1、中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景華北科技學院第1頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景1 .概述我國煤礦瓦斯抽采有較長的歷史， 早在1938年我國就首次在撫順礦務局龍鳳礦利用抽采泵進行采空區抽采。近五年來， 隨著煤炭工業的發展， 礦井數量及煤炭產量迅速增加， 礦井向深部延伸過程中， 一些低瓦斯礦井變為高瓦斯礦井和突出礦井， 因此需要抽采瓦斯的礦井越來越多， 由此帶動了中國煤礦瓦斯抽采技術的迅速發展。 第2頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景到2000 年我國國有重點煤礦中共有141 對礦井建立了地面永久瓦斯泵站進行瓦斯抽采， 年抽采量達 8 67 億 m3， 2002

2、年抽采礦井數 193 對， 年抽采量 11.46億 m3， 2004年全國重點煤礦抽采礦井數達到221 對， 年抽采量達到1926億m3,1952 2004 年抽采瓦斯礦井數和抽采瓦斯量的變化動態見圖1。第3頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第4頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景研究和試驗成功了本煤層、鄰近層、采空區多種抽采瓦斯方法。主要包括穿層鉆孔、平行鉆孔、交叉布孔、穿層網格式鉆孔、深孔預裂爆破、水力割縫、水力壓裂、水力鉆（擴） 孔等本煤層瓦斯抽采方法； 頂（底） 板穿層鉆孔、頂（底）板巷道、頂板水平長鉆孔等鄰近層瓦斯抽采； 高冒帶鉆孔、埋管抽采、地面抽采等采空

3、區瓦斯抽采方法。第5頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景2. 煤礦瓦斯抽采技術的發展 隨著煤炭工業技術的發展， 瓦斯抽采技術也得到了不斷地提高和發展， 我國煤礦瓦斯抽采技術大致經歷了四個發展階段。第6頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景（1） 高透氣性煤層瓦斯抽采階段50 年代初期， 在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預抽煤層瓦斯， 獲得了成功， 解決了撫順礦區向深部發展過程中的瓦斯安全問題， 而且抽出的瓦斯還被作為民用燃料進行利用。第7頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景（2） 鄰近層卸壓瓦斯抽采階段 50 年代中期， 在開采煤層群的礦井中， 采用穿

4、層鉆孔抽采上鄰近層瓦斯的試驗在陽泉礦區首先獲得成功， 解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。此后在陽泉又試驗成功利用頂板收集瓦斯巷（高抽巷） 技術抽采上鄰近層瓦斯， 抽采率達60 70 。到了60 年代以后， 鄰近層卸壓瓦斯抽采技術在我國得到了廣泛的推廣應用。第8頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景(3） 低透氣性煤層強化抽采瓦斯階段由于在我國一些透氣性較差的高瓦斯煤層及有突出危險的煤層采用通常的布孔方式預抽采瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時的瓦斯威脅， 為此， 從60 年代開始， 試驗研究了多種強化抽采開采煤層瓦斯的方法， 如煤層注水， 水力壓裂， 水力割縫， 松動

5、爆破， 大直徑（擴孔） 鉆孔， 網格式密集布孔， 預裂控制爆破， 交叉布孔等。在這些方法中， 多數方法在試驗區取得了提高瓦斯抽采量的效果，但仍處于試驗階段， 沒有大范圍推廣應用。第9頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景（4 ） 綜合抽采瓦斯階段 所謂綜合抽采瓦斯就是把開采煤層瓦斯采前預抽、卸壓鄰近層瓦斯邊采邊抽及采空區瓦斯采后抽等多種方法在一個采區內綜合使用， 使瓦斯抽采量及抽采率達到最高。第10頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景從80 年代開始隨著機采、綜采和綜放采煤技術的發展和應用， 采區巷道布置方式有了新的改變， 采掘推進速度加快、開采強度增大， 使工作面絕對瓦

