煤礦“殺手”——防不勝防
“礦工井下采煤沒有不怕瓦斯的。我們有一支檢查隊伍,有檢查瓦斯?jié)舛鹊模袡z查工人身上有沒有帶火柴、打火機的,但有時仍避免不了意外的發(fā)生。”雞西礦業(yè)集團一位礦工心有余悸地對記者說。
5月12日,密山市原秦友綿煤礦關(guān)閉井發(fā)生瓦斯爆炸事故;5月14日,雞東縣宏源煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故7人死亡;5月19日,城子河區(qū)煤炭工業(yè)公司振興煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故,造成8人死亡。今年我省雞西一周發(fā)生3起爆炸事故加重了人們對“瓦斯”的恐懼。
長期從事瓦斯研究的專家、原雞西礦業(yè)集團副總工程師金萬益感慨萬千地對記者說,瓦斯的主要成份是甲烷,占瓦斯體積90%以上。瓦斯本身對人沒有毒性,但是如果煤礦巷道內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸,當甲烷燃燒時,生成水和二氧化碳,消耗了巷道內(nèi)的氧氣,致使嚴重缺氧,如果巷道內(nèi)的人不及時撤出,就會窒息死亡。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國每生產(chǎn)100噸原煤,就要付出3.1個人死亡的代價。我國每年在煤礦開采過程中因為瓦斯爆炸死亡的人數(shù)達6000人,是美國的100倍。
金萬益介紹說,瓦斯在礦井中呈不均勻分布,并在煤中保存形式有三種狀態(tài),即游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài))、溶解狀態(tài)、吸附狀態(tài)(也稱結(jié)合狀態(tài)),80%以上的瓦斯在煤中是以吸附狀態(tài)存在的。瓦斯在煤中的幾種形式可以相互轉(zhuǎn)化,如當溫度升高,或者外界壓力下降時,瓦斯氣體便自由流動,呈游離狀態(tài);當溫度下降,或者外界壓力增大時,游離狀態(tài)的瓦斯還可以轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)的瓦斯。正是由于煤層賦存狀態(tài)復(fù)雜多變,地質(zhì)構(gòu)造、煤層頂?shù)装鍘r性不同,開采情況不一,在不同地區(qū)、不同礦井,甚至同一礦井的不同煤層、同一煤層的不同開采深度,瓦斯的突出情況是不同的,可以說是防不勝防。
變害為寶——瓦斯利用省錢省心
雖然我省瓦斯的開發(fā)利用尚處于初級階段,但在一些煤炭資源城市和產(chǎn)煤企業(yè),已有先行者進行瓦斯的開發(fā)利用探索,并收到良好成效。
在鶴崗,最搶手的是燒“瓦斯氣”的樓房。從1992年開始利用到現(xiàn)在的15年的時間里,南山礦已擁有4.5萬立方米總儲氣能力,瓦斯氣作為一種高效節(jié)能的清潔能源為全市居民供暖、供氣,百姓從中得到了實惠。
2005年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,南山礦瓦斯的年抽放總量達到1281萬立方米,年利用800萬立方米,可供3.5萬居民使用,預(yù)計到今年年底可達到1180萬立方米,供5萬居民使用。鶴礦集團嚴格執(zhí)行“采前預(yù)抽、先抽后采,邊采邊抽”的規(guī)定,將抽出的瓦斯回收起來,裝進瓦斯大罐,通過加壓,由管道直接提供給居民使用。瓦斯氣和液化石油氣的發(fā)熱量差不多,價格卻只有液化石油氣的三分之一,用瓦斯氣燒一壺水只需要三四分鐘,價格每立方米僅為0.6元,省時省錢。
鶴崗礦業(yè)集團還積極開展瓦斯氣工業(yè)利用項目的研究、建設(shè)。2006年12月28日,峻德礦瓦斯發(fā)電站正式并網(wǎng)發(fā)電,目前已滿負荷發(fā)電192萬千瓦時,每月可直接創(chuàng)造效益30萬元;年產(chǎn)煤炭300萬噸的興安礦也新上了一套瓦斯發(fā)電設(shè)備,實現(xiàn)資源的就地轉(zhuǎn)化。2006年,鶴崗礦業(yè)集團被國家正式列為瓦斯氣抽采和綜合利用示范單位,準備實施總投資5.9億元的抽采及民用改擴建工程項目,并獲得了國家6000萬元的前期項目資金。
瓦斯發(fā)電在雞西市發(fā)展迅猛。雞西市的煤層中貯存了800億立方米煤層氣,2006年10月份雞西市建成首座瓦斯發(fā)電站,日發(fā)電量可達3萬千瓦時,年利潤280萬元。目前,雞西礦業(yè)集團正在進行三處瓦斯發(fā)電站的建設(shè),總裝機容量將達8500千瓦,全部投產(chǎn)后年發(fā)電量5000萬千瓦時,年燃用瓦斯1500萬立方米。目前雞西市現(xiàn)已實現(xiàn)瓦斯發(fā)電650萬千瓦時,消耗瓦斯216萬立方米。
