晋城矿区煤与煤层气共采研究进展及急需研究的基本问题

晋城矿区是我国最大的无烟煤生产矿区,自投产以来,受制于矿井煤层高瓦斯含量,常规井下抽采难以满足矿井安全高效生产的需要。晋煤集团通过探索地面抽采技术、井下抽采技术和地面与井下联合抽采技术,形成了"采煤采气一体化"的立体抽采模式,称为"晋城模式",并在国内推广应用,取得了好的效果。基于晋城矿区实际,提出了煤与煤层气共采的基本概念,分析了煤与煤层气共采研究现状,介绍了"采煤采气一体化"的煤矿瓦斯治理模式、地面抽采关键技术和井下抽采关键技术,并提出了今后一段时间内的努力方向和急需研究的几个基本问题。     

晋煤集团高瓦斯矿井煤层气抽采及利用效果

介绍了晋城煤业集团煤层气储量及赋存特点,阐述了"先抽后采"、采煤采气一体和"三级"瓦斯治理的模式、方法及配套抽采方式和工艺。重点叙述了"井上下抽采相结合,井上抽采先行;抽采利用相结合,以用促采",开创了高瓦斯矿井煤层气抽采利用新局面。     

中国煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式及适应条件研究

我国煤层气储层条件具有"三低一高"的特点,地面井抽采和井下抽采两者相互结合,取长补短是我国煤层气规模化开发的必由之路。本文通过对山西晋城、安徽两淮、重庆松藻3个示范矿区井下采煤和采气工程相互关系的研究,得出了煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式划分方法和依据为煤层渗透率、煤层赋存条件和煤层开采顺序;煤矿井下采煤与采气工程相互衔接的关键节点为是否消除了煤层的煤与瓦斯突出危险性、是否实现了煤层瓦斯抽采达标和是否能避免工作面上隅角瓦斯超限;基于对煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式和采煤-采气工程时空衔接关系的研究成果,结合各示范矿区井下煤层气抽采技术的应用现状,构建了3种典型模式对应的技术体系框架;从煤层条件、瓦斯条件和地质条件3个方面建立了典型井下规模化抽采煤层气技术的适应条件。最后,结合我国煤矿安全生产实际,提出了煤矿井下规模化抽采煤层气存在的技术瓶颈及新设想。     

晋煤集团高突矿井的瓦斯抽采及利用

介绍了晋煤集团煤层气(瓦斯)的治理理念和治理模式,阐述了应用"采煤采气一体化"、"三级瓦斯治理模式"及相配套的治理手段,重点叙述了晋煤集团在煤层气抽采领域的高效转化及应用效果,开创了煤层气抽采利用的新局面,为其它煤炭企业集团的煤层气利用提供了借鉴思路。     

我国煤矿井下规模化抽采煤层气技术模式初探

以晋城、两淮和松藻矿区为背景,总结了我国煤矿井下规模化抽采煤层气的技术模式和技术体系。通过对井下采煤和采气工程关系的研究,得出影响井下规模化抽采煤层气技术模式分类的关键因素是煤层渗透率、煤层赋存条件和煤层开采顺序,井下采煤与采气工程相互衔接的关键节点包含是否消除了煤层的突出危险性、是否实现了瓦斯抽采达标和是否能避免上隅角瓦斯超限;基于对井下规模化抽采煤层气技术模式分类和时空衔接关系的研究,结合各矿区抽采技术现状,构建了3种典型模式对应的技术体系,提出井下规模化抽采煤层气技术的发展方向。     

松藻矿区复杂条件与煤层气抽采协调的开采技术体系

松藻矿区开采条件复杂,煤与瓦斯突出严重,必须走井下煤与煤层气协调开发的道路,为了实现"掘、抽、采"平衡,采取了独特的巷道布置和采煤工艺。通过对全矿区8个矿井的现场调研,总结了松藻矿区复杂条件与煤层气抽采协调的开采技术体系。     

提升晋城煤田采动井产气量关键性地质工程因素的初步研究

目前晋城矿区采煤活动多处于高瓦斯区域,矿井回采工作面瓦斯在煤层气预抽井抽采近5a~12a后,吨煤瓦斯含量有了显著的下降,但由于抽采年限较短工作面的瓦斯含量还处于高位,因此急需一种特殊井型来快速抽采工作面的瓦斯,为此,国家科技重大专项实施了"山西晋城矿区采气采煤一体化煤层气开发示范工程"项目。在工作面采动区进行瓦斯抽放利用,抽采量和抽采浓度不断提高,但受到采煤扰动的影响,采动井井筒时常变形断裂,造成采动井井筒的堵塞无法产气,因此对采动井井筒稳定性控制和研究是提升采动井产气量的关键性地质工程因素,并提出相适应的解决方案。     

