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探寻瓦斯治本之策开发利用新型能源-【新闻】

发布时间:2021-05-28 17:28:29 阅读: 来源:二氧化氯发生器厂家

探寻瓦斯治本之策 开发利用新型能源

山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司(简称“晋煤集团”),是我国优质无烟煤重要的生产基地,现有55个控股子公司和11个分公司,煤炭生产能力5000万吨/年,煤层气抽采能力20亿立方米/年。2010年,完成营业收入623亿元,实现利润45亿元。位列2010中国企业500强第106名、全国煤炭企业100强第9名、中国能源集团500强第26名。目前,正在按照“固煤、稳肥、增气、扩化、强机、兴电、育新”的发展思路,抢抓战略机遇,加快转型跨越,全力打造“亿吨基地、千亿规模、百年企业、能源旗舰”战略愿景。

晋煤集团所在晋城矿区西部区域煤层瓦斯含量高,吨煤瓦斯含量平均在16.6立方米以上。特别是全国首座高瓦斯条件下的千万吨级现代化矿井——寺河矿东井,矿井每分钟绝对瓦斯涌出量高达497.8立方米,属世界罕见。1993年以来,随着企业煤炭主业的西移北扩,晋煤集团全面步入了高瓦斯矿井行列,目前共有15对高瓦斯矿井和1对煤与瓦斯突出矿井。面对高瓦斯对矿井安全生产的极大威胁和制约,晋煤集团结合矿区瓦斯赋存特点,积极变“被动防御瓦斯灾害”为“主动开发清洁能源”,创建并实施了“瓦斯地面预先抽采”、“井上井下同采,抽采利用并举”、“采煤采气一体化,开发利用商业化”等一系列重大举措,在综合治理矿井瓦斯的同时,推动煤层气产业迅猛发展壮大,成为全国最大的煤层气开发利用企业。

先行先试 井上下立体式抽采

以人为本 保障矿工生命安全

瓦斯是煤矿安全生产的“第一杀手”。据统计,我国高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井占全部矿井的50%左右,每年瓦斯事故造成的死亡人数占煤矿事故总死亡人数的1/3。近四年来,煤矿重特大事故死亡人数近70%都是瓦斯事故造成的。瓦斯治理已经成为煤矿安全生产重中之重的工作。

为了根治瓦斯灾害,确保矿井安全生产和矿工生命安全,晋煤集团始终坚定“瓦斯可治、突出可防”的信念,秉承“安全高于一切,一切服从安全”、“宁可不达产、不能不达标”和“先抽后采、以抽为主、能抽尽抽”的理念,实行全员行动、全力投入、全方位治理、全过程控制,坚定不移地走“立体抽采瓦斯、技术管理并重”的新型瓦斯治理之路。通过打造瓦斯地质技术平台、坚定不移地走瓦斯抽采路线、狠抓瓦斯超限与治理达标,力争达到管理精细化、技术创新化、标准系列化、操作规范化、考核严格化,努力实现瓦斯不突出、不超限、不积聚。

早在上世纪九十年代初,晋煤集团率先引进美国地面煤层气钻井抽采技术,在晋城矿区潘庄井田施工了7口地面煤层气试验井,力求通过地面钻井预抽采,大幅度降低规划矿井煤层瓦斯含量。与此同时,在所属高瓦斯矿井积极启动井下抽采工程。经过近20年的积极探索和实践,晋煤集团累计投入100多亿元资金,突破了国际专家公认的无烟煤不利于地面钻井煤层气开发的‘禁区’,探索开发了一整套具有自主知识产权、适合晋城矿区不同地质条件的地面与井下抽采技术和装备,创新形成了“瓦斯地面预先抽采”、“采煤采气一体化”、“三级瓦斯治理”治理体系、研发成型了“地面多井型抽采工艺”、“井下区域递进式抽采”、“井上下联合抽采”、“分源抽采”等全新的瓦斯治理模式和技术工艺,找到并确立了符合晋城矿区瓦斯赋存特点的“立体式抽采”的治本之策。

