煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀與發(fā)展方向-煤炭科學(xué)研究總院沉陽(yáng)研究院羅海珠課件

煤礦瓦斯抽采現(xiàn)狀與發(fā)展方向煤炭科學(xué)研究總院沈陽(yáng)研究院羅海珠研究員/副院長(zhǎng)2009年9月4日2009年全國(guó)煤礦瓦斯防治工作會(huì)議技術(shù)交流材料之一匯報(bào)提綱：一.煤礦瓦斯抽采意義重大二.煤礦瓦斯抽采概況三.煤礦瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)選與集成四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介五.瓦斯抽采存在的主要問題六.煤礦瓦斯抽采發(fā)展方向一.煤礦瓦斯抽采意義重大1.瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重—瓦斯治理的根本措施08年10月：國(guó)有重點(diǎn)煤礦885處，國(guó)有地方煤礦1320處，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦10517處煤礦突出礦井754個(gè)和高瓦斯礦井2260個(gè)瓦斯災(zāi)害事故經(jīng)常發(fā)生，瓦斯事故起數(shù)和死亡人數(shù)均占50%左右重特大事故中主要是瓦斯事故高瓦斯礦井分布圖云南省210，9%其余19個(gè)省244，11%山西省228，10%江西省242,11%湖南省157,7%貴州省638，28%四川省393,17%重慶市148,7%一.煤礦瓦斯抽采意義重大2.瓦斯災(zāi)害分布廣、致災(zāi)差異大--瓦斯治理的根本措施一.煤礦瓦斯抽采意義重大2.瓦斯災(zāi)害分布廣、致災(zāi)差異大--瓦斯治理的根本措施突出礦井：湖南、貴州、重慶、河南、四川、安徽和云南7個(gè)省市，占突出礦井總數(shù)的89%高瓦斯礦井：貴州、四川、江西、山西、云南、湖南和重慶7省市，占高瓦斯礦井總數(shù)的89%一.煤礦瓦斯抽采意義重大實(shí)踐證明：

瓦斯抽采是煤礦治理瓦斯的治本之策一.煤礦瓦斯抽采意義重大4.瓦斯抽采是國(guó)家政策的要求對(duì)煤礦安全、瓦斯及煤層氣抽取利用、礦上礦下預(yù)警測(cè)報(bào)系統(tǒng)等要作系統(tǒng)的研究高瓦斯、突出礦井“先抽后采”、“抽采達(dá)標(biāo)”4.瓦斯抽采是國(guó)家政策的要求2010年：瓦斯事故死亡人數(shù)比07年下降20%以上瓦斯抽采總量突破100億m3建成瓦斯治理示范礦井和示范縣各100個(gè)一.煤礦瓦斯抽采意義重大二.煤礦瓦斯抽采概況

我國(guó)煤礦瓦斯抽采經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：（1）

高透氣性煤層瓦斯抽采階段50年代初期，首次在撫順礦區(qū)高透氣性特厚煤層中采用井下鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，獲得了成功。解決了撫順礦區(qū)向深部發(fā)展的安全關(guān)鍵問題。

二.煤礦瓦斯抽采概況

（3）

低透氣性煤層瓦斯強(qiáng)化抽采階段60年代，試驗(yàn)了地面、井下水力壓裂，水力割縫，松動(dòng)爆破，大直徑（擴(kuò)孔）鉆孔，網(wǎng)格式密集布孔，預(yù)裂控制爆破，交叉布孔等多種強(qiáng)化措施。對(duì)降低突出危險(xiǎn)性煤層瓦斯壓力和煤層消突起到積極作用。我國(guó)煤礦瓦斯抽采經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：二.煤礦瓦斯抽采概況（4）

綜合抽采瓦斯階段80年代開始、為適應(yīng)綜采和綜放采煤技術(shù)的推廣應(yīng)用，試驗(yàn)研究了開采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯邊采邊抽及采空區(qū)瓦斯采后抽等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合抽采瓦斯措施。解決了高產(chǎn)、高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的難題。我國(guó)煤礦瓦斯抽采經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：二.煤礦瓦斯抽采概況（5）立體抽采瓦斯階段

