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     添加時間:2016-12-13 原文發表:2016-12-13 人氣:113 來源:煤文化

    有一類礦井,人們談虎色變,恨不得一關了之,那就是“突出礦井”。

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    什么是突出礦井?

    《煤礦安全規程》第一百八十九條規定,在礦井井田范圍內發生過煤 (巖)與瓦斯(二氧化碳)突出的煤 (巖)層或者經鑒定、認定為有突出危險的煤 (巖)層為突出煤 (巖)層。在礦井的開拓、生產范圍內有突出煤 (巖)層的礦井為突出礦井。

    對于突出礦井,《煤礦安全規程》規定應該這樣建:

    1、新建突出礦井設計生產能力不得低于90萬t/a,第一生產水平開采深度不得超過800m;生產礦井延深水平開采深度不得超過1200m;

    2、有突出危險煤層的新建礦井必須先抽后建。礦井建設開工前,應當對首采區突出煤層進行地面鉆井預抽瓦斯,且預抽率應當達到30%以上。

    對于新建突出礦井的能力與開采深度門檻,即達不到90萬噸/年或者開采深度超過規定,先別建了,自然不必多說。本文重點探討“有突出危險煤層的新建礦井必須先抽后建”的問題。

    國家能源局發布的《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》明確到2020年,煤層氣(煤礦瓦斯)抽采量達到240億立方米,其中地面煤層氣產量100億立方米,利用率90%以上;煤礦瓦斯抽采140億立方米,利用率50%以上,煤礦瓦斯事故死亡人數比2015年下降15%以上。先抽后建,即在礦井建設前通過地面抽采,降低瓦斯含量和壓力,達到安全建井、安全生產之目的,無疑屬從源頭上防范瓦斯及突出事故,保證礦井安全的重要措施。

    在操作上,還有許多難題尚待解決:

    1、礦權問題。目前大多數煤炭礦權與煤層氣礦權重疊,應進一步協調;

    2、效果問題。預抽的煤層是否可抽,是否能達到預期效果,尚需進一步工作。特別是對于云貴川的薄及中厚煤層,預抽效果更是難達理想;

    3、工期問題。對于地面預抽且達到規定預抽率,工期一般較長,少則三五年,多則十年以上;

    4、投資與效益問題。地面預抽工程投資較大,工期長又沒有經濟效益,企業難以支撐;

    5、瓦斯利用問題。地面預抽時,往往沒有其他設施的建設,預抽的瓦斯濃度差異較大,如何利用,也是需要進一步探討的問題。

    如何實施?結合有關國家政策,探討及建議如下:

    1、礦權問題(協調+合作)。

    關于礦權協調問題,國家是有明確意見的:

    (1)《國務院辦公廳關于進一步加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的意見》(國辦發〔2013〕93號):加強煤層氣礦業權管理。建立煤層氣、煤炭協調開發機制,統籌煤層氣、煤炭資源勘查開采布局和時序,合理確定煤層氣勘查開采區塊。對煤炭規劃5年內開始建井開采的區域,按照煤層氣開發服務于煤炭開發的原則,采取合作或調整煤層氣礦業權范圍等方式,優先保證煤炭資源開發需要,并有效開發利用煤層氣資源;對煤炭規劃5年后開始建井開采的區域,應堅持“先采氣、后采煤”,做好采氣采煤施工銜接;

    (2)2013年3月國家能源局發布的《煤層氣產業政策》提出,在煤炭遠景區優先煤層氣地面開發,在煤炭規劃生產區鼓勵地面、井下聯合抽采煤層氣資源,建立煤層氣和煤炭共同勘探、合作開發、合理避讓、資料共享等制度;

    (3)《全國礦產資源規劃(2016-2020)》提出,完善煤層氣、煤炭協調開發機制,統籌協調煤炭、煤層氣開發時序,做好采氣采煤施工銜接,煤炭規劃5年內建井采煤的區域,優先保證煤炭資源開發,有效利用煤層氣資源;5年后建井采煤的區域,堅持先采氣、后采煤。新設煤層氣或煤炭探礦權,必須對煤炭、煤層氣進行綜合勘查、評價和儲量評審備案。支持煤炭礦業權人變更增加礦種,對煤層氣進行綜合開發;

    (4)國家能源局《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》提出,推進煤層氣礦業權審批制度改革試點,實現煤層氣與煤炭等資源協調開發。構建煤炭遠景區先采氣后采煤、煤炭生產規劃區先抽后采和采煤采氣一體化格局,促進資源勘查與開發、地面開發與井下抽采協調發展?偨Y推廣采煤采氣一體化的“晉城模式”、煤炭和煤層氣企業合作共贏的“潞安模式”和先采氣后采煤的“三交模式”。

    隨著煤層氣開采經濟性的好轉,煤層氣企業和煤炭企業的合作意向將有所加強,未來礦權重疊問題也可能隨之得到徹底解決。

    2、效果問題(先示范,后開發)。

    突出煤層是否可抽,效果如何,應根據煤層氣地面抽采及選區評價條件包括地質背景、煤層特征、煤層氣儲層條件、資源條件、高產條件等,進行地面可抽性評價。許多井田雖然煤層氣資源豐度中等,含氣量較高,煤層氣資源具備一定開發潛力。但是,由于煤層氣儲層滲透率低、單煤層資源豐度低、產能低,且受地形地貌條件、煤層滲透性和儲層壓力、煤層傾角和地質構造、煤層賦存條件和開采技術條件等因素制約,目前暫不具備地面經濟規;_發的條件。如貴州省部分煤田。為了取得最佳抽采效果,減少抽采時間,應該先示范,后開發。

