煤礦區(qū)煤層氣與煤炭協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)模式初探

賈潔椋

山西地質(zhì)博物館 山西 太原 030031

煤層氣是煤炭資源的一個(gè)共生礦產(chǎn)資源，并且煤層氣也是一種零污染的能源產(chǎn)業(yè)，煤炭資源作為我國(guó)主要的自然能源，對(duì)于煤炭資源的需求量一直呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，隨著人們對(duì)于煤層氣資源的開(kāi)發(fā)利用，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層氣與煤炭資源的協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，才能夠有效實(shí)現(xiàn)我國(guó)資源能源的可持續(xù)化發(fā)展，因此在兩種資源進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程中，需要進(jìn)行合理的勘察工作，并制定出科學(xué)有效的開(kāi)采方案，實(shí)現(xiàn)煤層氣和煤炭資源的統(tǒng)一部署，實(shí)現(xiàn)合理開(kāi)發(fā)利用。

1 煤層氣與煤炭資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)的意義

1.1 對(duì)煤層氣資源的保護(hù)

煤層氣作為煤炭資源的共生礦產(chǎn)資源，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中煤層氣具有清潔性，同時(shí)煤層氣也是一種不可再生的資源。一般情況下煤層氣主要存在于煤層以及煤層圍巖之中，隨著煤炭資源的不斷開(kāi)發(fā)，煤層氣資源也會(huì)隨之減少，因此在開(kāi)采煤炭資源過(guò)程中需要將煤層氣資源共同開(kāi)采出來(lái)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，否則就會(huì)浪費(fèi)煤層氣資源，甚至?xí)?yán)重危害周圍的自然環(huán)境，因此在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，必須實(shí)現(xiàn)煤層氣和煤炭資源的協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，才能夠有效實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭資源的可持續(xù)化發(fā)展，直線綜合開(kāi)采的管理目標(biāo)。

1.2 煤礦安全生產(chǎn)的需求

我國(guó)煤炭環(huán)境非常復(fù)雜，一般情況下需要依靠井工來(lái)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的開(kāi)發(fā)，其中高瓦斯礦井的數(shù)量較多，在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，由于瓦斯原因所形成的安全事故非常多，近年來(lái)，雖然我國(guó)的礦產(chǎn)安全形勢(shì)逐漸好轉(zhuǎn)，但是在開(kāi)采過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。如果再進(jìn)行開(kāi)采煤炭之前將煤層氣資源一起采，能夠從根本上消除瓦斯所帶來(lái)的安全隱患，提高煤炭資源開(kāi)采的安全，這樣做的目的不僅是能夠有效治理瓦斯危害，同時(shí)又能夠減少生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)煤田行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.3 建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需求

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需要建立一個(gè)以煤炭資源為基礎(chǔ)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，形成高效的科技產(chǎn)業(yè)鏈，才能有效提高我國(guó)煤炭市場(chǎng)在全球中的競(jìng)爭(zhēng)力。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)煤層氣資源和煤炭資源的綜合開(kāi)，需要由單純的煤炭產(chǎn)量進(jìn)行轉(zhuǎn)型，提高煤炭資源的綜合利用率。目前我國(guó)已經(jīng)在很多煤礦資源中建設(shè)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)地點(diǎn)，并將煤層氣開(kāi)發(fā)作為建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，建立完善的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠有效增強(qiáng)煤炭資源在加工過(guò)程中的轉(zhuǎn)化率，提高非礦產(chǎn)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)職工的轉(zhuǎn)崗就業(yè)目標(biāo)。

因此，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的建立，對(duì)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)化發(fā)展有著非常重要的作用，并且煤層氣作為一種寶貴的自然資源，是煤炭資源在實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要基礎(chǔ)，必須要更加注重對(duì)于煤炭資源的高效開(kāi)采。

2 煤層氣與煤炭資源共同勘探的方案

煤層氣與煤炭資源的綜合勘查需要煤炭企業(yè)依法取得煤炭勘查許可證之后，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)勘察區(qū)塊內(nèi)的煤層氣資源和煤炭資源的共同勘查，按照規(guī)章秩序?qū)?chǔ)量進(jìn)行評(píng)審，在勘察過(guò)程中對(duì)于可綜合回收利用的煤層氣資源，應(yīng)當(dāng)制定合理的開(kāi)發(fā)方案，并對(duì)勘查過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合考慮，通常情況下主要包括以下幾個(gè)方面的主要內(nèi)容。

2.1 綜合勘察方法

煤層氣和煤炭資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)過(guò)程中除了遵循相應(yīng)的規(guī)范要求之外，還需要加強(qiáng)對(duì)煤層氣資源的勘察工作，主要的工作目標(biāo)是提高煤層氣開(kāi)采參數(shù)的確定以及測(cè)試工作。

