煤矿投入系统国外研究现状论文

煤层气是保留在生气母质——煤层中的气体，其成分以甲烷为主，是一种自生自储式的天然气。这种气体大多未经运移而分散在煤层中，部分聚集成“瓦斯包”，成为采煤中瓦斯突出的根源。长期以来，煤层气被视为灾害，以往很多工作都从煤矿安全的角度出发，开展瓦斯赋存和运移规律研究及相应的排放工程试验，在世界能源问题日趋严重的今天，煤层气作为一种新型能源受到许多国家的高度重视。如俄罗斯已将煤矿床看作“煤－甲烷”矿床，把甲烷视同煤一样进行开发利用。世界上74个发现有煤炭资源的国家中，35个国家开展了煤层气研究工作，其中约一半的国家开展了煤层气专门探井和生产参数测试等工作（图）。美国在煤层气研究开发方面一直处于世界领先地位，自20世纪70年代以来，美国能源部（DOE）制定了“非常规天然气回采计划”，从煤层气资源的基础地质研究到钻探、试采、强化和集输等方面投入了大规模研究工作，建立了煤层甲烷情报中心、煤层数据库和用于模拟煤层甲烷生产和水力压裂的数字模型，取得了控制煤层甲烷产能的地质因素及煤层的储集性能等方面的重大突破。1998年，美国的煤层气年产量就达到324×108m3。2005年全美17个含煤盆地，有圣胡安、黑勇士、尤因塔、阿巴拉契亚、汾河和拉顿等13个盆地开展了煤层气资源评价，煤层气生产井达到8万多口，年产量达到490×108m3。加拿大的煤层气开发试验始于1978年，2002年煤层气产量达到1×108m3，2004年猛增到×108m3；加拿大煤层气商业化开发高潮是2002～2004年，2002～2003年增加了1000口煤层气井，产量达到×108m3/a，2004年煤层气井总数达1900口，产量达到×108m3/a；澳大利亚煤层气总资源量（8～14）×1012m3，1996年以来到2004年，年产煤层气×108m3，单井产量3000～7000m3/d；俄罗斯煤层气抽放始于1951年，1990年达到巅峰，当年有48处煤矿抽放煤层气，年抽放量×108m3，之后，抽放量下降。英国目前有9口煤层气抽采井，主要用于发电。德国煤层气总资源量3×1012m3，1998年的煤层气年抽放量就达到×108m3，1998年和1999年修建了2座煤层气发电厂。印度煤层气资源较丰富，但勘探程度低，目前试验井的单井产量可达5000～6000m3/d。波兰下西里西亚、上西里西亚和卢布林盆地煤层气资源量约3×1012m3，政府将煤层气开发作为减少天然气进口的主要手段，今后五年计划在上西里西亚煤田开采煤层气50×108m3，下西里西亚煤田开采3×108m3。

图 世界煤层气研发现状图

（据贾承造等，2007）

全世界的煤估计含有3500×1012～9500×1012ft3的煤层气

我国煤层气工业起步较晚，大致可分为三个阶段：新中国成立后到20世纪70年代末，主要是以煤矿安全为中心的瓦斯抽放和利用阶段；从70年末到90年代初，是资源调查与评价、地面勘探开发试验和井下抽放利用阶段，韩城矿区煤层气地面勘探就是从90年代初开始的；90年代以来，煤层气进入大规模勘探、开采试验和商业化开发利用阶段。预计2050年全国煤层气年产量将达到500×108m3。

“七五”期间，我国设立了“中国煤层甲烷的富集条件和资源评价”科技攻关研究项目，对中国煤层气资源远景进行了分类，提出了选区意见，估算埋藏深度2000m以浅的煤层气资源量31×1016m3。“八五”期间设立了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术”和“有利区块煤层吸附气开发研究”攻关项目，从生产角度在山西柳林，安徽淮南等地施工十余口地面勘探井，进行了测试、压裂和排采试验。1989年开始，我国陆续开展了煤层气勘探井或试生产井的实践工作，从1992年开始，原煤炭工业部在联合国开发计划署的资助下，实施“中国煤层气资源开发项目”，原地矿部、原石油部开展的“八五”国家攻关课题“85－102项目”，联合国资助的“深层煤层气勘探项目”、2002年国家“973”“煤层气成藏机制及经济开采基础研究”等课题以及许多外国公司的投资咨询都为我国深入开展储层特性研究、开采技术试验研究以及经济可行性研究积累了丰富的经验。据国家新一轮油气资源评价办公室2008年8月18日的消息，最新评价资料显示，我国42个含煤盆地，煤层气资源总量达37×1016m3，可采资源量11×1016m3。

