瓦斯抽放毕业论文

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1>本文是针对煤田复杂煤岩地层，为了减少发生钻具折断、烧钻、掉钻头、跑钻、岩芯挤夹、钻孔掉块、坍塌等钻探事故，笔者总结了煤田地质钻探的质量控制措施。1钻探施工原则煤田综合地质钻探必须有严密的施工组织和统一协调的指挥，各种施工原则和顺序严格把握并落到实处，才能达到综合钻探技术经济合理的目的。施工严格遵循以下原则：(1)先施工基本工程、后施工加密工程；1-2km地震网，控制全区总体构造形态；500-1O00m地震网结合1-2km钻探区控制确定初期采区范围，并可作为初步设计的依据。(2)先疏后密、循序渐进。这是规范规定的施工原则。设计和施工过程中，将各勘探工程按此原则划分为若干期施工，每期工程后，需提交相应的中间资料，以此优化调整后期工程，总体推进整个项目的完成。(3)钻孔在地震测线上施工。使每个钻孔充分发挥一孔多用的作用。因地面影响不能施工时，移动孔位需经项目组重新研究确定。2 强化施工质量管理体系在煤田地质钻探中，我们严格按照原煤炭部颁发的《煤田地质钻探规程》、《煤田勘探钻孔工程质量标准》、《煤田地球物理测井规程》、《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》及全国矿产储量委员会颁发的《煤炭资源地质勘探规范》执行。具体做法是：钻孔设计由技术方下达后，必须由业主、设计部门、施工方、监理审核后签字，设计方可生效。开工必须填写开工通知书，经业主、监理、技术方、施工方验收钻探设施、机械设备、材料供应、场地设施并在开工通知书上签字后方可开工。杜绝不具备开工条件而硬性施工的现象，同时又避免了工程前期质量没有保证的弊病。3 冲洗质量控制(1)松散破碎地层：由于在此地层主要采用大径钻具钻进，增加冲洗液冲孔时的过流断面，减少液流阻力以及冲洗液的压力激动而引起孔壁破坏；同时，采用优质低固相冲洗液保护孔壁，冲洗液各项指标以控制在下列范围为官：黏度18-25 S，比重，失水量每30min小于15 ml，泥皮厚度小于1 mm，含砂量小于4%，pH值8-9。(2)水敏性地层：此类地层主要是采用钻进冲洗液护孔，冲洗液的滤液性能和泥皮质量(或孔壁网状膜结构强度)是影响孔壁稳定的关键因素。因此，控制钻井液失水量，增强泥皮强度或冲洗液在孔壁所形成的高分子网状结构“胶膜”强度，减少冲洗液中自由水的含量，降低滤液对岩石的渗透水化和提高滤液对岩石的胶结力是至荚重要的。冲洗液性能为：失水量小于10mL，泥皮厚小于l0inn。(3)漏、涌水地层：这类地层在煤田施工中难度是最大的。根据岩石结构与长期施工经验，煤系地层的漏失大多由于裂隙漏失和含水量水层层位漏失与松散破碎孔隙产生的长孔段漏失。在现阶段，胶结堵塞法比较适用于较小的涌水地层。主要配方是浓泥浆中加入质量分数为50X10 的PHP，再加入惰性材料搅拌均匀，随着钻进可逐渐堵塞漏失通道。4 掏穴作业质量控制(1)掏穴前应将井内的岩屑冲干净，确保井眼畅通。(2)下入液压割管刀前在井口必须做开刀试验，同时记录水泵的压力，记录当打开刀体到下位时的最大压力数值，注意观察工具开合是否灵活，打开后的直径是否符合设计要求。(3)下钻时要稳、慢，防止刀具碰撞套管或损伤刀刃，一旦遇阻应上提钻具，人工回转钻具后试下放，顺畅后继续下钻，否则起钻通井。(4)工具下放到掏穴井段后先开车慢速回转并试开泵，逐步向孔内增加流量，观察泥浆泵压力是否达到设计值及开车回转时的扭矩。如果扭矩大则减小泵量，这样可以减小刀体的直径，回转阻力变小。(5)铣割玻璃钢套管时，先将钻具下到设计位置后，开车慢速回转，逐步调整好泵量达到刀体最大值时，可以给压钻进实施铣割作业。(7)每掏穴 m，应放慢进尺或停止进尺，加钻孔漏失后，首先向孔底压入麦杆、锯末等材料，然后在把钻具提离孔底，调整泥浆性能，最后开始钻进，边钻进边堵漏，直到深入达到一定标准后，钻孔停止漏失，恢复正常钻进。5 瓦斯抽放质量控制瓦斯是与煤炭伴生的优质洁净能源，其主要成分是甲烷(CH4)。瓦斯是一种宝贵的资源，原始状态的瓦斯赋存于煤层或邻近煤层的岩层中，相对密度比空气小，具有一定的释放压力，在煤矿开采过程中，随着煤岩层的移动而释放出来，极易引发瓦斯突出、爆炸、燃烧等恶性事故，时常引起重特大瓦斯事故的发生，是煤矿安全生产的大敌。