在部署煤層氣參數(shù)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的因素有：第一，所布置的參數(shù)孔應(yīng)當(dāng)在煤礦范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻分布，需要滿足煤層氣的開(kāi)采需求。第二，參數(shù)孔應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇煤炭鉆孔，如果有其他需求時(shí)，應(yīng)當(dāng)再部署新孔，盡量做到一孔多用，從而減少開(kāi)采成本的增加。第三，在布置參數(shù)孔過(guò)程中應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的地質(zhì)單元和深度進(jìn)行布置；第四，在煤炭初期開(kāi)采地段，應(yīng)當(dāng)增加參數(shù)孔的數(shù)量，盡早發(fā)揮出煤層氣的有效開(kāi)采，降低瓦斯的排放量，是日下煤層氣資源的安全開(kāi)采。第五，應(yīng)當(dāng)部署煤層氣開(kāi)采的先導(dǎo)性井組，同時(shí)要進(jìn)行排水采氣的工作試驗(yàn)，為后續(xù)的開(kāi)采工作提供數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)材料。

2.2 綜合勘察報(bào)告編制

在該內(nèi)容中需要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容是煤炭與煤層氣資源，在綜合勘察報(bào)告中需要明確煤層氣資源的計(jì)量工作和評(píng)價(jià)工作。煤層氣資源的儲(chǔ)量需要進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層氣以及煤炭資源的協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)的重要依據(jù)。在實(shí)際報(bào)告編制中，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家所頒布的要求進(jìn)行執(zhí)行，具體的編制方法可以參照地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中的相關(guān)技術(shù)要求。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，煤層氣資源的儲(chǔ)量需要結(jié)合特定流程進(jìn)行評(píng)審，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的開(kāi)采作業(yè)奠定其相應(yīng)的技術(shù)支持。

2.3 煤層氣資源開(kāi)發(fā)利用的評(píng)價(jià)

針對(duì)煤層氣資源的開(kāi)采工作，需要在煤炭資源開(kāi)發(fā)方案中進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)煤炭資源和煤層資源的綜合開(kāi)發(fā)。因此在實(shí)行同步勘察的基礎(chǔ)上，需要對(duì)煤層氣資源的利益用前景進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后續(xù)對(duì)煤層氣資源的開(kāi)采提供決策性依據(jù)和生產(chǎn)規(guī)劃依據(jù)。

煤層氣資源的開(kāi)發(fā)前景會(huì)受到以下幾個(gè)方面的因素限制：第一，地質(zhì)條件以及煤層氣工程的控制程度。第二，煤層氣規(guī)模，確保煤層氣開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目能夠有足夠長(zhǎng)的時(shí)間。第三，煤層氣含量，煤層氣含量的大小會(huì)影響到煤層氣的開(kāi)發(fā)前景。第四，煤層氣的可采性，結(jié)合現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)技術(shù)以及地質(zhì)條件，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤層氣的采氣工作。第五，市場(chǎng)條件。對(duì)于所開(kāi)采出來(lái)的煤層氣應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理利用，杜絕浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。第五，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行效益評(píng)估工作，綜合評(píng)估煤層氣資源在經(jīng)濟(jì)和礦產(chǎn)安全等方面所產(chǎn)生的多種效益。

3 協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)技術(shù)

3.1 開(kāi)采方式優(yōu)化技術(shù)

目前在煤層氣開(kāi)采過(guò)程中主要的開(kāi)發(fā)技術(shù)包扣地面垂直井、地面采動(dòng)井、井下瓦斯抽采等，這些技術(shù)在我國(guó)的煤炭開(kāi)發(fā)地區(qū)都得到了非常廣泛的應(yīng)用，同時(shí)取得了非常優(yōu)異的開(kāi)采效果。這些開(kāi)發(fā)方式能夠適應(yīng)不同的地質(zhì)條件以及不同的設(shè)備，因此在開(kāi)采過(guò)程中需要結(jié)合地質(zhì)條件制定出有效的開(kāi)采方式，從而高效的開(kāi)采出煤層氣資源。

3.2 開(kāi)采方案設(shè)計(jì)

確定煤層氣的開(kāi)發(fā)方式前提下，需要制定出合理的開(kāi)采方案才能夠?yàn)轫?xiàng)目的開(kāi)采成功奠定基礎(chǔ)，因此煤層氣的開(kāi)采方案設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：

確定開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的任務(wù)。在進(jìn)行煤炭資源和煤層氣資源協(xié)同開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其中主要的任務(wù)是針對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害的治理。

井位確定。在協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要針對(duì)地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層氣含量以及地形條件等因素進(jìn)行重點(diǎn)分析，選擇合適的井位。

井身結(jié)構(gòu)。根據(jù)地層以及煤層條件，確定井身結(jié)構(gòu)。

鉆井工程。應(yīng)當(dāng)盡可能減少對(duì)于煤層所造成的傷害，控制開(kāi)采井的偏斜程度。

測(cè)試工程。利用專業(yè)的設(shè)備和開(kāi)采技術(shù)，對(duì)煤層氣的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試。

