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原国务院秘书长华建敏(前右二)在晋城煤业集团了解瓦斯抽采利用情况
余茂君摄
图1 一井多用抽采模式图
(1为地面钻井，2为回采工作面，3为冒落拱，4为裂隙带，5为煤层)
晋城矿区是国家规划的13个大型煤炭基地中晋东煤炭基地的重要组成部分，是19个首批国家规划的矿区之一，也是我国优质无烟煤重要生产基地。晋城无烟煤矿业集团有限责任公司(以下简称“晋城煤业集团”)现有生产矿井9对，登记年生产能力3840万t。晋城矿区面积约为7538.2km2，含煤层气总面积3901.65km2。据煤炭科学研究总院重庆分院和西安分院评估，晋城矿区规划区预测煤层气储量6000亿m3，探明储量1040亿m3，可采储量728亿m3，可采资源总量相当于一个中等规模的气田。
晋城矿区西部和北部均属于高瓦斯矿区，蕴藏有丰富的煤层气资源，煤层气资源丰度为2.32亿m3/km2，吨煤瓦斯含量达到16.6m3以上。矿区范围内煤层埋藏越深，瓦斯含量越高;且瓦斯生成和保存条件较好，储量大;甲烷含量高，超过96%;煤层渗透率为0.1～5md(1md≈1×10-3μm2)， 具有较好的可抽采性。
先抽后采治瓦斯
集团把瓦斯治理作为安全生产的“天字号”工程，坚持以矿井瓦斯不超限、不积聚、不突出的瓦斯治理“三不工程”建设为切入点和着力点，探索并创建了“采煤采气一体化”“三级瓦斯治理”的瓦斯治理模式和方法，实现了地面煤层气抽采、井下区域性预抽采、双系统抽采等关键技术和配套工艺的全面突破。
实施采煤采气一体化，是指在采煤的同时，同步进行采气，其通过实施地面钻井、井下顺煤层长钻孔预抽、边采(掘)边抽、采空区抽放相结合，实现煤炭与煤层气资源的合理开发、综合利用及两类产业的健康发展。
采煤采气一体化主要包括3方面内容：一是在时间上，保持瓦斯预采与矿井开发、生产的全过程协调一致;二是在空间上，保证地面煤层气抽采井位的布置与矿井开拓、采掘布置相衔接适应;三是在功能上，努力实现煤层气井“地质勘探、采前抽、采动抽、采后抽”的一井多用，力求经济、实惠。
在进行地面煤层气开发和矿井瓦斯治理的实践中，集团逐渐认识到，地面煤层气预抽可以保证从源头上降低煤层瓦斯含量，真正做到矿井的“先抽后采”;可以与煤炭企业的地质勘探、矿井建设、瓦斯治理、生产衔接相协调，达到为矿井的安全生产服务的目的。
实施采煤采气一体化的关键，在于实现地面与井下相互结合。布置地面抽采钻井，从钻井密度上讲，除了要考虑单井的抽采效果和允许抽采的时间外，还要考虑使煤层瓦斯均匀地降低，不留下局部瓦斯含量仍大、压力仍高且有突出危险的隐患。从给煤炭开采创造安全条件的角度讲，除了要考虑避让井下采掘巷道和井筒硐室，考虑使采面抽采效果达到最佳外，还要考虑在抽采全程中真正做到“一井多用”。图1为一井多用抽采模式图。
在实施采煤采气一体化的同时，集团还要求各矿实施“三级瓦斯治理”。“三级瓦斯治理”根据矿井瓦斯勘探情况和参数测定结果展开，高瓦斯矿井新煤层、新水平、新盘区的开采，必须根据煤层勘探情况和瓦斯参数测定结果，分三级进行抽采治理：对瓦斯含量高于16m3/t的煤层或区域，首先提前5～8年实施地面钻井预抽，达到建设条件;对于瓦斯含量在9～16m3/t的开采煤层或区域，则根据本矿煤层赋存特性，采用井下千米钻机等钻具，提前3～5年或更长时间，实施井下大面积区域递进式预抽采(井下区域性递进式预抽采，就是在瓦斯含量较小的煤层、岩层中先掘进巷道，利用此类巷道引进千米钻机向其两帮施工长钻孔，形成一个范围很大的瓦斯预抽区域，一个抽采区域一般涵盖2～4个工作面，在该区域抽采瓦斯达到预定效果后，再在此区域的边缘施工巷道，再打长钻孔，形成下一个接替预抽区域，实现井田抽采区域有序衔接)，使其达到开采条件;当预抽区域内瓦斯含量降至8m3/t以下时，再在本区域有效抽采范围的边界以内不小于30m的煤层中施工巷道，采用边抽边采掘、采空区抽采、加强通风、监测监控等综合措施，治理采掘过程中涌出的瓦斯，并布置下一个抽采区域，进行接替。
煤层气的预先抽采，有效减少了煤层瓦斯含量。集团统计资料计算表明，当地面一个钻孔的煤层气日抽采量达到2500m3时，每个钻孔每年可使0.105km2范围内的吨煤瓦斯含量减少0.9～1.0m3。2008年，晋城煤业集团地面煤层气钻井总数达到1453口(包括两口水平井)，约占全国地面煤层气钻井的60%，2009年截至到6月底，集团地面煤层气钻井已达1500余口，日产气量170余万m3。这些钻孔有效降低了矿井瓦斯压力，从源头上治理了瓦斯灾害，对矿井安全生产起到了有力的保障作用。
