鹤岗矿区煤层气利用评价

鹤岗矿区煤层气利用评价

吕贵有

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司地质测量部（黑龙江鹤岗  154100）

摘要：

煤层气俗称矿井瓦斯，其资源量是指依据一定的地质工程，估算赋存于煤层中的当前可开采或未来可能开采的具有现实经济意义和潜在经济意义的煤层气数量。资源量计算结果是实现煤层气规模开发的前导性必要工作，是国家进行能源结构调配和煤层气产业发展的战略和规划的基本依据，同时也为矿井有关设计提供基础资料，指导矿井安全生产。

关键词：瓦斯  利用  资源  评价

1. 引言

鹤岗煤炭矿区煤层气赋存规律取决于地质因素的影响，煤层埋藏越深瓦斯含量越高，构造(断层)越复杂瓦斯含量越低。煤层含气性呈显著的不均一性分布，不仅表现在区域上的不均一性变化，在一个井田同样呈明显的不均性。高甲烷带中有低含气量地段分布，低甲烷带中有相对较高含气量点。

2.煤层气抽采情况

为保证矿井的安全生产，鹤岗矿业（集团）有限责任公司目前拥有抽采设备包括地面抽采泵站、井下移动泵、抽采钻机、抽采管路。各矿建立了抽采系统，所有抽采泵均使用水环式真空泵，建有地面永久抽采系统10套（富力矿、新陆矿、振兴矿各1套，峻德矿2套、益新矿2套，兴安矿3套），现运行9套，抽采能力2865m³/min；井下移动抽采系统24套（峻德矿5套、兴安矿8套、富力矿7套、新陆矿1套、益新矿3套），现运行6套，额定抽采能力2275m³/min，所有设备完好、运行正常，抽采能力满足需要。鹤岗公司目前瓦斯利用主要为瓦斯发电和民用两部分。瓦斯发电装机容量规模1.34万Kw，装有500Kw低浓度瓦斯发电机组16台、 1350Kw机组4台，目前正在进行瓦斯发电的矿井为峻德矿、兴安矿、益新矿；民用瓦斯为峻德矿向聚源煤层气公司供气。鹤岗矿业公司2020年有3个矿井进行了瓦斯抽采利用。其中：峻德矿于2006年12月末建成地面低浓度瓦斯发电站，安装8台500KW低浓度瓦斯发电机组，2007年正式发电， 2018年安装4台1350KW发电机组，10月份正式发电，截至2020年末累计发电22765万度；兴安矿于2010年10月建成地面低浓度瓦斯发电站，有4台500KW低浓度瓦斯发电机组，2010年11月份正式发电，截止2020年末累计发电4558万度；益新矿于2011年5月建成地面低浓度瓦斯发电站，有4台500KW低浓度瓦斯发电机组，截止2020年末累计发电1666万度。

3.煤炭矿区煤层气资源量评价

依据《煤层气资源/储量规范》对鹤岗煤炭矿区内煤层气资源量进行计算，根据矿井生产资料及气测钻孔资料统计，鹤岗煤炭矿区内生产矿井中，峻德、兴安、富力、益新矿属煤与瓦斯突出矿井，新陆、振兴矿属高瓦斯矿井。2020年矿区各井工矿绝对瓦斯涌出量合计190.75m3/min。

4.煤层气的开发利用

鹤岗煤炭矿区主要可采煤层瓦斯（煤层气）资源较富集，瓦斯资源储量类别多以小-中型为主，个别煤矿（兴安）可达大型。煤层埋深多处于500～1000m，属中部埋藏，个别煤矿（振兴）煤层埋深小于500m，浅部埋藏。除富力因瓦斯储量较小、埋藏较深，不可实施井下抽采利用外，其余煤矿均可实施井下抽采利用，目前峻德、兴安煤矿、益新矿已开展地面抽采利用，并建立了瓦斯发电厂。

4.1兴安煤矿煤层气利用情况

    2020年本矿鉴定绝对瓦斯涌出量44.60m3/min，相对瓦斯涌出量12.74m3/t，CO2绝对涌出量10.62m3/min，CO2相对涌出量3.03m3/t，矿井为煤与瓦斯突出矿井。

兴安煤矿瓦斯发电站位于北七D抽放泵站北50m处，于2010年11月1日建成并运转发电。2011年经公司领导研究决定，将矿内4台由山东济柴绿色能源动力装备有限公司制造的500GF—WK瓦斯发电机组，更换为2台由山东胜动集团生产的瓦斯发电机组；2020年瓦斯抽放量1289万m3，矿井抽采率为52.40％，发电436万度，利用瓦斯218万m3，瓦斯利用率为16.92％，截止2020年末累计发电4558万度，利用瓦斯2279万m3，发电全部并入兴安矿九槽电网，为矿节省了大量用电资金。