进入21世纪以来，煤层气开发迎来了快速发展时期，2006年底全国登记煤层气探矿权区块98个，总面积×104km2。在沁水、铁法探明煤层气地质储量1130×108m3，经济可采储量523×108m3。2007年设立了20多个煤层气专项试验区（图），截至2005年底，全国施工煤层气地面抽采井615口，仅2005年就施工330口。山西潞安、晋城，安徽淮南等进入商业化开采，2006年全国煤层气产量超过1×108m3，2007年地面产能达到10×108m3，产量5×108m3。2007年仅山西沁水盆地产能达到×108m3/a。辽宁煤田地质局在阜新施工8口煤层气生产井，2003年5月开始向阜新市供气，日供气量×104m3。山西晋城潘庄煤层气地面开发项目，施工了175口煤层气井，日产气约10×104m3；山西沁南潘河先导性试验工程，计划施工900口煤层气井，到2005年底完成钻井100口，日产气约8×104m3。2005年以来，港联公司在陕西韩城矿区登记了煤层气采矿权，开始进行井网开采，但由于种种原因，只施工了一口煤层气井。2004～2006年中联煤层气有限公司在韩城矿区板桥一带施工了煤层气专门勘探井11口，单井煤层气产量达到500～2000m3/d，2007年提交了储量报告。

图 全国煤层气试验区分布图

（据贾承造等，2007）

我国煤矿井下瓦斯抽采始于20世纪50年代初，1952年在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了首次井下抽放试验并获得成功，随后，逐步推广到全国高瓦斯矿井。1957年山西阳泉矿务局四矿试验成功了临近层瓦斯抽放，本煤层长水平井抽放是目前的最新技术。据统计，20世纪50年代，全国有抚顺、阳泉、天府、北票等矿区的6对矿井进行瓦斯抽放，年抽放量×108m3；60年代，焦作、淮南、中梁山、南桐、松藻、包头、峰峰等矿区的20对矿井抽放瓦斯，年抽放量达到×108m3；70年代增加到83对，年抽放量×108m3；80年代111对，年抽放量×108m3。2002年全国20个主要瓦斯抽放矿区95对矿井抽放瓦斯，年抽放量×108m3。经过50年的发展，煤矿井下瓦斯抽采，已由最初为保障煤矿安全生产到安全能源环保综合开发型抽采；抽采技术由早期的对高透气性煤层进行本煤层抽采和采区抽采单一技术，逐渐发展到针对各类条件适合于不同开采方法的瓦斯综合抽采技术。据统计，截止到2007年底，全国煤矿高瓦斯矿井4462处，煤与瓦斯突出矿井911处，在615处国有重点矿井中，煤与瓦斯突出矿井近200处，高瓦斯矿井152处，装备地面固定瓦斯抽采系统308套。2005年，全国井下抽采煤矿瓦斯近23×108m3，阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城、抚顺等7个矿区年抽采量超过1×108m3。2007年全国国有重点煤矿已有283处高瓦斯、瓦斯突出矿井建立了抽采系统，年瓦斯抽采量达×108m3，利用量×108m3，利用率，年抽采量超过1×108m3的有9个矿区。陕西彬长矿区大佛寺煤矿、铜川陈家山煤矿、下石节煤矿等开展了煤层气地面抽采，2006年陕西省26处高瓦斯矿井抽出的煤层气总量达×108m3，但利用率很低，进一步开发利用的潜力较大。