井下钻孔瓦斯抽放技术是在井下的巷道中设置钻场，顺煤层或穿煤层进行钻进抽取瓦斯，目前国内煤矿使用的主要方法有：顺层密集长钻孔抽放、网格式穿层钻孔抽放和顶板走向长钻孔抽放邻近煤层瓦斯技术，其中后者是针对高瓦斯无煤柱综采或综放工作面的特点，为解决瓦斯超限问题，采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔代替顶板瓦斯巷道抽放上邻近层瓦斯。该抽放方法与顶板岩巷抽放法、顶板穿层短钻孔抽放法相比，技术上和经济上具有显著的优越性。尤其对于采掘接续紧张的矿井，其优越性更为突出。6 其他 地质与钻探密切配合各类钻探手段的应用均服从于煤田勘查的地质任务。(1) 钻探人员要了解矿井设计开拓方案及设计、基建与生产部门对地质工作的要求，了解煤田区内地质体的特征、变化规律以及要解决的主要地质任务。据此在资料采集、处理及解释阶段作好各项研究分析工作，“需要什么，研究什么”，从获得丰富信息的各类地震时间剖面中提出相应的地质成果。(2)煤层厚度及奥灰顶界深度等资料，用钻探予以验证。对验证中存在的差值，经地质人员综合分析，及时反馈到理论上予以总结与提高，不断地往复，极大地提高地震勘探工作精度，开拓新的应用领域。 完善钻探效率定额众所周知，影响钻探效率的原因很多， 并非完全由钻探设备决定。因此， 以钻探设备为依据来确定钻探效率定额， 必然不能对提高钻探效率起促进作用。为了完善钻探效率定额，应将设备与其他影响因素， 以及管理措施统一起来考虑。其他措施还包括注重技术人才培养与使用，加大科研工作力度，解决生产技术难题，做好技术储备；并认真做好科研成果到生产力的转化工作。还要积极投身社会主义市场经济中，发挥煤炭地质单位的比较优势，在钻探延伸业-社会地质、岩土钻掘基础工程施工领域开拓自已的立足之地，走出自己的发展之路。 石化工程的质量管理探讨摘要：随着我国经济的发展及其对于石油的需求量越来越多，我国的石化建筑工程得到了突飞猛进的发展。但是石油工程施工具有投资相对较高、应用技术的科技含量高、风险性高、安全要求高等特点，其质量要求比一般工程要高得多。因而必须更加重视和加强石化建筑工程施工中的工程质量管理，提高石化建筑工程的施工质量。关键词：石油；石化工程；质量管理工程项目的质量管理是设计和施工管理中不可或缺的重要一环，有着极其重要的地位与作用。众所周知，石化工程项目是一个极其复杂的过程，其影响质量的因素很多，如设计、材料、机械、地形、地质、水文、气象、施工工艺、操作方法、技术措施、管理制度等，均直接影响着工程项目的施工质量。那么如何更好地开展石化工程质量管理与质量监督工作，确保工程质量是一个严峻的挑战。1 石化工程的特点石油化工项目除具有一般建设项目的共性外，还有其自身鲜明的特点。 质量要求高石化工程涉及的专业广泛，建成后的生产装置大多处于高温高压、易燃易爆、有毒有害的苛刻条件下工作，属高危险性项目。建设项目的实现过程工程技术复杂，质量要求高，作业难度大，专业多，设备器材品种繁杂，检验严格，而且技术更新快，影响质量的因素不易掌控。 技术难点多石化项目的实现过程技术难点集中体现在大型机组安装、大型储罐和设备制作、大型集散控制系统的组态和调试、大型设备的吊装以及特种材料的焊接等方面。这就要求参与石油化工项目建设的施工单位、设计单位、监理单位和总承包单位等责任主体必须拥有相应的技术和管理能力。 其他施工周期长，跨越季节幅度大，地上地下作业，作业区抵御自然气候变化能力差；材料用量大，品种规格多，现场存储量有限，批次进场检验频繁；劳动层工种多，施工过程流水分段，立体交叉，主要工种作业重复递进；传统施工技术和现代施工技术并存，规范、标准具体明确；资金使用量大，周转期长。2 工程项目施工质量管理的含义质量管理是GB/T 19000采用ISO 9000-2000质量管理体系标准的一个质量术语，是指确立质量方针及实施质量方针的全部职能及工作内容，并对其工作效果进行评价和改进的一系列工。质量管理是一项系统工程．涉及各行业、各部门的各个领域，包含了产品质量、工程质量、服务质量和施工作业质量等，它贯穿于整个生产经营工作之中。