“采煤采气一体化”治理体系,就是实现煤炭与煤层气资源的有序开发、综合利用及产业协调发展。通过实施地面钻井预抽采、井下顺煤层长钻孔预抽采、采动区和采空区卸压抽采相结合的方法,在时间上,保持瓦斯预抽采与矿井开发的科学有序;在空间上,保证地面煤层气抽采井位布置与矿井开拓和采掘布置衔接相适应;在功能上,实现煤层气井“消除突出、获取地质勘探资料、采前抽、采动抽、采后抽”一井五用功能。

“三级瓦斯治理”治理体系,就是对不同瓦斯含量煤层,分三个等级采取针对性措施。对于瓦斯含量高于15立方米/吨和地质构造复杂区煤层,提前8-10年或更长时间实施地面钻井抽采,从地面消除瓦斯突出危险性,降低煤层瓦斯含量和压力;对于近10年内开采、瓦斯含量在8立方米/吨以上的煤层,在开展地面预抽采的基础上,提前3-5年应用千米钻机等先进钻具施工定向长钻孔,区域递进式预抽采,实行井上下立体式抽采;对于瓦斯含量低于8立方米/吨的煤层,坚持先抽后掘,边抽边采,使瓦斯含量低于6-7立方米/吨以下时再组织回采。

地面多井型抽采工艺,就是经过不断探索、实践、总结,在成功掌握了清水钻井、活性水压裂、定压排采、低压集输等一整套地面煤层气开发技术工艺,实施地面垂直井技术的基础上,适应晋城矿区地形条件复杂,地面钻井场地布置困难等因素,不断尝试新的地面井布置方式。目前,已成熟掌握了地面垂直井、地面丛式井、地面水平羽状井等抽采技术与工艺。

井下成套抽采工艺,就是通过在井下采掘空间立体式、全方位、全过程实行区域性抽采,做到能抽尽抽、应抽尽抽,最大限度地降低生产区域和准备区域煤层的瓦斯含量和压力;通过率先试用并推动完善国产定向千米钻机,创造了井下施工单钻孔1059米的全国最新纪录,并不断创新完善了矿井区域递进式预抽采技术、循环抽采递进式大巷延伸技术、超前释放瓦斯压力消除突出危险技术、矿井双系统与采面多通道分源抽采技术、钻机履带式自移动技术等一整套先进井下抽采技术工艺。

井上下联合抽采技术工艺,就是通过施工井下定向长钻孔,与地面垂直井影响区直井压裂相对接,发挥地面井压裂增加煤层透气性与井下定向长钻孔覆盖范围广的优势,实现井上下联合抽采,进一步提高抽采效果。目前,晋煤集团分别在寺河矿和赵庄矿两种不同煤层条件下,进行了井上下联合抽采试验,取得了重大突破。单孔煤层气井抽气量最高超过了每天1万立方米,实现了由煤与瓦斯突出矿井到非突出矿井、高瓦斯煤层到低瓦斯煤层的转变,为保证高瓦斯矿井安全生产,探索出一条新途径。

严格瓦斯管理与考核,就是通过建立并严格落实《瓦斯治理技术管理规定》、《矿井“一通三防”技术审批管理规定》、《瓦斯地质预测预报管理制度》、《瓦斯超限事故责任追究制度》、《安全红线管理制度》等各项规定,狠抓瓦斯预测与抽采达标管理,严格瓦斯超限与抽采效果测评考核,实现精细化瓦斯管理。同时,将矿井抽采率、工作面抽采率、瓦斯抽采量、抽采进尺等抽采指标与矿井工资总额的40%挂钩考核,大力开展矿井瓦斯彻底整治活动,初步实现了“瓦斯不积聚、不超限、不突出,矿井产能大幅释放”的目标。

通过不懈努力和艰辛探索,本着“宁可不达产、不能不达标”的工作思路,晋煤集团瓦斯综合治理工作取得了“防突指标不超标、瓦斯浓度不超限、地质构造更准确、掘进进尺翻一番”的良好效果,矿井瓦斯抽采率最高达到了75%。近3年来,瓦斯超限断电次数以年均30%的速度下降,连续三年杜绝了瓦斯伤害事故的发生。

