煤矿区煤层气(瓦斯)抽采集输新技术及前景展望

煤层气(瓦斯)抽采是保障煤矿安全生产的根本措施,随着抽采技术的发展,其使用性和针对性越来越强,能解决地质条件相对简单的煤矿瓦斯问题,但对于复杂地质、松软低渗煤层、深部开采等条件,既有的煤层气(瓦斯)抽采技术具有一定的局限,需要新的技术来解决。本文详细阐述了高压水力压裂、高压水力割缝一体、顺煤层钻孔封孔提浓、采动区煤层气(瓦斯)地面井抽采、低浓度煤层气(瓦斯)集输等新技术的技术原理、特点、核心内容及应用效果,该技术群对煤矿瓦斯安全高效抽采发挥了较好的促进作用。分析指出:今后我国复杂地质条件煤矿区煤层气(瓦斯)抽采应以保障钻孔质量入手,重点在煤层增透;应根据具体的条件选择"主动"增透(压裂、割缝等)技术或"被动"增透(采动卸压)技术,提高瓦斯的综合抽采效果。     

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...     

中国煤层号开发利用现状及发展趋势

总结了最近几年中国煤层气(瓦斯)的抽采及利用现状,阐述了中国目前煤层气抽采、利用技术及煤层气CDM项目的进展.针对现在正在研究的技术指出,未来中国煤层气进一步发展的方向是大力开发煤层气发电、低浓度瓦斯利用、VAM利用及煤层气液化.     

煤与瓦斯共采技术在贵州煤层气开发中的应用研究

文章介绍了淮南矿区"煤与煤层瓦斯共采技术体系"诞生的背景、抽采机理、抽采效果及适用范围,并详细论述了贵州省煤层气发展现状、赋存、地质构造特征及淮南矿区"煤与煤层瓦斯共采技术体系"在贵州矿区煤层气开发应用的可行性分析,指出贵州省煤层气开发可充分利用淮南矿区科技成果并有效结合本省特征,形成并建立健全贵州省"小煤矿煤与瓦斯共采技术体系",实现适合本地区特色的瓦斯抽放技术体系。     

采空区煤层气抽采控制装置

针对当前采空区存在的残余瓦斯对采掘工作面造成的瓦斯积聚安全隐患的问题,设计了采空区煤层气抽采控制装置。装置采用PID控制技术、模糊控制技术和西门子S7-200系列PLC控制技术,对采空区煤层气抽采管道进行全程监控。装置试运行结果表明,在采空区的残存瓦斯抽采控制中,有效地控制了抽采参数。     

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。     

基于神经网络的地面煤层气抽采智能控制方法

根据地面煤层气抽采控制系统基本要求,提出了一种基于神经网络的地面煤层气智能抽采控制方法;采用了神经网络故障诊断分类处理原理,根据瓦斯浓度传感器采集到的抽采管路中瓦斯的浓度数据,通过逻辑可编程控制器(PLC)来调整抽采管路中不同浓度下的阀门开度,调整煤层气流量,以达到安全生产的目的;根据此方法可实现多管路抽采的智能控制要求,实现了地面瓦斯抽采泵站对煤层气抽采的智能控制,解决了瓦斯抽采人工控制、半自动控制的不足之处。     

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。     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气(瓦斯)抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气(瓦斯)钻孔成孔提供借鉴。     

铁法矿区井下瓦斯抽采与地面煤层气开发

本文介绍了铁法矿区概况,论述了铁法矿区井下瓦斯抽采、地面煤层气开发的主要技术方法;指出高瓦斯、低透气性、复合煤层群开采矿区,只要抓住瓦斯赋存规律、涌出特点,采用灵活多变的技术方法是可以实现高效瓦斯抽采与地面煤层气开发。     

湖南省煤层气开发现状、问题与对策

湖南省煤层气赋存较为丰富,但抽采量很小.分析了湖南省煤层气抽采利用现状及存在的问题,提出了加快湖南省煤层气产业发展,有效减少瓦斯事故的政策建议.认为,湖南煤层特点是透气性低,抽采困难,应引进国外先进技术,提高煤层透气性;组织科技攻关,开展煤层地质条件下煤层气抽采技术研究;利用多种抽采方法,大幅度提高煤层气产量;选择条件适宜的县区,开展地面煤层气抽采试验研究.     