就石化工程行业而言，质量管理主要是针对施工质量，其质量管理水平的高低，直接影响着石油化工的效益与发展。质量管理不仅是企业维持正常生产秩序的基础保证，更是石化工程施工活动中一项不可或缺的重要工作，在企业经营管理中占有重要的地位，是不可替代的。3 创新石化工程质量管理的探讨 强化工程项目质量管理理念实行项目质量管理，观念转变是关键，要贯穿于实践过程的始终。唯有当工程项目人员树立起“以满足业主需求为准则，以追求工程建设最优为宗旨，以实现整体效益最大化为目标”的工作理念，石化工程公司才能取得工程项目质量管理的成功。为强化工程项目质量管理理念，可以做好以下几方面工作：第一， 将招标文件、工程原始资料和业主的需求变化作为工程设计管理的根本依据，将向业主提供优质服务作为工程管理的惟一目标。第二，项目人员要充分利用自己的才智，为业主提出可供筛选的多个方案和富有建设性的意见或建议。第三，要坚持采用先进适用技术，不懈追求工程设计的精益求精，实现质量与效益的最佳结合。第四，将主动的应变意识、灵敏的开放思维、快捷的反应能力和勇于承担挑战的信念，贯穿于工程设计项目管理的全过程。 建立质量目标责任制企业必须层层建立质量保证体系，突出质量否决权，并实行重奖重罚，使职工的切身利益、企业的兴衰和产品质量紧密地联系在一起。该制度由质量检验和工序管理两个方面组成。质量检验包括对原材料、半成品、设备的检验。工序管理主要是建立质量管理点，消化工艺文件，严格工艺规律， 进行工艺分析， 管好人、机、料、法、环境诸因素中的主要要素。在质量保证体系运行中，应强调质量目标责任制，使参加施工的全体人员都有质量保证职责，任何质量工作都有专人管理。严格按照自检、互检、专职检制度，对每一道施工工序进行高标准、高质量的检查和监控。 积极采用科学技术全面实施质量管理，努力提高施工技术水平是创造优质量工程的重要条件，施工质量控制与技术因素息息相关，技术因素除了人员的技术素质外，还包括装备、信息、检验和检测技术等。科技是第一生产力，体现在施工生产活动的全过程，技术进步的作用，最终体现在产品质量上。为了保证工程质量，应重视新技术、新工艺的先进性和适用性。在施工的全过程中，要建立符合技术要求的工艺流程、质量标准、操作规程，并建立严格的考核制度，不断改进和提高施工技术和工艺水平，以确保工程质量。 完善质量管理的监控体系质量体系是为实现质量保证所需的组织结构、程序、过程和资源。企业按照IS09000标准建立的质量体系要覆盖工程质量形成的全过程并有效运行。企业首先要注重提高各级一把手的质量意识，发挥总工程师和技术负责人的重要作用，建立以经理为第一责任、总工程师全面负责、各级质量、技术管理部门和质量监督部门实施的监管体系，培养一批内审和管理、监督专家队伍。其次是项目管理机构应做到熟悉设计文件，并针对工程特点，施工难度及业主工作要求，配备相应人员，明确工职责，完善项目管理机构的监控体系，制订出具有可操作性和指导性的管理规划和实施细则，订出监控的工作制度、工作程序和措施，配备工程所需的检测设备，为管理工作的展开做好准备。第三是坚持“三检制”和隐蔽验收制度，每个分部、分项工程都严格按照国家工程质量检验评定标准进行质量评定。使施工现场事事、处处、时时、人人都严格按照质量管理制度和规范、规程办事，确保质量体系覆盖从工程开工到竣工验收的全过程，才能保证项目质量目标的实现。 实行工程划分石油化工项目几乎都是庞大的系统工程，它们共同的特点是投资巨大、专业齐全、流程复杂、自动化控制。如果没有一个科学的工程划分。管理起来难免顾此失彼，相反如果工程划分得条理清晰，就可以采用分头管理，理连接的方法进行管理，达到事半功倍的效果。譬如：把一个单项工程分为若干个单位工程。由专人分别负责管理，然后找出这些单位工程互相联系和制约的关系，排定出每个单位工程的开工顺序和开竣工日期，把这些单位工程连接起来就基本形成了总体网络计划。在工程施工阶段，管理者可以轻松地指出不同时期关键工作在哪个单位工程的哪道工序上，时时能突出工作重心。即使工程建设不能顺利进行，也能清晰看出问题所在及由谁负责。便于分清责任和落实整改。同理，条理清晰的工程划分也有利于质量控制和费用控制。总之，石化工程的质量管理是一个系统工程，由于其产品生产周期长、自然环境影响因素多等特点，决定了质量管理的难度大。