瓦斯抽采及利用方案.docx

第十三章瓦斯抽采及利用方案
第一节瓦斯抽采
一、矿井瓦斯灾害程度及抽采的必要性
（一） 矿井瓦斯灾害程度
根据勘探地质报告及11煤层瓦斯含量等值线示意图，矿井可采煤层为 I 1煤层，I 1煤层瓦斯含量一般13~ 19 ml/g • 层以及围岩中所赋存的瓦斯，其计算公式如下:
Wk=W1 + W2 + W3
式中：Wk 矿井瓦斯储量，Mm3；
W1——可采煤层瓦斯储量总和，Mm3；
W1 = ZAii •X1i
七——每一可采煤层的煤炭储量，Mt；
孔一一每一可采煤层的瓦斯含量，m3/t；
W2——采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量总和，Mm3；
W2 = ZA2i ・孔
A2i——可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层的煤炭储量，Mt；
X ——可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层瓦斯含量，m3/t； 2i
W3——围岩瓦斯储量，Mm3；
W3 = K （W1 + W2）
K——围岩瓦斯储量系数，一般取K=〜；
根据地勘报告，本矿井可采煤层 仅有11煤层，煤炭地质储量为 。可采煤层瓦斯储量总和为714Mm3。
根据地勘报告，龙潭组地层均含2〜3层煤层（线），除11煤层可采外， 其余均为煤线，厚度很薄，地勘报告未提供各不可采煤层煤炭储量，更未提 供不可采煤层瓦斯含量，本次设计将其视同围岩。
根据相关规范，，围岩瓦斯储量107Mm3。
故本井田瓦斯储量总和为：
W3 = 714 + 0 + 107 =821Mm3
（二）矿井瓦斯可抽量
可抽瓦斯量系指矿井瓦斯储量中在目前的开采条件和技术水平下能被
抽出来的瓦斯量。采用下式计算：
W =Wk・K
式中：Wc 矿井可抽瓦斯量，Mm3；
Wk——矿井瓦斯储量，Mm3；
K——矿井瓦斯抽采率，%；
因地质报告未提供各煤层透气性系数、百米钻孔自然瓦斯涌出量及其衰 减系数等参数，根据煤层赋存条件和煤层结构及裂隙发育情况，并结合邻近 矿井抽采情况，本矿井11煤层属于可以抽采煤层，抽采方式11煤层预抽为 主，采空区抽采为辅，所以取矿井瓦斯抽采率K=50%，则矿井瓦斯可抽量为:
W =821X50% =
四、矿井瓦斯抽采系统的选择
对于矿井瓦斯抽采系统一般分为地面钻井抽采系统、矿井地面集中抽采 系统和井下临时抽采系统。
目前世界上主要产煤国对煤层气资源化开发利用程度较高，主要方法是 地面钻井开采。美国自20世纪70年初首先利用地面钻井的方法开发煤层气 资源获得成功；澳大利亚目前广泛应用地面采空区垂直钻孔抽采技术；德国 1992年开始应用地面钻井技术开发鲁尔煤田的煤层气；英国煤层渗透率低， 目前正在研究低渗透率瓦斯的开发技术。
我国地面钻井抽采瓦斯的开发仍处于勘探试验阶段。白沙、抚顺、焦作、 阳泉等矿区曾在20世纪70年代打了 40多个地面钻孔，并实施钻孔水力压 裂等措施抽采瓦斯，但产气效果不理想。晋城矿区煤层裂隙发育、渗透性好、 可抽采性好，从1995年开始进行地面煤层气开发，通过地面钻孔抽采地下 煤层气，目前已形成规模，并实现了商业产销用体系。20世纪90年代两淮 矿区在地面勘探和开采煤层气方面做了大量工作，先后共施工测试井14 口， 压裂试生产井8 口，但产气效果均不理想，日产量达不到商业开发标准。2002 年以来，淮南矿区不断创新抽采理念，积极试验地面钻井抽采采动区、采空 区瓦斯，到目前为止，共施工地面钻井12 口，其中7 口取得成功，4 口失 败，1 口正在考察中。
地面钻井抽采瓦斯技术，虽在国内外已作过研究和试验，但主要是针对 煤层赋存稳定、渗透性好的煤层，少数低透气性煤层矿区也曾配合水力压裂 等措施进行过地面钻井抽采瓦斯，但产气效果不理想。
为推进我国煤层气勘探的进程，我国煤层气行业积极吸引外资、引进技 术，煤层气开发对外合作十分活跃。如与本矿井同属西南的云南省新庄矿区 观音山矿井开发业主云投粤电扎西能源有限公司与澳大利亚米切尔钻井公 司已达成初步协议，将在观音山井田内试验地面钻井瓦斯抽采。试验主要内 容如下：采用代麦克辛钻井技术，由地面钻两个分支水平井，再与垂直井汇 接，进入煤层的水平孔沿煤层走向距离煤层顶板2m定向钻进，进入煤层的 水平孔孔径120mm，每口分支井长1625m，煤层内水平孔长935m，非煤系孔 长690m，垂直井深550m。据澳大利亚米切尔公司预计，在煤层内每米水平 钻孔日产气10m3，两分支井在煤层内水平钻孔总长1870m，按此计算，一组 代麦克辛井一年产气610万m3,预计连续抽采一年半后，可将代麦克辛井控 制区域内煤体瓦斯含量降到5m3/t以下，其每组井投资约140万美元。。
地面钻井抽采与井下抽采相比具有以下优点：