总结，同时在《细则》的基础上提升了法律约束力，对防突工作将起到更好的推动作用。 我国煤炭资源丰富，“煤为基础，多元发展“是我国长期坚持的能源发展战略。煤矿安全生产是煤炭行业可持续发展的重要前提条件。瓦斯是煤矿安全生产
煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展(1)
收稿日期:20031010 作者简介:吴财芳(19762),男,山东省烟台市人,博士研究生,从事瓦斯地质、煤层气地质方面的研究. 第33卷第2期 中国矿业大学学报 V ol .33N o .22004年3月 Journal of Ch ina U niversity of M ining &T echnol ogy M ar .2004 文章编号:100021964(2004)022******* 煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展 吴财芳,曾 勇,秦 勇 (中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221008) 摘要:论述了煤与瓦斯共采技术的重要性及其对煤矿绿色开采的意义,介绍了煤与瓦斯共采技术的研究现状及面临的新问题,并阐明了其理论依据.分析了煤与瓦斯共采在煤矿井下的成功经验,并举例说明了井下瓦斯抽放与地面煤层气开发有机结合的重要性.最后指出了煤与瓦斯共采应注意的问题以及今后的研究方向. 关键词:煤与瓦斯共采;煤层气;瓦斯抽放;绿色开采中图分类号:TD 712;TD 82 文献标识码:A P resent Situati on ,A pp licati on ,and D evel opm ent of Si m ultaneous Extracti on of Coal and Gas WU Cai 2fang ,ZEN G Yong ,Q I N Yong (School of R es ources and Eeath Sciene ,CUM T ,Xuzhou ,J iangsu 221008,Ch ina ) Abstract :T he i m portance of si m ultaneous extracti on of coal and gas and its purpo rt to green exp l oitati on are discussed .T he p resent situati on and the theo ry of th is technique asw ell a s om e ne w p roble m s are in troduced .Experience of si m ultaneous extracti on of coal and gas in coal m ine is analyzed and an exa mp le is used to exp lain the sign ificance of the organic com binati on of gas dra w ing underground w ith coalbed m ethan exp l o iting on ground surface .F inally ,p roble m s w e should pay attenti on to and the devel op ing w ay of si m ultaneous extracti on of coal and gas are pointed out .Key words :si m ultaneous extracti on of coal and gas ;coal bed m ethan ;gas dra w ing ;green exp l oitati on 煤层瓦斯,又称为煤层气,自生自储地赋存于煤层之中.近几年来,随着煤矿井下开采深度的增加和开采强度的增大,地质条件越来越复杂,频发的瓦斯灾害严重地威胁着矿井工作人员的生命安全,制约着矿井生产的发展.但是,煤层气又是经济的可燃气体,是一种清洁、方便、高效的能源,其发 热量为33.5～36.8M J m 3 ,并且不存在环境污染问题.大力开发煤层气,既可以充分利用地下资源,又可以改善矿井安全条件和提高经济效益,并有利于改善地方环境质量和全球大气环境.因此,如何更有效地开发和利用煤层瓦斯,一直以来都是广大的科研工作者努力的方向和目标.钱鸣高院士首次提出了“煤矿绿色开采”的概念[1],并且阐述了它的内涵和技术体系[1].绿色开采技术的主要内容[1]包括:保水开采、“三下”采煤、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等.由此可见,煤与瓦斯共采技术是绿色开采的重要组成部分之一[223],其研究内容和发展方向具有重要的理论意义和现实意义.我国煤矿在防治瓦斯灾害方面应彻底转变观念,从采掘部署上把瓦斯抽取纳入正规生产的工艺流程,从时间和空间上给予充分保证,促进煤层瓦斯的开发和利用规模化、系统化.只有这样,我国煤矿瓦斯灾害才会得到有效控制,高瓦斯突出矿井才会随着治理瓦
