地面与井下共抽治理与利用并举.doc

地面与井下共抽 治理与利用并举 开辟煤矿瓦斯治理与综合利用新路子 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司（以下简称晋城煤业集团）是由山西省国资委控股、多元股东持股的有限责任公司。现有7对生产矿井，登记生产能力3485万t/a，2007年生产原煤3221万t。现有35个控股子公司和10个分公司。 目前，集团公司正以科学发展观统领全局，坚定不移地加速实施“煤、气、电、化综合发展，建设环保型绿色矿山”的中长期发展战略，力争到2010年生产经营总额突破500亿元，实现利润突破40亿元，实现原煤产量5000万t、煤层气产量20亿m3、发电装机容量1.5GW、煤化工总氨产量700万t、合成油产量10万t以上。 晋城矿区位于山西省东南部，是国家规划的13个大型煤炭基地中晋东煤炭基地的重要组成部分，是我国优质无烟煤的重要生产基地。矿区规划面积3273km2，地质储量368亿t，规划建设13座矿井，总设计生产能力8520万t/a。规划区煤层气探明储量1040亿m3，可采储量728亿m3。 晋城矿区主要可采及局部可采煤层为山西组（P1s）的3号煤层和太原组（C3t）的9号、15号煤层。目前主采3号煤层，平均厚度5~6m，属近水平煤层，盖山厚度300~500m。瓦斯赋存的特点是：瓦斯含量和煤层埋藏深度成正比；瓦斯生成和保存条件较好，储量大，具有实施产业化开发的资源基础；具有较好的可抽采性，煤层渗透率为0.1～5mD，有利于采用地面钻井压裂技术进行大规模抽采；甲烷含量高，超过96％，抽出的高纯度瓦斯具有很高的开发利用价值。 近几年来，随着矿井的逐步延深和开采规模的扩大，晋城煤业集团瓦斯危害明显地显现出来。2007年寺河矿东井和成庄矿矿井瓦斯等级鉴定：绝对瓦斯涌出量分别为346.85 m3/min、287.49 m3/min，相对瓦斯涌出量分别为21.63 m3/t、17.55 m3/t。 作为以煤为主的企业集团，晋城煤业集团始终坚持把安全发展作为实现可持续发展的第一要务和首要目标，坚持“开发新型能源，促进环境保护，服务安全生产，提高矿区居民生活质量，实现产业化经营”的指导思想，和“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”的工作方针，通过10多年特别是近5年来的积极探索与实践，瓦斯治理与利用取得了初步成效。 一、坚持理念创新 创造性地提出“采煤采气一体化”“三级瓦斯治理”等理念和方法 理论是实践的先导，是技术发展的基石。晋城煤业集团密切结合晋城矿区的实际，突破国外已有理论框架和技术路线的束缚，创建了“采煤采气一体化”、“三级瓦斯治理”等新的理念和方法，为进一步开展瓦斯综合治理技术的创新提供了强有力的支撑。 (一)采煤采气一体化 通过实施地面钻井、井下顺煤层长钻孔预抽、边采（掘）边抽、采空区抽采相结合的单一中厚煤层瓦斯综合治理模式，实现煤炭与煤层气资源的合理开发、综合利用及两类产业的健康发展。 实施采煤采气一体化，一是在时间上，煤层气的抽采与矿井的开发协调一致；二是在空间上，地面煤层气井位的布置与矿井采掘衔接相一致；三是在功能上，煤层气井实现“地质勘探，采前抽、采动抽，采后抽”一井多用（图1）。 1—地面钻井；2—回采工作面；3—冒落拱；4—裂隙带；5—煤层 图1 一井多用抽采模式图 实施采煤采气一体化的关键，在于实现地面井下相互结合。布置地面抽采钻井，从钻井密度上讲：一要考虑单井的抽采效果；二要考虑允许抽采的时间；三要考虑使煤层瓦斯均匀地降低，不留下局部瓦斯含量仍大、压力仍高、有突出危险的隐患。从给煤炭开采创造安全条件角度讲：一要考虑避让井下采掘巷道和井筒硐室；二要考虑使采面抽采效果达到最佳；三要考虑在抽采全过程一井真正能够做到多用。 (二)三级瓦斯治理 根据矿井瓦斯勘探情况和参数测定结果，分“三级”治理瓦斯：对于瓦斯含量高于16 m3/t的开采煤层或区域，首先提前5～8年实施地面钻井预抽煤层瓦斯，使瓦斯含量降到16 m3/t以下；对于瓦斯含量在8～16 m3/t的开采煤层或区域，根据煤层赋存特性，提前3～5年采用井下千米钻机等钻具实施井下区域性递进式预抽采；对于瓦斯含量低于8 m3/t的区域，采用边抽边采掘、采空区抽采、加强通风、监测监控等综合措施治理采掘活动中涌出的瓦斯。 2007年之前，依据“每年每口煤层气井可使0.1km2范围内吨煤瓦斯含量降低约1 m3”的经验数据，结合矿井开发规划，按照300m×300m的模式进行钻井布局（图2）。2007年之后，将地面钻井由矩形布置方式改为菱形布置，将钻井布置在瓦斯富集的地质构造地带，因为这些地方最容易导致煤矿煤与瓦斯突出事故的发生。 图2 地面抽采钻井局部布置示意图 二、坚持技术创新，实现地面煤层气抽采，井下区域性递进式预抽采