为了保证工程质量，我们必须把石化工程的质量管理纳入正规化、标准化中去，必须总结操作经验，在项目的实践中不断摸索前行。。。<2>齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损.风力发电机组齿轮箱在传动系统中的作用是等功率地将风轮获得的低转速的机械能转变成高转速的机械能，传动系统中的齿轮箱是载荷和转速匹配的中心部件。因此齿轮箱的运行状态和技术参数直接影响到整个机组运行的技术状态。正是由于齿轮箱的技术功能特点，在风力发电机组传动系统中的齿轮箱一般都设计有相应的监控设施，控制系统可以实时地监控其中的轴承温度、润滑油温，润滑系统的油压，润滑油位，并且根据环境条件的不同，配备有润滑油的加热和散热装置，控制系统可以根据润滑油的温度自动地启动散热装置和加热装置，以使齿轮箱尽可能地工作于最佳状态。1. 齿轮箱的监控系统齿轮箱的监控系统主要由润滑油温度传感器、润滑系统油流传感器、压力表、润滑油位传感器、散热装置、加热器等设施组成。系统的结构原理可以去看下图片：2. 齿轮箱监控系统与主控系统的关系温度传感器将箱体内的润滑油温度以模拟电压信号的形式发送到控制计算机，控制计算机首先将润滑油温信号和环境温度信号进行处理形成数字控制信号，根据控制信号的不同，计算机将触发不同的控制逻辑，控制逻辑输出相应的控制信号驱动继电器或发出报警信号，继电器的状态决定相应接触器的断开和闭合，接触器的状态直接控制相应执行元件的动作，如散热风扇的启动和停止、加热电阻的接通和断开、自动停机等。油位传感器根据润滑油位的高低发出一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。油流传感器发出的也是一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。3. 齿轮箱监控系统运行技术状态的判别以某种 660kW风力发电机组的齿轮箱监控系统为例，该齿轮箱的润滑系统采用了主动润滑方式，对于齿轮来说，属于飞溅润滑和喷淋润滑相结合的混合润滑，对于轴承来说则是强制性润滑。该润滑系统由齿轮泵、散热风扇、过滤器、油流传感器组成，其中的油流传感器用于检测润滑系统油流的状态，在正常工作状态下，该传感器会向控制计算机发出信号，表明润滑系统工作正常，如果润滑系统中过滤器堵塞或油流量不足而使系统的压力降低到一定值时，该压力传感器会立即中断向中心计算机发出的信号，控制计算机检测到该信号中断后，便立即发出报警信号并使机组停止运行。过滤器是油路系统中的另一个功能部件，在正常工作状态下，油流通过进油口进入滤芯外腔，经滤网过滤后进入滤芯内腔出油口；为了在各种状态下保证润滑油的流量，在过滤器中设置了一个旁路阀，目的是在滤网阻塞或气温较低引起润滑油的粘度增加时，打开旁路阀，一部分润滑油经旁路阀直接到达出油口，保证润滑系统有足够的供油量；另外过滤器上还设计了一个极限开关，当油路和滤芯内腔的压力差超过一定限度时，该极限开关便打开以指示滤网太脏，或润滑油粘度太大。温度控制是齿轮箱运行状态控制的另一个重要组成部份，以某种660kW风力发电机组的齿轮箱系统为例，控制系统实时地对齿轮箱的润滑油温度进行着监控。该温度控制系统有温度传感器、散热装置、加热装置组成。控制系统连续地读取齿轮箱温度传感器发来的温度信号，若环境温度高于15℃或齿轮箱润滑油温高于60℃，则控制系统使加热电阻断电，停止加热；冷却系统的控制原理是，当齿轮箱的温度高于60℃时，则启动散热器风扇，在此状态下即使齿轮箱的润滑油温降到了60℃时以下，散热器风扇也会继续工作一段时间再停止运行；如果控制系统检测到齿轮箱温度超过85℃，则发出报警信号并使机组停止运行，在此状态下应检查加热系统和散热系统是否工作正常，如果加热系统和散热系统工作正常则需检查齿轮的啮合状态和轴承的润滑状态和振动指标。齿轮箱的油位是保证齿轮箱正常运行的关键要素之一，在某种 660kW的齿轮箱上，除了设计有观察窗外，还设计有一个油位传感器，该传感器在齿轮箱内的油位低于设定值时向控制计算机发出信号，控制系统检测到该信号后立即发出报警信号并使机组停止运行。4. 结论和建议 齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损.（完）

