晋煤集团高瓦斯矿井煤层气抽采及利用效果张志义(晋城煤业集团公司职教中心技校,山西晋城048000)摘 要:介绍了晋城煤业集团煤层气储量及赋存特点,阐述了 先抽后采 、采煤采气一体和 三级 瓦斯治理的模式、方法及配套抽采方式和工艺。

重点叙述了 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 ,开创了高瓦斯矿井煤层气抽采利用新局面。

关键词:煤层气;采煤采气一体化;先抽后采;三级瓦斯治理中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2008)11-0091-02Effect of Withdrawal and Application of Coal Seam Gas in HighCgassy Mine of Jincheng Coal Industry GroupZ HANG Zhi-yi(Technical School of Vocati onal Ed ucation Center,Jincheng Coal Industry Group Comp.,Jincheng 048000,China)Abstract:Reserves of coal seam gas and storing of coal seam gas in Jincheng Coal Industry Group are intro duced.The tec hniques of cramping out first and producing ne xt,compact gas production and mining are ex pounded.The three -grade gas control methods and cramping out and producing techniques are also intro duced.In this paper,the author mainly tells the techniques of combining inside and outside mining gas pro duction with gas production outside mining first,combing gas production and gas application.The author points out that these techniques improve gas withdra wal and production in highly gassy mine.Key words:coal seam gas;all-in-one gas produc tion and mining;cra mp out first and produce gas next;three-grade gas control0 概述晋煤集团矿区西部属高瓦斯矿区,蕴藏有丰富的煤层气资源,现已探明煤层气储量1040亿m 3,可采储量728亿m 3,吨煤瓦斯含量达到16 6m 3以上。

晋煤集团现有8对生产矿井,2006年度瓦斯等级鉴定,成庄矿和寺河矿绝对瓦斯涌出量分别达到234 51m 3/min 和486 6m 3/min,单井绝对瓦斯涌出量列全国之首。

晋城矿区瓦斯赋存的特点: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 1~5毫达西,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。

1 煤层气治理模式和方法1 1 采煤采气一体化模式通过地面钻井预抽、井下顺煤层长钻孔预抽及边采(掘)边抽与采空区抽采相结合的瓦斯抽采方式,对煤层进行 先抽后采 ,实现煤炭与煤层气(瓦斯)开采的一体化。

实施采煤采气一体化可以减少时间、空间限制。

在时间上,煤层气的抽采与矿井开发、生产的全过程协调一致;在空间上,地面煤层气井位的布置与矿井采掘衔接相一致;在功能上,煤层气井可实现 地质勘探,采前抽、采动抽,采后抽 ,一井四用。

1 2 三级 瓦斯治理方式晋煤集团成庄矿和寺河矿2006年度瓦斯等级鉴定结果,单井绝对绝对瓦斯涌出量列全国之首[1]。

高瓦斯矿井新煤层、新水平、新盘区的开采,必须根据煤层勘探情况和瓦斯参数测定结果,分 三级 进行抽采治理:对瓦斯含量高于16m 3/t 的煤层或区域,提前5~8年实施地面钻井预抽,达到建设条件;对瓦斯含量在9~16m 3/t 的煤层或区域,提前3~5年,采用千米钻机等实施井下区域性预抽采,达到开采条件;对瓦斯含量低于9m 3/t 的煤层或区域,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过程中涌出的瓦斯。

1 3 地面抽采为先导早在1993年,晋城煤业集团就与美国美中能源公司合作,在国内率先引进了美国的地面煤层气开发技术,在潘庄井田施工了7口煤层气试验井,近10年来,单井日产气能力始终保持在2000m 3以上,至今仍在产气。

从2003年开始,设立了 沁水蓝焰煤层气有限公司 ,按照300m 300m 模式在寺河矿、成庄矿等高瓦斯矿井的生产区和规划区布井实施抽采,其中寺河矿布井247口,成庄矿布井30口。

经验证,每口煤层气井每天平均抽采2500m 3/d,每年可使0 1km 2井田范围内煤层吨煤瓦斯含量降低约1m 3/t 。

截止到2007年底,集团公司已累计施工880口地面煤层气井,其中在抽钻井339口,日产气量稳定在80万m 3以上。

2007年,集团公司全年共抽采煤层气5 4亿m 3,同比增加2 12亿m 3;利用煤层气2 5亿m 3,同比增加1 28亿m 3。

根据该公司 十一五 发展规划,到2010年,煤层气井群将达到2000口井,产能达到15亿m 3/a 。

收稿日期:2008-07-15;修订日期:2008-09-25作者简介:张志义(1979-),男,山西晋城人,助理讲师,1998年毕业于辽宁阜新煤校矿山机电专业,现在晋煤集团职教中心技校从事教学工作,E-mail:zjzxzhzngzhiyi@sina com 。

第27卷第11期2008年11月煤 炭 技 术Coal TechnologyVol 27,No 11Nov,20081 4 抽采技术1 4 1 煤层采掘活动前区域性预抽晋城煤业集团3#煤层属近水平可抽煤层,煤质较硬,适合于在煤层中施工长钻孔,组织区域性预抽采(如图1)。

