龍口礦區(qū)油頁巖開發(fā)與利用

摘 要：介紹了中國龍口礦區(qū)油頁巖的賦存狀況、井工開采技術(shù)，闡述了油頁巖綜合開發(fā)利用、形成產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀，為油頁巖開采、綜合利用探索出了新的途徑。

關(guān)鍵詞：油頁巖；開發(fā)利用

龍礦集團(tuán)位于山東龍口市境內(nèi)，是中國唯一的海濱煤炭基地，是一個集煤、電、建筑安裝、汽車運(yùn)輸、精密鑄造、橡塑制品、建材生產(chǎn)為一體的綜合大型國有企業(yè)，企業(yè)總資產(chǎn)近50億元，在冊職工13292人，擁有各類技術(shù)人員2100余人。

1 油頁巖開發(fā)與利用

1.1 開發(fā)沿革

1983年12月，北皂煤礦開始采用DY-150采煤機(jī)機(jī)組正程序試采油頁巖，止1992年5月，共開采油頁巖1.211Mt。由于DY-150采煤機(jī)機(jī)組的整機(jī)性能低，且油頁巖硬度大（f=6.8），機(jī)組截割十分困難，造成采煤機(jī)機(jī)身劇烈振動，各機(jī)械部件嚴(yán)重磨損，工作面平均月產(chǎn)僅為6～8kt。后來對設(shè)備進(jìn)行了系列改進(jìn)，但仍不能滿足油頁巖開采的需要，油頁巖開采工作時斷時續(xù)。到90年代初，由于國際油價逐漸下降，且油頁巖開發(fā)存在著開采技術(shù)復(fù)雜、成本高、市場銷售困難等問題，1993年，油頁巖開采工作被迫停止，改為開采油頁巖下部的煤2、煤4層。

隨著開采技術(shù)的進(jìn)步和油頁巖綜合利用技術(shù)的成熟，在礦區(qū)煤炭資源逐漸減少的形勢下，龍礦集團(tuán)通過市場調(diào)研，決定開發(fā)利用油2資源，并組織開展了系列技術(shù)攻關(guān)活動。2005年，北皀煤礦突破了油頁巖反程序開采、油頁巖開采設(shè)備選型的技術(shù)瓶頸，取得了1301首采面反程序開采的成功。截止2010年9月底，龍口礦區(qū)已開采了9個油頁巖工作面（其中：梁家煤礦2個），共計開采油頁巖5.1Mt。預(yù)計2010年礦區(qū)油頁巖年產(chǎn)量可達(dá)到2.0Mt/a（其中：北皂煤礦1.2Mt，梁家煤礦0.8Mt）。從2011年起，礦區(qū)油頁巖年產(chǎn)量可達(dá)到2.4Mt/a（其中：北皂煤礦1.2Mt，梁家煤礦1.2Mt）。

1.2 礦井開拓與巷道支護(hù)

1.2.1 礦井開拓方式

礦區(qū)三對礦井均為立井開拓方式。以北皂煤礦為例，礦井通風(fēng)方式為中央邊界抽出式，副井進(jìn)風(fēng)，東、西風(fēng)井回風(fēng)。北皂煤礦三個水平同時開采。一水平標(biāo)高-175m，主采陸地煤2、油頁巖，二水平標(biāo)高-250m，主采煤4，三水平標(biāo)高-350m，主采海域煤2。

1.2.2 油頁巖工作面布置

礦區(qū)油頁巖采煤方法為傾斜長壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，一次采全高的回采工藝。以北皂煤礦1304工作面布置為例，該工作面位于煤1三采區(qū)南部，該區(qū)域下部3205、3209兩個煤2工作面和兩個4303、4305煤4工作面已采完。1304工作面長不規(guī)則，工作面走向長度830m，里段推進(jìn)長度368m，面長83.7m；外段推進(jìn)長度447m，面長146.4m。工作面煤及油頁巖總厚度4.86m（其中：煤1平均厚度0.42m；油頁巖平均厚度4.44m）。

1.3 油頁巖利用現(xiàn)狀及經(jīng)濟(jì)效益分析

目前龍口礦區(qū)油頁巖主要作為燃料銷售及煉油綜合利用。現(xiàn)礦區(qū)已開采9個工作面，開采成本106.3元/t，按目前市場售價270元/t計算，總產(chǎn)量5.1Mt，凈利潤83487萬元。