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在我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70％左右，预计到2050年还将占50％以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。2002年全国煤炭总量为13．9亿吨，2003年为16．0亿吨，2004年煤炭产量尽管达到了19．60亿吨，2005年达到21亿吨，仍不能完全满足需求[1_2]。当前，我国经济的快速增长，对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须确保煤炭工业*文章编号：1003—3033(2006)05—0042—05；收稿日期：2006—02—10；修稿日期：2006—04—12万方数据第5期林柏泉等：我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析·43·持续、稳定、健康的发展。2当前煤矿安全生产形势我国95％的煤矿开采是地下作业，煤矿安全生产形势仍十分严峻，具体表现为：1)煤矿事故的死亡人数占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的死亡人数的72．8％～89．6％(2002--2005年)；2)煤矿企业一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的71％。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的，造成的损失是极其惨重的。例如：2004年10月20日发生在郑州大平煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡148人；2004年11月28 Et发生在铜川陈家山煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡166人；2005年2月14 El发生在阜新孙家湾矿的瓦斯爆炸事故，死亡214人；2005年11月27 El发生在七台河东风煤矿的煤尘爆炸事故，死亡171人[3-51。3)由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下，与先进采煤国家的差距很大。20(K卜_2004年我国煤矿的百万吨死亡率为6～3，而国外先进采煤国家煤矿百万吨死亡率非常低。如2000年，南非煤矿的百万吨死亡率为0．13，印度为0．42，波兰为0．26，俄罗斯为0．46。2002年美国煤矿百万吨死亡率只有0．025。由此可见，我国煤矿安全生产水平与国外先进采煤国家相比，还有很大差距蚓6。4)煤矿特大及特别重大瓦斯(煤尘)灾害事故的频发不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重地影响了我国的国际声誉。在以人为本、关爱生命、建立和谐社会的背景条件下，我国煤矿必须大幅度减少和控制特大以上瓦斯事故的发生。5)实际上，煤矿瓦斯事故的发生不是偶然的，它是以往煤矿生产过程中存在问题的集中暴露，涉及许多方面，既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人为的条件以及国家的体制、管理、经济政策，社会的传统观念，煤矿企业的文化素质等等。3煤矿生产中存在的主要问题[7]1)我国煤层自然赋存条件复杂多变，影响煤矿安全生产的因素多，是造成事故的客观因素。我国煤矿开采的煤层大多属于石炭二迭纪的煤层，其中瓦斯含量大、煤层透气性低，地质构造复杂，不易在开采前抽放瓦斯，但在采掘时，瓦斯放散量大，再加上开采煤层地质条件复杂和开采规模的扩大、开采集约化程度的提高，导致采动诱发的应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场的变化更加复杂多变，原有安全技术及理论基础已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。在一定条件下容易诱发煤与瓦斯突出和瓦斯的突然涌出现象，造成瓦斯事故。中国的煤矿都是瓦斯矿，且高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占48％，突出灾害的发生次数为世界之最，每年达数百次。突出的规模为几百吨、几千吨，甚至超过万吨，需要解决的技术难题多。而美国、澳大利亚的煤矿多为露天矿，煤层的赋存条件相对简单，有突出灾害的煤矿所占比例小，所采取的措施往往是停产关闭。但是，我国的情况不同，在目前的能源供应条件下，对高瓦斯矿井和突出矿井，不可能采取停产关闭的措施。为此，只能是自主开发与之相应的安全技术相结合，以确保高瓦斯矿井和突出矿井的安全生产。