“变杀手为帮手”
为使瓦斯变害为宝，近几年来，晋城煤业集团在积极抽采煤层气的同时，投入约40亿的资金，最大化利用煤层气资源，建设了地面钻井、输气管道、集输管网、输气场站等，使煤层气产业得到了快速发展。
晋城煤业集团西区瓦斯东输管道工程，目前已投入试运行。该项目承担了晋城市区和晋城煤业集团矿区(老区)范围内工业企业、煤矸石电厂、锅炉、民用等领域用气任务。工程线路总长45.2km，设有6座站场和2条支线，设计年输气能力10亿m3。
亚行贷款山西省沁水煤田煤层气利用工程，是晋城煤业集团的控股子公司——山西能源煤层气有限公司承担建设的项目。该项目已于2007年8月8日在高庄集气总站举行了奠基仪式，工程将在2009年完成建设后投入使用。
胡底—李庄、岳城—李庄、郑庄—李庄和郑庄—沁水县煤层气管道工程，也是投资较大的一项工程。该工程是将胡底、李庄、郑庄、岳城井田煤层气输送联结在一起。4条管道总长度约60km。项目建成后，不仅便于集团合理调配各区块间煤层气的用量，同时还将大大提高集团对外的煤层气销售能力。
此外，集团设计年输气能力5亿m3的晋城—长治煤层气输送管网，也已在山西省发改委立项，预计2010年建成并投入使用。
这些投入，给晋城煤业集团带来了良好的综合效益。目前，集团煤层气已广泛用于工业发电、民用燃气采暖、汽车燃料、工业燃料等领域，形成了全国最大的煤层气开发利用规模。
在煤层气发电方面，集团利用寺河矿井下抽采的瓦斯，建成了装机容量1.5万kW的瓦斯发电试验厂，该厂已于2001年投运，2001年-2006年累计发电4.5953亿kWh，实现产值约1.28亿元。在试验成功的基础上，集团又对寺河发电厂进行了扩建。目前，寺河12万kW煤层气发电厂已投入运行，该厂是亚洲最大的煤层气发电厂。至此，集团煤层气发电总装机容量已达到18.9万kW，年可利用煤层气约3.5亿m3。
在民用燃气方面，集团早在2005年即对矿区民用燃气系统进行了改造，用煤层气代替了水煤气，其使用起来不仅清洁卫生，而且彻底解决了矿区居民一氧化碳中毒问题，提高了居民的生活质量，受到了矿区职工家属的欢迎。同时，晋城煤业集团还积极开拓周边市场，利用专用煤层气运输槽车，向晋城市、长治市、太原市以及河南省等居民供应清洁、高效、安全的煤层气。目前，晋城市周边县市的陵川、高平、巴公等地的煤层气储配站项目也在积极建设中。
在汽车燃料方面，晋城煤业集团早在2005年7月，即在晋城市建成了第一座煤层气压缩(CNG)加气站，并改装完成了第一辆CNG汽车。目前，晋城市所有出租汽车已全部改装完成，使用煤层气为燃料。集团加气业务也已拓展至长治、太原、焦作、洛阳、济源、郑州等地市场。在能源价格飞涨的时代，以汽车加气代替汽油，经济效益显著。据集团试验测算，1m3煤层气可代替1.13L的93号汽油，以现行市场油价和气价计算，每使用1m3煤层气代替汽油可节约2元以上。也正因如此，山西晨光物流有限公司煤层气能源新干线汽车运输网络项目已于2008年2月16日正式启动，率先推广使用重型燃气卡车。
在工业用气方面，集团也已实现向晋城市及周边地区的陶瓷、玻璃、钢铁等生产企业提供工业燃料。
为了保障煤层气供应，晋城煤业集团现拥有目前国内最大规模的煤层气压缩站(CNG)，该煤层气压缩站日设计压缩能力74万m3。同时，为了扩展煤层气应用的地域空间，集团已与香港中华煤气公司展开合作，联合建成并投产了全国第一个，规模最大、工艺最新、一期日处理能力为30万m3的煤层气液化(LNG)厂(CNG运输的经济半径为150km左右，LNG运输的经济半径约1000km)，实现了在煤层气液化技术上的突破，为今后扩大集团煤层气液化规模，实现煤层气的长距离运输奠定了基础。
从治理瓦斯危害起步，逐步培育和发展了煤层气产业。2008年，晋城煤业集团抽采煤层气7.76亿m3，约占全国抽采总量的15%，其中井下抽采煤层气4亿m3，约占全国抽采总量的8%，地面抽采煤层气3.76亿m3，约占全国抽采总量的75%。2008年，集团煤层气利用量超过了3.17亿m3，约占全国煤层气利用总量的20%，占集团煤层气抽采总量的50%，真正实现了“变杀手为帮手”。
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