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盤(pán)江礦區煤層氣資源及開(kāi)發(fā)前景
【摘要】盤(pán)江礦區煤炭資源儲量豐富，2370ｋｍ?2井田范圍內，有煤炭資源477?8億ｔ，煤層多，分布廣，可采煤層總厚15～３０ｍ。向斜翼部含煤帶寬緩平坦，利于煤層氣的富集，煤種以中變質(zhì)煙煤為主，煤層儲氣能力強，煤層甲烷含量為12?4～１５?０ｍ?３／t，甲烷資源總量為1092億ｍ?３。多年來(lái)，盤(pán)江礦區一直致力甲烷抽放工作，具有良好的煤層氣開(kāi)發(fā)的基礎條件，目前盤(pán)江礦務(wù)局已制定了一套完整的煤層氣開(kāi)發(fā)利用計劃。本區煤層埋藏較淺，結構簡(jiǎn)單，煤層滲透率較高，條件優(yōu)越，具有良好的煤層氣開(kāi)發(fā)前景。１ 引言
盤(pán)江礦務(wù)局是中國500家最大企業(yè)之一，是貴州省重要的煤炭企業(yè)，共
有職工25000名。盤(pán)江礦務(wù)局現有5座煤礦，其中3座為瓦斯突出礦井，年產(chǎn)煤炭
近500萬(wàn)ｔ，計劃到2000年產(chǎn)煤1000萬(wàn)ｔ，2010年產(chǎn)煤2100萬(wàn)ｔ，所產(chǎn)煤炭為低
硫、低灰、高發(fā)熱量煙煤和無(wú)煙煤。盤(pán)江礦區儲煤面積2370ｋｍ?２，可采煤炭
儲量94?8億ｔ，遠景儲量383億ｔ，煤炭?jì)α控S富，開(kāi)發(fā)前景樂(lè )觀(guān)。盤(pán)江礦區為
高瓦斯礦區，上曾發(fā)生過(guò)瓦斯突出事故7次，瓦斯爆炸事故1次。1995年全礦
區甲烷涌出量為15900萬(wàn)ｍ?３，甲烷抽放量為2800萬(wàn)ｍ?３，抽放率約為17?7
%。礦區煤層氣儲量豐富，總儲量約為1092億ｍ?３，為一中型煤層氣資源區。
隨著(zhù)盤(pán)江礦務(wù)局煤炭生產(chǎn)計劃(到2010年，年產(chǎn)煤炭2100萬(wàn)ｔ)的實(shí)施，甲烷抽放
、利用工作的進(jìn)一步加強和提高已迫在眉睫，為了制定合理的甲烷開(kāi)發(fā)利用計劃
，應對盤(pán)江礦區的地質(zhì)構造特點(diǎn)、甲烷生儲特征及分布規律、目前甲烷抽放的技
術(shù)狀況、水平等進(jìn)行細致的研究。
2 盤(pán)江礦區地質(zhì)概況及煤層氣資源
2?1 礦區地質(zhì)、煤層條件
盤(pán)江礦區位于云南--貴州--桂林復向斜內，礦區內的采掘工程都是沿著(zhù)
與復向斜軸近似平行的向斜翼展布，四座煤礦位于盤(pán)官向斜西翼，一座煤礦位于
土城向斜北翼。向斜翼部的開(kāi)采工作沿構造線(xiàn)在極淺部進(jìn)行，翼部地層產(chǎn)狀平緩
，傾角為10°～３０°，翼部寬闊，使開(kāi)采工作猶如在單斜構造上進(jìn)行�？傮w來(lái)
說(shuō)，礦區地質(zhì)構造簡(jiǎn)單，內有大斷層和小型褶曲破壞了煤層的連續性。
盤(pán)江礦區的開(kāi)采煤層形成于晚二疊紀，含煤地層龍潭組下伏晚二疊紀玄武巖