李元建 范云霞

（河南省煤炭地质勘察研究院 郑州 450052）

作者简介：李元建，1953年生，男，河北南宫市人，高级工程师，1976年毕业于焦作矿业学院，现从事煤炭地质勘查、煤层气勘探研究工作。

摘要 煤层气（煤矿瓦斯）是煤的拌生矿产，是一种优质能源，它具有洁净、方便和高效等特点。对煤矿瓦斯的抽放与利用不但能够提供更加充足、洁净、高效能源，而且能够消除瓦斯对煤矿安全生产带来的不利影响，通过对崔庙煤矿二1煤瓦斯地质特征和资源量的分析，采用净现值、内部收益率和投资回收期确定瓦斯抽放的经济可行性。

关键词 煤矿瓦斯 抽放与利用 崔庙煤矿

Feasibility Study on Gas Drainage of Coal beds in Cuimiao Coalmine of Xinggong Coalfield

Li Yuanjian，Fan Yunxia

（Henan Institute of Coal Geology and Survey 450052）

Abstract：As a kind of associate gas with coal，CBM（coal gas）is considered as a high quality energy because of its characteristics of cleanness，convenience and and utilization of coal gas can not only provide clean and high-efficient energy，but also eliminate the bad effect of coal gas on safety production of the analyses of geological feature and total resources of CBM in the coal seam of Cuimiao coalmine，the feasibility on the drainage of coal gas was discussed by the methods of NPV，IRR and Investment return term.

Keywords：Coal gas；Drainage and utilization；Cuimao coalmine

煤层气（煤矿瓦斯）是煤的伴生矿产，是一种优质能源，它具有洁净、方便和高效等特点。对煤矿瓦斯的抽放不但能够提供更加充足、洁净、高效能源，而且能够消除瓦斯对煤矿安全生产带来的不利影响，因此，国发办已将煤层气（煤矿瓦斯）抽采和利用列入“十一五”规划，提出煤层气（煤矿瓦斯）开发、抽放和利用方面的16条意见，明确了鼓励瓦斯抽采和利用的配套法规，提出了资金补助支持和税收优惠政策，为瓦斯抽放和利用工作指明了方向。本文以荥巩煤田崔庙煤矿为例，探讨二1煤层瓦斯抽放的可行性。

1 崔庙煤矿地质简况

崔庙煤矿位于荥阳市崔庙镇邵寨村，北距荥阳市16km，东距郑州市36km。东西走向长，南北倾斜宽，面积，南部以二1煤层露头风化带为界，北部以马泉沟断层（落差25m）为界。二叠系山西组二1煤层为区内主要可采煤层，煤层厚度变化较大，煤厚～，平均煤厚，属中～厚煤层，二1煤地质储量2028×104t，可采储量×104t，后备储量13000×104t。采用一对立井上下山开拓方式，经技改后采用两立一斜开拓方式，目前未进行开采，具体开采方案等设计通过后确定。二1煤层顶板普遍为构造破碎带，为泥岩或炭质泥岩，一般厚10m，而且自煤层顶板面往上岩石破碎程度逐渐减弱。水平方向上，在底板标高-100m 水平以上，岩体结构类型属不稳定的散体结构，在-100～-300m水平范围，岩体结构类型属稳定性较差的碎裂岩体结构，在-300m水平附近以深，属于基本稳定的层状岩体结构，直接底板多为泥岩或砂质泥岩，间接底板为中细粒砂岩或粉砂岩，属稳定底板。