近年來(lái)，試驗(yàn)研究了地面鉆孔井與井下鉆孔聯(lián)合抽采礦井瓦斯。地面鉆孔對(duì)開采層進(jìn)行壓裂、抽采瓦斯以及對(duì)采動(dòng)影響卸壓瓦斯和采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。在開采過程中，井下鉆孔對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采，實(shí)現(xiàn)立體抽采方式。解決了開采煤層預(yù)抽時(shí)間短，抽采率低的問題。我國(guó)煤礦瓦斯抽采經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段：二.煤礦瓦斯抽采概況2007年全國(guó)煤礦抽采瓦斯量比例圖

全國(guó)煤礦抽采瓦斯量

陽(yáng)泉、晉城、淮南、淮北、松藻、盤江、水城、撫順等10余個(gè)礦區(qū)年抽采量超1億m3

省市抽采量（Mm3）河北64.94甘肅34.10山西1973.85內(nèi)蒙24.8遼寧255.36吉林14.78黑龍江136.32江西35安徽210.50山東2.08河南276.99重慶330.22四川111.75貴州556.11陜西43.54青海0.41寧夏109.20新疆11.。69二.煤礦瓦斯抽采概況2001年以來(lái)煤礦瓦斯抽采和利用情況三.煤礦瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)選與集成

煤礦瓦斯抽采技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)踐和試驗(yàn)研究，已經(jīng)積累了上百種瓦斯抽采方式方法，通過研究將應(yīng)用范圍廣、效果好、有發(fā)展?jié)摿Φ?類41種抽采技術(shù)挑選出來(lái)，推薦給全行業(yè)，以利于煤礦“先抽后采”、“抽采達(dá)標(biāo)”，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。1.開采煤層瓦斯抽采技術(shù)2.鄰近層卸壓瓦斯抽采技術(shù)3.圍巖瓦斯抽采技術(shù)4.采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)5.綜合瓦斯抽采技術(shù)

三.煤礦瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)選與集成

2.鄰近層卸壓瓦斯抽采技術(shù)類型煤礦抽采瓦斯方法名稱鄰近層卸壓瓦斯抽采方法1.平行穿層鉆孔抽采上鄰近層瓦斯方法2.迎面斜交鉆孔抽采上鄰近層瓦斯方法3.頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采上鄰近層瓦斯方法4.地面垂直鉆孔抽采上鄰近層（含采空區(qū)）瓦斯方法5.走向高抽巷抽采上鄰近層瓦斯方法6.傾斜高抽巷抽采上鄰近層瓦斯方法7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相結(jié)合的抽采上鄰近層瓦斯方法8.下向孔抽采下鄰近層瓦斯方法（因?yàn)榈装逵克?，投放效果一般較差）9.上向孔抽采下鄰近層瓦斯方法

三.煤礦瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)選與集成

3.采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)類型煤礦抽采瓦斯方法名稱采空區(qū)瓦斯抽采方法1.從回風(fēng)巷布孔抽采卸壓帶、冒落帶瓦斯方法2.從回風(fēng)巷抬高鉆場(chǎng)布孔抽采卸壓帶、冒落帶瓦斯方法3.低位專用抽瓦斯巷抽采卸壓帶、冒落帶瓦斯方法4.密閉回風(fēng)巷橫貫插管抽采采空區(qū)積聚瓦斯方法5.密閉尾巷抽采采空區(qū)積聚瓦斯方法6.埋管抽采采空區(qū)積聚瓦斯方法7.頂煤專用巷抽采采空區(qū)瓦斯方法8.頂煤專用巷與埋（插）管相結(jié)合抽采采空區(qū)瓦斯方法9.鉆孔抽采老空區(qū)瓦斯方法10.密閉插管抽采老采空區(qū)瓦斯方法11.上隅角工作面瓦斯抽采方法

三.煤礦瓦斯抽采技術(shù)的優(yōu)選與集成

4.圍巖瓦斯抽采技術(shù)類型煤礦抽采瓦斯方法名稱圍巖瓦斯抽采方法1.鄰近圍巖瓦斯抽采方法（與鄰近層瓦斯抽采相結(jié)合）2.鉆孔抽采地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶瓦斯方法3.鉆孔抽采圍巖孔洞（溶洞）瓦斯方法4.密閉瓦斯噴出巷道抽采圍巖瓦斯方法（1）典型瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介順層鉆孔抽采本層瓦斯