淮南矿区瓦斯抽采技术_赵干
第16卷第1期 2008年2月 安徽建筑工业学院学报(自然科学版) Journal o f Anhui Inst itute of A rchitecture &I ndustr y Vol.16No.1 Feb.2008 收稿日期:2007-10-28 作者简介:赵 干(1957-),男,高级工程师,硕士,主要研究方向为采矿工程及安全技术。 淮南矿区瓦斯抽采技术 赵 干 (淮南矿业集团,淮南 232001) 摘 要:瓦斯是长期困扰淮南矿区安全生产的主要问题,1998年以来,矿区从强化瓦斯抽采入手,通过理论研究与实践相结合、技术集成与推广应用并举的方法,逐步走出了一条有效的瓦斯治理路子,形成了瓦斯抽采技术体系,大大减少了瓦斯事故,有力促进了安全生产的快速发展。关键词:瓦斯;抽采;技术 中图分类号:T D712+6 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2008)01-012-04 Gas extraction technology of Huainan mining area ZH A O Gan (H uain an M inin g group corporation,H uainan,An hui province,232001) Abstract:Gas is a long -term pro blem that perplexes the safe production in H uainan mining ar ea.Since 1998,starting w ith streng thening the gas ex traction,through the unio n of theoretical study and pr ac -tice,and the metho d of techno logy integr ation and simultaneously prom oting ,an effectiv e method of the g as co ntro l w as gradually found out and a g as ex tr actio n technolo gy sy stem w as form ed w hich greatly r educed the gas accidents and effectively pr omoted the r apid developm ent o f safe pro duction.Key words:gas;extraction;technolo gy 1 矿区概况 淮南矿区位于安徽省中北部,横跨淮河,纵穿一市(淮南市)两县(凤台县、颍上县),东西长约70km,南北宽约25km,面积约1750km 2 。煤系地层为石炭二迭系,总厚度大于1900m,其中山西组、下石盒子组和上石盒子组(下段)为主要含煤岩系(厚约800m),一般含煤40层,最多达56层,总厚30~40m,自下而上分为A 、B 、C 、D 、E 5组,B 、C 组为主要开采煤组,可采10~19层,可采总厚度23~36m 。煤层大部分属缓倾斜、倾斜,部分为急倾斜和倒转。淮南老区可采煤层13~19层,可采总厚度25~36m ,平均30m 。潘谢新区可采煤层9~18层,可采总厚度25~33m,平均30m 。在2000m 以浅,矿区保有和预测煤炭储量501亿t,瓦斯(煤层气)储量5928亿m 3,瓦斯资源密度为1.42~ 4.05亿m 3/km 2。1500m 以浅已探明储量285亿t,1000m 以浅保有储量123亿t,预测瓦斯储量约2600亿m 3。 淮南矿业集团有90多年开采历史,是国家520点企业之一和安徽省17家重点企业集团之一。现有10对生产矿井、4对在建矿井,14个子公司。2006年生产原煤3384万t,抽采瓦斯1.72亿m 3;2007年计划生产原煤3805万t,抽采瓦斯1.9亿m 3 。 2 开采技术条件及主要安全威胁 矿区开采条件复杂,水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害俱全。10对生产矿井有9对为煤与瓦斯突出矿井,1对为高瓦斯矿井;开采煤层均具有自然发火倾向,自然发火期一般为3~6个月,最短仅为28d;煤尘普遍具有爆炸危险性。自开采以来,矿区共发生瓦斯煤尘爆炸事故26起,煤与瓦斯突出145次,自燃火灾228次。随着开采深度增加,地温、地压也日趋严重。
卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系_袁亮
第34卷第1期 煤 炭 学 报V o.l 34 N o .1 2009年1月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY Jan . 2009 文章编号:0253-9993(2009)01-0001-08 卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系 袁 亮 (煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,安徽淮南 232001) 摘 要:针对低透气性、高吸附性、高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题,以淮南矿区为主要试 验研究基地,应用岩石力学、岩层移动、/O 0形圈、瓦斯流动等理论,研究卸压开采采场内岩 层移动及应力场分布规律、裂隙场演化及分布规律、卸压瓦斯富集区及运移规律等科学规律.针 对不同煤(岩)层和瓦斯地质条件,探索出卸压开采抽采瓦斯理论,建立了卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采技术体系.创新了低透气性、高瓦斯煤层群安全高效开采矿井设计理论,解决了煤 与瓦斯共采重大工程技术难题. 关键词:煤与瓦斯共采;低透气性煤层;复杂地质条件 中图分类号:TD71216 文献标识码:A 收稿日期:2008-04-25 责任编辑:毕永华 作者简介:袁 亮(1960)),男,安徽金寨人,高级工程师,工程硕士.Te:l 0554-*******,E-m ai:l yuan l-1960@s i na 1co m Theory of pressure -reli eved gas extracti on and technique syste m of i ntegrated coal production and gas extracti on YUAN L i a ng (N ati ona lE ng ineeri ng R esearc h C e n ter for C oalM ine Ga s Con trolling,Hua i nan 232001,Ch i na ) Abst ract :To reso lve t h e proble m s of safe and high-efficient m ining of gassy m ult-i sea m of lo w per m eab ility and high absorbab ility ,based on t h e theories of rock m echan ics ,strata move m en,t O-type circle and gas m ove m en,t and taken H ua i n an m i n ing area asm a i n research base and st u died rock m ove m ent and stress fie l d distributi n g t h eo -ry ,cranny field evolve m ent and d istri b uti n g t h eory ,abundant zone o f pressure -relieved gas and m ove m ent theory .D iscovered pressure -relieved m i n i n g and gas ex traction t h eo r y ,bu ilt the techn ica l syste m o f pressure -re lieved gas ex traction and integrated coal production and gas ex traction for different geo log ical cond itions of coal sea m (rock strata )and gas .It i n novated the m ine desi g ning t h eo r y for sa fe and h i g h -effic ientm i n i n g o f gassy m ult-i sea m o f lo w per m eab ility and resolved the techn ica l proble m of integrated coal production and gas ex traction. K ey w ords :coalm ining and gas ex traction;l o w -per m eability coal sea m s ;co m p li c ated geolog ical conditi o n 制约淮南矿区安全高效开采的科学技术难题,主要是瓦斯治理、巷道支护和矿井设计理论与技术.