“瓦斯”正逐步搖身變成人們生產(chǎn)生活的新能源。
規(guī)模開發(fā)——尚需政策助力
省煤田地質(zhì)局副局長曲延林認為,無論從資源的勘查、抽放技術(shù),還是從運輸條件等方面,我省規(guī)模開發(fā)煤層氣的條件已基本具備,但距離工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)還有一定差距,需要加強地質(zhì)勘查工作和政策方面的支持。
據(jù)介紹,我省煤層氣勘探尚處于初創(chuàng)階段,面臨的困難很多:煤層氣勘探歷史短、基礎(chǔ)薄弱;煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜,除鶴崗?fù)猓鶠楸∶簠^(qū),而且斷層較多,老礦區(qū)較多,煤層埋藏較深,鉆井施工成本高、難度大,未來開采成本高;氣含量、含氣飽和度、滲透率等儲層參數(shù)不理想;煤層氣地面勘探是一種高投入、高風(fēng)險、高效益的項目,目前我省煤層氣風(fēng)險勘查資金投入不夠,勘查工作量不足,專業(yè)技術(shù)人員有限,科研力量薄弱,無法滿足工業(yè)化大規(guī)模開發(fā)的需要。
要解決這些“瓶頸”,曲延林建議應(yīng)積極運用經(jīng)濟手段和政策,吸引資金和技術(shù)較雄厚的企業(yè)或資本進行合作、合資,合股勘探我省煤層氣資源,包括吸引民營、國外資金和技術(shù)進入我省煤層氣勘探領(lǐng)域;同時積極鼓勵企業(yè)進行瓦斯的開發(fā)與利用。利用采煤與抽氣一體化的優(yōu)勢,進行本區(qū)煤層氣的科學(xué)研究,不斷創(chuàng)新,以科技促進煤層氣的開發(fā)與利用。目前我省煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的科研技術(shù)人員比較少,不同地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)具有不同的多樣性和復(fù)雜性,需要大量的科技人員進行長期的、不斷的、深入的研究和實踐,要建立煤層氣產(chǎn)業(yè)的人才和知識庫,保持煤層氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
在政策方面,建議為煤層氣勘探、開發(fā)、銷售及利用出臺更加優(yōu)惠的稅費和投融資政策,提高煤層氣企業(yè)的市場競爭能力。如在勘探、開發(fā)、利用煤層氣時,應(yīng)按規(guī)定免交探礦權(quán)和采礦權(quán)使用費、資源稅和資源補償費,免征水資源費;在保證交納青苗賠償費和臨時征地費的前提下,按規(guī)定減免其它土地使用費。
建議建立煤礦瓦斯排放懲罰和開發(fā)利用補貼基金。國家應(yīng)進一步嚴格環(huán)保法規(guī),盡快建立甲烷減排基金,出臺甲烷減排補貼制度和排放超標罰款制度,鼓勵企業(yè)開發(fā)和利用煤層氣;“十一五”期間,國家應(yīng)建立煤層氣資源勘查開發(fā)基金,專項用于煤層氣地面勘探和開發(fā)利用。
從被動排放瓦斯到積極抽采瓦斯,利用瓦斯發(fā)電、民用,不但使抽放瓦斯成為贏利工程,從根本上防止煤礦瓦斯事故的發(fā)生,還可以彌補天然氣不足,緩解能源供應(yīng)緊張局面,減少環(huán)境污染,實現(xiàn)社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的共贏。隨著人們對瓦斯這種屢屢制造“禍端”的氣體的重新認識,大規(guī)模開發(fā)利用這種新型清潔能源的時代將到來。
一石三鳥——能源新貴潛力大
省煤田地質(zhì)局最新研究表明:在全省45.4萬平方公里范圍內(nèi),有各個時代的主要含煤盆地11個,分別為西部的霍拉盆、西崗子、黑寶山;中部的依蘭;東部的鶴崗、綏濱、雙鴨山、勃利、雞西、東寧及老黑山等含煤盆地。至2005年底全省煤炭保有資源量224億噸。我省煤炭資源分布不均衡,92%的煤炭資源量分布在東部的三江地區(qū),即雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河四大主要煤礦。