表1 矿井瓦斯储量统计表

4.2峻德煤矿煤层气利用情况

2020年本矿鉴定绝对瓦斯涌出量89.21m

3/min，相对瓦斯涌出量15.33m3/t，CO2绝对涌出量31.86m3/min，CO2相对涌出量5.47 m3/t。

建有地面永久抽采系统3套抽采能力2865m³/min；井下移动抽采系统5套额定抽采能力2275m³/min，所有设备完好、运行正常，抽采能力满足需要。

峻德煤矿瓦斯发电站装机12台，8台500 kW发动机和4台1350kW发动机，截止2020年末峻德煤矿发电22765万千瓦时。

2010年聚源煤层气公司成立峻德燃气站，建成瓦斯储气罐并与已有的民用燃气管网联网工程。2013年2月峻德矿地面瓦斯抽采泵站向燃气站瓦斯储气罐正式供气，用于民用燃气,截止2020年末累计民用瓦斯1978万m³。

4.3益新煤矿煤层气利用情况

2020年本矿鉴定绝对瓦斯涌出量15.52 m3/min，相对涌出量6.93 m3/t，CO2绝对涌出量8.199m3/min，CO2相对涌出量3.36 m3/t。

建有地面永久抽采系统2套抽采能力320m³/min；井下移动抽采系统3套额定抽采能力220m³/min，所有设备完好、运行正常，抽采能力满足需要。

益新煤矿瓦斯发电站装机4台500 kW发动机，截止2020年末益新煤矿发电1666万千瓦时。

5.煤层气的开发利用前景

我国正处于工业化、城镇化加速发展阶段，能源消费总量将持续增长。随着我国能源结构的调整，天然气等清洁能源的需求迅速增长。到2020年，国内天然气需求在3500×108m3左右，占一次能源需求的比例由2008年的3.86%增加到10%以上，对外依存度将达到45%左右（缺口近1600×108m3）。在现阶段，煤层气仍是最现实的补充。

我国政府承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%，减排任务艰巨；天然气与煤炭和石油相比，燃烧所排放的CO2较低（仅分别为煤炭和石油的42%和71%）。天然气是典型的“低碳能源”，煤层气开发利用可减少煤矿瓦斯排放，最大程度地保护环境。

煤层气的主要成分是甲烷，可以与天然气混输混用，这使得煤层气可以作为常规天然气提供最有利的补充，减轻我国天然气供需压力，利用市场前景广阔。

5.1民用

煤层气作为民用燃料煤层气和煤相比较，具有燃烧热值高、污染小、使用安全等特点。因此，煤层气可作为人们的日常生活燃气、取暖及汽车燃料等。特别是作为汽车燃料，可以减少汽车尾气有害物质的排放，从而降低汽车尾气对大气的污染。

5.2化工

甲烷是一种重要的化工原料。它可以用来合成多种化学产品，包括：合成氨、XOX系列产品、甲醇、乙炔、硝基甲烷、氢气等20多种，加上再加工后的五六十种产品，用途涉及国民经济的各个领域。

5.3发电

煤层气作为电厂发电的燃料具有效率高、污染少、占地少等特点。比煤发电效率高出10%以上；每千瓦投资为煤的70%。另一方面，煤层气富集的地区煤炭资源都十分丰富，附近大都有一些火力发电厂，应用煤层气发电可以直接输入电网。

6.结语

鹤岗矿区煤层气资源潜力大，煤层气成藏条件较好，鹤岗煤炭矿区内主采煤层多为厚煤层。主要瓦斯抽采方法有两种：一是采前预抽采，包括穿层钻孔预抽采、本层钻孔预抽采；二是边采边抽采，包括仰角抽采钻孔抽采、走向顶板岩巷高位钻孔抽采、上隅角插管抽采，煤层气资源总量大，将来可以重点开发和利用。

参考文献：

[1]何发岐,董昭雄.深部煤层气资源开发潜力——以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例[J].石油与天然气地质,2022,43(02):277-285.

[2]GB/T 41043-2021, 煤与煤层气协调开发效果评价指标及计算方法[S].

[3]中国煤炭工业协会."煤与煤层气协调开发效果评价指标及计算方法."GB/T 41043-2021.2021-12-31.

作者简介：吕贵有，男，1966年1月出生，1988年7月毕业于黑龙江矿业学院煤田地质与勘探专业，高级地质工程师，现工作于龙煤鹤岗矿业有限责任公司地质测量部，主要从事矿井地质工作。