瓦斯治理是矿区安全高效开采的前提和基础,松软低透气性煤层条件下的煤矿瓦斯治理和煤层气地面开发,是世界性技术难题,20世纪80年代以来,淮南矿区采用传统的瓦斯抽放技术和方法,不能解决松软低透气性煤层群开采的瓦斯治理难题,因此,必须创新瓦斯治理技术;松软煤岩巷道支护和围岩控制同样是制约淮南矿区安全高效开采的关键技术难题,传统方法巷道变形率达50%,通风阻力高达511kPa ,无法满足矿井安全要求,必须通过巷道支护技术创新为复杂地质条件下的瓦斯治理和安全高效开采提供良好的空间条件.传统矿井设计的井筒服务半径为5~6km,煤层开采程序自上而下不能实现卸压开采,矿井通风
抽采瓦斯的方法分类
抽采瓦斯的方法分类 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
抽采瓦斯的方法分类 更具从时间上、空间上的不同可以分为 采前抽采、采中抽采、采后抽采 本煤层、临近层、采空区、工作面（回采工作面，掘进工作面）抽采 开采层瓦斯抽采 选择瓦斯抽采方法的原则 开采层、邻近层和采空区瓦斯抽采是目前国内外广泛应用的三种煤矿瓦斯抽采办 法。选择合理有效的瓦斯抽采方法需要综合考虑矿井主要瓦斯来源、煤层赋存特征、采掘布置方式以及煤层开采程序等许多客观因素。经前人不断探索实践,总结出以下五个选择瓦斯抽采方法的原则首先要与矿井地质条件、煤层基本赋存特征、采掘巷道布置方式和煤炭开采技术条件相符。其次要考虑煤矿瓦斯涌出主要来源及构成,尽可能应用综合瓦斯抽采技术来提高抽采效果。然后要做到抽采与采掘巷道相结合,以达到减少井巷工程量的目的。再次要有助于抽采巷道的布置、维护和维修,己达到降低抽采成本的目的。最后,应尽量方便于抽采管路的敷设,确保抽采工程的施工安全和增加抽采时间。、瓦斯抽采方法概述 回采工作面瓦斯来源及构成 工作面瓦斯涌出量构成预测结果表明其一部分来源于开采层煤壁和落煤解析的瓦 斯,另一部分来源于采空区丢煤解析的瓦斯和周围岩层及上下邻近层涌出的瓦斯。工作面瓦斯主要来源于采空区含采空区丢煤、周围岩层及邻近层和开采层涌出的瓦斯。 采前预抽、边采边抽和强化抽采等方式都属于开采层瓦斯抽采方式。 ①采前预抽主要是一项对未卸压的煤层或岩层进行瓦斯抽采的技术手段,它多应 用钻孔技术将被采煤体中的瓦斯在煤层开采之前预先抽采出来。因此说,当煤层透气性
薄煤层群煤与瓦斯共采技术研究_舒彦民
技术经验 薄煤层群煤与瓦斯共采技术研究 舒彦民1，赵 益2，孙建华2，姜天文2，张锦鹏2 （1．龙煤集团七台河分公司，黑龙江七台河154600；2．黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027） 摘要：七台河矿区具有煤层薄、透气性差、煤的坚固性系数小、瓦斯含量高、吸附性强、瓦斯涌出初 速度衰减快等特点，同时矿区煤层群具有分组性，各组内煤层间距较小。为解决煤层顺层钻孔施工难度大、 瓦斯抽放效果差，以及回采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度容易超限等难题，提出沿空留巷邻近层瓦斯抽采技术，构建了七台河矿区薄煤层群煤与瓦斯共采技术体系，并在七台河桃山矿进行了应用研究。应用结果表明，该技术能够实现煤与瓦斯安全高效共采。 关键词：煤与瓦斯共采；保护层开采；沿空留巷穿层钻孔；瓦斯抽采 中图分类号：TD712+．67 文献标志码：B 文章编号：1008－4495（2011）04－0047－03 收稿日期：2010－12－02；2011－03－25修订 作者简介：舒彦民（1966—），男（满族），黑龙江阿城人，硕士，高级工程师。 七台河矿区位于黑龙江省东部，地处勃利煤田，煤炭资源赋存条件较差，向斜、背斜构造及断裂构造较多，煤层平均厚度0．86m ，是全国煤层最薄的矿区之一。产品以焦煤、1/3焦煤和动力煤为主，是全国三大稀有保护性开采煤田之一。目前，七台河矿区部分生产矿井的开采深度已达－500 －600m ，且开采深度、瓦斯含量和瓦斯涌出量每年以较高的速度递增，未来10年，煤与瓦斯突出威胁继续增大，深部开采面临巨大的技术挑战；另一方面，瓦斯（煤层气）既是我国煤矿生产过程中的主要灾害源，也是一种洁净能源和优质化工原料，是21世纪的重要接替能源之一。