山西省瓦斯含量大于8立方米/吨的煤炭储量约占总储量的80%,高瓦斯矿井约占矿井总数的60%。晋煤集团在瓦斯综合治理取得阶段性成果的基础上,将继续秉承“采煤采气一体化”这一基本原则,大力推行井上下联合抽采工艺,不断创新完善瓦斯综合治理的新内涵,力争在提升地面抽采井打井速度、降低打井成本、提高压裂效果、延长钻井服务年限、提升抽采效果等方面取得新的突破。同时,将与兄弟企业紧密携手,共同努力,对全省所有煤层瓦斯含量超过8立方米/吨的煤矿,统一编制采煤采气衔接计划。通过几年的地面抽采,结合煤矿井下抽采,确保我省所有的煤矿全部在达标状态下生产,真正实现高瓦斯矿井在低瓦斯状态下开采,真正避免瓦斯治理短兵相接拼刺刀,真正打造本质安全型生产矿井,真正体现“以人为本、安全第一”的发展理念。

多措并举 形成五大独特优势

以用促采 开发利用新型能源

瓦斯也叫煤层气,是赋存在煤层中的烃类气体,甲烷含量大于90%,1立方米煤层气发热量大于8000千卡,是与天然气相当的优质清洁能源,可与天然气混输混用。目前,晋煤集团所在沁水盆地已累计探明煤层气地质储量1152亿立方米,是我国首个整装千亿立方米规模储量的煤层气田,而山西省2000米以浅的煤层气资源量约10万亿立方米,约占全国的1/3。按热值当量换算,1000立方米天然气约相当于1吨原油,那么,沁水盆地和山西省煤层气储量分别约相当于1.15亿吨和100亿吨原油。同时,煤层气还是重要的温室气体,甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍,煤层气的科学开发利用可以有效降低温室气体的排放。

为了化害为利,变废为宝,科学开发利用好煤层气这一新型清洁能源,晋煤集团本着“科学合理、节约环保、安全高效”的原则,立足对内治理瓦斯,服务矿井安全生产;对外加强合作,积极争取煤层气资源,大力实施“保安增气工程”,加快做大、做强、做精、做优煤层气产业,形成了六大独特优势。

1、技术优势。经过多年来的艰辛探索和实践,晋煤集团创建了煤层气产学研基地,成立了省级“煤层气开发利用工程技术研究中心”,设立了博士后科研工作站,建立了全国第一个瓦斯综合治理示范基地,开发出了具有自主知识产权的成套地面抽采技术,形成了多井型并举、多技术并用的地面抽采技术体系。

2、团队优势。随着煤层气产业的迅猛发展,晋煤集团培养形成了一支业务过硬的技术和管理团队。目前,企业井上下有近万人从事瓦斯抽采利用工作,并相应地成立了专业化的事业部管理机构,以及从事煤田地质勘探、煤层气地面钻井、压缩、液化、运输、销售、管网建设、发电等业务领域的专业化子公司。

3、规模优势。截止目前,晋煤集团已在晋城矿区、阳泉矿区、古交矿区累计施工地面煤层气钻井2500余口,形成了全国最大规模的地面煤层气抽采井群。2010年,井上、下煤层气抽采量15.73亿立方米,占全国抽采总量的18.4%,其中,地面抽采量9.08亿立方米,占全国地面煤层气抽采总量的57.9%;利用量10.13亿立方米,占全国利用总量的29.7%;煤层气利用率达64.4%。

4、产业链优势。晋煤集团建成了目前国内最大日压缩能力100万立方米的煤层气压缩站、日处理能力90万立方米的煤层气液化厂,形成了煤层气勘探、抽采、输送、压缩、液化、化工、发电、燃气汽车、居民用气等完整的产业链。具体来讲:

一是低浓度瓦斯发电。2003年,建成投运了装机容量1.5万千瓦的瓦斯发电试验厂;2009年,成庄热电厂、煤矸石电厂燃煤改燃气改造工程全部完工并正式投运,建成了世界最大的120兆瓦瓦斯发电厂,形成了总装机容量18.9万千瓦的瓦斯发电集群,年可利用煤层气约3.5亿立方米。

