煤礦區(qū)煤層氣與煤炭協(xié)調(diào)開發(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)，煤炭資源作為我國主要的自然能源，對于煤炭資源的需求量一直呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，隨著人們對于煤層氣資源的開發(fā)利用，需要實現(xiàn)對煤層氣與煤炭資源的協(xié)調(diào)開發(fā)，才能夠有效實現(xiàn)我國資源能源的可持續(xù)化發(fā)展，因此在兩種資源進行開采過程中，需要進行合理的勘察工作，并制定出科學(xué)有效的開采方案，實現(xiàn)煤層氣和煤炭資源的統(tǒng)一部署，實現(xiàn)合理開發(fā)利用。

1 煤層氣與煤炭資源協(xié)調(diào)開發(fā)的意義

1.1 對煤層氣資源的保護

煤層氣作為煤炭資源的共生礦產(chǎn)資源，在實際應(yīng)用過程中煤層氣具有清潔性，同時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發(fā)，煤層氣資源也會隨之減少，因此在開采煤炭資源過程中需要將煤層氣資源共同開采出來，實現(xiàn)協(xié)調(diào)開發(fā)，否則就會浪費煤層氣資源，甚至?xí)乐匚：χ車淖匀画h(huán)境，因此在實際開采過程中，必須實現(xiàn)煤層氣和煤炭資源的協(xié)調(diào)開發(fā)，才能夠有效實現(xiàn)我國煤炭資源的可持續(xù)化發(fā)展，直線綜合開采的管理目標。

1.2 煤礦安全生產(chǎn)的需求

我國煤炭環(huán)境非常復(fù)雜，一般情況下需要依靠井工來實現(xiàn)煤炭資源的開發(fā)，其中高瓦斯礦井的數(shù)量較多，在實際開采過程中，由于瓦斯原因所形成的安全事故非常多，近年來，雖然我國的礦產(chǎn)安全形勢逐漸好轉(zhuǎn)，但是在開采過程中的安全風(fēng)險仍然存在。如果再進行開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的安全隱患，提高煤炭資源開采的安全，這樣做的目的不僅是能夠有效治理瓦斯危害，同時又能夠減少生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了我國煤田行業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.3 建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟的需求

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，需要建立一個以煤炭資源為基礎(chǔ)的循環(huán)經(jīng)濟，形成高效的科技產(chǎn)業(yè)鏈，才能有效提高我國煤炭市場在全球中的競爭力。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，能夠?qū)崿F(xiàn)煤層氣資源和煤炭資源的綜合開，需要由單純的煤炭產(chǎn)量進行轉(zhuǎn)型，提高煤炭資源的綜合利用率。目前我國已經(jīng)在很多煤礦資源中建設(shè)了循環(huán)經(jīng)濟的試驗地點，并將煤層氣開發(fā)作為建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟的重要組成部分，建立完善的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠有效增強煤炭資源在加工過程中的轉(zhuǎn)化率，提高非礦產(chǎn)工業(yè)的經(jīng)濟價值，實現(xiàn)職工的轉(zhuǎn)崗就業(yè)目標。

因此，循環(huán)經(jīng)濟的建立，對實現(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，是煤炭資源在實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)中的重要基礎(chǔ)，必須要更加注重對于煤炭資源的高效開采。

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)α窟M行評審，在勘察過程中對于可綜合回收利用的煤層氣資源，應(yīng)當制定合理的開發(fā)方案，并對勘查過程中的風(fēng)險進行綜合考慮，通常情況下主要包括以下幾個方面的主要內(nèi)容。

2.1 綜合勘察方法

煤層氣和煤炭資源協(xié)調(diào)開發(fā)過程中除了遵循相應(yīng)的規(guī)范要求之外，還需要加強對煤層氣資源的勘察工作，主要的工作目標是提高煤層氣開采參數(shù)的確定以及測試工作。

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

2.2 綜合勘察報告編制

在該內(nèi)容中需要關(guān)注的重點內(nèi)容是煤炭與煤層氣資源，在綜合勘察報告中需要明確煤層氣資源的計量工作和評價工作。煤層氣資源的儲量需要進行評價，實現(xiàn)對煤層氣以及煤炭資源的協(xié)調(diào)開發(fā)的重要依據(jù)。在實際報告編制中，應(yīng)當按照國家所頒布的要求進行執(zhí)行，具體的編制方法可以參照地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準內(nèi)容中的相關(guān)技術(shù)要求。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，煤層氣資源的儲量需要結(jié)合特定流程進行評審，才能夠為后續(xù)的開采作業(yè)奠定其相應(yīng)的技術(shù)支持。

2.3 煤層氣資源開發(fā)利用的評價

針對煤層氣資源的開采工作，需要在煤炭資源開發(fā)方案中進行綜合考慮，實現(xiàn)煤炭資源和煤層資源的綜合開發(fā)。因此在實行同步勘察的基礎(chǔ)上，需要對煤層氣資源的利益用前景進行評價，為后續(xù)對煤層氣資源的開采提供決策性依據(jù)和生產(chǎn)規(guī)劃依據(jù)。

