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瓦斯综合治理及开发利用技术游浩摘要：本文介绍了阳煤集团近年来坚持以抽采邻近层瓦斯为主，强化推行抽采本煤层瓦斯的综合治理技术，并不断探索瓦斯综合利用的途径，扩大利用范围和规模的经验。关键词：瓦斯抽采邻近层综合治理利用CDM前言阳泉煤业（集团）有限责任公司是我国最大的无烟煤矿区之一，也是我国着名的高瓦斯矿区。2007年阳煤集团生产原煤3344万吨，矿井瓦斯绝对涌出量7.7亿m3/a。抽采瓦斯量4.44亿m3。阳泉矿区共含煤15层，煤种以无烟煤为主，煤层倾角10度左右，各煤层均富含瓦斯，吨煤瓦斯含量为7.13～21.73m3/t，煤层瓦斯压力0.25～2.3Mpa。煤层透气系数仅为0.017m2/MPa2·d，百米钻孔自然瓦斯涌出量0.004m3/min，属低透气性煤层且有煤与瓦斯突出危险性。阳煤集团开采煤层瓦斯含量高，煤层自然发火严重，煤与瓦斯突出频繁，建企以来瓦斯累计突出次数6672次，煤与瓦斯突出2972次、喷出3700次。近年来，随着开采强度的增大，综放工作面绝对瓦斯涌出量由原来的30～70m3/min上升到了70～130m3/min，最大达到200m3/min以上。瓦斯对煤矿安全生产的影响特别严重，瓦斯治理的难度非常大。多年来，阳煤集团形成了一整套比较完整的瓦斯治理技术管理体系，制定并严格执行“十大管理制度”，长期坚持“只认瓦斯不认人”安全管理理念。最近我们又提出了“只认预防效果不认人”、“多抽一方瓦斯，多保一份平安”的安全绩效理念。坚持以邻近层抽采为主的瓦斯综合治理技术近年来，阳煤集团全面贯彻国家安全生产标准，坚持“以风定产、先抽后采、监测监控”瓦斯治理“十二字”方针，积极推进“煤与瓦斯共采”模式，不断优化邻近层抽采方式，强化本煤层预抽，并开始实施地面抽采。阳煤集团所属的3、6、8、9号煤层综采面均采取了以200mm大直径顶板穿层钻孔为主、89mm密集顶板穿层钻孔为附和顶板岩石倾斜高抽巷等抽采技术。15号厚煤层综放面采用走向高抽巷和初采期伪倾斜后高抽巷立体抽采邻近层瓦斯技术。利用“U+I”型通风方式，布置内错尾巷，治理综放面回风落山角瓦斯。有效的解决了涉及综采放顶煤开采技术中有关瓦斯抽采重大关键技术难题，技术独特，适用性强，在阳泉矿区特大瓦斯条件下，综放工作面达到了年产400万吨的水平。通过采用上述抽采技术，钻孔抽采的单一煤层工作面邻近层瓦斯抽出率可达50%以上，巷道抽采的厚煤层综放工作面邻近层瓦斯抽出率可达85%以上。为了保证抽采措施的落实，每年施工89mm直径钻孔14000m，200mm直径钻孔22000m，抽采用顶板专用岩石巷道15000m以上。瓦斯抽采系统经过多年努力，井下瓦斯抽采系统正在形成全方位立体综合抽采格局。全公司共建地面瓦斯抽采泵站12座，井下移动泵站15座，总装机容量6905KW，单机运行时的最大抽采能力达2954m3/min以上。共铺设抽采系统管路150Km；截止2007年底，全公司已累计抽采瓦斯45.88亿立方米，2005年抽采量3.18亿立方米；2006年抽采量3.76亿立方米，2007年抽采量达到4.44亿立方米（含本煤层抽采0.1023亿立方米）。瓦斯抽采量见下图。积极研究和强化进行高瓦斯低透气性本煤层预抽。根据国家关于煤矿瓦斯治理“十二字”方针，通过2005和2006年对本煤层瓦斯有效排放影响半径以及预抽效果科研试验，从2007年开始，我们对高瓦斯低透气性煤层回采工作面按照“高起点、正规化、规范化”原则实施强制预抽。凡未按规定进行本煤层打钻预抽的回采面一律不得生产。本煤层瓦斯抽采工艺主要是在生产采区建立移动泵站，在工作面专门增设一趟瓦斯管路与本煤层瓦斯抽采钻孔连通，通过采用井下移动泵利用高负压对瓦斯钻孔进行瓦斯预抽。本煤层瓦斯预抽钻孔在回风顺槽内向工作面打钻，布置方式分平行布置和扇形布置两种，孔径不小于100mm，平行布置孔间距不大于5m，垂直于顺槽。选用单侧布孔时，钻孔深度小于采长15～20m。若采用双侧布孔时，钻孔深度应大于工作面采长，中部要重叠15～20m。