    《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》指出,全國井工煤礦平均開采深度接近500米,開采深度超過800米的礦井達到200余處,千米深井47處。隨著開采深度增加,地應力、瓦斯含量和壓力增大,煤層透氣性降低,瓦斯抽采難度進一步加大。為此,應實施煤礦瓦斯抽采示范工程,統籌布局煤層氣管道,提升資源綜合利用效果,設煤礦瓦斯利用示范工程,開展工程技術示范等。新建貴州畢水興、新疆準噶爾盆地南緣煤層氣產業化基地。在內蒙古、四川等地區建設煤層氣開發試驗區,實施一批開發利用示范工程。

    3、工期問題(地面先行+井下同步)

    對于許多煤層特別是較難抽煤層來說,預抽率達到30%不是件容易的事情。例如西南地區某井田,經預測,地面鉆井抽采5年后壓裂區域預抽率約20%,抽采8年后壓裂區域預抽率約25%,抽采10年后壓裂區域預抽率約32%?梢妴渭兊孛娉椴刹粫诤芏虝r間內達到規定預抽率。

    為什么不可以試驗地面先抽、井下再同步抽采呢?例如可以在地面抽采3~5年后對煤礦進行建井,利用煤礦的建設期繼續抽采3~5年,這樣可能達到了30%的規定預抽率,然后繼續實施地面與在井下同步抽采、保護層開采等措施,不僅更干凈地抽采煤層瓦斯,而且節省3~5年的建設工期。即試點地面先抽、井上下同抽,提高效果,節省工期,也應該屬于“先抽后建”(以煤礦安全監察部門解釋為準)。

    《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》提出,根據不同省區煤層瓦斯地質賦存情況,有針對性地開展煤礦瓦斯抽采示范工程建設,突破并推廣復雜地質條件下煤礦瓦斯高效抽采技術。在山西、內蒙古、陜西、新疆地區建設示范工程,推廣原始煤層增透、采動區卸壓瓦斯抽采、井上下聯合抽采等技術。在山西、內蒙古、貴州、陜西、甘肅地區建設示范工程,推廣地面抽采原始煤層瓦斯、采動區卸壓瓦斯抽采、無煤柱煤與瓦斯共采等技術。

    4、投資與效益(企業投資+國家補貼)。

    地面抽采工程,投資少則幾千萬,多則上億元甚至幾億元,在當前煤炭形勢下企業負擔較為困難。如果沒有地面抽采工程,一個新建礦井經濟效益可能基本滿足投資基準要求。假如按照先抽后建模式,礦井投資增加,建設工期增加,那么投資回收期、收益率將可能達不到基準收益率要求。因此,一方面國家應繼續加大投資補貼力度,提高企業投資積極性;另外盡可能將地面抽采提前推進,減少建設工期;還可以引進戰略合作者,分攤成本與未來收益。

    《全國礦產資源規劃(2016-2020)》提出,繼續實施煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用中央財政補貼政策。嚴格落實煤層氣市場定價、財政補貼、稅費優惠、瓦斯發電上網及加價等政策,鼓勵煤層氣(煤礦瓦斯)勘探、開發和利用工作。根據產業發展、抽采利用成本和市場銷售價格變化等,適時研究調整補貼標準。結合電力體制改革推進,完善瓦斯發電上網電價政策。

    5、利用問題(臨時移動+永久管路)。

    地面抽采的瓦斯濃度差異較大。高濃度的瓦斯向何處去?條件許可的話,可建設輸送管道進行民用,但要考慮平衡民用氣使用的間斷性和氣源本身不穩定供應的措施;可考慮在合理的地點建設儲氣柜、配備瓦斯發電機組,在煤層氣鉆井開采初期,管道工程還沒有建成投用的時期使用移動式瓦斯發電機組,銷毀和利用這部分瓦斯,同時為地面抽采提供動力等。低濃度瓦斯利用時,要通盤考慮內燃機發電和瓦斯氧化利用的關系,瓦斯總量大的可發電,小的可氧化后替代或部分燃煤鍋爐?傊,地面設施應提前布置,莫讓瓦斯直接排放。

    《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十三五”規劃》提出,堅持“就近利用,余氣外輸”原則,依據資源分布、市場需求和天然氣輸氣管網建設情況,統籌建設煤層氣輸氣管道。鼓勵煤層氣就近接入管網,支持煤層氣企業和天然氣企業合資合作建設管道,節約管道路由和建設成本。因地制宜建設煤層氣液化廠、壓縮站、加氣站,加快完善產業化基地區域性應急調峰儲氣設施。鼓勵通過民用、CNG、LNG、濃縮、發電、乏風瓦斯氧化等方式,實現煤礦瓦斯安全利用、梯級利用和規;。

    有了以上措施,相信突出礦井更安全了。突出礦井,兩棲資源,安全利用,利國利民,豈能一關了之!

    (本文作者系煤炭工業規劃設計研究院副總工程師,研究員,煤炭行業設計大師,主持完成數十項高瓦斯突出礦井項目及瓦斯抽采利用項目評估)

    來源于:煤炭工業規劃院郭俊生

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