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晋城煤业集团公司 总工程师 贺天才
晋城煤业集团是由山西省国资委控股的、股权结构多元化的有限责任公司，现有6座生产矿井和1座在建矿井。2005年核定生产能力3060万吨/年，原煤产量3006万吨，生产经营总额181.69亿元，实现利润10.3亿元。
晋城矿区是国家规划的13个大型煤炭基地中晋东煤炭基地的重要组成部分，是我国优质无烟煤的重要生产基地。矿区规划面积3753平方公里，地质储量437.6亿吨，规划建设13座矿井，总设计能力8520万吨/年。
晋城煤业集团成立以来，以建设全国最大的优质无烟煤生产基地、煤层气开发利用基地、煤电基地和煤化工基地为目标，突出煤气（煤和煤层气）、煤电、煤化三大主导产业，着力发展循环经济，初步形成了煤气电化、矿路港航、煤机制造和其它非煤产业“四大板块”多元化发展的格局。
通过十多年特别是近五年来的积极探索与实践，瓦斯治理与利用取得了初步成效。
一、实施采前地面预抽，成功实现了无烟煤矿区瓦斯地面开采
根据煤炭科学研究总院重庆分院和西安分院的评估报告，晋城矿区规划区煤层气探明储量1040亿立方米，可采储量728亿立方米，吨煤瓦斯含量达到16.6立方米以上。2005年寺河矿和成庄矿两个主力生产矿井瓦斯等级鉴定结果：绝对瓦斯涌出量分别为479立方米/分、239立方米/分，相对瓦斯涌出量分别为22.3立方米/吨、16.14立方米/吨。晋城矿区瓦斯赋存的特点是：瓦斯含量和煤层埋藏深度成正比；瓦斯生成和保存条件较好，储量大，具有实施产业化开发的资源基础；具有较好的可抽采性，煤层渗透率为0.1～5毫达西，有利于采用地面钻井压裂技术进行大规模抽采；甲烷含量高，超过96%，抽出的高纯度瓦斯具有很高的开发利用价值。
针对矿区煤层气的赋存条件，我们采取井上钻孔抽采的办法，在矿井建设前或煤层开采前进行预抽采，以降低煤层瓦斯含量，为矿井建设和生产消除瓦斯隐患。它的优势是不受空间约束，不受时间限制，可以提前5-10年或更长时间在地面布置大规模井群，进行大面积抽采。早在1995年，晋城煤业集团就与美国美中能源公司合作，在国内率先引进了美国的地面煤层气开发技术，在潘庄井田施工了7口煤层气试验井，近十年来，单井日产气能力始终保持在2000立方米以上，至今仍在产气。2004年，新开发30口井进行放大试验，目前，晋城煤业集团已形成210口煤层气井组规模，其中运行的有150口，产气井约100口，日产气量20万立方米以上，单井平均日产气量2000立方米，其中单井最高产气量达13000立方米，形成了年产1.1－1.5亿立方米煤层气生产规模。2005年，实际抽采煤层气2003万立方米。
2003年8月，晋城煤业集团设立了从事地面煤层气抽采及利用的“沁水蓝焰煤层气有限责任公司”。2005年12月，通过对该公司实施增资扩股，为实施煤层气规模化、产业化开发利用奠定了基础。几年来，我们依靠科技进步，进一步加强产学研合作，加快瓦斯治理科研攻关，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”合作建设煤层气开发工程产学研基地。该产学研基地已于今年4月10日正式挂牌运作。
经过不断探索、实践、总结，晋城煤业集团已开发出具有自主知识产权的地面预抽瓦斯技术，初步掌握了清水钻井、活性水压裂、定压排采、低压集输的煤层气开发技术体系。这项技术为我国煤层气地面钻井开发利用创出了第一个成功范例，为我国煤矿瓦斯综合治理探索出了一条新的有效途径。
二、坚持先抽后采，实现了采煤采气一体化
实施采煤采气一体化，即通过地面钻井与井下顺煤层长钻孔预抽及边采（掘）边抽与采空区抽采相结合的单一中厚煤层瓦斯综合治理模式，实现煤炭与瓦斯开采的一体化。
井下抽采，主要是随井下巷道掘进和工作面推进布置钻场进行抽采，既可边采（掘）边抽，也可预先通过掘进圈出一整块煤进行模块式预抽，还可实施本煤层与采空区、本煤层与邻近层抽采相结合。优势是与生产结合紧密，凡井下巷道可以到达的位置均可布置钻场进行抽采，工艺相对简单，钻孔密集，抽采强度高。
