中国煤矿区井下煤层气抽放及利用

第３０卷第１期　煤炭科学技术　２００２年１月　中国煤矿区井下煤层气抽放及利用　饶盂杂　（北京中联煤层气研究中心．ＪＬｇ，１００ｏ！Ｉ）　摘要：以１９９９年中国１４６对矿井井下煤层气抽放及利用情况为劁，分析了煤矿区井下煤层气抽　放及利用现状；指出了在中国的煤层气地质条件下，今后井下煤层气抽放及利用的工作重点　建议　在几个重点煤矿区建设井下煤层气抽放项目。　关键词：井下煤层气；抽放量；抽放率；利用　中图分类号：ＴＤ７１２　文献标识码：Ｂ　文章编号：０２５３—２３３６（２００２）Ｏｌ一００６１—０３　Ｇａｓ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ＣＯａｌ　ｍｉｎｅｓ　ＲＡＯ　Ｍｅｎｇ—ｙｕ　（Ｂｅｂｉｎｇ　Ｃｈｉｎ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｃｏａｌ　Ｂｅｄ朋　Ⅱ船Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ．　帅　Ｉ［ｘ）０ｌＩ．Ｃｈｉｎ）　１　矿井煤层气抽放利用现状　中国的煤矿井下煤层气抽放始于５Ｏ年代，　１９５２年在辽宁的抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下　煤层气抽放试验并获得成功，随后逐步推广到全国　高瓦斯矿区，瓦斯抽放矿井、瓦斯抽放量和利用率　表１　１９９９年全国抽放矿井煤层气抽放率统计　逐年增加。据统计，５Ｏ年代主要有抚顺、阳泉、　天府、北票等矿区的６对矿井抽放煤层气，年抽放　量仅为６０　ｘ　１０　ｉ　；６０年代．中梁山、焦作、淮　南、南桐、松藻、包头、峰峰等矿区也进行了煤层　气抽放，抽放矿井数增至２Ｏ对，年抽放量为１６　ｘ　１０　ｍ　；７０年代抽放矿井数增至８３对．年抽放量　达２４．８　ｘｌ０　Ｉｔｌ　；８０年代抽放矿井数达ｌ】１对，年　抽放量达３８　ｘ１０　ｉ　；目前全国已有４９个矿务局　１９９９年全国矿井煤层气抽放总量为８２　４３６　ｘ　１０　ｍ　；抽放量大于１０　ｘ１０。ｍ　的矿务局（矿业集　团）有２０个，占抽放矿务局（矿业集团）总数的　４５．４５％，合计抽放量约为７４．７８　ｘ１０　ｍ　，占全国　抽放总量的９Ｏ．７１％；其中抚顺和阳泉均超过１０　ｘ　１０　ｉｔ］　，其抽放量约为２６．４６　ｘ１０　ｍ　，占全国抽放　总量的３２．１０％。说明中国绝大部分矿务局（矿业　集团）的抽放量仍然很低。　（矿业集团）的１６２对矿并建立了井下抽放系统，　截止１９９９年的４８年中全国累计抽放煤层气１３１．２４　ｘ１０　ｉ　。　现以１９９９年抽放情况（见表１）为例，具体　说明中国煤矿区煤层气井下抽放及利用现状。　除抽放量外，抽放率也是衡量矿井煤层气抽放　工作优劣的主要指标。１９９９年在全国抽放矿井中，　对１０８对矿井的抽放率进行了统计分析（见表１），　统计结果表明，矿井平均抽放率为２４　３％。抽放　率在３０％以上的仅有２８个矿井，占２５．９３％；抽　放率在３０％以下的有８Ｏ对矿井，占７４．０７％；其　中抽放率在１０％～３０％的有６５对矿井，占　６０．】８％；说明中国矿井煤层气抽放率有待进一步　６Ｉ　１．１矿井煤层气抽放现状　１９９９年全国共有４４个矿务局（矿业集团）　１４６对矿井进行井下煤层气的抽放工作．其中淮　南、平顶山、铁法、水城、鹤壁、阳泉、松藻、焦　作等矿区的抽放矿井数均超过了５对，淮南达到了　１Ｏ对，平顶山也有９对矿井参与抽放。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第１期　煤炭科学技术　２００２年１月　提高。　中国煤矿井下煤层气抽放虽然有较大的发展，　但问题仍然很多，以１９９９年为例，全国抽放的矿　井不仅没有增加，反而有所减少，有５个矿务局　（矿业集团）１８对矿井停抽，而且绝对抽放量进展　缓慢。