組，與之成不整合接觸；上覆三疊紀飛仙官組，與之成整合接觸。龍潭組包括砂
巖、粉砂巖、頁(yè)巖和煤層，含煤地層由互層的砂巖、頁(yè)巖、煤層、薄層粉砂巖組
成，沉積序列自上到下明顯由陸相沉積為主過(guò)渡到濱海沉積，下伏玄武巖組由塊
狀石灰石層組成。
含煤地層共含煤20～３０層，其中可采層10～１５層，可采煤層總厚度為15
～３０ｍ，煤層最大間距20ｍ，煤層傾角10°～３０°。
根據我國煤質(zhì)牌號分類(lèi)法，盤(pán)江礦區的煤種屬氣煤～無(wú)煙煤，以氣煤、肥煤
、氣肥煤為主。根據美國ASTM分類(lèi)法，近75%的煤炭?jì)α繉儆谥袚]發(fā)性煙煤和高
揮發(fā)性煙煤。煤炭總儲量中29%為煉焦煤，而69%為動(dòng)力煤。
２?２ 煤層氣資源
２?２?１ 煤層氣儲層特征
盤(pán)江礦區大部分煤炭?jì)α渴侵袚]發(fā)性煙煤，煤層儲氣能力很強，在世界各國
，中揮發(fā)性煙煤是眾多煤礦煤層氣開(kāi)發(fā)項目的選擇煤種，盤(pán)江礦區煤層甲烷含量
為12?4～１５?０ｍ?３／ｔ，甲烷含量梯度為0?352～０?０８４４ｍ?３
／t／ｍ(埋深)。雖然無(wú)法取得與煤層互層的碎屑巖儲氣特征的有關(guān)具體參數，
但對碎屑巖的結果表明，這些巖石都沒(méi)有硅化，裂隙還處于開(kāi)裂狀態(tài)，所有
這些都顯示了碎屑巖有利的潛在儲氣特征。
２?２?２ 礦區各煤層滲透率
盤(pán)江礦區煤層滲透率為0?10～１?６５ｍｄ，該數值反映了盤(pán)江礦務(wù)局各
礦實(shí)際煤層氣抽放條件的變化范圍，據盤(pán)江礦務(wù)局有關(guān)人員稱(chēng)，3號煤層和5號煤
層滲透率低，屬于難抽放煤層；17、18、19、26號煤層滲透率中等，屬于可抽放
煤層；12、20號煤層的滲透率最大，屬于易抽放煤層。
2?2?3 儲氣層和圍巖的水文特征
盤(pán)江礦區含煤地層出露的含水層是玄武巖組的碳酸巖巖層，它們處于含煤地
層的下部，不是煤礦的涌水源。由于含煤地層有非滲透性巖層，而且非滲透巖層
將含煤地層同含水層隔開(kāi)，所以開(kāi)采過(guò)程中，礦井涌水量非常小。
2?2?4 可回收的煤層氣資源儲量預測
(1)現有條件下可回收的煤層氣資源量
1995年盤(pán)江礦務(wù)局釋放煤層氣的總回收率為17?7%，甲烷回收總量為2800萬(wàn)
ｍ?３，根據該回收率，盤(pán)江礦區可回收的煤層氣儲量為193億ｍ?３。
(2)回收工藝改進(jìn)后的煤層氣資源可回收量
人們相信，通過(guò)對現有甲烷抽放系統進(jìn)行系統的研究，能夠找到大大提高甲
烷抽放技術(shù)和應用工藝有效性的方法。僅僅為大量甲烷提供一種用法，就會(huì )使礦
井的甲烷抽放全天運行，目前，盤(pán)江礦區甲烷抽放的平均周期僅占煤礦生產(chǎn)時(shí)間
的87?3%。通過(guò)實(shí)施更積極的沿煤層、穿層和采空區甲烷抽放技術(shù)，可以回收更
多的甲烷，目前盤(pán)江礦務(wù)局正在考慮實(shí)施末采煤層的甲烷地面抽放技術(shù)，該技術(shù)