寺河矿2000年5月建成投产并运行了矿井永久瓦斯抽放系统，地面瓦斯抽放泵站现安装2台CBF-710水环式真空泵和2台2BE1-705型真空泵，井下抽放泵站安装3台2BE1-705型真空泵，年抽放能力达到2亿立方米。2005年实际瓦斯抽放量1.095亿立方米。成庄矿瓦斯抽放泵站安装4台CBF-710型水环式真空泵，年抽放能力达到1亿立方米。2005年实际瓦斯抽放量5051.9万立方米。两矿合计抽采瓦斯1.6亿立方米。
针对矿井瓦斯灾害异常严重的实际情况，晋城煤业集团坚持“安全第一、瓦斯为天”的理念，认真贯彻执行“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针，在以风定产方面，坚持“多巷道、大风量、分区通风”，不断完善通风系统。目前寺河矿建有5个进风井、4个回风井，矿井实际进风量达到了54000立方米/分；成庄矿建成6个进风井、3个回风井，矿井实际进风量达到30000立方米/分。在保证风量的基础上，进一步完善通风系统。寺河矿大采高工作面采用“三进两回”五巷布置的通风方式，工作面有效通风断面达到21平方米，加上辅助进风巷配风，总配风量可达到9000立方米/分，处理瓦斯能力大且运行稳定；成庄矿综采放顶煤工作面采用三巷布置的一进一回加瓦斯尾巷的通风方式，通过调节回风巷和尾巷的风压，大幅度提高尾巷风排瓦斯能力。掘进方面，高瓦斯矿井或低瓦斯矿井高瓦斯区采用双巷或多巷掘进工艺，根据需要每隔25-150米施工横川进行沟通，缩短局部独头通风距离。
在监测监控方面，高瓦斯矿井井下所有地点的通风量、瓦斯含量、瓦斯抽放系统主干管道运行和地面主扇风机工作状态全部纳入到监测监控范围，实时监控。寺河矿采用罗克韦尔A-B公司的PLC硬件和霍尼维尔的厂景系统软件，井下通风瓦斯监测点多达250多个：成庄矿采用森透里昂500型监测监控系统，井下通风瓦斯监测点多达170多个。完善可靠的监测监控系统，为矿井安全生产提供了重要保障。
在实施采煤采气一体化的实践过程中，我们体会到，一是煤层气开采必须服从、服务于煤炭开采。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，单独进行开采，经济上得不偿失；采用压裂等工艺施工地面抽采井，对将来煤炭开采中顶板管理等方面可能产生的影响，我们目前的认识还不够，有待实践的检验；二是煤层气开采与煤炭开采的主体必须一致。煤矿企业为保证矿井建设、生产安全和矿工的生命安全，在煤层气开采上具有源动力、紧迫性，煤矿企业实施煤层气开发，具有很大的安全效益和社会效益。
三、推进产业化经营，开创了瓦斯综合得用的新局面
多年来，晋城煤业集团井上下抽采相结合，以用促采，积极探索煤层气开发利用的新途径，取得了良好的安全效益、环境效益、经济效益和社会效益。目前，晋城煤业集团煤层气利用已广泛用于发电、民用燃气与采暖、汽车燃料、工业燃料等领域。
1、煤层气发电：利用寺河矿井下抽采的瓦斯，建成了装机容量1.5万千瓦的瓦斯发电试验厂。冬季利用余热为矿区供暖，实现热电联供，形成了一个闭路的多联产循环。该厂自2001年投运至2005年底，累计发电33082万千瓦时，实现产值11759万元。另外，利用亚行贷款的12万千瓦煤层气发电厂已于2003年12月2日正式奠基，正在加紧建设，预计今年年底建成投运。该电厂建成后将成为亚洲规模最大的煤层气发电厂，年耗气1.8亿立方米，年发电量7.2亿千瓦时。
2、民用燃气：应用CNG技术，已建成全国最大的煤层气压缩站，日设计压缩能力达16万立方米。目前利用26辆专用煤层气运输槽车，向矿区、晋城市、长治市以及河南省等2.6万户居民供应清洁、高效、安全的煤层气，2005年，供气量950万立方米。下一步，煤层气的供气方式将变为以长输管线为主。晋城煤业集团西部煤层气产地至东部利用基地的煤层气输送管道工程已经国家发改委立项，即将开工建设。
3、CNG(压缩煤层气)清洁能源汽车：据测算，1立方米煤层气可代替1.13升汽油，以现行油价和西气东输落地价计算煤层气价，每使用1立方米煤层气代油至少可节约2元以上。2005年7月，晋城煤业集团在晋城市建成了第一座CNG加气站，并改装完成第一辆CNG汽车。到目前为止，已改装CNG汽车500多辆，年用气近360万立方米。