6、斯涌出量大幅度增加， 尤其是有鄰近層的工作面， 其瓦斯涌出量的增長幅度更大。為了解決高產高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題， 必須結合礦井的地質條件， 實施瓦斯綜合抽采。第11頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景3. 適合我國瓦斯賦存條件的抽采方法 抽采瓦斯方法的選擇， 主要是根據礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質條件等因素進行綜合考慮。 我國煤層的主要特點是煤層透氣性低、瓦斯含量高、煤層突出危險嚴重、煤層群開采、地質構造復雜。第12頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景我國的煤層賦存條件決定了我國的瓦斯抽采應以卸壓抽采為主， 由于礦井數量

7、眾多， 且煤層賦存條件復雜多樣， 因此幾乎所有的瓦斯抽采方法在我國都進行過試驗和應用， 下面僅介紹幾種典型的瓦斯抽采方法。第13頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景3 1 順層密集長鉆孔抽采本層瓦斯順層密集長鉆孔用于區域性抽采， 用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題， 一般鉆孔深 80 m 以上， 孔問距3 5 m， 預抽時間半年以上。第14頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景為提高抽采效果， 在布孔時往往采用斜向孔及交叉鉆孔， 斜向布孔有利于邊采邊抽， 交叉式布孔可在不增加任何工程量的條件下， 提高本煤層瓦斯抽采的效果。經在焦作礦區及平頂山礦區開展順

8、層交叉鉆孔抽采突出煤層瓦斯的試驗， 證明交叉布孔可避兔由于鉆孔坍塌、堵孔等影響抽采效果的現象發生， 比平行鉆孔抽采效果提高15 倍。順層密集長鉆孔及交叉鉆孔預抽本層瓦斯見圖2 。第15頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第16頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景32 網格式穿層鉆孔抽采本層瓦斯網格式穿層鉆孔的優點是可解決突出煤層打順層孔時鉆噴孔、塌孔問題。網格式穿層鉆孔大面積抽采瓦斯首先是在北票臺吉礦10 號煤層進行的，該煤層是我國透氣性極低的松軟突出煤層之一， 大面積網格式穿層鉆孔預抽試驗表明，低透氣性煤層盡管預抽瓦斯極為困難， 但在合理布置鉆孔、保證預抽時間等技術條

9、件下， 完全能夠達到預期的抽采效果， 瓦斯抽采率可達到30 以上。第17頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景目前網格式穿層鉆孔成為我國單一松軟低透嚴重突出煤層防突的主要方法， 已在突出嚴重的白皖等礦區推廣應用。網格式穿層鉆孔需要在煤層底板打巖巷，抽采成本較高。網格式穿層鉆孔布置見圖3。第18頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第19頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景3.3 頂板走向長鉆孔抽采鄰近層瓦斯頂板走向水平長鉆孔抽采鄰近層瓦斯技術就是針對高瓦斯無煤柱綜采或綜放工作面的特點， 為解決瓦斯超限間題， 采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板

10、瓦斯巷抽采上鄰近層瓦斯。該抽采方法與頂板巖巷抽采法、頂板穿層短鉆孔抽采法相比， 技術和經濟上具有顯著的優越性，尤其對于采掘接續緊張的礦井，其優越性更為突出。鉆孔及鉆場布置見圖4。第20頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第21頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景頂板走向長鉆孔抽采鄰近層瓦斯技術在安徽淮南、重慶、河南平頂山、遼寧阜新和鐵法等20多個礦區（160 對礦井） 推廣應用， 瓦斯抽采量和抽采率大幅度提高， 該抽采方法為我國高瓦斯煤層群抽采探索出一條新路子， 為煤炭生產實現安全高效提供了技術保障。第22頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景3 4 厚煤層開

