煤矿瓦斯排放与利用(wzf)

煤矿瓦斯排放与利用王兆丰研究员/博导/国家安全生产专家河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/172提纲：一.全国煤矿瓦斯涌排现状与预测二.煤矿瓦斯排放的影响三.煤矿中、低浓度瓦斯治理与利用四.煤矿瓦斯减排与利用CDM研究五.主要结论河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/173一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况27个省、直辖市、自治区，1264个县均有煤矿分布，占行政区划的44.2%；2007年7月全国共有各类煤矿12577处；57个市县瓦斯灾害比较突出；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/174一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况国有重点煤矿总数681处、其中纳入45户重点监控企业的煤矿共414处；国有地方煤矿总数约2210处；全国煤矿中高瓦斯矿井4462处，煤与瓦斯突出矿井911处；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/175一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况国有重点煤矿多分布在我国中北部地区；低瓦斯矿井主要分布在我国北部；高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要分布在我国中东部、中南和西南部地区；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/176一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状矿井瓦斯等级分类低瓦斯矿井高瓦斯矿井瓦斯突出矿井国有重点矿煤炭产量（万t/年）1,800到15,100(10)600到1,800(6)300到600(2)200到300(1)0到200(14)国有重点矿煤炭产量和瓦斯等级分布情况国有重点煤矿产量和瓦斯等级分布概况•国有重点煤矿煤炭多产自我国中北部•低瓦斯矿井主要分布在我国北部，而高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要分布在我国中东部和中南部•2003年国有重点煤矿瓦斯涌出量62.3亿m3•2005年全国煤矿瓦斯涌出量150亿m3河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/177一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况几乎所有矿井均有瓦斯涌出；2002年初步调查全国煤矿瓦斯涌出量100亿m3；2003年国有重点煤矿瓦斯涌出量约62.3m3；2005年全国煤矿瓦斯涌出量约130-150亿m3；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/17826%20%54%低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井15%30%55%低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井11%48%41%低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井52%1%47%低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井52%1%47%低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井a.矿井数量b.煤炭产量c.瓦斯涌出量国有重点煤矿中，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井数量和煤炭产量比例都在50%左右，这使得高瓦斯突出矿井瓦斯涌出量所占比例接近90%。一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/179一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况国有重点煤矿瓦斯涌出情况差异较大；除少数煤矿（如晋城、阳泉）外，多数矿井瓦斯涌出较低；高瓦斯，突出矿井平均瓦斯涌出量20Mm3/a左右；低瓦斯矿井平均瓦斯涌出量2Mm3/a左右河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1710一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况国有重点煤矿瓦斯涌出量呈逐年增加趋势，这与煤炭产量增加趋势一致；瓦斯涌出量的增幅小于产量的增幅，瓦斯排放系数稳中有降；低瓦斯矿井瓦斯涌出较为稳定，基本上不受煤炭增产的影响；高、突矿井的瓦斯涌出基本上随煤炭产量增加而增加。河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1711随着我国煤矿瓦斯抽放技术日臻成熟，我国国有重点煤矿瓦斯抽放量逐年增加。据调研计算结果。2006年全国瓦斯抽放量达到32亿m3，其中国有重点煤矿26亿m30510152025301997年1999年2001年2003年2005年一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状3.国有重点煤矿瓦斯抽放情况河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1712一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状3.国有重点煤矿瓦斯抽放情况认真贯彻“十二字”方针，加大了瓦斯抽放力度，瓦斯抽放装备和工艺的技术进步，使我国国有重点煤矿瓦斯抽放量逐年提高。全国瓦斯抽放量2006年达32亿m3，2007年达43亿m3；多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在6Mm3/a左右；贯彻“十六字”工作体系后，抽放量将进一步提高河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1713一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2826242220181614121086420403020100Std.Dev=6.38Mean=6N=201.00多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在6Mm3/a左右注1：横坐标为年瓦斯抽放量，单位：Mm3/年；纵坐标为矿井个数，单位：个。注2：年瓦斯抽放量小于30Mm3/年的抽放矿井瓦斯抽放量分布直方图。