原煤炭部规划的“九五”期间井下煤层气　抽放规模达到１０×１０　ｍ　／ａ不能实现．绝大部分　矿井抽放率小于３０％，造成这种现象的主要原因　是：①煤炭行业的效益低下，很多企业无力投资　井下煤层气抽放；②中国煤层气地质条件复杂，　大多具有低压（压力系数小于０　８）、低渗（小丁　１　ｍｄ）、低饱和（小于７０％）等三低现象，低压使　气流驱动能力不足，低渗无法形成以抽放钻孔为半　径的大范围的解吸一扩散一渗流圈．低饱和是温　度、压力、围岩条件、煤的等温吸附性质等综合作　用的结果，在目前的技术条件下，“三低”煤层抽　放是很困难的；③抽放的方法单一，设备比较落　后。　１　２矿井煤层气利用现状　１９９９年中国矿井煤层气利用量约３６．４６８×１０　ｍ　，利用率为４４．２４％，在进行井下煤层气抽放的　４４个矿务局（矿业集团）中有２１个建立了煤层气　利用系统（图１）　一　…喾葬靠需莘蘼　善需斋警霉鑫　耍Ｉ．止Ｌ～　　煤矿区　图１　中国堞矿　煤层气刮用情况　中国矿井煤层气利用主要有民用、发电和生产　化工产品３个方面。截止到１９９９年底，中国已建　成投产的煤层气利用工程约６０处，输配主干线约　６２０　ｋｍ，已建和将要建的煤层气发电厂总装机容量　８　３４０　ｋＷ；以煤层气为原料生产的化工产品主要为　碳黑和甲醛，３个正在生产的碳黑厂年产量已达２　ＯＯＯ　ｔ，抚顺西露天矿甲醛厂年产甲醛５００　ｔ。但总　的看来，中国煤矿区的煤层气利用率仍很低，大部　分抽出的煤层气都排空。芒要原因是：①观念没　有真正改变，煤层气的抽放主要还是从安全的角度　６２　来考虑；②绝对抽放量小；③管阿等基础设施没　能跟上，投资力度不够。　经过近５Ｏ年的发展．中国煤矿井下煤层气抽　放及其利用工作从无到有，从小到大．应该说，发　展是比较迅速的。但是，与其它煤矿井下煤层气抽　放利用工作做得比较好的国家相比，中国煤矿井下　煤层气抽放及利用存在的主要差距是：①抽放煤层　气总量少，利用率低；②井下抽放率不高；③吨煤　煤层气抽放量少，吨煤钻孔量少；④综台抽放工作　不足，装备和管理水平有待加强和提高　２井下煤层气抽放及利用的工作重点　据中联煤层气有限责任公司与煤炭科学研究总　院西安分院最新一轮的全国煤层气资源预测　（２０００年），在埋深３００～２　ＯＯＯ　ｍ范围内，中国煤　层气资源量为３１．４６×１０　ｍ　，每年在煤炭开采过　程中向大气排放的煤层气总量达ｌ９４×１０　Ｆｔ］　（据　联合国统计资料），而被利用的煤层气还不足４×　１０　ｍ　，无论从煤层气资源利用，还是矿井安全生　产、保护环境等方面考虑，直该重视井下煤层气的　抽放及利用工作。　２．１　提高煤层气抽放量及其利用量　中国煤储层低压、低渗、低饱和等煤层气地质　条件复杂的特点导致抽放困难，而煤储层的渗透性　是影响煤层气抽放最为主要的因素，影响渗透性的　因素很多，其中最重要的因素是地应力，采动影响　可使煤层卸压，应力状态发生变化，从而大幅度地　提高卸压区煤层的渗透性。所以，要想大幅度地提　高煤层气的抽放量及抽放率．必须研究由于采动影　响煤（岩）体内的煤层气的渗透、运移与积聚规　律，找出井下抽放和地面抽放的结合点．实施采煤　与采气一体化；加强管理水平，合理地分配掘、　抽、采的比例，保障有充足的抽放时问和地点；加　大煤层气抽放及利用的资金投入；管网等基础设施　建设是影响煤层气抽放和下游市场利用的关键，必　须确立抽放与利用并重的思想。　２．２开发井下煤层气抽放的新技术装备　中国井下煤层气抽放技术主要有：本煤层钻孔　抽放、临近层钻孔卸压抽放、采空区钻孔抽放、穿　层钻孔抽放和开掘专用瓦斯巷道密闭抽放等技术和　方法，使用的钻机一般都比较简陋，钻孔深度一般　只有几十米至一百多米，抽放率较低　今后井下煤层气抽放技术的发展方向是：①在　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第１期　煤炭科学技术　２００２年１月　高产高教工作面试验和应用综合抽放的方法．