能生產(chǎn)高質(zhì)量甲烷。同時(shí)，地面垂直井與定向水平長(cháng)鉆孔瓦斯抽放技術(shù)也應當在
考慮之中。
技術(shù)水平的提高和礦井甲烷抽放的不間斷進(jìn)行將使甲烷抽放率很容易達到50
%，甲烷抽放率的提高將使盤(pán)江礦務(wù)局每年生產(chǎn)8200萬(wàn)ｍ?３甲烷。如果盤(pán)江礦
區實(shí)施甲烷抽放的各煤礦能夠通過(guò)甲烷管道輸送系統連成一體，而且甲烷的貯存
能夠適應甲烷需求的季節性浮動(dòng)，那么甲烷的供給量能夠達到156ｍ?３／ｍｉ
ｎ。
2?2?5 礦區煤層氣儲量
盤(pán)江礦區煤炭資源中的煤層氣資源量為1243億ｍ?３，其中，甲烷量為1092
億ｍ?３，占煤層氣總量的87?5%。通過(guò)制定先進(jìn)的甲烷回收戰略，甲烷回收率
至少可以達到50%，即可回收甲烷近546億ｍ?３。3 盤(pán)江礦區煤層氣開(kāi)發(fā)現狀
盤(pán)江礦區屬高瓦斯礦區，區內5對生產(chǎn)礦井有3對為瓦斯突出礦井，瓦斯涌出
超限現象時(shí)有發(fā)生，瓦斯問(wèn)題嚴重地制約了煤礦的安全、高效生產(chǎn)，為了解決這
一問(wèn)題，盤(pán)江礦務(wù)局多年來(lái)一直致力于煤層氣抽放工作，迄今為止，盤(pán)江礦務(wù)局
所屬5座煤礦中，有4座建立了煤層氣抽放站，5座礦井全部安裝了瓦斯監測系統
，但所有這些煤層氣抽放工作都不是以贏(yíng)利為目的，都是為了保障煤礦安全生產(chǎn)
、減少人員傷亡事故、提高煤礦生產(chǎn)能力。煤層氣利用尚處于起步階段，目前還
沒(méi)有一項有效的煤層氣利用項目。
盤(pán)江礦務(wù)局1995年抽放煤層氣2819萬(wàn)ｍ?３，煤層氣總抽放率為17?7%，抽
放強度為61?28ｍ?３／ｍｉｎ，其中通過(guò)鉆孔抽放的強度為30?6ｍ?３／ｍ
ｉｎ，其余的是通過(guò)上伏煤層中的預排巷道抽放，抽放氣體中的甲烷濃度為31?
99%。
由于盤(pán)江礦區沒(méi)有對抽放煤層氣進(jìn)行利用，所以各礦的煤層氣抽放時(shí)斷時(shí)續
，抽放氣體中的甲烷濃度時(shí)有變化。目前礦區各礦所用的抽放方法有兩種，一是
通過(guò)鉆孔抽放煤層氣，另一種是通過(guò)上伏煤層中的預排巷道抽放煤層氣。由于煤
層的滲透性低，煤層氣抽放效果不佳，采空區煤層氣抽放技術(shù)有望在該礦區應用
成功。
4 煤層氣開(kāi)發(fā)前景
盤(pán)江礦區甲烷含量高，煤層氣儲量豐富，總儲量約有1092億ｍ?３，礦區內
煤層多，分布廣，儲量大，煤層間距小，適合于多煤層的煤層氣聯(lián)合開(kāi)發(fā)，煤種
以中、高變質(zhì)煙煤為主，含氣豐富，有利于煤層氣開(kāi)發(fā)。
雖然，盤(pán)江礦務(wù)局的煤層氣利用站迄今尚未開(kāi)始運行，但礦務(wù)局已經(jīng)對山腳
樹(shù)礦的城市煤層氣利用系統進(jìn)行了可行性研究，該系統擁有容量?10，000ｍ?