河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1714一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状多数抽放矿井的瓦斯抽放率在30%左右ratio_CMMD90.085.080.075.070.065.060.055.050.045.040.035.030.025.020.015.010.05.00.03020100Std.Dev=16.83Mean=29.5N=187.00注：横坐标是瓦斯抽放率（%），纵坐标是矿井数量（个）河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1715一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状多数矿井瓦斯抽放浓度在25%左右concentration62.557.552.547.542.537.532.527.522.517.512.57.52.53020100Std.Dev=13.16Mean=25.8N=198.00注：*按国家煤矿安全规程，瓦斯浓度≥25%才能进行抽放，否则必须放空，但为防止瓦斯积聚，允许使用移动抽放泵对25%以下煤矿瓦斯进行临时抽放注：横坐标是瓦斯抽放浓度（%），纵坐标是矿井数量（个）河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1716一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况49%36%15%低瓦斯矿井高瓦斯矿井突瓦斯矿井据调研计算，2003年国有重点煤矿瓦斯风排量47亿m3，其中低瓦斯矿井所占比例为15%，而高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井所占比例达85%河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1717一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况各矿风排瓦斯情况差异较大，寺河矿高达1亿m3以上，多数矿较小；高瓦斯突出矿井风排瓦斯量平均在14Mm3/a左右；低瓦斯矿井风排瓦斯量平均在2Mm3/a左右；多数矿井风排瓦斯浓度在0.2%左右；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1718一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况低瓦斯矿井涌出的瓦斯主要依靠风井排放;高瓦斯突出矿井的瓦斯1/3通过抽放系统抽排，2/3通过风流排放;瓦斯风排仍然是煤矿瓦斯的主要排放方式.河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1719一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况与国有重点煤矿相比，地方煤矿中高瓦斯、突出矿井所占比重小，多数为低瓦斯矿井；山西地方煤矿中，低瓦斯矿井约占90%河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1720一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况地方煤矿瓦斯涌出与高瓦斯突出矿井数量有很大相关性晋城市高瓦斯矿井116个，占山西地方矿高瓦斯矿井的34.8%.其中，相对瓦斯涌出量大于20m3/t的矿井有48个；山西省5个有煤与瓦斯突出的地方矿均在晋城，其瓦斯排放系数高达45m3/t；晋城市地方矿加权平均后的瓦斯排放系数在25%左右；河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1721一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况乡镇煤矿瓦斯排放系数低，而国有地方和国有重点煤矿相当乡镇矿开采深度浅，煤层瓦斯含量低，使得瓦斯排放系数低；2003年晋城市瓦斯排放系数小于3m3/t的乡镇矿占全市乡镇矿总数的40%；国有地方矿瓦斯排放系数较高，晋城市瓦斯排放系数大于20m3/t的矿井占全市的70%；国有地方矿的瓦斯排放系数接近国有重点煤矿，即10m3/t。河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1722一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状6.全国煤矿瓦斯涌排量估计瓦斯涌出量（亿m3）瓦斯抽放瓦斯风排抽放量（亿m3）占瓦斯涌出的比例（%）风排量（亿m3）占瓦斯涌出的比例（%）国有重点煤矿62.2615.652546.6175地方煤矿30～504.8010~1625~4581~89全国煤矿90～11020.4518~2370~9077~82全国煤矿瓦斯涌排量估计（2003年）与其它研究机构近年来研究结果的比较每年，数据年代不详130中国工程院每年，数据年代不详194联合国有关机构96（2000年）130（2004年）煤炭信息研究院其中，国有重点煤矿62.74亿m3，国有地方及乡镇煤矿26.8489.58国家发改委能源研究所（2000年）备注瓦斯排放量（亿m3）研究单位和个人河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1723一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状瓦斯涌出量（万m3/年））1数据点=4,0002002年全国煤矿瓦斯涌出量估计瓦斯涌出量（万m3/年））1数据点=4,0002010年全国煤矿瓦斯涌出量估计2010年全国煤矿瓦斯涌出较2002年密集的省份主要集中在山西、淮南、淮北、贵州、东北一带，都是国家传统的产煤区和高瓦斯涌出区。值得注意的是，除西南外，我国西部大部分煤矿都是低瓦斯矿井，虽然未来煤炭产量增幅较为明显，但瓦斯涌出量同比增加很少，因此，未来瓦斯涌排治理及利用仍须以山西、淮南、淮北、贵州、东北为重点。河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1724二、煤矿瓦斯排放的影响1.我国煤层瓦斯资源与特征020406080100120俄罗斯加拿大中国美国澳大利亚德国波兰英国万亿m3国土资源部2006年公布为36.81×1012m3，与我国天然气相当，居世界产煤国前列。3328~1411~1936.86~7617~113河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1725二、煤矿瓦斯排放的影响总量东部西部中部100%31.46万亿m310.8%3.39万亿m325.4%7.99万亿m363.8%20.08万亿m3晋陕蒙54.8%北疆21.9%云贵川渝9.0%南疆-甘青3.5%黑吉辽1.1%冀鲁豫皖9.2%华南0.5%河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1726二、煤矿瓦斯排放的影响煤层瓦斯资源多为少生（气）中储（气）型和多生低储型，合计约占我国煤层瓦斯资源量的70%，仅有30%的煤层瓦斯有可能通过地面垂直钻井技术开采。58%14%28%少生中储型多生低储型多生高储型煤层瓦斯资源约70%分布在地下1000m以深，仅有30%分布在1000m以浅，从经济上进一步限制了地面钻井开采煤层瓦斯气能力。29%32%39%300~1000m1000~1500m1500~2000m河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1727二、煤矿瓦斯排放的影响2.煤层瓦斯抽排分类煤炭生产阶段资源枯竭，矿井废弃采前预抽或仅产气煤炭正常开采%CH413040809095CBM地面钻井煤层瓦斯气CMMd,u可利用的矿井抽放瓦斯CMMd,e未利用放空的矿井抽放瓦斯VAM矿井风排瓦斯AMM废弃矿井瓦斯河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所2019/8/1728二、煤矿瓦斯排放的影响3.煤矿瓦斯事故造成的危害24起死亡百人以上的特别重大事故中，瓦斯事故17起，事故起数占70.8%，死亡人数占61.4%；1次死亡3人以上的重特大事故中，瓦斯事故占55%；1次死