2007年度16个回采面进行了本煤层预抽，共打钻进尺65.8097万米，平均百米钻孔抽采量0.051m3/min，瓦斯抽采总量1023万立方米。2008年本煤层预抽钻孔进尺要达到124万米。抽采量要达到2000万立方米，抽采水平要上一个大的台阶。大规模开发建设煤层气综合利用工程阳煤集团抽采并利用煤层气已有近50年的历史。经过了局部试用、逐步发展推广城市燃气民用和工业应用等三个阶段。阳煤集团抽采煤层气作为主要气源供给阳泉城市燃气系统。供气浓度35%～40%，气体成分为：甲烷占40.78%,氧气占11.94%,氮气占47.28%，热值为14.65MJ/Nm3，密度为1.052Kg/m3，属热值高、杂质少，无腐蚀性的洁净能源，符合《城市燃气设计规范》规定的燃气质量标准。现建设有六座储配站，其中50000m3储气柜2座、30000m3储气柜和20000m3储气柜各1座，5000m3储气柜2座，总储配能力16万立方米。安装加压机22台，加压机总装机容量2140KW，最大输配能力1570m3/d，稳定输配能力58万m3/d，敷设中低压输配管路791km，建设区域调压站45座。主要民用煤层气用户覆盖了整个阳泉市区，总数达到12万户以上。2005年建设了我国第一条利用煤层气作为燃料，年产1200吨永久性磁铁材料的现代化生产线。2006年开工建设了三个煤层气发电厂，总发电能力29MW，年发电近2亿度。2006年开工还建设了利用矿井煤层气氧化铝焙烧项目，年产80万t/a氧化铝。2006年开始进行大型工业锅炉技术改造。首先对阳煤集团二矿2台20吨锅炉，由燃煤锅炉改为煤层气燃气锅炉，有效的改善了阳泉市矿区大气环境。2006年开始，在阳煤集团办公大楼、阳煤总院急救中心大楼安装煤层气燃气中央空调。2007年与中科院理化所一起成功的进行了阳煤集团矿井瓦斯液化提纯工业性试验，采用低温精馏法低温分离技术，直接生产出高纯度液态瓦斯。阳煤集团煤层气抽采量已经由2000年的1亿立方米发展到2007年的4.44亿立方米，民用煤层气利用量9554.24万立方米，发电煤层气利用量1550.95万立方米，氧化铝煤层气利用量7236.29万立方米，其他工业用户煤层气利用量1500万立方米，所有已经建成和已经改造的煤层气利用工程项目年利用量达到1.98亿立方米，利用率44.6%，是目前国内综合利用煤层气（瓦斯）技术领域最多最广泛，综合利用量最大的煤矿企业。阳煤集团在国际二氧化碳减排交易市场，已成功注册CDM减排项目：已经建设投运的利用煤层气作燃料的80万吨/年氧化铝项目，一个减排期（6年）可实现二氧化碳减排交易收入2700万欧元，每年可获得减排效益4500万元人民币；已经投运三个煤层气发电项目，一个减排期（6年）可获得二氧化碳减排交易收入3300万欧元，每年可获得5500万元人民币。经济和社会效益非常明显。不断加强煤层气开发利用创新技术为促进阳煤集团企业持续健康发展，坚持以企业和社会需要为导向，加快煤层气抽采和利用产业化步伐，积极开展煤层气液化，提纯压缩等技术攻关，拓展煤层气深加工利用途径。2007年阳煤集团投资2300万元，在石港矿井研究地面羽状水平井抽采煤层瓦斯试验研究，探索阳泉矿区主采煤层地面抽采的可实施性及其抽采效果，以实现真正意义上的先抽后采的目标，保证回采时煤层瓦斯含量达到国家要求的标准。2008年投资1.2亿元在石港矿建设年产2万吨液化（LNG）瓦斯气工厂，形成产业化规模，可向周边地区提供优质液化煤层气。为阳泉市及周边地区城市公交车、出租车提供低成本液化瓦斯气，以气代油。2008年利用ECU智能电子控制、正压、单点喷射供气技术，将集团公司部分排矸用和大型客运用柴油车改装为“柴油、煤层气”（LCNG）双燃料汽车。结束语近几年，阳煤集团高度重视瓦斯治理工作，不断创新瓦斯抽采和利用技术，不仅对充分利用阳煤集团煤瓦斯资源，优化能源消费结构，减少温室气体（甲烷）排放，保护大气环境，提高人民生活质量，避免煤矿瓦斯事故具有极其重要意义。同时对推动我国煤层气（瓦斯）资源的大规模商业化利用也将起到积极的示范作用，具有显着的经济效益、社会效益和环境效益。作者简介：游浩，1983年毕业于阜新矿院矿建专业，现任阳煤集团总工程师、高级工程师。