2 油頁巖綜合利用

2.1 油頁巖綜合利用背景

龍口礦區(qū)油頁巖作為一種寶貴資源，具有四高（含油率高、熱值高、揮發(fā)份高、附加值高）三低（含硫量低、含氮低、污染低）的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以提取油頁巖油，加工煉制汽、煤油、柴油等石油產(chǎn)品，油頁巖半焦還可用于發(fā)電，油頁巖灰可生產(chǎn)建材。龍口礦區(qū)油頁巖的開發(fā)利用可延長油頁巖產(chǎn)業(yè)鏈，培植集團(tuán)公司新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，油頁巖綜合利用項(xiàng)目完全符合國家的節(jié)能減排、開發(fā)新能源、資源綜合利用、建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)等一系列法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策。尤其是國家“要開展油母頁巖、油砂等非常規(guī)油氣資源的調(diào)查勘探，增加油氣替代資源儲量”等政策措施的出臺，更為龍口礦區(qū)油頁巖綜合利用產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)有力的政策支持和廣闊的發(fā)展空間。

2.2 油頁巖綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈

集團(tuán)公司2005年開始投資1.83億元建設(shè)油頁巖年處理量0.6Mt/a煉油綜合利用項(xiàng)目。2009年1月一期工程點(diǎn)火成功試運(yùn)行，同年10月二期工程并網(wǎng)運(yùn)行，產(chǎn)頁巖油0.05Mt/a、半焦0.4 Mt/a，其綜合經(jīng)濟(jì)效益22335萬元。生產(chǎn)的油頁巖半焦可作為集團(tuán)公司自備58MW矸石熱電廠燃料，配低熱值煤燃料發(fā)電，電廠年可增加直接效益5133萬元。發(fā)電后產(chǎn)生的870kt粉煤灰可用于集團(tuán)公司方圓建材有限公司制作粉煤灰磚、加氣混凝土，年增加經(jīng)濟(jì)效益1868萬元。油頁巖煉油產(chǎn)生大量的低熱值瓦斯煤氣，除生產(chǎn)自用給干餾爐供熱、加熱爐和鍋爐燃燒外，干餾每噸油頁巖還可剩余瓦斯煤氣200m3，并通過燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組將部分剩余瓦斯煤氣進(jìn)行綜合利用發(fā)電，瓦斯發(fā)電設(shè)計總裝機(jī)容量1.2萬kW（每臺500kW×24臺），分為兩期建設(shè)，一期工程投資6500余萬元，裝機(jī)容量為6000kW（每臺500 kW×12臺），2010年4月開始運(yùn)行，年可發(fā)電2500萬度，所發(fā)電量除供給煉油廠使用外，剩余全部上網(wǎng)。油頁巖綜合利用既避免了資源浪費(fèi)，又保護(hù)了環(huán)境。

2.3 環(huán)保技術(shù)

在油頁巖綜合利用具體設(shè)計中，根據(jù)生產(chǎn)工藝分別采取了相應(yīng)的環(huán)保處理措施：針對鍋爐和加熱爐排放煙氣中含有二氧化硫問題，采取了濕法脫硫除塵器設(shè)備進(jìn)行處理，使廢瓦斯在燃燒前就基本不含硫，達(dá)到煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)；針對半焦污水揮發(fā)污染問題，則采用“水解酸化+生物接觸氧化”處理工藝對循環(huán)使用的生產(chǎn)廢水進(jìn)行有效處理，降低廢水中的污染物含量。

3 主要結(jié)論

①通過對礦區(qū)油頁巖反采地質(zhì)條件變化、礦山壓力顯現(xiàn)及其控制技術(shù)、巷道支護(hù)技術(shù)、回采設(shè)備選型等多方面研究，成功實(shí)現(xiàn)了油頁巖反程序安全開采。開創(chuàng)了中國井工開采油頁巖的先河，對其它礦井井工開采油頁巖有重要借鑒意義。

②油頁巖開采經(jīng)濟(jì)效益明顯，可延長礦區(qū)服務(wù)年限，對促進(jìn)礦區(qū)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有重要意義。

③油頁巖綜合開發(fā)利用，使油頁巖作為能源轉(zhuǎn)化為頁巖油、電力，又能作為建筑材料，實(shí)現(xiàn)無固體廢物排放的綜合利用，對于緩解能源供求的緊張局面，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

作者簡介：

馬鴻祥，男（1968-），大學(xué)學(xué)歷，1989年7月畢業(yè)于泰安煤炭工業(yè)學(xué)校采煤專業(yè)，采煤工程師，現(xiàn)在龍礦集團(tuán)鄆城煤礦項(xiàng)目管理處從事技術(shù)管理工作。