4、燃气锅炉代替燃煤锅炉：晋城煤业集团现有民用燃煤锅炉110台、总容量634吨/小时，年燃煤约30万吨；现新上燃气锅炉23台、132吨/小时，年耗气1500万立方米。目前正在逐步以燃气锅炉代替燃煤锅炉，全部完成后，年耗气约1亿立方米。
5、工业用气：目前，已实现向晋城市陶瓷、玻璃等生产企业提供工业燃料，年用气530万立方米。并计划向阳城电厂供气，以煤层气代替重油助燃，年用气3000万立方米左右。
6、以煤层气为原料建设煤化工：晋城煤业集团规划建设以煤层气为原料的10万吨/年合成汽油项目，年用气约3亿立方米，目前正在组织有关专家对项目进行可行性论证。
2005年，晋城煤业集团共抽采纯瓦斯1.8亿立方米，总利用量达到1亿立方米，利用率为55.6%，取得了明显的综合效益。
一是安全效益。计算表明，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0.105平方公里范围内的吨煤瓦斯含量减少0.9－1.0立方米。以晋城煤业集团2004年已投产的37口井，抽采面积为4.3平方公里、煤炭可采储量4100万吨，日产气均达到2000立方米计算，经过7－8年预抽，吨煤瓦斯含量即可降低到10立方米以下，达到相对安全的条件。
二是环境效益。晋城煤业集团2005年利用煤层气总量达到1亿立方米，相当于减排CO2150万吨左右。晋城煤业集团积极参与CDM(清洁发展机制)的运作，
2004年12月，晋城煤业集团12万千瓦煤层气电厂项目所产生的经核证的温室气体减排量被世行托管的碳化基金（PCF）收购，购买该项目的减排量450万吨（7年期）和期权150万吨，这是中国第一个《碳基金减排购买协议》。由此，晋城煤业集团可获得收益1900万美元。2005年11月，晋城煤业集团与日本碳基金(JCF)签署了240万吨等量CO2减排额度购买协议，获得收益1700万美元。
三是经济效益。2005年，晋城煤业集团利用煤层气总量达到1亿立方米，如按照1立方米煤层气售价1.85元计，煤层气利用收入可达1.85亿元；以煤层气代替水煤气后，年节约优质块煤1.16万吨、优质末煤2500吨，创销售收入640万元；以燃气锅炉代替部分燃煤锅炉后，年节约优质末煤6万吨，创销售收入1680万元。全部使用燃气锅炉后，年可节约煤炭约36万吨，创销售收入10080万元。利用瓦斯发电、民用、作汽车燃料和化工原料，实现产业化运营，经济效益则更为可观。
四是社会效益。晋城煤业集团开展的煤层气井上、下规模开发与利用示范工程，在国内属首创，将为我国其它矿井的煤层气综合开发利用起到很好的示范作用，具有广阔的推广应用前景。在民用方面，利用煤层气代替水煤气，不仅安全、经济，而且清洁卫生，彻底解决了燃用水煤气CO中毒问题，大大提高了居民的生活质量。
“十一五”期间，晋城煤业集团规划在寺河、成庄、长平、赵庄等高瓦斯生产矿井，采用千米钻机实施模块式预抽、本煤层密集孔高强度边采（掘）边抽和生产区与老空区抽采相结合的办法，加大抽采的覆盖面和强度；在寺河、成庄、长平、赵庄矿实施地面钻孔预抽采，提前5－7年或更长时间，布置地面钻孔抽采，维持一定的钻孔数量，为井下布置钻场创造条件，最终形成井上下抽采相结合；对“十一五”期间拟开工建设的新矿井进行建设前预抽采，规划共施工煤层气井2000口。同时，将煤层气开发利用作为三大主导产业之一，将规划建设若干条煤层气输送管道，并积极探索煤层气利用的新途径，使煤层气更加广泛地应用于发电、民用、工业、汽车燃料及化工等项目。
总之，尽管我们在瓦斯治理上做了一些工作，取得了一定成效，但是在认识瓦斯规律方面还处于起步阶段，距离真正掌握瓦斯治理的主动权还有很大的差距和不足。在今后的工作中，晋城煤业集团将继续把瓦斯治理放在一切工作的首位，认真落实“先抽后采、以风定产、监测监控”的十二字方针，完善“采煤采气一体化”瓦斯综合治理措施，排除事故隐患，坚决遏制重特大事故的发生。同时，按照发展循环经济的要求，不断探索煤层气开发利用的新途径，努力使长期以来一直困扰和威胁煤矿安全和矿工生命的瓦斯真正变成宝贵的财富，为煤炭工业和煤层气产业的健康发展做出积极的贡献！
2006年6月21日 |