排采實(shí)驗(yàn)。煤層氣的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一定的產(chǎn)能，因此必須要進(jìn)行排水采氣的相關(guān)實(shí)驗(yàn)工作，結(jié)合地質(zhì)以及壓力狀況，在開(kāi)采過(guò)程中制定出合理的工作制度，確保排采工作實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

綜合評(píng)估。對(duì)煤層氣單井進(jìn)行總結(jié)考察具體的措施，效果評(píng)價(jià)出煤層氣資源的開(kāi)發(fā)前景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)下一步工作的安排。

3.3 主要的勘查檢測(cè)技術(shù)

煤炭資源在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的復(fù)雜性較強(qiáng)，任何一個(gè)開(kāi)采環(huán)節(jié)的難度都會(huì)有所不同。因此需要結(jié)合不同的勘探階段，建立有效的勘查方法，針對(duì)所制定的勘查方案，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)人力資源和物理資源進(jìn)行分工，在實(shí)際勘查過(guò)程中，勘察地點(diǎn)也會(huì)針對(duì)地層的狀況而發(fā)生改變。然而煤層氣資源的勘查難度較小，但是需要按照不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)勘查報(bào)告進(jìn)行編，同時(shí)需要與煤炭資源的勘查報(bào)告進(jìn)行對(duì)比。雖然煤層氣資源的階段特征并不明顯，但是在勘察過(guò)程中需要結(jié)合其整體的工作進(jìn)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。一般情況下，煤炭資源和煤層氣資源的協(xié)同勘察檢測(cè)技術(shù)主要分為以下幾個(gè)階段：

范圍勘查階段。在該階段，技術(shù)人員需要根據(jù)壓力梯度制定勘查方案；

預(yù)先勘探階段。工作人員要結(jié)合現(xiàn)代化的設(shè)備儀器，對(duì)開(kāi)采條件進(jìn)行評(píng)價(jià)；

全面勘探階段。技術(shù)人員需要針對(duì)煤層氣資源和煤炭資源的階段性勘查報(bào)告進(jìn)行總結(jié)，并提出針對(duì)性的開(kāi)采方案。

4 煤礦區(qū)煤層氣與煤炭協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)模式的發(fā)展

4.1 建立正確的發(fā)展思路

針對(duì)煤層氣煤炭資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要重點(diǎn)分析兩個(gè)方面的工作：第一，在進(jìn)行煤炭勘查過(guò)程中，需要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行研究，在最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)質(zhì)煤炭資源的分析工作。 第二，需要結(jié)合現(xiàn)代化的地質(zhì)研究理論來(lái)作為重要的研究理論，提高其技術(shù)的創(chuàng)新能力，從多方面增強(qiáng)煤層氣資源和煤炭資源的協(xié)同開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)化石能源的可持續(xù)化發(fā)展。

4.2 了解開(kāi)發(fā)任務(wù)

在進(jìn)行協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要針對(duì)不同的地質(zhì)條件對(duì)煤炭和煤層氣資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，確保在不同地區(qū)的合理勘查工作，實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭和煤層氣資源地質(zhì)勘察力度的提高，并且在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，需要充分利用三維地震技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)地震勘測(cè)技術(shù)的研究，提高其勘查技術(shù)范圍，在不同地質(zhì)條件下與信息技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，建立標(biāo)準(zhǔn)化的地質(zhì)模型，為后期提高其勘查精度奠定基礎(chǔ)。

展開(kāi)煤炭資源評(píng)價(jià)。在分析煤炭資源和煤層氣資源開(kāi)發(fā)潛力過(guò)程中需要制定合理的評(píng)價(jià)工作，因此需要利用全新的地質(zhì)理論和評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層氣資源和煤炭資源的評(píng)價(jià)工作，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的開(kāi)展工作提供給開(kāi)發(fā)思路，要充分分析煤層氣和煤炭資源的分布條件以及開(kāi)采難易程度，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)采，為實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高奠定基礎(chǔ)。條件是實(shí)現(xiàn)煤層氣與煤炭資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)的重要區(qū)域。因此在進(jìn)行煤炭資源與煤層氣資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要重點(diǎn)分析開(kāi)發(fā)的時(shí)間順序、空間布局以及所應(yīng)用的技術(shù)條件等，了解在不同地質(zhì)條件下，煤層氣與煤炭資源協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)模式以及其應(yīng)用的條件，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中協(xié)調(diào)關(guān)系并沒(méi)有進(jìn)行量化處理，協(xié)調(diào)程度的評(píng)價(jià)體系并沒(méi)有得到建立，需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究才能夠有效實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤層氣與煤炭資源的協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)自然能源的可持續(xù)化發(fā)展。