順層鉆孔用于區(qū)域性抽采，適用于煤層透氣性λ≥0.1m2/MPa2.d、煤層瓦斯含量≥8m3/t或開采突出煤層?？沙椴晒ぷ髅媲胺矫后w的卸壓瓦斯，提高鉆孔的抽采半徑，抽采效果提高1.5倍。順層鉆孔及交叉布孔預(yù)抽本層瓦斯示意圖四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介網(wǎng)格式穿層鉆孔適用于松軟低透氣性突出煤層的瓦斯抽采，可解決突出煤層打順層孔時(shí)噴孔、塌孔問題。網(wǎng)格式穿層鉆孔是我國(guó)單一煤層防突的主要方法，已在突出嚴(yán)重的北票、白沙、中梁山等礦區(qū)應(yīng)用。

網(wǎng)格式穿層鉆孔布置示意圖

2.網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采本層瓦斯（1）典型瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介淮南潘一礦1541綜放工作面，煤層有突出突出性，工作面同時(shí)采用頂板走向長(zhǎng)鉆孔、工作面順層水平長(zhǎng)鉆孔、上隅角插管抽采、深孔控制預(yù)裂爆破強(qiáng)化抽采。目前瓦斯綜合抽采已在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。工作面綜合抽采瓦斯示意圖

5.綜合抽采瓦斯技術(shù)（1）典型瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介1.水力沖割煤層卸壓強(qiáng)排強(qiáng)抽瓦斯技術(shù)

該技術(shù)利用高壓形成高速射流，沖割煤體制裂縫和造空穴，增大卸壓范圍，增大煤層瓦斯的流動(dòng)性，提高煤層瓦斯抽采效果。

1—供水管路；2—井下移動(dòng)高壓水力泵站；3—溢流閥；4—壓力表；5—單向閥；6—截止閥；7—鋼絲編織高壓膠管；8—鉆機(jī)；9—高壓水射流鉆桿；10—煤層；11—回轉(zhuǎn)式高壓旋轉(zhuǎn)接頭；12—球形鉸接固定器；13—高壓旋轉(zhuǎn)水射流擴(kuò)孔裝置；14—煤渣及回水管路；15—封孔材料；16—封孔鋼管。四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介

利用炸藥爆破產(chǎn)生的高壓沖擊波瞬間撞擊聚能藥包與鉆孔之間的水，形成高壓水射面，使煤體產(chǎn)生新的裂隙，同時(shí)高壓水楔入原生裂隙中使裂隙延伸，而控制孔起到裂隙導(dǎo)向和空間補(bǔ)償作用，從而提高瓦斯抽采效果。適用于低透氣性煤層強(qiáng)化抽采瓦斯、煤層消除突出危險(xiǎn)和釋放地層應(yīng)力。2.深孔定向聚能水封爆破技術(shù)

四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介3.煤礦井下定向長(zhǎng)鉆孔鉆機(jī)

煤科總院西安院鉆機(jī)研制方面取得長(zhǎng)足進(jìn)展，已研制出300m、500m、1000m系列鉆進(jìn)裝備。ZDY6000LD（A）鉆機(jī)四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介