即在　一用综合抽放技术，在充分利用井下各种抽放技术的　基础上，发挥地面大规模开发的空间优势和高新技　术优势，把井下抽放和地面开发结合起来；②根　据煤层气与煤层除了具有共生特点外，还具有共采　个采区同时把几种抽放方法加以最佳配合，尽可　能把不同来源的瓦斯都抽出来；②提高和完善抽放　装备，主要包括长孔定向钻机、强力钻机、钻具以　及抽放的安全监控等．长孔定向钻进技术是未来井　下瓦斯抽放的发展方向，应该加大国产定向钻机的　研制力度，使之适台中国煤矿的工况条件，同时还　应大力提高中国现有定向钻机的使用水平，发挥其　应有的作用。　的特点，在采动影响区实施采煤采气一体化；③　提高和完善井下抽放设备，包括长　Ｌ定向钻机、强　力钻机、钻具以及抽放瓦斯安全监控等；④提高　管理水平　（３）建议到“ｆ　五”末争取新增井下煤层气　抽放量２．５×１０　ｍ　，２０１５年井下煤层气抽放及其　利用项目新增１０×１０　ｍ　２．３井下煤层气抽放厦利用设想　作为中国煤层气产业的龙头企业——中联煤层　气公司，在致力于地面煤层气勘探开发的情况下，　也非常重视煤矿井下煤层气的抽放和利用，因此，　（４）要想提高煤层气的利用率，在提高抽放　量的前提下，还必须确立煤矿井下抽放与利用并重　建议“十五”期间在辽宁的抚顺和铁法、山西的大　同和阳泉、安徽淮南、陕西渭北、河北峰峰、贵州　的盘江和水城等井下抽放技术相对比较成熟的矿　的指导思想．变“安全”型抽放为“安牟一能源　一环保”综合开放型抽放。　区．加快井下煤层气抽放项目建设，到“十五”　末争取新增煤层气抽放量２　５×Ｊ０　ｉｉ１　；２０１５年井　下煤层气抽放利用项目新增１０×１０　ｉ１１‘　参考文献　［１］　孙茂远，黄盛初＋煤　气升发利用下册［Ｍ］　北京：煤成　工业出版社，１９９８　［２］　陈锐煤矿瓦斯抽放［】　．煤嵌ｌ程师，１９８９　ｉ４）　３结　论　３：　于不几　提高矿井瓦斯抽救率的遗桎：Ｊ］煤成ｌ　师　１９９５（２）　（１）中国煤层气资源丰富，资源量为３１．４６×　１０　Ｉ１１　．每年在煤炭开采过程中向大气排放的煤层　气总量达１９４×１０　ｍ　，截止１９９９年底，年抽放量　仅为８　２３×１０　ｍ　，而被利用的煤层气还不足４×　１０　ｍ　，说明中国井下煤层气抽放及利用具有巨大　的潜力和良好的开发前景　（２）鉴于中国煤层气低压、低渗、低饱和地　质特点，为大幅度提高煤层气的抽放率，从根本上　［４　王佑安我国矿井瓦斯盐其抽放矫述［Ｊ　中吲煤层气．　】９９６（２）　作者简介：饶孟崇（１９６７一】．男，安徽淮南人．工程面，现　在北京中联煤层气研　中心从事煤层气的勘探部署祁开采工艺等方　面的研究工作　牧稿　期：２００１—０７—０２；责任编辑：　』蔓蛾　解决矿井瓦斯灾害，必须做到：①大力推广和应　七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七　（上接第５贞）　括“布德雷克”法在内的定性经验分析控风方法　多年来难以取得实质性进展的重要原因　在控胤决　策中，充分发挥“机”的作用，即借助包括计算　Ｌ　２　世纪安　科学与技术的发展趋势　Ｍ］　』匕京：科‘　社．２０００　版　同心权．方格璋学出版社．２００Ｉ　矿片火炎防治ｆ　］北京：中囤目业＾　Ｆ火灾技灾理论　曩践：Ｍ］北京：　［３］　周　枉，是煤炭　兵　机技术、监测装置、各种仪器设备的作用，拓展、　延伸人在信息处理和在灾变恶劣环境工作的能力，　并充分发挥人的分析、归纳、判断、决策方面的能　力优势是解决这一难题的最佳途径。　参考文献：　『ｌ　０　周心般．束舡青　基础研究强化煤矿爆炸厦火灾蕈人事　出版社，】９９６　作者简介：周心权（】９４５一】．男．江西吉安＾，博士生导　师，教授，ｌ９８９年获美国密执安理工大学博士学伍，现任中匡矿　业大学（北泵校区）资源工程系主任，第二、三届　霪安全竺产　专家组成员，研究方向为矿井通厩与安全、安全工程、消　工程　等。　拽调查挂术［Ａ］．白春华，何学社，吴宗之．等　．ｆ　收稿日裳：２００１—１２—０８；责任编辑：曾康生　６３