煤矿瓦斯灾害治理新技术.ppt

以煤矿瓦斯治理国家工程研究中心为平台，结合承担的“十一五”国家科技支撑计划项目和国家科技重大专项研发任务，加大产学研力度，深入推进瓦斯治理技术自主创新。完善了保护层开采技术体系，创立了低透气性高瓦斯煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术，建立了井上下立体瓦斯抽采体系，创新了打钻技术、深部开采石门快速揭煤技术、瓦斯治理信息化技术等等，初步解决了瓦斯治理难题。主要抽采技术有： 坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用 第八十页，共九十五页。 （一）无煤柱煤与瓦斯共采技术。 2006年以来，在袁亮院士的带领下，研究成功煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。利用埋管抽采留巷形成的采空区聚集瓦斯，实现采空区高浓度瓦斯抽采；利用高位钻孔抽采顶板远程卸压煤层瓦斯；利用下向穿层钻孔抽采下部远程卸压煤层瓦斯；留巷钻孔抽采瓦斯保障技术。 第八十一页，共九十五页。 新庄孜矿采用沿空留巷开采B10煤层，解放上覆B11b煤层和下伏B8煤层，通过留巷卸压煤气共采，开采保护层14万㎡，上覆B11b煤层瓦斯抽采量490万m3，抽采率67%；下伏B8煤层瓦斯抽采量280万m3，抽采率76%。共解放煤量190万吨。 淮南矿区瓦斯抽采 坚持瓦斯治理技术创新，促进瓦斯抽采与利用 第八十二页，共九十五页。 （二）立体瓦斯抽采技术 煤层群开采过程中，瓦斯涌出主要来源于邻近煤层卸压瓦斯，采用地面钻井、高抽巷或工作面两巷穿层钻孔抽采上覆煤层卸压瓦斯，采用底板巷或工作面两巷穿层钻孔拦截抽采下伏煤层卸压瓦斯，采用远距离底板巷上向穿层钻孔抽采远距离下伏煤层卸压瓦斯，充分利用保护层采动影响实现最大化抽采上下煤层卸压瓦斯，形成立体式抽采模式。 第八十三页，共九十五页。 新庄孜矿62110工作面，其上覆B11b煤及下伏B8煤均为强突煤层，距保护层煤层70m的远距离下伏B7、B6煤层也为突出煤层，采用62110工作面上下风巷穿层钻孔抽采B11b煤层卸压瓦斯，采用62110工作面底板巷下向孔抽采B8煤层卸压瓦斯，采用B6煤层底板巷上向钻孔抽采B7、B6煤层卸压瓦斯，构成立体抽采模式。上覆B11b煤层抽采量达22 m3/min，下伏B8煤层抽采量20 m3/min，下伏B7、B6煤层抽采量25m3/min，实现瓦斯治理效果最大化。 立体抽采模式 第八十四页，共九十五页。 开采11－2下保护层，采用地面钻井抽采上覆的13－1煤层卸压区域瓦斯。顾桥矿1121（1）工作面地面瓦斯孔，孔深790m，单孔最大出气纯量20m3/min，有效影响半径211m，抽采浓度90%，累计出气170万m3。矿区平均单井累计抽采瓦斯量120万m3，最大单井抽采量579万m3（潘一矿2371（1）工作面1#钻井）。 （三）卸压瓦斯地面钻井抽采技术 第八十五页，共九十五页。 煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程 抽采 液化 运输 储存 使用 第四十八页，共九十五页。 以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有： (5) 浓缩富集 低温精馏分离技术—在大规模分离煤层气(Mm3/d) 时才具有商业价值，适宜于CH4浓度在30%以上。 变压吸附(PSA)—目前处于工业性示范研究 膜分离技术——离工业化还有差距 存在问题： 低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资大，成本高，不适于中小型煤矿。 变压吸附(PSA)技术，开发合适的吸附剂，降低成本。 第四十九页，共九十五页。 (6) 低浓度煤层气发电 技术成熟，运行功率为400～420kW，发电单位投资为8000～9500元/kW。 盘江矿区 彬长矿区 潞安煤业 平煤集团 两淮地区 峰峰集团 阳泉矿区 离柳矿区 阜新矿区 鸡西矿区 石炭井矿区 华蓥山矿区 第五十页，共九十五页。 (7) 矿井乏风中甲烷的利用 抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图 处于研究示范阶段、技术不成熟、成本高。 第五十一页，共九十五页。 (7) 矿井乏风中甲烷的利用 示范工程1—抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电 利用瓦斯3400Nm3/h（浓度30%） 利用乏风22600Nm3/h 装机3500kW 年发电3000万kWh 回收余热17800 m3/h(温度360℃） 示范工程2— 引进瑞典的风排瓦斯净化装置 郑州告成煤矿采用低浓度瓦斯湿式输送系统，利用矿区的CMM与VAM混合气氧化加热，该项目投运后，每年可消耗瓦斯150万m3以上，提供40万m340℃生活热水， 但无经济性。 第五十二页，共九十五页。 示范工程3—胜动煤矿乏风甲烷氧化装置 阜新某煤矿拟安装10台6万m3/h的乏风氧化装置，利用乏风浓度为0.6%，10台每小时可氧化纯CH43600m3(相当于减排50t二氧化碳)，能替代1台15t/h的蒸汽锅炉，1天可节煤72t。