在经过地面预抽或瓦斯含量较小的煤层(岩层)中掘进巷道,利用MK 系列钻机和千米钻机向其两帮施工长钻孔,形成一定范围的预抽区域。

在该区域抽采瓦斯达到预定效果后,再在其边缘施工巷道,形成接替预抽区域,实现井田抽采区域有序衔接。

寺河矿在3302采煤工作面从2002年4月至2003年5的圈定过程中,一方面施工该工作面抽采钻孔期间,同时左右相邻的3303和3301,2307工作面煤体施工区域抽采钻孔,使3301,2307预抽时间达到了2年以上。

在工作面掘进前,预抽煤体瓦斯30%以上,并保证了二、三盘区形成良性的抽、掘、采循环。

图1 寺河矿二、三盘区抽采区域预抽示意图1 42 煤层掘进中扇形钻孔抽采在布置抽采区域和圈定采面过程中,配套多巷掘进方式,在巷帮钻场施工抽采钻孔,实施 巷帮钻场走向和扇形钻孔抽采 ,覆盖巷道两侧各10m 的范围和多巷间留设煤柱(如图2),进行先抽后掘。

若工作面瓦斯涌出量异常,再实施 迎头走向钻孔抽采 。

成庄矿在施工4215/4220巷时,利用扇形钻孔进行先抽后掘和边抽边掘,保证了工作面正常掘进。

图2 成庄矿4215/4220煤层掘进中扇形钻孔抽采瓦斯示意图1 4 3 瓦斯分源抽采治理寺河矿2000年5月建成投运了矿井永久瓦斯抽放系统,地面瓦斯抽放泵站现安装2台CBF-710水环式真空泵和2台2BE1-705型真空泵,井下抽放泵站安装3台2BE1-705型真空泵,年抽放能力达到2亿m 3。

2005年完成瓦斯抽放进尺47 37万m,实际瓦斯抽放量1 095亿m 3。

成庄矿2002年底建成地面本煤层瓦斯永久抽放系统,瓦斯抽放泵站安装4台CBF -710型水环式真空泵,年抽放能力达到1亿m 3。

2005年完成瓦斯抽放进尺44 9万m,实际瓦斯抽放量5051 9万m 3。

两矿合计抽采瓦斯1 6亿m 3,有效保证了矿井的安全生产。

2 煤层气利用途径(1)煤层气发电利用。

2001年,寺河矿建成了装机容量1 5万kW 的瓦斯发电试验厂,该电厂发电机组为6台2000kW 的WJ6G1型燃气轮机和1台3000kW 的QFK-3-2型气轮机。

燃气轮机利用瓦斯发电后,其尾气通过余热锅炉产生蒸气,再带动蒸汽轮机发电。

该厂自2001年投运至2005年底,累计发电3 31亿kW h,实现产值1 18亿元。

另外,利用亚行贷款的亚洲特大型的寺河12万kW 煤层气发电厂于2003年12月2日奠基,2008年4月已进入调试验收阶段。

该电厂建成后将成为亚洲规模最大的煤层气发电厂,年耗气1 8亿m 3,年发电量7 2亿kW h 。

(2)民用燃气利用。

晋煤集团应用CNG(压缩煤层气)技术,已建成全国最大的煤层气压缩站,日设计压缩能力达16万m 3。

目前利用26辆专用煤层气运输槽车,向矿区、晋城市、长治市、太原市以及河南省等2 6万户居民供应清洁、高效、安全的煤层气,2005年,供气量950万m 3。

下一步,煤层气的供气方式将变为以长输管线为主。

晋城煤业集团西部煤层气产地至东部利用基地的煤层气输送管道工程已经国家发改委立项,并于2007年5月27日开工建设。

(3)CNG 清洁能源汽车利用。

据测算,1m 3煤层气可代替1 13L 汽油,以现行油价和西气东输落地价计算煤层气价,每使用1m 3煤层气代替油至少可节约2元以上。

2005年7月,晋煤集团在晋城市建成了第一座CNG 加气站,并改装完成第一辆C NG 汽车。

截至目前,已改装CNG 汽车1000多辆,年用气500多万m 3。

(4)燃气锅炉代替燃煤锅炉利用。

晋城煤业集团现有民用燃煤锅炉110台,总蒸发量634t/h,年燃煤约30万t;现新上燃气锅炉23台,总蒸发量132t/h,年耗气1500万m 3。

目前正在逐步以燃气锅炉代替燃煤锅炉,全部完成后,年耗气约1亿m 3。

(5)工业用气利用。

目前,已实现向晋城市陶瓷、玻璃等生产企业提供工业燃料,年用气530万m 3。

并计划向阳城电厂供气,以煤层气代替重油助燃,年用气3000万m 3左右。

(6)以煤层气为原料建设煤化工。

由于以煤层气为原料制取的合成气中多氢少碳,而以煤为原料制取的合成气中多碳少氢,这两种方式互补,可大大减少后续工艺中的气体变换量,从而取得最佳的工艺效果和最大的经济效益。