淺談煤層氣地面開發對環境的影響與防護措施

汪永才（河南省煤田地質局一隊 451150）

一、我國煤層氣開采行業現狀

煤層氣又稱作是礦井瓦斯，是煤炭生成過程中出現的，煤層氣的主要成分是伴隨著煤炭存在于煤層中的甲烷氣體，在采煤的過程中經常會作為有害氣體，所以會使用通風的方法排放到大氣中，開采過程對于環境的影響有一部分來自于這一方面。一直以來煤礦瓦斯都被稱作是煤礦安全構成最大威脅的氣體。我國一直以來都是一個煤炭資源相對比較豐富的國家，煤炭資源量在世界排名妖妖靈香，煤氣層相對比較豐富。從上世界九十年代初，有關專家就開始從事這一方面的研究，通過實地的觀測點差，發現煤層氣在勘探開發以及生產的過程中會對周圍大氣、水資源以及土壤等產生一系列不利影響。而煤層氣的地面開發作業通常能夠劃分為：鉆井、完井、煤層壓裂以及采氣作業四個環節，這四個階段都會或多或少的對環境造成不同的影響。

文章下面就從這四個方面出發對其危害進行了詳細的介紹，同時針對其危害以及作業狀況提出了相應的防護措施。

二、煤層氣地面開發對環境的威脅

煤層氣的開發過程分為幾個階段，分別是：鉆井、完井、煤層壓裂以及降壓試井采氣，下面針對不同的階段對環境的影響做進一步的分析：

1.鉆井過程對環境的影響

從整體上來看，煤層氣鉆井對環境的影響主要體現在以下幾個方面：占用碾壓土地、污染地表環境、鉆井機械振動以及噪聲污染、對地下水、煤層德國的污染。

為了讓煤層氣開采過程施工以及操作更加方便，在鉆機的具體安裝之前，首先需要將道路以及鉆井場地進行修正，同時還有材料堆放場地，工程所需要的水處理或者是泥漿池的占地面積能夠達到擊敗平方米，所以一定會占用碾壓大量土地。鉆井過程中，需要將鉆孔內的巖粉清洗出來，而巖粉的成分對大氣會造成很大的污染，同時還會嚴重的污染土壤。巖粉如果灑落在植物上，能夠導致植物生長緩慢，嚴重的甚至會死亡，這種污染還會通過斷層、溶洞、裂縫孔隙以及地下水流動擴散到鉆孔以及更遠的地方，進而影響到大范圍內的環境污染。尤其是開采過程中使用的化學泥漿，而煤層氣開采使用的化學泥漿很可能讓地下水或者是煤巖層中積聚大量的有毒有害物質，嚴重的影響后期的使用價值和開采利用。另外煤層氣鉆井過程中，需要使用的機械設備必然會產生大量的噪音，噪聲的危害超過了95d B，而且開采過程晝夜不停，必然會對工人以及周圍的居民等行業造成一定的影響。

2.完井過程對環境的影響

煤層氣完井過程指的就是鉆孔鉆到目標煤層之后需要采取一定的技術措施讓煤層和井筒之間以及煤層裂縫之間形成有效的連通方式，能夠讓解吸的煤層氣安全順利的進入到井筒中，完井就是這樣一個過程，但是完井的方式有很多種，煤層有污染的作用主要是射孔完成中所使用的子彈、魚雷彈以及聚能彈。子彈和魚雷彈首先非常容易引起煤層瓦斯爆炸，大多數的煤層瓦斯爆炸都是由于這個過程造成的；其次彈道周圍出現的煤炭容易焦化，而焦化的煤炭就失去了自身的利用價值；再者殘留在煤層中的彈片以及彈藥會產生高溫以及大量的有害氣體，這些有害氣體反過來又會污染到煤層。而另一種聚能彈又會對煤層產生污染，聚能彈對煤層的污染主要是聚能彈使用過程中釋放出來的化學物質。

3.煤層壓裂對于周圍環境的影響

煤層氣地面開發過程為了能夠提高煤層的透氣率，會使煤層氣得到充分的解吸，并且還需要順利的流入到氣井中，所以完井之后通常都需要對煤層進行壓裂處理，煤層壓裂的方法有很多種，通常是使用清水或者是活血膠體作為壓裂劑，使用石英作為支撐劑。煤層壓裂的范圍按照具體的情況安排長度，但是通常最少需要幾十米，多的時候需要上百米，在煤層井筒周圍之內，壓裂劑尤其是化學膠體都會對煤層產生嚴重污染，支撐劑石英會因為留在煤層中嚴重的影響煤層的質量，降低煤的使用價值。

