盘江矿区土城矿煤层气抽采利用王建忠(贵州省六盘水市燃气总公司,贵州六盘水 553000)摘 要:贵州具有丰富的煤炭资源,相伴而生的煤层气储量居全国第二,对于缺乏石油、交通不 便的高原山区,充分开发、利用煤层气资源,不但可以保证煤矿安全生产,而且可以通过进入天然气市场,获得经济效益本文以土城矿煤层气抽采利用工程为例,介绍了土城矿区煤层气资源 分布,抽采利用等内容 关键词:土城矿 煤层气 利用CMM Drainage and Utilization from Tucheng Mine of Panjiang Mining AreaWang Jianzhong (Liupanshui Fuel Gas Company , Guizhou 553000)Abstract : Guizhou Province features rich coal resources with the associated CBM reserves ranking the secondplace in China1For the plateau and mountainous areas lacking petroleum and with inconvenient transportation ,the full development and utilization of CMM resources will not only promote coal mine work safety but gain eco2nomic benefits by accessing natural gas market as well1In this paper , the CBM resources distribution andCMM drainage and utilization in Tucheng Mine are introduced1Keywords : Tucheng Mine ; CMM; utilization贵州省内含有丰富的煤炭和煤层气资源,六盘 水是贵州煤炭资源最丰富、煤种齐全的地区,区内 矿井都属于高瓦斯矿井。
本文以六盘水市盘江煤电 集团土城矿煤层气抽采利用工程为例,对煤矿煤层 气的开发利用进行探讨1 矿区概况土城矿位于六盘水市盘县洒基镇,海拔高度1700～1800 m矿井走向长12 km ,倾斜宽2～3 km , 井田面积29 km2矿井设计能力120万t/ a1984年12月投产, 1991年达到设计能力2005年,生 产能力达到260万t/ a , 2006年预计生产能力达到300万t/ a矿井通风方式为分区抽出式通风,各 采区均建有瓦斯抽采系统 土城矿井田位于土城向斜北翼西段,呈大致南倾的单斜构造地层倾角一般为17° ～25°,次一级 的构造形态以断层为主斜切高角度正断层发育是 井田的主要构造特征断层带较窄,封闭良好延 展方向多为北东向,少数为北西向井田内含煤地 层为二迭系上统龙潭煤组,含煤50层,其中可采作者简介 作者简介 王建忠,男,工程师,主要从事城市燃气工程的设计与施工工作第3卷 第1期 中国煤层气 Vo113 No11 2006年1月 CHINA COALBED METHANE Jan. 2006 煤层15层,煤层薄,间距近,属于以薄及中厚煤 层为主的近距离煤层群。
至1996年底,矿井地质储量为414亿t ,可采储量114亿t 土城矿煤种属气煤～无烟煤,以气煤、肥煤、 气肥煤为主根据美国ASTM分类法,近75 %的煤 炭储量属于中挥发性烟煤和高挥发性烟煤煤炭总 储量中29 %为炼焦煤,而69 %为动力煤煤种以 中、高变质烟煤为主,含气丰富,有利于煤层气开发2 煤层气分布规律和涌出情况211 煤层瓦斯赋存规律21111 煤层瓦斯压力分布规律在土城矿井田范围内,煤层的瓦斯压力随深度 的增加而增加,多数煤层呈线性增加瓦斯压力梯 度随地质条件而异在地质条件相近的块段内,相 同深度的同一煤层具有大体相同的瓦斯压力,而相 同标高的不同煤层,下伏煤层的瓦斯压力又较上覆煤层的瓦斯压力大21112 煤层瓦斯含量分布规律 井田内瓦斯含量变化较大,据测定,在深174 ～323 m内,瓦斯含量为0137～17113 m3/ t ,平均6124 m3/ t井田西部瓦斯含量较小,而井田东部瓦斯含量较大煤层瓦斯含量随着深度的增加而增 大,瓦斯含量梯度为010352～010844 m3/ t/ m同 标高的不同煤层,下伏煤层的瓦斯含量较上覆煤层 的瓦斯含量大在地质构造带附近,煤层瓦斯含量 变化较大,且不呈规律性分布。