煤層氣資源的開發(fā)前景會受到以下幾個方面的因素限制：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，確保煤層氣開發(fā)利用項目能夠有足夠長的時間。第三，煤層氣含量，煤層氣含量的大小會影響到煤層氣的開發(fā)前景。第四，煤層氣的可采性，結(jié)合現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)以及地質(zhì)條件，能夠有效實現(xiàn)對于煤層氣的采氣工作。第五，市場條件。對于所開采出來的煤層氣應(yīng)當進行合理利用，杜絕浪費現(xiàn)象的發(fā)生。第五，應(yīng)當進行效益評估工作，綜合評估煤層氣資源在經(jīng)濟和礦產(chǎn)安全等方面所產(chǎn)生的多種效益。

3 協(xié)調(diào)開發(fā)技術(shù)

3.1 開采方式優(yōu)化技術(shù)

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

3.2 開采方案設(shè)計

確定煤層氣的開發(fā)方式前提下，需要制定出合理的開采方案才能夠為項目的開采成功奠定基礎(chǔ)，因此煤層氣的開采方案設(shè)計主要內(nèi)容有：

確定開發(fā)項目的任務(wù)。在進行煤炭資源和煤層氣資源協(xié)同開發(fā)過程中，其中主要的任務(wù)是針對煤礦瓦斯災(zāi)害的治理。

井位確定。在協(xié)調(diào)開發(fā)過程中，需要針對地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層氣含量以及地形條件等因素進行重點分析，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)當盡可能減少對于煤層所造成的傷害，控制開采井的偏斜程度。

測試工程。利用專業(yè)的設(shè)備和開采技術(shù)，對煤層氣的各項參數(shù)進行準確測試。

排采實驗。煤層氣的主要目標是實現(xiàn)一定的產(chǎn)能，因此必須要進行排水采氣的相關(guān)實驗工作，結(jié)合地質(zhì)以及壓力狀況，在開采過程中制定出合理的工作制度，確保排采工作實驗?zāi)軌蜻_到預(yù)期目標。

綜合評估。對煤層氣單井進行總結(jié)考察具體的措施，效果評價出煤層氣資源的開發(fā)前景，進而實現(xiàn)對下一步工作的安排。

3.3 主要的勘查檢測技術(shù)

煤炭資源在開發(fā)過程中的復(fù)雜性較強，任何一個開采環(huán)節(jié)的難度都會有所不同。因此需要結(jié)合不同的勘探階段，建立有效的勘查方法，針對所制定的勘查方案，在實際應(yīng)用過程中需要對人力資源和物理資源進行分工，在實際勘查過程中，勘察地點也會針對地層的狀況而發(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間節(jié)點對勘查報告進行編，同時需要與煤炭資源的勘查報告進行對比。雖然煤層氣資源的階段特征并不明顯，但是在勘察過程中需要結(jié)合其整體的工作進度進行評價。一般情況下，煤炭資源和煤層氣資源的協(xié)同勘察檢測技術(shù)主要分為以下幾個階段：

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，對開采條件進行評價；

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

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

4.1 建立正確的發(fā)展思路

針對煤層氣煤炭資源協(xié)調(diào)開發(fā)過程中，需要重點分析兩個方面的工作：第一，在進行煤炭勘查過程中，需要對地質(zhì)條件進行研究，在最大程度上實現(xiàn)對優(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，從多方面增強煤層氣資源和煤炭資源的協(xié)同開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)我國化石能源的可持續(xù)化發(fā)展。

4.2 了解開發(fā)任務(wù)

在進行協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)開發(fā)過程中需要針對不同的地質(zhì)條件對煤炭和煤層氣資源協(xié)調(diào)開發(fā)技術(shù)進行創(chuàng)新，確保在不同地區(qū)的合理勘查工作，實現(xiàn)我國煤炭和煤層氣資源地質(zhì)勘察力度的提高，并且在實際開采過程中，需要充分利用三維地震技術(shù)，努力實現(xiàn)地震勘測技術(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)進行有效結(jié)合，建立標準化的地質(zhì)模型，為后期提高其勘查精度奠定基礎(chǔ)。

展開煤炭資源評價。在分析煤炭資源和煤層氣資源開發(fā)潛力過程中需要制定合理的評價工作，因此需要利用全新的地質(zhì)理論和評價方法，實現(xiàn)對煤層氣資源和煤炭資源的評價工作，才能夠為后續(xù)的開展工作提供給開發(fā)思路，要充分分析煤層氣和煤炭資源的分布條件以及開采難易程度，對其進行科學(xué)評價，實現(xiàn)高效開采，為實現(xiàn)煤炭企業(yè)社會經(jīng)濟效益的提高奠定基礎(chǔ)。條件是實現(xiàn)煤層氣與煤炭資源協(xié)調(diào)開發(fā)的重要區(qū)域。因此在進行煤炭資源與煤層氣資源協(xié)調(diào)開發(fā)過程中，需要重點分析開發(fā)的時間順序、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)開發(fā)模式以及其應(yīng)用的條件，在實際應(yīng)用過程中協(xié)調(diào)關(guān)系并沒有進行量化處理，協(xié)調(diào)程度的評價體系并沒有得到建立，需要進行進一步的研究才能夠有效實現(xiàn)我國煤層氣與煤炭資源的協(xié)調(diào)開發(fā)，實現(xiàn)我國自然能源的可持續(xù)化發(fā)展。