測(cè)量系統(tǒng)組成示意圖線纜絞車鉆機(jī)鉆具測(cè)量探管控制及顯示界面水力輸送鉆桿推送鉆孔測(cè)量系統(tǒng)由孔口控制單元、測(cè)斜探管、線纜絞車等組成。根據(jù)需要可通過孔口控制單元進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)記錄、顯示和存儲(chǔ)等操作。4.煤礦井下定向長(zhǎng)鉆孔軌跡測(cè)量系統(tǒng)四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介鉆進(jìn)能力200m～1000m，鉆孔直徑范圍為75mm～300mm，鉆機(jī)功率22kW～90kW，主要用于煤礦井下快循環(huán)施工瓦斯抽采孔，也可用于其他工程鉆孔，大大降低施工時(shí)工人搬運(yùn)鉆機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少輔助工作時(shí)間，提高勞動(dòng)效率。5.履帶式鉆機(jī)四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介鉆機(jī)可實(shí)現(xiàn)100m以外遠(yuǎn)距離控制鉆桿自動(dòng)裝卸和鉆孔施工，并進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和鉆孔參數(shù)檢測(cè)，提高了突出煤層施工鉆孔作業(yè)人員的防護(hù)能力。6.突出煤層順層鉆孔遠(yuǎn)控施工技術(shù)及裝備四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介該技術(shù)是將鉆機(jī)鉆進(jìn)技術(shù)與射流割縫技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合形成鉆進(jìn)和割縫一體化。首先利用鉆機(jī)打鉆，當(dāng)壓控鉆割鉆頭穿層鉆進(jìn)到煤層預(yù)定位置后，利用射流割縫工藝在鉆孔側(cè)壁形成縫槽，同時(shí)排出了煤體中部分煤體，增加了煤體暴露面積，使煤層內(nèi)部卸壓、瓦斯釋放，形成一個(gè)由“點(diǎn)”到“線”，由“線”到“面”，由“面”到“整體”的卸壓區(qū)，從而達(dá)到安全防突目的。7.穿層鉆孔高壓磨料射流鉆割一體化防突裝備四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介在煤層開采前從地面向預(yù)開采煤層頂板施工直徑為150mm至300mm的垂直鉆井，鉆井終孔點(diǎn)控制在目標(biāo)煤層上方5m至10m，當(dāng)工作面推進(jìn)至鉆井附近，由于頂板垮落，煤層覆巖內(nèi)部產(chǎn)生大量裂隙，煤層得到卸壓增透，即可利用鉆井通過覆巖裂隙將煤層卸壓瓦斯直接抽采至地面?；幢钡V區(qū)還開發(fā)出了地面井“一井三用”的技術(shù)即預(yù)抽、卸壓抽和采空區(qū)抽。8.地面鉆井抽采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介該技術(shù)能直接在煤礦井下環(huán)境中現(xiàn)場(chǎng)焊接瓦斯塑料管道,主要用于瓦斯礦井中聚乙烯﹑聚丙烯管道的熱熔對(duì)接焊9.煤礦井下塑料管道焊接裝置四.瓦斯抽采技術(shù)簡(jiǎn)介（2）近年來(lái)瓦斯抽采新技術(shù)簡(jiǎn)介五.煤礦瓦斯抽采存在的主要問題（1）煤層透氣性低我國(guó)煤層滲透率平均在0.002～16.17mD之間，＜0.1mD占35%，0.1～1.0mD37%，＞1.0mD占8%，＞10mD較少；高瓦斯突出煤層大多屬于滲透率低的煤層；抽采瓦斯的難度大。五.煤礦瓦斯抽采存在的主要問題（2）抽采率低、抽采濃度不高資料統(tǒng)計(jì)多數(shù)礦井瓦斯抽采量?jī)H為6Mm3/a左右，瓦斯抽采率為30%左右，瓦斯抽采濃度25%左右。煤礦瓦斯抽采技術(shù)工藝性強(qiáng)，復(fù)制性差，受煤層地質(zhì)條件控制。因此，選擇適應(yīng)本礦生產(chǎn)、地質(zhì)條件的抽采技術(shù)并進(jìn)集成創(chuàng)新十分重要。抽采參數(shù)的選擇、抽采瓦斯管理及監(jiān)測(cè)監(jiān)控不完善也是原因之一。

五.煤礦瓦斯抽采存在的主要問題（3）抽采鉆孔施工工藝及裝備不適應(yīng)煤層條件及抽采需求瓦斯含量高、松軟突出煤層內(nèi)施工抽采鉆孔難度大，往往只能打成10多米的鉆孔，給瓦斯抽采和防突帶來(lái)困難。定向水平千米鉆孔抽采瓦斯是代替高抽巷、降低抽采成本的有效措施，但千米鉆機(jī)及隨鉆測(cè)斜裝置等還不成熟。突出危險(xiǎn)煤層施工的遙控鉆機(jī)有待完善。六.煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展方向

（1）進(jìn)一步加大抽采瓦斯和利用工作扶持力度，激勵(lì)企業(yè)多抽瓦斯、多用瓦斯，減少瓦斯排放量，依靠市場(chǎng)引導(dǎo)、政策驅(qū)動(dòng)、自主創(chuàng)新，加強(qiáng)煤礦瓦斯抽采與利用，保障煤礦安全生產(chǎn)，減少生態(tài)環(huán)境污染，促進(jìn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。（2）開展瓦斯抽采先進(jìn)適用技術(shù)的推廣和抽采新技術(shù)的研究工作，為煤礦高效抽采