３?的煤層氣存儲設備，在老屋基礦、山腳樹(shù)礦和月亮田礦各有一個(gè)儲氣罐，同
時(shí)，該系統還有一套與3座礦井(老屋基礦、山腳樹(shù)礦和月亮田礦)?8，800?戶(hù)
居民相連的煤層氣輸送管道網(wǎng)，該工程第一階段完工后，甲烷需求量每天將達?
64，000ｍ?３。?
盤(pán)江礦區煤層氣項目開(kāi)發(fā)計劃如下：
第一階段 開(kāi)發(fā)利用老屋基礦、山腳樹(shù)礦和月亮田礦的煤層氣資源
為城市居民和工業(yè)部門(mén)服務(wù)的城市煤層氣利用工程所需煤層氣總量為64，00
0ｍ?３／ｄ，其中?26，000ｍ?３?供給8，800戶(hù)居民，約36，000ｍ?３供
給電廠(chǎng)，這樣，該計劃第一階段的服務(wù)范圍將覆蓋12ｋｍ?２的面積，煤層氣供
給量為140ｍ?３／ｍｉｎ。
在電廠(chǎng)方面，老屋基礦一座12MW的燃煤電廠(chǎng)正在正常生產(chǎn)，另一座18MW的燃
煤電廠(chǎng)正在建設中，燃煤層氣發(fā)電廠(chǎng)的選擇設計方案為10MW。根據1996年的資料
，電價(jià)為0?40元/kWh，從1997年開(kāi)始，電價(jià)將為0?35～０?４0元／ｋWｈ。
第二階段 開(kāi)發(fā)利用火鋪礦、稼祥礦和山腳樹(shù)礦的煤層氣資源
除第一階段已供煤層氣的8，800戶(hù)居民外，再為另外8，800戶(hù)居民提供民用
煤層氣，使煤層氣民用服務(wù)范圍覆蓋面積達20ｋｍ?２。
在發(fā)電廠(chǎng)方面，1996年9月火鋪礦開(kāi)始上馬50MW燃煤電廠(chǎng)項目，該電廠(chǎng)最終
的設計生產(chǎn)能力為150MW，另外，準備建一座10MW的燃煤層氣發(fā)電廠(chǎng)，其目的是
用煤層氣取代低發(fā)熱值的煤為發(fā)電廠(chǎng)所用，所發(fā)電能將滿(mǎn)足礦區內部所需。
第三階段 開(kāi)發(fā)利用土城礦和另一座新建礦井的煤層氣資源
計劃在土城礦建兩座10MW的燃煤層氣發(fā)電廠(chǎng)，并在新建礦井建一座10MW的燃
煤層氣發(fā)電廠(chǎng)。
5 結論
盤(pán)江礦區煤層的低滲透性制約了開(kāi)采層采前甲烷予抽放效果，目前正在使用
的采空區甲烷抽放技術(shù)最有望獲得成功。其它方法，例如在上順槽用可移動(dòng)隔流
鑲齒導管從采空區直接抽放甲烷，也應被采用，這將使甲烷抽放量明顯增加。
由于抽放的甲烷缺乏利用設施，目前盤(pán)江礦務(wù)局各礦甲烷抽放時(shí)斷時(shí)續，抽
放氣體中的甲烷濃度也時(shí)有變化，上述的甲烷利用計劃將促進(jìn)抽放甲烷質(zhì)量的提
高和數量的增加。
目前，盤(pán)江礦務(wù)局甲烷抽放率約為19%，本年度甲烷抽放周期占全年煤礦生
產(chǎn)時(shí)間的87?3%，一項目標為將瓦斯抽放率提高到50%的計劃將使盤(pán)江礦務(wù)局年
產(chǎn)甲烷8200萬(wàn)ｍ?３。
盤(pán)江礦區煤層氣開(kāi)發(fā)的有利條件是，煤層氣資源豐富，回收率易于提高，煤
層氣利用市場(chǎng)大。其不利因素是，煤層氣開(kāi)發(fā)利用尚處于煤層氣開(kāi)發(fā)的起步階段
，煤層氣利用基礎設施薄弱，抽放氣體中甲烷濃度低，資金缺乏。
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