中国煤炭学会2013年高层学术论坛

《煤与瓦斯共采理论与关键技术》——中国工程院院士、淮南矿业集团副总经理袁亮 我国煤矿瓦斯地质赋存条件复杂,就瓦斯而言仅靠地面煤层气开采技术不能解决大部分矿区瓦斯治理难题,遏制不了瓦斯事故的发生,必须坚持“两条腿走路”,把瓦斯作为资源,在开采煤炭的同时建立井上下瓦斯抽采系统,把瓦斯集中“抽采”至地面,变害为宝加以利用,即煤矿区井上下瓦斯抽采与地面煤层气开发相结合、采煤采气一体化的技术路线。     

寺家庄矿地面钻井治理瓦斯对策及措施

分析了寺家庄矿开采煤层瓦斯赋存、瓦斯涌出及突(喷)出特点及规律。基于"采煤采气一体化"瓦斯治理技术模式和地面钻井抽采瓦斯特点及功效,提出了矿井上下联合抽采、U型井+多段压裂抽采的本煤层增透消突地面钻井治理瓦斯技术,采动区、采空区防止回采工作面瓦斯超限和上隅角瓦斯积聚地面钻井治理瓦斯技术。结果表明,地面钻井治理瓦斯可为煤矿生产赢得时间和空间,实现煤矿采掘的有效衔接和有序递进。     

煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明:地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m~3/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。     

基于煤层气与煤炭协调开发的地面抽采工程部署关键技术进展

煤矿区煤层气地面抽采具有煤炭安全开采效率高、清洁利用煤层气资源和减少瓦斯大气排放的多重效应,其煤层气产量多年来占了全国总量的主要比例。“十一五”至“十三五”期间,依托国家油气重大专项,基于煤层气与煤炭协调开发的指导理念,研究了煤矿区地面煤层气抽采工程部署的特点及存在问题,按照受煤炭采动影响与否将煤矿区煤层气地面抽采分为预抽和采动抽采2种类型,在对两种抽采类型的抽采对象、可抽采时间和空间特征研究基础上,分别总结形成了煤层气地面预抽和采动抽采的工程部署方法体系。结合原始条件下煤层气开发模拟技术现状分析,梳理了煤矿区煤层气地面预抽模拟技术体系;在采动抽采技术特点及关键储层参数变化规律的研究基础上,基于渗透性控制气体运移规律的认识,提出了采动抽采效果预测模拟方法。根据煤矿区地面抽采具有安全效应特征,提出了煤矿区地面煤层气抽采间接经济效益的评价指标,即地面抽采前矿井瓦斯灾害治理费用与地面抽采后矿井瓦斯灾害治理费用的差值,并建立了包含预抽和采动抽采的比较全面的地面煤层气抽采工程经济性评价方法。煤矿区地面抽采工程部署及相关技术是预判煤矿区地面煤层气低成本高回报效果、煤层气与煤炭资源协调开发的关键手段...     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验北大核心

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明:地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m^3/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。     

井上下联合抽采瓦斯技术浅析

井上下联合抽采瓦斯是一项煤矿瓦斯治理的新技术,具有减少煤矿瓦斯灾害和节约利用资源的优点。本文介绍了地面、煤矿井下以及井上下联合抽采瓦斯技术,对各种抽采瓦斯的方法进行了简要的论述。井上下联合抽采瓦斯的应用结果表明:采用地面压裂和井下联合抽采技术,克服了低渗煤层地面压裂效果差的缺陷,降低了抽采成本和瓦斯治理费用,为中小煤矿瓦斯抽采和区域治理提供了有效手段,同时释放了突出矿井产能。因此,具有一定的综合效益,是煤炭与煤层气开发的发展趋势。     

我国煤层气开发模式与开发技术问题探讨

我国复杂的地质条件决定了煤层气开发模式与开发技术选择的多样性。就目前应用较广的5种煤层气开发模式(井下瓦斯抽放模式、煤矿区地面预抽开发模式、采煤采气一体化开发模式、地面直井压裂开发模式及多分支水平井开发模式)和3项煤层气开发技术(定向水平井技术,欠平衡技术钻井、完井技术和注气提高采收率技术)进行了深入探讨,并对各项技术和模式的地质适应性进行了初步分析。结果表明:直井压裂技术较适用于高渗、原生结构厚煤层的煤层气开发,多分支水平井技术适用于低渗与特低渗厚煤层的煤层气开发以及煤矿瓦斯预抽,而采气采煤一体化适合于煤层发育比较复杂、地表条件差、垂直钻井和水平钻井很难施工的矿区的煤层气开发。     