2 矿井瓦斯

二1煤层煤体结构以粉煤为主，属于全层构造软煤，煤层原生结构遭到强烈破坏，呈挤压、揉搓构造特征，偶尔夹块煤也是粉煤压固而成，强度极低，指压可碎，破坏类型为Ⅳ。瓦斯含量～，煤层瓦斯压力～3MPa，煤的瓦斯放散初速度（∆P）为11～46，平均，煤的坚固性系数（f）为～，平均，突出危险性综合指标K=118，有煤与瓦斯突出危险。二1煤层相对瓦斯涌出量为。瓦斯含量每百米增加。回采工作面瓦斯涌出量为186×104m3，采空区瓦斯涌出量为34×104m3。该矿曾发生两次煤与瓦斯突出，2002年12月在掘进11031下顺槽揭石门过程中发生一次发生煤与瓦斯突出，突出煤量430 t；2004年9月29日11031在下顺槽掘进过程中发生一次发生煤与瓦斯突出，突出煤量800 t。两次突出标高均在+20m 水平，一般在+50m以浅为煤与瓦斯一般突出，+50m以下则为煤与瓦斯严重突出危险区，突出强度随开采深度增大而增大，矿井二1煤与瓦斯突出频率高，以中、小型突出为主，几乎是有掘必突；突出多发生在顶层掘进煤巷之中，其次是石门揭煤，采煤工作面偶有突出；在断层附近20m范围最容易发生突出。

3 抽放瓦斯必要性

从煤与瓦斯突出现状看抽放瓦斯的必要性

煤矿安全规程对开采煤与瓦斯突出危险的煤层，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时瓦斯抽放系统，崔庙煤矿开采的二1煤近两年有多次煤与瓦斯突出，符合建立瓦斯抽放系统的必要条件。

从资源利用和环保的角度看抽放瓦斯的必要性

煤层气是赋存在煤层中以甲烷（CH4）为主要成分的非常规天然气，矿井瓦斯实际上就是煤层气和空气的混合气体，热值与常规天然气相当，发热量在8000大卡至9000大卡以上，是通用煤气的2～5倍，燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。清洁发展机制（CDM）是《京都议定书》所规定的缔约方在境外实现部分减排承诺的一种履约机制。其目的是协助未列入缔约方实现可持续发展以及《气候变化框架公约》的最终目标，并协助缔约方遵守《京都议定书》第三条规定的限制和减少排放的定量承诺。CDM的核心是允许发达国家和发展中国家进行基于投资项目的“经证明的减排量（CE R）”的转让与获得。煤层气开发是实施CDM项目的重要领域，煤矿瓦斯的利用将会收到增加清洁能源供应，改善煤矿安全和保护全球环境的多重效益。崔庙煤矿二1煤层的瓦斯储量为×108m3，可抽瓦斯量为×108m3，这说明崔庙煤矿瓦斯资源较为丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的资源条件。

抽放瓦斯的可行性

由于煤层中原始瓦斯含量并不可能100%地被抽出，目前更多的是采用矿井瓦斯抽放率和相对瓦斯抽放量来衡量钻孔抽放煤层瓦斯的效果。煤层瓦斯抽放效率的大小主要取决于钻孔自然排放和实抽瓦斯量的大小。钻孔抽放煤层瓦斯的难易程度主要取决于两个方面：其一是煤体本身所具备的条件，主要包括煤层原始瓦斯压力和煤体透气性的大小；其二是取决于抽放瓦斯的技术条件，主要包括：钻孔密度、封孔技术和抽放时间。因此，钻孔抽放煤层瓦斯的可行性指标严格而言并不具备统一的标准，而是与矿井的生产状态、抽放设备、工艺水平等方面因素有关，崔庙煤矿二1煤层的煤层透气性系数为8m2/MPa2·d，百米钻孔瓦斯涌出量。属可以抽放类型。

