煤层气与瓦斯抽采.doc

煤层气与瓦斯抽采
贵州大学教授刘维舟
林东煤业发展有限责任公司南山煤矿毛祖彬
摘要：煤矿瓦斯是煤矿安全生产的天敌，它不仅会导致煤矿作业人员窒息，损害人类身心健康，同时它还能引发煤与瓦斯突出、、瓦斯煤尘爆炸、造成矿毁人亡；同时瓦斯还是地球大气的主要污染源。因此有效治理瓦斯，以瓦斯作为资源，实现煤与瓦斯共采，达到消突目的，并充分利用瓦斯，降低其对大气污染，是摆在当今世界煤炭开采业的一个主要课题，下面就煤层气综合利用；煤层气抽采；煤与瓦斯共采及矿井瓦斯抽采系统等方面作简要阐述。
关键词：煤层气综合利用；瓦斯抽采技术；煤与瓦斯共采；瓦斯抽采系统
在成煤地过程中有两个成气阶段，即生化作用和煤化作用均生成大量的以甲烷为主要成分气体，大部分逸散在空中，剩下的赋存在煤层孔隙中，或运移积聚与储存于地质构造中，形成瓦斯包（煤层气）CBM，它们统称煤层气（浓度95%~98%）；在煤矿生产过程中煤层气从煤层中或围岩中逸散到生产空间与空气混合形成煤矿瓦斯（浓度1%~80%），纯甲烷热值37618KJ/m3，是新型的洁净能源，又是优质化工原料，它是我国21世纪的重要接替能源之一。
1、煤层气（煤矿瓦斯）及其综合利用
1.1、煤层气资源
煤层是多孔隙介质，具有强吸附能力，在成煤过程中可生成300~400m3/t的煤层气。煤层是煤层气的生成层，同时又是煤层气的储集层，它是典型的自生自储式气藏。
我国煤层气藏深2000m以浅的煤层气地质资源量36.81Tm3，煤层气地质资源量大于1Tm3的大型含气盆地（群）有鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔盆地计9个，占全国煤层气资源的84.13%，是我国煤层气资源分布的主体，其中，滇东黔西地质资源3.47Tm3，可采储量1.29Tm3。
国际能源机构（IEA）资料显示，世界上有74个国家蕴藏着丰富的可供开采利用的煤层气，煤层气可采储量1.29Tm3占全国总量的22%，仅次于山西。贵州不仅煤层气资源数量大，而且品位好，甲烷含量高，甲烷含量为78m3/t的富甲烷聚积区，集中于六盘水、毕节，占全省煤层气总量的94%，具有良好的开发前景。
目前，世界主要产煤国家都十分重视开发煤层气。
深孔抽采瓦斯常规技术，同时也是控制矿井瓦斯事故的有效措施。美国利用现有技术每天煤层气产量60Mm3；澳大利亚2005年产量达3000Mm3；英国煤层气开发重点已转入地面开发；俄国主要采用采前预抽和采空区封闭抽采两种方式抽采煤层气；德国主要采用井下长孔抽采技术。煤层气开发推动煤层气利用，煤层气开发推动了煤层气利用市场的发展，如澳大利亚BHP公司一共装了94台煤层气发电机组，每台发电能力100kw。
我国早在20世纪50年代就开始了煤矿瓦斯井下抽采。近几年煤矿瓦斯抽采利用发展飞速。2008年我国煤层气抽采量达到5.67Gm3，是1994年的10倍，其中山西、辽宁、安徽、河南、贵州等瓦斯抽采量超过200Mm3，我国煤层气垂直钻井技术比较成熟，如山西晋城无烟煤矿业集团在地面开发技术上取得重大成功，拥有煤层气井1453口，2008年产气量376Mm3，占全国煤层气的75%，该技术具有效率高、钻井周期短、施工成本低、对储气层伤害少等特点。
1.2、煤层气开发前景
（1）、煤层气开发效益
能源效益：煤层气是一种洁净、方便、廉价能源，是高热值的非常规天然气，还是优质化工原料。综合考虑热值和热效率，250m3煤层气相当于一吨标煤的热值，而产生的CO2仅为燃煤的1/2，而且无渣、无尘、不产生SO2等有害气体。
安全效益：我国煤矿瓦斯地质条件复杂，以高瓦斯和突出矿井居多，每年瓦斯事故死亡人数占煤矿死亡总人数的比例较大，瓦斯事故仍然是煤矿的第一杀手，煤矿重特大事故绝大部分是瓦斯事故。煤矿抽采煤层气，减少瓦斯涌出量是防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故的根本措施。
环境效益：采取技术先进经济合理方法，将煤层中的瓦斯抽采出来加以利用。一是减少对环境污染（瓦斯是温室气体，污染是CO2的21倍）；二是降低煤层中的瓦斯含量，从根本上清除矿井瓦斯灾害和隐患；三是获得廉价的能源供应。因此开发煤层气，可将保护环境、防治矿井瓦斯灾害和优质能源供应三方面有机结合起来，取得一举三得的效果。这一方针已在美国、澳大利亚等国家获得成功，并取得明显的经济效益，同时已形成了一个新的工业门类——煤气工业。
（2）、煤层气开发的影响因素
煤层气开发受地质条件、储存条件、资源和开发规模条件、经济地理和市场条件等多种因素制约。
贵州煤层气资源丰富。由于印度板块的挤压、太平洋板块向西的俯冲，贵州所以的西南地台现代地应力集中。在地质历史上自印支运动以来，华南浅海中构造变形岩浆活动十分强烈，西南地区有规模的玄武岩喷发，成为滇东、黔西、黔北陆生植物十分发育