针对七台河区煤层群的煤层薄、透气性差、煤的坚固性系数小、瓦斯含量高、吸附性强、瓦斯涌出初速度衰减快等特点，考虑到矿区煤层群具有分组性，各组内煤层间距小，存在邻近层和采空区瓦斯涌出量大，煤层顺层钻孔施工难度大、抽放效果差，回采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度容易超限等问题，提出煤与瓦斯共采技术新思路：煤层群进行分组开采，每组选取最佳首采关键层作为保护层进行开采，同时结合沿空留巷穿层钻孔抽采技术，对邻近层卸压瓦斯进行抽采，实现连续抽采卸压瓦斯与回采工作面采煤同步推进，实现高效的工业化煤与瓦斯共采，将抽采的高、低浓度瓦斯分别输送到地面加以利用。 1煤与瓦斯共采的基础理论 煤与瓦斯共采是针对我国高瓦斯矿区煤系地层 多为煤层群的条件和煤层的低透气性特征，将煤与瓦斯作为资源，结合我国煤矿长期治理瓦斯的成功经验，通过固、 气2套系统进行煤与瓦斯安全高效共采的矿井瓦斯治理理念与方法，即通过“首采煤层”的开采，在煤系地层中产生“卸压增透增流”效应图，形成瓦斯“解吸—扩散—渗流”活化流动的条件，并通过合理高效的瓦斯抽采方法和抽采系统，同时实现瓦斯资源的高效抽采。瓦斯资源的抽采可大幅度地减少“卸压煤层”的瓦斯含量，消除其煤与瓦斯突出危险性，减少卸压煤层开采时的瓦斯涌出量，从而实现卸压煤层的安全高效开采［1－2］。1．1 采空区顶板裂隙发育及瓦斯流动规律 煤层开采将引起岩层移动与破断，并在岩层中形成采动裂隙。按采动裂隙性质可分为2类：离层 裂隙；竖向破断裂隙。当采空区顶板充分垮落后，采空区中部岩层和下方的矸石紧密接触，从而使得采空区中部顶板岩层裂隙基本被压实，其四周形成一个环形的采动裂隙发育区，称之为“O ”形圈。在“O ”形圈上方或者下方受采动影响的煤层瓦斯在含量梯度和压力梯度作用下以扩散和渗流的形式向“O ”形圈内运移，使得“O ”形圈成为卸压煤层瓦斯聚积和运移的主要通道［3－5］。 研究表明，在采空区竖直方向上，形成了一个 “∩”形拱采动裂隙区。采空区不同涌出源的瓦斯在浮力作用下沿采动裂隙带裂隙通道上升，上升中不断掺入周围气体，使涌出源瓦斯与环境气体的密度差逐 · 74·
《防治煤与瓦斯突出的规定》选学试题
《防治煤与瓦斯突出的规定》选学试题 一、填空 1、《防治煤与瓦斯突出规定》已经2009年4月30日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，现予公布，自2009年8月1日起施行。 2、采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施的确定，孔深不小于4m，向煤体注水压力不得低于 8MPa。当发现水由煤壁或相邻注水钻孔中流出时，即可停止注水。 3、采煤工作面的松动爆破防突措施一般2～3m，孔深不小于5m，炮泥封孔长度不得小于1m。应当适当控制装药量，以免孔口煤壁垮塌。 4、矿企业违反本规定第七条规定，责令停止施工或停产整顿，处150万元以上200万元以下的罚款，对煤矿企业负责人处10万元以上15万元以下的罚款。 5、矿井采掘工作面，当出现喷孔、顶钻等动力现象，明显的突出预兆情况时，应判定为突出危险工作面。 6、突出煤层采掘工作面每班必须设专职瓦斯检查工并随时检查瓦斯；发现有突出预兆时，瓦斯检查工有权停止作业，协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出，并报告矿调度室。在突出煤层中，专职爆破工必须固定在同一工作面工作。 7、突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训，经考试合格后方准上岗作业。 8、突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。 9、煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故，经事故调查认定为突出事故的，该煤层即为突出煤层，该矿井即为突出矿井。 10、石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。 11、突出矿井是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。 12、突出矿井发生突出的必须立即停产，并立即分析、查找突出原因。在强化实施综合防突措施消除突出隐患后，方可恢复生产。非突出矿井首次发生突出的必须立即停产，按本规定的要求建立防突机构和管理制度，编制矿井防突设计，配备安全装备，完善安全设施和安全生产系统，补充实施区域防突措施，达到本规定要求后，方可恢复生产。 13、突出煤层的采掘作业时，掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前，被贯通的煤层巷道必须超过贯通位置，其超前距不得小于5m，并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间，被贯通巷道内不得安排作业，并保持正常通风，且在爆破时不得有人。