4 煤层瓦斯合理预抽方式

崔庙煤矿瓦斯主要来源于二1煤层，根据预测，回采工作面瓦斯涌出占35%，掘进工作面瓦斯涌出占45%，采空区瓦斯涌出占20%。可以采取本煤层顺层钻孔抽放、底板岩巷穿层钻孔抽放瓦斯技术。

本煤层顺层钻孔抽放

顺层钻孔的钻场位于二1煤层的煤巷内，抽放钻孔沿着二1煤层布置，钻孔之间可互相平行，也可交叉。

底板岩巷穿层钻孔抽放

穿层钻孔的钻场布置在二1煤层底板距二1煤层10～20m左右，选择薄煤层开半煤岩巷作为专用瓦斯巷，在该巷每隔20m 开凿钻场。掘凿半煤岩巷和钻场可以采用宽幅掘采煤体，巷旁多余煤体的被采出空间用断面内岩石回填法处理，这样不仅多采出了煤炭、降低了掘进成本，又实现了无矸石运输的绿色开采。该岩巷可兼探水、疏水、堵水工程的施工巷，可预处理开采期间底板水患，保证生产安全。

5 抽放设备选型

瓦斯抽采泵的选型十分重要，选型的原则是既要满足瓦斯流量的需要，又要满足煤矿安全生产的需要，同时还要考虑经济效益，既不能过大，也不能过小，如果没有特别要求，所需泵的流量可以根据下面公式计算：

中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集

式中：Q——泵的额定流量，m3/min；∑Q纯——最大纯瓦斯量之和，m3/min；X——泵入口处的瓦斯浓度，可取30%；H——泵的机械效率，取80%；K——综合系数，一般取。

所需泵的压力可以根据下面公式计算：

P=（H总+P孔）×K

式中：P——泵压，Pa；H总——管路总阻力，Pa；P孔——单孔负压（取 13340），Pa；K——备用系数，取。

管材选择

瓦斯抽采管路的选型主要根据流量和管路负压来选取，管径取决于瓦斯流量的大小，管材则取决于管路的负压。抽放管材的选择和管径确定抽放主管选用HW—KF G矿用玻璃钢（有安全许可标志），直径为DN350×9mm，分支管路选择热轧无缝钢管，支管管径为D159×。

抽放管路管径计算

根据抽放管道的范围和所负担的抽放量的大小，管径的选取可根据下列公式计算：

中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集

式中：D——管道内径，m；Q——管内混合流量，m3/min；V——管内瓦斯流速（取10～15），m/s。

6 经济评价的方法、依据和评价指标

评价方法及指标

采用现金流量分析法作为本次经济评估的基本方法。评价的过程是以每一年度作为基本时间单元，计算出该年总收入及各项支出，用收入减去支出，求出每一年度的纯收入，最后综合计算出评价期限内的净现值、内部收益率和投资回收期，以这三个主要指标来确定瓦斯抽放的经济可行性。

经济效益评价

崔庙煤矿可抽出二1煤层瓦斯资源量×108m3，若将抽出瓦斯的60%加以利用，可利用瓦斯资源量×108m3，可实现销售收入31374万元，崔庙矿服务年限为年，瓦斯抽放生产周期按20年计算，投入开发后内部收益率为，大于基准收益率12%，投资回收期年，小于基准回收期6年，财务净现值为1569万元，从以上分析结果可以看出，在瓦斯气价格元/m3的情况下，投入开发项目在经济上是可行的，并且具有良好的经济效益。

7 结语

崔庙煤矿二1煤瓦斯资源量为×108m3，其中可抽出瓦斯资源量为×108m3，年平均可抽采资源量为×108m3。据该煤矿二1煤瓦斯抽放参数预抽该煤层瓦斯还是可行的，抽放基本条件也是成熟的，瓦斯抽放有利于改善目前矿井安全状况，提高煤炭产量，将抽出的瓦斯作为能源加以利用，可减少矿区环境污染，取得良好的环境效益，以净现值、内部收益率和投资回收期，计算将取得十分显著的社会效益、经济效益。

参考文献

[1]河南煤田地质局.1995.河南省煤层气资源评价

[2]河南煤田地质局.1995.荥巩煤田煤层气资源评价

[3]于不凡.2005.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册.北京：煤炭工业出版杜

[4]叶建平，秦勇等.1998.中国煤层气资源[M].徐州：中国矿业大学出版杜