煤层气开发与利用前景

罗孝泉

关健词：煤层气煤层气开发开发利用

贵州黔西红林矿业有限公司现有一个生产采区，红林公司矿井属于煤与瓦斯突出矿井。矿井建有较完善的瓦斯抽放站，年抽放瓦斯可达600～800万m3。为了更进一步提高我矿综合抽放瓦斯的能力，在整个矿井又建了一个瓦斯抽放站。矿井井田内煤矿瓦斯资源十分丰富，为了充分利用其资源，保护环境，开发利用红林矿业有限公司矿区瓦斯资源有着十分现实的重要意义。

一、矿区概况

红林矿业有限公司位于贵州省西北部，黔西县红林乡与大方县普底乡交界处，行政区域隶属黔西县，为林东矿业（集团）有限责任公司管辖。

红林矿业有限公司矿井井田走向4.0Km，倾斜2.3Km，面积8.6Km2。矿井井田内含煤地层为上二叠龙潭组，含煤10～15层，可采为4～5层，自上而下依次偏号为：1#、4#、7#、9#和15#等5层，可采煤层平均总厚为6.27m，煤层倾角5°～20°。矿井生产能力为30万吨/年，由于现正在进行改扩建，改扩建后矿井设计生产能力将可达45万吨/年。

二、煤层气赋存情况

根据《林东矿业集团有限责任公司红林煤矿生产地质报告》中得出：红林矿业有限公司矿井地质储量2371.6万吨。以无烟煤种为主，低灰、特低硫高强度优质无烟煤；精煤为特低灰、特低硫高强度优质无烟煤。由2007年4月《煤炭科学研究总院重庆分院科学报告》中得出：红林矿业有限公司矿井现有采区的生产情况和煤层气有关参数测定，在现有开采煤层标高+1590m～+1540m水平，煤层气压力在0.1MPa～0.93Mpa之间，煤层透气性系数为48.85㎡/Mpa2•d，大于10㎡/Mpa2•d，属于容易抽放煤层；钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0307d-1，在0.003d-1～0.05d-1之间，属于可以抽放煤层；结合透气性系数、瓦斯流量衰减系数两个指标综合分析并考虑以后抽放技术的发展，现开采的9#煤层属于容易抽放煤层。煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量随开采深度增加而增大；现有生产水平的煤层平均瓦斯含量在11.82m3/t～12.46m3/t之间，瓦斯压力梯度为0.0033Mpa/m。依据矿井2007年瓦斯等级鉴定资料，矿井总回风量为3833m3/min，矿井绝对瓦斯涌出量为26.04m3/min，相对瓦斯涌出量为31.46m3/t；二氧化碳绝对涌出量为1.64m3/min，二氧化碳相对涌出量为1.98m3/t；该矿井属于煤与瓦斯突出矿井。

三、矿井煤层气抽放情况

（一）、抽放设备状况

红林矿业有限公司现矿井建有瓦斯抽放站一座，安设抽放泵三台。其中低负压大流量抽放泵一台，型号为:ZBEY-52，额定抽放流量为200m3/min，电机额定功率为250kW；高负压低流量抽放泵两台，一台抽放泵型号为:SKA-420，额定抽放流量为100m3/min，电机额定功率为110kW；另一台抽放泵型号为:SKA-400，额定抽放流量为80m3/min，电机额定功率为90kW。矿井安设有抽放管路三趟，300mm、200mm和500mm管路各一趟，在抽放泵房设有阀门调节，三趟管路能互换调换使用。低负压抽放泵主要用于采面上隅角的瓦斯抽放，高负压抽放泵主要用于本煤层瓦斯抽放。目前正在扩建瓦斯抽放泵房，准备在安设两台大功率的瓦斯抽放泵。

（二）、矿井煤层气治理情况

1、采面上隅角瓦斯抽放：

由以前简单的埋管抽放改为在采面风巷上帮施工高位硐室，实行埋管抽放，硐室的施工间距由以前的30m缩短为15m，三通在安设抽放管时提前安装。高位硐室的施工方法为：在采面回风巷上帮先沿煤帮施工宽2.5m，深2.5m的一个硐室，然后垂直顶板再施工一个高3m的高位硐室，将抽放管由三通处直接接到高位硐室的顶部进行瓦斯抽放。同时安装完高位管后须在采面上隅角处施工一个沿倾斜长为7m的圆弧形砂袋墙，通过采取以上措施后上隅角处的瓦斯浓度能控制在0.7%以下。