21113 煤层透气性系数 矿井煤层透气性系数在31485×10- 4～8186×10- 2m2/MPa2·d之间,其中,上煤组的1 #、3 #、5 #煤层属于难抽煤层,中煤组的12 #、15 #、17#煤层属于可抽煤层,中煤组下伏煤层卸压后上覆煤层透气性好,有利于布置穿层钻孔抽采卸压瓦 斯212 煤层瓦斯涌出特点 现场观测结果表明,土城矿的矿井瓦斯涌出有 以下特点:(1)矿井瓦斯涌出量逐年增大, 1996年矿井相对瓦斯涌出量为29178 m3/ t ,绝对瓦斯涌 出量为58192 m3/ min2005年12月测定:在小云 尚、半坡、采三和采四四个采区,甲烷含量大于30 %的瓦斯抽排孔有三个,用瓦斯流量计现场测试,瓦斯涌入量为283133 / min其他甲烷含量小 于30 %的瓦斯抽排孔有几十个;(2)瓦斯涌出量随开采深度增加而增加,随开采强度的增大而增 大; (3)走向上瓦斯涌出量由西向东呈不规则性增 大; (4)煤层挤压带、破碎带、断层处,由于煤岩 的连续性和完整性受到破坏,瓦斯涌出量明显增 加; (5)煤层的机械强度越低,厚度越大,煤质越 松软,瓦斯涌出量就越大3 煤层气抽采现状土城矿抽采的煤层气主要供给矿区居民和周边 乡镇居民用气,该片区约有居民2000户。
土城矿 现有煤层气抽采站4座,配备有SK- 85型水真空泵14台,直径为350 mm的抽采管路约4500 m、直 径为300 mm的抽采管路约3500 m、直径为250 mm 的抽采管路约3800 m、直径为200 mm的抽采管路 约2900 m ,以及配套的安全装备和检测装置,抽 采能力达16616 m3/ min以上,抽采煤层气纯量稳定在950 m3/ min以上2005年抽采煤层气纯量1149 亿m3按此计算,除满足现有5000户居民一年内 用气量800万m3外,每年还剩余煤层气纯量1149 亿m3,可供公建锅炉及建立井口电站4 煤层气利用工程411 周边需求情况 目前,六盘水市中心城区的燃气供应管道系 统,主要来自于水城钢铁公司炼焦产生的气源,郊 区及周围的六枝、盘县地区尚无燃气管道系统少量矿井抽采的煤层气仅供应矿上职工家属使用,市 民仍以燃煤为主要供能方式,既浪费了资源、又污 染了环境因此,针对土城矿抽采情况,可以考虑 将抽采的煤层气供土城矿周边的居民使用412 煤层气利用工程工艺土城矿煤层气利用工程于2004年10月开工, 投入资金1600多万元主体工程有1万m3瓦斯 罐,中压输气管道约7000多m ,居民小区庭院管 道约8000多m ,用气覆盖范围土城矿区及盘县洒 基镇部分居民小区, 2005年12月底,一期工程竣工并交付使用。
据粗略计算,仅土城矿职工用户和 周边洒基镇居民共有2000多户,全年可用煤层气1000万m3,折合标煤约10万t ,这些标煤可发电 近3亿kWh83中 国 煤 层 气 第1期图1 煤层气抽采利用工程一期示意图土城矿1万m3瓦斯民用工程工艺流程如图1 所示,首先利用地面罗茨风机从矿井下抽采煤层气,加压至20～25 kPa后,通过管道输送到储气柜 (瓦斯罐)储存处理,然后经过罗茨风机加压20～25 kPa后送入居民住宅住户小区的调压箱(器) ,形成压力为700～1800 Pa的煤层气,供民用413 利用工程的经济评价土城矿瓦斯工程建成运行,不但使矿井生产安 全有了保障,同时还保持了矿区环境,创造良好的 经济效益,成为矿区新的经济增长点,其投入收益 如表1 如表1所示,土城矿煤层气民用工程总投资1600万元左右其中国家和盘江煤电集团出资1000万元修建主体气柜工程,土城矿出资600万元 铺设管道系统,预计建成后每年管理维护费用20 ～30万元,每年更换设备需30万元 工程完工当年共收取安装开户费用276万元,即收回总投资的17125 % ,预计每年可收取燃气使表1 民用瓦斯工程投入收益表名称金额(万元)成本与费用 建筑工程费用99 设备购置费用596 安装运输费用750 预备费用41 税费利息及其他费用112 年更换设备费用30 年管理维护费用20～30 收 入 安装收入276 年使用收费200用费200万元,其中住户交纳约120万元,餐饮业 用户交纳约80万元,而年更换、管理费用总计为60万左右。
不考虑利率变动等因素,收回所有成本需10 年左右,此工程至少可以使用30年,则余下20年 为净收益期另外,考虑居民因使用瓦斯而节省的 燃煤费用和减少的环境污染费用等,此工程更具有 可行性5 结束语综上所述,贵州省六盘水地区具有丰富的煤层 气资源,有发展能源的基础和市场条件本文以贵 州六盘水土城煤矿民用瓦斯工程为例,说明煤矿区煤层气利用工程具有比较好的经济效益 (责任编辑 刘馨)93第1期 盘江矿区土城矿煤层气抽采利用。