4.采氣處理對環境的影響

煤層氣開采過程需要輸水降壓，輸水降壓對于水壓封閉型的煤層氣田來說，需要排除大量的水，同時還有大量的污染物，污染物指的是懸浮物、礦物質、鹽類以及低重度油類，如果說排出的水不做任何的處理就排出去勢必會對地表水造成嚴重污染，再加上地表水澆灌農田又會對農田造成污染，反過來又對地表水環境造成嚴重的影響。煤層氣在開采之前，煤層氣的解析量非常小，所以根本不能形成穩定的符合工業要求的氣流，這個過程還需要測定一定的工業參數，通常需要將煤層氣井中排出的氣體排出到大氣中，或者會在井口點燃，這些都會對環境造成嚴重的污染。

三、煤層氣地面開發防護措施

1.鉆井過程防護措施

鉆井過程中會讓表土剝離，地表裸露，尤其是在冬季以及春季干旱的時候大風天氣勢必會產生大量的揚塵，所以需要通過灑水或者是地表植被覆蓋等來控制大風揚塵。

試采排：這個過程可能出氣量非常的不穩定，不具備集輸條件，這個過程中產生的大量煤層氣需要通過防空火炬排放，因為甲烷本身就是一種溫室氣體，再加上是一種無色無味的氣體，大量的結局會引起活在，嚴重的會產生爆炸。所以需要通過防空火炬燃燒的方法將危害降到最低。

維修維護過程：這個過程會使煤層氣通過合理的渠道排放，對于沒有辦法利用有比較難控制流量的狀況下，需要在合理的地點設計點火防空炬點，禁止接排入大氣中。

2.地表水影響的防護措施

鉆井過程對地表水產生的影響首先需要從位置選擇上解決。鉆井的位置需要選擇在歷史最高洪位線以上，禁止將鉆井的位置規劃在河道內，在泥漿周圍需要筑起40 c m高左右的土壩同時一開地勢疏通水流通道，防止將于引起地表徑流流進泥漿池內，同時施工結束之后泥漿池以及鉆井肥料都需要及時的封存處理，以免污染到周圍的地表水。

采排過程中形成的大量采排水會直接影響到土壤質量，使得土壤板結，土壤鹽分升高，影響地表植被生長，所以需要在這個過程中對水體中的鹽類進行脫除降低，通常使用膜法脫除處理，讓鹽分蒸發出來。

3.地表水污染的防護措施

鉆井過程對于含水層的影響需要通過調節鉆井液的濃度來降低，使得鉆井液的壓強和地下水壓強一致，防止地下水涌出。提鉆后立即下套管,固井水泥固井,進行止水、保水措施。各含水層由固井水泥和套管封閉,各含水層不會導通。在鉆井遇到淺水層或含水帶時,下套管時注入水泥封固,防止地下水層滲漏。

采排過程中對于煤層甲烷主要是通過脫水降壓來實現，氣體如果從煤基體重解析出來就會擴散到割理系統中，使用的是水力壓裂法，就是講大量的液體以及砂子使用高壓泵進入到井筒中來進行脫水處理。

4.生態環境以及植被防護措施

煤層氣開發過程對于農業生態系統的影響主要體現在施工占地過程中對于農業生產的影響，在一定范圍內土壤的理化性質勢必會發生變化，嚴重的影響到農業產值。對于景觀植被的影響主要體現在煤層氣開發過程中大規模的開發以及王莊道路建設對于周圍生態景觀格局的改變。

在施工的過程中表層土需要進行分層的開挖、分別退房，等到施工結束之后在進行封層回填，這個過程中要嚴格的控制施工的界限，盡可能的保護和利用原有的植被，科學的進行植被綠化工程建設工作。同時還需要根據當地的環境條件，選擇適當的植被種類，油漆的注重草、灌等的種植，還需要短期、中期以及長期效益的結合因地制宜的和工程措施相結合，做到工程開發以及環境保護兩不誤。

結論

煤層氣地面開發過程勢必會對周圍的環境造成一定的影響，地表水、地下水以及空氣等都會受到不同程度的影響，所以在具體的實施過程中必須采取一定的措施來保護環境，促進經濟效益和環境效益的有效統一。

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