2、本煤层钻孔抽放：

采煤工作面提前布孔抽放，布孔方式为在采面的风巷、运巷的垂直煤壁按1.5m的抽放半径提前布孔，孔径110mm，孔深80米以上，实行埋管抽放，抽放时间一般大于6个月以上。但由于煤矿瓦斯灾害治理是一个综合的过程，往往需要多种抽放方法的配合才能保证煤矿的安全回采。在以后的工作中，我们将不仅在采面的风巷、运巷进行埋管抽放外，还要在本煤层的上部某一层位布置煤层气抽放系统，实行开采解放层，使本煤层的煤层气得到了充分地抽出，一方面既解决了煤矿在生产过程中的瓦斯（煤层气）超限问题，另一方面煤层气又得到了很好的抽出。

3、采空区抽放:

通过原采面沿风巷布置的抽放管，在采面回采结束后，安上调节闸阀，对已回采过的采空区进行限量抽放；防止上个采面采空区的瓦斯通过留设的煤柱涌入下个采面，造成采面上隅角的瓦斯超限。

（三）、矿井煤层气抽放情况

红林矿业有限公司矿井地质储量为2371.6万吨，现开采的煤层瓦斯含量在11.82m3/t～12.46m3/t之间,平均瓦斯含量在12.14m3/t；拥有瓦斯储量为28791.224万m3，抽放率按平均35%计算，可抽瓦斯量为10076.9284万m3。

目前因为抽放瓦斯方法还比较单一，抽放瓦斯浓度不高，在今后的抽放工作中，将不断推行留管抽放和采取区域性预抽，封闭采空区轮倒抽放等多种抽放方法，不断提高矿井瓦斯综合抽放能力。现有瓦斯抽放泵站运行情况和最近三年来抽放煤矿瓦斯情况见表一、表二。

四、煤层气开发利用

红林矿业有限公司矿井煤层气储量是可观的，据有关资料表明：①.1立方米煤层气热值相当于1.13升汽油和1.22千克标准煤；②.煤层气排放到空气中，所产生的温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破坏力是二氧化碳的7倍。煤层气虽然是一种有害、无色、无味、易燃、易爆的气体，其危害性很大，但是煤层气也是一种洁净的能源，有着较高的利用价值，所以被称为“第二煤炭资源”。煤层气若都进行开发出来，这将是一个可贵的财富。这样，我国既减轻了油气资源紧张的状况，又减少了煤层气排放对大气的污染。

红林矿业有限公司首期建设2台500kW瓦斯发电机组，2台机组每年可发电735.84万kWh，1立方米的纯瓦斯平均可发3kWh左右，2台机组发电每年共用纯瓦斯245.27万m3；剩余瓦斯可作为矿区和附近居民用气。这样既提高了公司效益，又减轻了农民负担。

红林矿业有限公司矿井煤层气的抽放方法还比较单一，抽放瓦斯浓度偏低，抽放率不高，在一定程度上还制约着其煤层气（煤矿瓦斯）的开发利用，在今后的煤层气（煤矿瓦斯）利用工程等方面，我们将不断加强抽放工作的管理，充分发挥高低负压系统的作用。搞好采面、本煤层和掘进的抽放工作，采用多种抽放方法，严格按“多钻孔、严封闭、综合抽”的方针进行抽放，力争达到今后的煤层气抽放利用的要求，满足开发利用的需要。

综上所述，红林矿业有限公司矿区将来的煤层气（煤矿瓦斯）开发利用前景是可观的。合埋开发利用煤层气(煤矿瓦斯)资源，不仅可以实现煤矿本质安全生产，而且可以减少资源浪费，充分利用清洁能源，既可以保护生态环境，又可节省煤、电等其他能源，变害为利，变废为宝，对于保护生命、保护资源、保护环境都具有重要的现实意义和长远的战略意义，对社会具有较好的经济效益和社会效益。