根据《全国煤层气规划》，2010年，全国煤层气（煤矿瓦斯）产量将达100×108m3，其中，地面抽采煤层气50×108m3，利用率100%；井下抽采瓦斯50×108m3，利用率60%以上。新增煤层气探明地质储量3000×108m3，逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。国家级重点项目及示范工程有：①山西沁水盆地煤层气试验示范工程项目。包括三个子项，一是沁南国家高技术产业化示范工程，2004年国家批准立项，设计钻井900口，产能达到7×108m3/a；二是端氏煤层气战略选区示范工程，该项目计划施工5口多分支水平井、17个单分支水平井，建成年产能1×108m3规模；三是大宁先采气、后采煤示范工程，该项目是我国成功实施的第一口多分支水平井，现稳定日产量2×104m3，“十一五”期间，施工2～5口多分支水平井，建成先采气、后采煤的示范性工程。②鄂尔多斯盆地东缘煤层气试验示范项目。该区具有适合煤层气开发的优越地质条件，“十一五”期间，建成产能16×108m3，产量11×108m3的煤层气商业化工程。

当前合成氨、尿素等传统煤化工行业产能过剩愈演愈烈，市场竞争不断加剧，煤化工企业必须要进一步掌握新型煤化工及精细化工的最新方向，探索现代煤化工产业高端化的可行路径，才能在未来的市场竞争中占有一席之地。目前，传统煤化工出现了有技术没市场、产能过剩的状况，DMM(聚甲氧基二甲醚)、MTA(甲醇制芳烃)是有市场没技术，而煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇等新型煤化工既有技术又有市场，发展空间广阔。节能减排、低碳环保是我国的基本国策，发展现代煤化工也要遵循这一国策。面对传统煤化工市场产能过剩、竞争激烈的形势，发展现代煤化工是煤化工企业的必由之路。将结合当前各煤化工下游产品的市场、技术成熟度与工艺可靠性等情况，通盘考虑晋煤煤化工产业未来的发展方向。根据前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国煤炭行业发展前景与投资战略规划分析报告 前瞻》分析：现代煤化工必须坚持绿色、低碳、高新精细化的发展路线，才能提升行业和企业核心竞争力，实现可持续发展。无论是传统煤化工还是现代煤化工，都必须符合国家煤化工产业绿色发展的要求，必须加大综合治理力度，减少污染物排放;调整优化产业结构，推动产业转型升级;加快企业技术改造，提高科技创新能力;严格节能环保准入，优化产业空间布局，真正实现煤化工产业全面的绿色可持续发展。

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。

中国煤矿事故深层原因分析学生经过实际下井等方式发现：中国煤矿事故伤亡基本发生在各投入落后的煤矿及煤矿中投入落后的部分。不是因为没有技术，而是腐败当道，不用先进技术，先期设计建设投入不足，同时大量资金空耗，大量利润上缴。煤矿管理上形式主义泛滥，规程难行，只顾一时利益，任人唯亲现象严重，同工不同酬，消极情绪弥漫，超负荷运转，隐患不处理，措施不落实。事故原因中，相应的落后与大学生下不下井没啥关系。工人维权意识不足。劳动保护严重不到位，工作效率低下。各级奢侈浪费现象严重。不愧为第二腐败行业。国家下批专用煤，因廉价，被内外勾结，用手段假借发电、炼钢之名，批下后转卖，谋取暴利，煤炭利润被腐败分子大量占有挥霍，成为黑色成本，大大减少了矿山建设投入，造成恶性循环。而这些问题在以前的原因分析中学生未曾看到。用技术落后、大学生不下井为借口掩盖严重腐败的事实，煤矿伤亡在不断继续，令人痛心，令人愤怒啊！！！

中国历年煤矿事故死亡人数年份 矿山死亡人数 1990年 10,315人 1991年 9,777人 1992年 9,683人 1995年 10,572人 1996年 9,974人 1997年 7,083人 2000年 5,798人 2001年 5,670人 2002年 6,995人 2003年 6,702人 2004年 6,027人 2005年 5,491人 资料来源：国家安全生产监督管理总局历年颁布数据。上述矿工死亡人数是官方公布，其实已经比真实死亡人数少了许多。有媒体报道政府主管部门在2004年年初曾声称，2003年大陆煤矿企业事故死亡6,702人，比2002年减少293人，死亡率下降；而2004年准备按照下降的幅度控制死亡人数。而煤矿百万吨死亡率2003年为，比2002年下降。2004年百万吨死亡率准备按照控制。这种在政府控制状态下公布的数字，其真实性当然值得怀疑。根据意大利安莎通讯社2006年8月29日消息，中国每年发生的劳动安全死亡事故接近万起。9远比中国官方公布的2000多起故难事故及死亡人数高得多。估计要自己算一下