在這些含煤盆地中,蘊藏著巨量的能源新貴——煤層氣,主要分布于鶴崗、綏濱、雙鴨山、勃利和雞西等盆地,我省國有重點煤礦有礦井42個,其中70%都是高瓦斯礦井。全省2000米以淺的煤層氣資源量為1870億立方米。據(jù)地質(zhì)專家粗算:煤層氣的發(fā)熱量為每立方米8000多大卡,如果將這些煤層氣資源全部開發(fā),相當于我省又增加10個1000萬噸的優(yōu)勢煤礦,建電廠可保證10億萬千瓦機組180年的穩(wěn)定供應(yīng),民用可為250萬戶家庭提供1800年的清潔能源。
據(jù)黑龍江省煤田地質(zhì)勘察設(shè)計研究院總工程師閻偉介紹,近幾年,我省煤層氣的勘查利用步伐加快。1998年省計委、中聯(lián)公司、省煤管局、鶴崗礦務(wù)局、鶴崗市政府五方合作分別在鶴崗的峻德和興安兩礦施工2口煤層氣參數(shù)井,這是我省首次進行煤層氣勘查;2001~2004年,首選鶴崗、雞西等地的4個煤礦作為靶區(qū),施工參數(shù)井,獲得含氣量和儲層參數(shù);2005~2006年與國外煤層氣開發(fā)公司多次接觸,目前已與加拿大阿爾伯特研究院、百達門石油公司,美國RDT能源科技發(fā)展有限公司簽署了合作開發(fā)我省煤層氣資源的意向性協(xié)議;2007年與中聯(lián)公司雙方已經(jīng)簽署合作協(xié)議,共同投資600萬元,在雞西城子河煤礦施工1口煤層氣參數(shù)井,在鶴崗益新煤礦施工1口煤層氣生產(chǎn)試驗井和采空區(qū)抽放井,目前工程即將開工。同時把煤層氣勘查項目申報了中央地勘基金和中央財政補助地方地質(zhì)勘查項目,該項目計劃施工6口煤層氣參數(shù)井及生產(chǎn)試驗井。
閻偉說,煤層氣的開發(fā)具備“一石三鳥”的功效:有效遏制煤礦瓦斯事故,改善礦工安全生產(chǎn)條件,具有安全效應(yīng);減少甲烷排放對大氣的污染,有效保護生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)生良好環(huán)保效應(yīng);提高優(yōu)質(zhì)能源的供應(yīng)能力,改善能源結(jié)構(gòu)。目前四大礦區(qū)只有鶴崗礦區(qū)每年抽放的2200萬立方米瓦斯氣得到利用,而雞西礦區(qū)瓦斯年抽放量達5500萬立方米、七臺河礦區(qū)650萬立方米、雙鴨山礦區(qū)50萬立方米,可惜的是這些抽出的瓦斯氣體大多都被直接排放到大氣中,沒有被利用起來,所以說我省煤層氣開發(fā)利用潛力巨大。
儲量豐富利用率低 我國煤層氣開發(fā)前景可觀
全球煤層氣總儲藏量為82萬億立方米。俄羅斯、加拿大、中國、美國4個國家儲藏量最大,占世界總儲藏量的80%。其中美國的煤層氣開發(fā)、利用最好,年開采量達到350億立方米以上。
根據(jù)最新一輪資源評估結(jié)果,我國埋深2000米以淺的煤層氣資源量31.46萬億立方米,相當于450億噸標煤,350億噸標油,與陸上常規(guī)天然氣資源量相當。按照有關(guān)能耗標準,相當于我國可以使用20多年的能源。
目前我國每年在采煤過程中排放的煤層氣在130億立方米以上,合理抽放量達到35億立方米左右,現(xiàn)已利用部分只有5億立方米,每年仍有30億立方米左右的剩余量,加上地面鉆井開采的煤層氣50億立方米,可利用總量達80億立方米,約折合標煤1000萬噸,如用于發(fā)電,每年可發(fā)電近300億千瓦時,資源潛力巨大。另外我國煤層氣市場大,根據(jù)市場調(diào)查及能源需求預(yù)測,天然氣需求量2005年600億立方米,2010年可達到1120億立方米。而國內(nèi)天然氣供應(yīng)能力到2010年最高只能達800億立方米。專家估計,中國在2010、2015、2020年,天然氣供需缺口分別為300億立方米、650億立方米和1000億立方米。這為煤層氣提供了廣闊的市場空間。
到2006年,全國礦井瓦斯利用總量達到8億多立方米。現(xiàn)已開展瓦斯利用的礦區(qū),瓦斯利用率提高到60%以上。我國對煤礦瓦斯的抽放和利用十分重視,提出2007~2010年為瓦斯利用快速發(fā)展提高階段。2010年瓦斯抽采量利用率達到80%以上。其中民用和工業(yè)燃氣瓦斯利用量達20億立方米以上;瓦斯發(fā)電裝機容量達到150萬千瓦以上,50%以上的發(fā)電設(shè)備實現(xiàn)熱電或熱電冷聯(lián)供,發(fā)電瓦斯利用量達到30億立方米以上。礦井瓦斯抽采量在每分鐘5立方米以上的,必須實施瓦斯利用。
瓦斯小檔案