11、采條件下的采空區瓦斯抽采對于厚煤層分層開采或綜放開采時， 采空區內丟煤較多， 加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出， 使采空區瓦斯涌出量較大， 因此， 進行采空區瓦斯抽采非常必要。第23頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景厚煤層半封閉采空區瓦斯抽采方法首先在撫順礦區試驗成功， 主要在采空區后部采用埋管抽采或設引巷密閉插管抽采，埋管抽采法是將抽采瓦斯管埋設在采空區起采線附近， 如圖5 所示，該方法在撫順礦區普遍采用， 工作面瓦斯抽采率可達80 。第24頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第25頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景工作面或采區回采結束后， 還可對老塘進行全

12、封閉瓦斯抽采。撫順老虎臺礦于1954 年開始采空區全封閉抽采， 40多年來共抽出瓦斯總量4 億多m3第26頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景3 5 綜合瓦斯抽采 我國一些礦區的高產高效礦井在開采高瓦斯且有突出危險的煤層時， 多采用綜合抽采法， 即在一個工作面或采區采用多種抽采方法進行抽采。 以淮南礦業集團公司潘一礦1541 綜放工作面為例，該工作面開采煤層厚4.5m ， 煤層原始瓦斯含量 10 m3t以上， 煤層有突出性， 工作面同時采用四種瓦斯抽采方法.第27頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景見圖6 ， 頂板走向長鉆孔用于抽采上鄰近層瓦斯；工作面順層水平長鉆孔抽采

13、用于消除煤層的突出危險性并降低煤層瓦斯含量；上隅角插管抽采用于消除局部瓦斯積聚； 工作面初采段由于預抽時間有限，采用深孔控制預裂爆破強化抽采， 提高瓦斯抽采率同時縮短抽采時間， 工作面開采完畢后還要對采空區進行全封閉抽采。第28頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景第29頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景淮南礦業集團公司張集煤礦應用綜合抽采，2002 年，礦井瓦斯抽采率達到70 ，當年投產，當年達產，產煤507 萬t ，盈利5 億元，創同類礦井最好水平。目前瓦斯綜合抽采已在全國范圍內廣泛應用。第30頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景4 .瓦斯抽采技術裝備我

14、國的瓦斯抽采裝備隨煤炭開采強度的增長而加強，抽采瓦斯規模擴大及科技水平發展而不斷完善， 由原來非專用、單一型號的，逐步發展成為專用的、系列的、具有現代科技水平的抽采瓦斯裝備。目前已有幾十家專業廠家生產抽采鉆機和抽采泵， 為方便中小型煤礦使用， 還開發了系列的井下移動式瓦斯抽采泵。第31頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景目前我國煤礦普遍采用聚氨酯作為封孔材料，該新型材料具有密封性好、硬化快、質量輕、膨脹性強的優點。瓦斯抽采管路的管材也向多樣化發展， 除傳統的鐵管及鋼管外， 又研制了玻璃鋼管、雙抗塑料管、PVC 管及其它高分子材料制成的多種瓦斯抽采專用管， 新型抽采管路具有重量輕、耐

15、腐蝕、運輸方便、安裝費用低等優點。快速管道接頭的研制，也使管路連接更加方便快捷。第32頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景抽采系統的監控裝置是近幾年發展比較快的一項技術， 它由人工操作的簡易監控及計量設備快速發展為自動監控的瓦斯抽采系統裝置。隨著現代高新技術的發展， 瓦斯抽采監控技術正向自動化、智能化、網絡化方面發展。第33頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景5. 煤礦瓦斯抽采技術的展望半個世紀以來， 中國煤礦瓦斯抽采技術雖有很大發展，但由于我國井工開采煤量大，煤層瓦斯含量非常豐富 ，抽采瓦斯研究試驗與普及工作差距還很大，必須進一步加強，今后瓦斯抽采技術發展的方向應圍繞以下幾方面：第34頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景（1） 進行瓦斯抽采技術篩選及適用性研究， 總結各項瓦斯抽采技術的應用情況、技術特點、適用范圍和條件，開展適用性研究，為全國各礦區的瓦斯抽采提供指導。第35頁，共38頁。中國煤礦瓦斯抽采技術現狀與發展前景（2） 繼續研究試驗單