二是民用燃气。晋煤集团充分发挥煤层气安全、清洁、热值高等优势,通过专用煤层气运输槽车,向晋城及周边地区居民供应民用燃气,用户达15万余户40余万人。

三是汽车燃料。2005年7月,晋煤集团在晋城市建成了第一座CNG加气站,改装完成第一辆CNG汽车(压缩煤层气燃料汽车)。目前,已在山西晋城、长治、太原、临汾以及河南焦作等地建成了24座煤层气加气站点,拥有300余辆煤层气运输专用槽车,晋城及周边城市CNG汽车达到了7500多台。据测算,作为汽车燃料,1立方米煤层气可代替1.13升汽油,每使用1立方米煤层气至少可节约3.5-4元,煤层气汽车燃料成为周边城市广大有车族的“新宠”。

四是工业用气。煤层气中甲烷含量高,杂质少,用于玻璃、陶瓷制造、钢铁等行业,具有很大的优势。目前,晋煤集团已实现向晋城市及周边地区的陶瓷、玻璃、钢铁等生产企业提供煤层气燃料,日供气量达到100万立方米以上。

五是化工用气。晋煤集团充分利用煤炭中碳含量多、煤层气中氢含量多的特点,积极培育和发展“煤-气-化”产业链,将煤炭与煤层气按相应比例,科学配比制甲醇,产生了“1+1>2”的经济效果。

六是管网建设。晋煤集团建成了沁水—晋城—长治的高浓度煤层气输送管线,管线全长137.4公里,最大设计年输送量10亿立方米。建成了全长34.8千米的沁水高庄至晋城张岭站低浓度瓦斯输送管道,实现了高、低浓度的煤层气管网输送。目前,正在规划建设长治—长子—赵庄—长平、西山—清徐—太原两条高浓度煤层气输送管线。

七是市场拓展。通过煤层气压缩(CNG)及液化(LNG),晋煤集团实现了煤层气的长距离运输。目前,晋煤集团的煤层气产品销往山西、河南、江苏、浙江、上海、广州等7个省、20多个地市。

5、首创领先优势。晋煤集团煤层气产业发展理念新、起步早、力度大、发展快,先行先试,率先突破,在煤层气产业发展的诸多领域具备了先发优势:

一是通过加强产学研合作,加快瓦斯治理科研攻关,2006年,与中国地质大学、中国矿业大学、中国石油大学、河南理工大学、中国煤炭科学总院西安分院、重庆分院“四校两院”合作建设了煤层气开发工程产学研基地。

二是经国家标准化委员会批准,以晋煤集团牵头成立了“煤层气标准化工作组”,起草申报的《车用压缩煤层气》、《民用煤层气(煤矿瓦斯)》国家标准,已完成评审和报批手续,将在今年批准发布,国家标准《煤层气术语》也已经立项。

三是多项煤层气科研成果荣获国家科技进步二等奖、中国煤炭工业科技进步一等奖和特等奖,并承担了国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发项目”的子项目《晋城矿区采煤采气一体化煤层气开发示范工程》。

四是在国内煤炭企业中首家引入清洁发展机制(CDM),先后与世界银行碳基金、日本碳基金等5家公司签订了“碳减排购买协议”,共出售二氧化碳减排额度1075万吨,在第一个减排期(2008年-2012年),可获收益约1亿美元。目前已到账400万美元。

五是2010年4月,国土资源部批准并颁发给晋煤集团在晋城矿区成庄和寺河(东区)区块的煤层气采矿许可证,登记面积共107.74平方公里,成为我国率先获得煤层气采矿许可证的煤炭企业。

6、品牌效益优势。近年来,晋煤集团瓦斯抽采利用量年均成倍递增,亮点突出,品牌彰显,实现了“一年一个新台阶”的规模化利用、产业化发展,取得了显著的综合效益:

一是安全效益。煤层气的地面抽采,有效减少了煤层瓦斯含量,降低了矿井瓦斯压力,为从源头上治理瓦斯灾害、保障矿井安全生产,发挥了重要作用。以晋煤集团寺河矿为例,当地面一个钻孔的煤层气日抽采量达到2500立方米时,每个钻孔每年可使0.1平方公里范围内的吨煤瓦斯含量平均降低约1立方米。