瓦斯也稱“煤層氣”,是吸附于煤層中的天然可燃氣體,其主要成分是是甲烷。含量占瓦斯體積的90~95%以上,此外,瓦斯中還包括少量的二氧化碳、氮氣、乙烷以及微量的其他氣體。瓦斯的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍,對臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍,采煤過程直接釋放于大氣層中對環(huán)境產(chǎn)生破壞作用,加劇全球溫室效應(yīng)。
瓦斯更是一種熱值高、無污染的優(yōu)質(zhì)清潔新能源,可用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料、化工原料和居民生活燃料。如果有計劃地合理開發(fā)和利用該資源,不僅可以緩解我國天然氣供應(yīng)短缺問題,而且對改善我國能源消費結(jié)構(gòu),提高我國潔凈能源的利用率,保護人類的生存環(huán)境,改善煤礦安全,保證我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展均具有十分重要的意義。
我省繪就瓦斯開發(fā)利用藍圖
我國煤層氣開發(fā)起步晚,直到近年才涌起開發(fā)利用熱潮。今年5月,國土資源部發(fā)出《關(guān)于加強煤炭和煤層氣綜合勘查開采管理的通知》,規(guī)定煤層氣勘查、開采結(jié)束前,不設(shè)置煤炭礦業(yè)權(quán)。這表明今后煤炭、煤層氣資源的開采不能在各自獨立運作,“煤”“氣”開發(fā)步入綜合勘采時代。
為保障國民經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展對能源的需求,推進煤層氣(瓦斯)開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)化進程,我省繪就了煤層氣(瓦斯)“十一五”開發(fā)利用藍圖。
據(jù)黑龍江省煤田地質(zhì)勘察設(shè)計研究院總工程師閻偉介紹,“十一五”期間我省勘探開發(fā)主要方向是三江地區(qū)的六個主要盆地。以鶴崗和雞西首選目標區(qū)為突破口,在我省東部六大含煤盆地規(guī)劃部署煤層氣井25口,在鶴崗、雞西、七臺河3個礦區(qū),利用地面井網(wǎng)工程,新建瓦斯發(fā)電站2~3個;對四大礦區(qū)20個礦井以及地方部分具備抽放條件的礦井瓦斯抽放系統(tǒng)進行新建和改擴建。對四大礦區(qū)6個關(guān)閉礦井進行瓦斯抽放;在鶴崗興安、峻德兩礦進行采氣采煤一體化示范工程項目,達到“應(yīng)抽盡抽、先抽后采、煤氣共采”的目標;在鶴崗新建瓦斯儲氣罐2個,總儲氣能力達到6.5萬立方米,新建26000米民用及發(fā)電供氣管路,輸配氣能力每年1200萬立方米。雞西新建瓦斯儲氣罐6個,總儲氣能力達到6.0萬立方米,新建76000米民用及發(fā)電供氣管路,輸配氣能力1000萬立方米/年。
到2010年,在鶴崗、雞西、雙鴨山、七臺河、綏濱、依蘭六個礦區(qū)進行地面煤層氣鉆井勘探,預(yù)獲煤層氣地質(zhì)儲量60億立方米。實現(xiàn)小型井網(wǎng)開發(fā)利用,達到年產(chǎn)2160萬立方米/年的目標,實現(xiàn)報廢礦井和生產(chǎn)礦井瓦斯抽放1億立方米,供15萬戶民用和建瓦斯發(fā)電站3個,并保證穩(wěn)定供氣30年以上;到2020年實現(xiàn)地面井網(wǎng)開發(fā),預(yù)獲煤層氣地質(zhì)儲量150億立方米。實現(xiàn)小型井網(wǎng)開發(fā),達到年產(chǎn)4320萬立方米的目標,進行報廢礦井和生產(chǎn)礦井瓦斯抽放1.5億立方米/年,供30萬戶民用和建瓦斯發(fā)電站6個。在我省四大礦區(qū)建立包括利用低溫超導(dǎo)技術(shù)實現(xiàn)煤層氣液化在內(nèi)的煤層氣開發(fā)利用示范基地,初步實現(xiàn)我省煤層氣商業(yè)性開發(fā),使煤層氣在民用、汽車、電廠、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用初具規(guī)模;至2020年我省高瓦斯礦爭取全部建立井下瓦斯抽放系統(tǒng),配合地面鉆井抽放、采前抽放、生產(chǎn)抽放、采空區(qū)抽放等措施,消除礦井瓦斯災(zāi)害事故。力爭我省大中型高瓦斯礦井抽排的瓦斯全部加以利用,瓦斯排放量達到國家監(jiān)測標準。
來源:黑龍江新聞網(wǎng)
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