主焦煤矿瓦斯抽采利用和效益分析

为了从根本上解决工作面瓦斯超限问题,本文研究了主焦煤矿煤层气资源和抽采利用现状,对主焦煤矿瓦斯抽采的重要性、抽采技术进行了研究,对抽采系统及利用方式进行设计。实践证明,通过煤矿瓦斯抽采利用,取得了显著的经济、社会效益,提高了矿井瓦斯抽采率,达到了瓦斯治理治本的目的,具有广阔的发展前景。     

我国煤矿瓦斯治理的技术对策

简要分析了我国煤田地质特点以及煤层气资源分布特征,总结了瓦斯抽放及煤层气开发技术及其适应性,剖析了煤矿瓦斯治理及煤层气开发的技术难题,提出了促进和加强我国煤矿瓦斯治理的强化瓦斯抽放,坚持先抽后采,因地制宜选择瓦斯抽放方法等技术对策.     

西铭矿煤层气资源安全高效开采利用研究

西铭矿属国有大型矿井,同时为高瓦斯矿井,近年来随着瓦斯治理工作的加强,矿井瓦斯抽采量逐步增大,因此,煤层气资源高效开采利用成为矿井低碳发展的重要前提。本文通过分析高抽巷投资费用、抽采效果,论述了该矿煤层气高效开采利用手段可多方面考虑,如底抽巷、底抽钻场等可节约成本,解决了矿井瓦斯问题,为煤层气高效开采提供保障,同时对该矿瓦斯抽采方式、抽采方法、抽采规模等方面进行综合评价,指出煤层气开采面临的问题及抽采方式的优化选择。     

煤与煤层气协调开发煤层气井下抽采安全性评价

为研究煤层气井下抽采安全性,在典型矿区煤层气开发实践经验的基础上,结合煤层气井下抽采的技术和相应的考察指标,确认优先评价和基础评价,构建煤层气井下安全性评价体系,并且根据不同阶段的评价选择不同的评价指标,基础评价的指标主要是:抽采后的残余瓦斯压力、瓦斯含量、可解吸瓦斯量、抽采率,引入隶属函数对不同的评价指标进行统一量化,根据相关的规定和制度建立一套评价标准,通过风险矩阵和模糊数学的方法对煤层气井下抽采后的各项评价指标进行评价和分析,再按照各项指标构成的安全性函数得到安全指数,根据安全指数数值对煤层气井下抽采安全性进行安全等级划分,得到其抽采后的安全级别。     

低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术及应用

低煤阶煤层气资源受到了越来越多的关注,有望成为新的研究热点和煤层气勘探开发新领域。基于神东煤炭集团保德煤矿主采的8号煤层属典型的结构复杂低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术的研究。通过对矿井原有封孔工艺的改进,应用煤矿井下钻孔抽采瓦斯效果预测平台,优化8号煤层回采工作面瓦斯预抽钻孔的布孔工艺,进一步应用井下双向立体交错钻孔联合抽采瓦斯工艺实施回采前的工作面瓦斯治理,使之形成立体分层抽采瓦斯的格局。工程应用结果表明,应用低阶厚煤层立体抽采瓦斯技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面实现回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,累计抽采瓦斯量1 651.93万m³,瓦斯的预抽率达58.96%。     

基于PLC模糊控制的煤层气智能抽采方法

根据地面煤层气抽采控制系统基本要求,常规PID控制方式模型的建立存在一定的困难,基于PLC模糊控制的地面煤层气智能抽采控制方法避免了建立模型带来的困难;此方法根据抽采管路中的瓦斯浓度、温度、压力、流量等参数建立了控制策略,通过系统参数利用可编程控制器(PLC)来调整抽采管路中不同浓度下的阀门开度,调整煤层气流量,实现了地面瓦斯抽采泵站对煤层气抽采的智能控制,解决了瓦斯抽采人工控制、半自动控制的不足之处。通过实验室模拟试验,验证了此方法的可行性以及实用性。     

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。     

煤矿区煤层气井地面抽采技术及应用

为了实现煤矿区煤层气资源合理利用,为煤矿生产提供安全的瓦斯环境,基于煤炭开发时空接替规律,探讨了适合晋城煤矿区煤层气与煤炭协调开发的一体化模式。煤层气企业在煤炭规划区或准备区进行采前预抽,在钻井、射孔、压裂、排采和集输等方面形成了一套适合晋城煤矿区高阶煤煤层气地面抽采的成熟工艺,煤层气企业在获得经济利益的同时提高了煤田勘探开发程度、降低了煤矿瓦斯突出风险。指出了煤层气地面抽采存在政策激励疲软、产能到位率低、矿权重叠矛盾等问题。晋城煤矿区煤层气地面抽采技术为其他煤矿区提供了技术思路。     

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.