二是环保效益。使用煤层气作燃料的汽车可使一氧化碳排放量减少97%,碳氢化合物减少72%,氮氧化合物减少39%,二氧化碳减少24%,二氧化硫减少90%,噪音减少40%,而且不含铅笨等致癌的有毒物质。以2010年为例,晋煤集团共利用煤层气10亿立方米,相当于减排二氧化碳1450万吨。

三是经济效益。目前,煤层气的大规模开发利用尚处于投入期,正处在市场培育、开发和铺垫阶段。随着煤层气产业行业标准、基础设施、价格体系、利用领域、产业规模等要素的不断完善和扩大,预期的社会经济效益将十分可观。

四是社会效益。煤层气产业的发展,促进了资源的综合利用,为社会提供了新型清洁能源。比如:在民用方面,利用煤层气代替水煤气,不仅清洁卫生,而且彻底解决了一氧化碳中毒问题,大大提高了居民的生活质量。

晋煤集团煤层气产业的迅猛发展,受到了上级领导的高度赞许和业界的广泛关注。2005年,中央电视台“焦点访谈”栏目以“变‘杀手’为‘帮手’”为题,报道了晋煤集团煤层气开发利用情况,引起了社会各界的强烈反响。国家副主席习近平、原国家能源局局长张国宝、山西省委袁纯清书记、省政府王君省长等领导,先后到晋煤集团视察指导工作,对晋煤集团煤层气产业发展成果,给予了高度评价。2009年,晋煤集团被授予“联合国洁净煤技术示范和推广企业”称号。

科学论证 编制煤层气“十二五”规划

转型跨越 争做“气化山西”领军企业

近年来,国家已先后制定出台了加大安全投入、中央财政资金补贴、瓦斯富余电量上网电价补贴、煤层气抽采企业增值税和企业所得税优惠等一系列政策措施,有力地推动了瓦斯治理和煤层气产业的快速发展。2010年7月29日,在全省领导干部大会上,省委袁纯清书记正式提出了“气化山西”战略部署,将“充分利用山西丰富的煤层气、焦炉煤气、煤制天然气和过境天然气等清洁能源,满足人民群众生产生活所需,同时大幅降低温室气体排放”。近期,国家能源局组织编制的《煤层气开发利用“十二五”规划》也将出台。晋煤集团作为全国第一个瓦斯综合治理示范基地和全国最大的煤层气开发利用企业,为贯彻落实好国家和山西省关于煤层气产业发展的各项决策部署,做好了充足准备。

一是科学编制煤层气产业发展规划。“气化山西”既是产业工程,更是生态工程、民生工程。在“7·29”全省领导干部大会后,晋煤集团经过广泛调研、多方论证,科学编制了《“十二五”煤层气产业发展规划》。“十二五”期间,将规划投资400多亿元,新增2万口煤层气抽采井,形成煤层气年产能120亿立方米、年产量100亿立方米的产业规模,争做“气化山西”领军企业,领跑全国煤层气抽采利用领域。

二是深入推进与相关企业跨区域合作。2010年,晋煤集团在阳泉、古交等矿区施工煤层气井470余口,形成了10万立方米/日的抽采能力。2011年,晋煤集团将继续与拥有煤层气权的煤炭和非煤企业深入推进跨区域合作,尽快在省内外形成几个大规模的煤层气开发区域,力争全年地面煤层气抽采量超过15亿立方米。同时,将进一步加快煤层气管网铺设步伐,加大气源落实力度,提升供气和输气能力,今年将率先气化太原大都市圈。

三是重组设立晋煤集团煤层气子集团。经过多年来的精心培育和发展,晋煤集团煤层气产业的发展已经具备了“板块化经营、规范化管理、专业化发展、市场化运作”的坚实基础和有利条件。今年,晋煤集团将进一步重组设立晋煤集团煤层气子集团,全力打造集煤层气资源“勘探、开发、利用和瓦斯治理、研究、服务”于一体的煤层气开发利用企业,为“气化山西”做出应有的贡献。