我国煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用现状及对其发展的思考

在简述煤层气(煤矿瓦斯)抽采的发展历程基础上,总结了各发展阶段取得的成果及其特点,分析了制约煤层气(煤矿瓦斯)抽采发展的主要问题并提出解决建议,既要坚定信念,脚踏实地,又不能急功近利,要时刻保持清醒认识,以促进煤矿安全生产为抽采最终目标;坚持走"采煤采气一体化"发展之路;只有理论与技术创新才能突破煤层气(煤矿瓦斯)抽采发展的瓶颈,才能真正实现煤矿安全、环境保护和资源高效利用三重效益。     

新建突出煤矿“先抽后建”模式与实施路径

针对国家提出的加快煤层气地面开发和推广煤矿"先抽后建"理念,分析了新建突出煤矿"先抽后建"的基本特征,构建了"先抽后建"的时间-空间-安全条件模式模型与政策落实-技术研究-工程实施路径图,并对官寨煤矿工程实例进行了研究。研究得出:煤层气地面井抽采是煤矿区域瓦斯治理的创新举措,是推动实现新建突出煤矿"先抽后建"的有效途径;"先抽后建"模式为科学规划煤层气抽采与矿井建设的工程分区,统筹衔接和协调实施煤层气与煤炭开发;实施路径是在煤矿筹建阶段明确落实"先抽后建"政策的总体方案,根据项目可行性研究的成果,研究编制"先抽后建"的技术实施方案,按照地面钻井-瓦斯先抽-矿井后建的步骤进行"先抽后建"的工程实施。现场工程实践显示,官寨井田煤层气开发与矿井建设工程"先抽后建"方案可行,具有典型的代表性和很好的借鉴意义。     

淮南矿区瓦斯卸压抽采理论与应用技术

基于淮南矿区高瓦斯煤层群开采条件,运用卸压开采及采场采动裂隙O形圈卸压瓦斯抽采理论,提出了一系列钻孔或巷道抽采卸压瓦斯方法;研究分析了开采卸压层时瓦斯抽采技术、上向卸压瓦斯抽采技术、下向卸压瓦斯抽采技术,采用煤层气开采消突试验方法有底板岩巷穿层钻孔条带预抽瓦斯、顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、地面钻井压裂预抽瓦斯,这些方法广泛应用于淮南矿区生产实践,建立起了卸压开采瓦斯抽采工程体系.结果表明:自1998 年以来矿井杜绝了瓦斯爆炸事故发生,百万吨死亡率由4.01降低到0.18,2009年瓦斯抽采量达3.2亿m3,矿井瓦斯抽采率达到53%,采煤工作面瓦斯抽采率达到90%以上;使高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯无突出危险煤层,同时抽采出的瓦斯作为绿色能源,减少大气污染.     

新疆煤矿区瓦斯抽采利用技术现状及展望

新疆煤炭及瓦斯资源丰富,是我国能源战略后备基地和煤炭生产力西移的重要承接区,但煤矿瓦斯抽采利用规模小、技术水平低,与其煤炭开采量极不匹配。通过对国内外煤矿瓦斯抽采、利用技术领域科学研究与工业应用进展的调研分析,根据不同浓度瓦斯的利用技术差异,将瓦斯浓度更科学地精确划分为5级。新疆煤矿区产出瓦斯主要为乏风瓦斯、巷道瓦斯钻孔抽采的特低-低浓度瓦斯,乏风瓦斯的科学利用技术方向为蓄热氧化发电,而钻孔抽采瓦斯因其地域的不同存在瓦斯浓度的差异,库拜、阜康、艾维尔沟等地区的低浓度瓦斯适宜燃气内燃机发电,其他矿区的特低-低浓度瓦斯适宜作为掺混气源与乏风掺混后蓄热氧化发电。对瓦斯抽采利用的瓦斯治理需求与严峻环保形势进行剖析,借鉴国内高阶煤地区成熟的瓦斯治理模式,根据新疆急倾斜、侏罗系中低煤阶地质条件下的瓦斯赋存与产出特点分析,建立了适用于新疆各主要煤矿区的"浅部采煤、深部排水采气,中部采空区卸压影响带抽采煤系气"的立体抽采模式,提出通过三维地质建模手段实现采煤、采气、排水过程的动态管理,优化采煤、采气的合理时序,为新疆煤矿区的瓦斯综合抽采利用提出技术方向、抽采模式等科学建议。     

城山煤矿瓦斯综合治理技术应用实践

城山煤矿在不同区域、不同煤层和不同工作面,分别采取针对性的瓦斯抽采技术,实现了矿井瓦斯治理由"被动治到主动治"的根本转变。重点对顶板瓦斯巷抽采技术、高位钻场大直径近水平钻孔抽采技术、千米长钻孔抽采瓦斯技术、区段顶板瓦斯巷与采煤工作面上解放层联合抽采瓦斯技术、掘进工作面边掘边抽抽采技术进行了介绍。