在加快培育和发展煤层气产业的同时,晋煤集团清楚地认识到,蓝图固然美好,要把蓝图变为现实,还存在许多发展过程中的课题和障碍,需要付出艰辛的努力去破题和解决:一是我国煤层气储层大多具有低渗透、低饱和、低储层压力的“三低”特点,煤层气地质条件复杂,煤层透气性不好,煤层气抽采难度较大。二是煤层气开发具有高投入、高风险的特点,需要高技术作支撑。相对天然气井,煤层气井产气量低,投资回收期长,一些关键技术和设备尚有待进一步突破和改进。三是煤层气长输管网相对不足,开发与输送衔接不畅,制约了煤层气资源的大规模开发利用。四是煤层气价格市场形成机制尚未完全建立,煤层气价格大大低于同等热值的汽柴油,很大程度上影响煤层气企业的开发效益。五是煤炭、煤层气矿业权重叠,严重影响了煤矿瓦斯科学治理和煤层气产业的快速发展。以山西省为例,非煤企业登记了2.8万平方公里的煤层气矿权,约占全省含煤面积的60%以上,这使得煤炭企业的煤层气抽采及煤炭资源申请受到了极大制约,致使煤炭企业推进“采煤采气一体化”的愿望无法真正实现,严重阻碍着煤层气产业的健康快速发展。与此同时,晋煤集团始终坚持认为:

首先,煤层气开采必须服从、服务于煤炭的安全开采。煤层气属于煤的伴生资源,和常规天然气相比,含气层薄,单井产气量低,开采成本高,风险大,单独进行开采,经济上得不偿失。1立方米煤层气的发热量相当于1.22千克标准煤,以晋城矿区吨煤瓦斯含量16立方米,抽采利用50%来计算,吨煤中瓦斯的热当量仅占煤的1%左右,但不抽采将严重威胁矿井的安全生产。因此,煤层气的开采应服从、服务于煤炭安全开采的需要。

其次,煤层气开采与煤炭开采的主体必须一致。为了保证矿井建设、生产安全和矿工的生命安全,煤矿企业在煤层气开采上具有源动力、积极性和紧迫性。采用压裂等工艺施工地面抽采井,如果不能和煤矿生产衔接部署紧密结合,会对今后的煤炭开采产生严重影响,只有煤矿企业才能真正实现煤层气开采、地质勘探、矿井建设、煤矿生产的有序衔接。因此,凡煤层中吨煤瓦斯含量高于国家规定标准且具备地面开发条件的区域,必须按照“先采气、后采煤、采煤采气一体化”的资源协调开发原则,开发利用好煤层气资源。

第三,国家应进一步完善和落实煤层气产业发展优惠支持政策,加大以煤矿瓦斯抽采和利用为重点的安全技改国债资金支持力度,积极推进煤层气产业化基地建设,完善煤层气价格市场形成机制,扩大煤炭生产安全费用使用范围,支持煤层气管网建设,或与天然气并网输送,实现规模化集中利用。同时,应尽快建立符合煤层气产业特点的市场准入、项目核准、政府监管、开发利用等方面的机制和标准,在项目核准、技术改造、建设用地等方面实行差别政策,鼓励煤层气抽采利用,限制占而不采等影响煤层气产业发展的行为。

去年11月3日,张德江副总理在全国瓦斯防治工作电视电话会议上明确指出,“希望下一步有关部门能够研究、制定、出台相关政策,将煤层气和煤炭的采矿权合二为一,煤炭开采企业和煤层气抽采企业组建联合公司,走合作开发的路子,两方合作,共同推进。”与此同时,山西被国家批准设立为“综合配套改革试验区”,成为全国第一个全省域、全方位、系统性的国家级综改区,各项政策与工作将先行先试,为实现煤层气产业的加速健康发展,提供了前所未有的政策机遇、空间机遇、项目机遇和开放机遇。

百舸争流,破浪者领航;千帆共进,奋勇者当先。当前,全省上下已经擂响了“再造一个新山西”的出征鼓,发出了“气化山西”的进军令。作为省属特大型能源企业集团,晋煤集团将始终秉承“保障安全、科学有序、绿色清洁”的原则,在上级部门的坚强领导下,与兄弟企业和社会各界密切携手,立足矿井瓦斯治理,开发新型清洁能源,争作全省安全生产和“气化山西”的先行军,为山西加快转型跨越发展,做出新的更大贡献。

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