中國采氣采煤協調發展的“三交模式”

摘 要

摘要：煤層氣與煤炭兩種礦產資源同根同源、緊密共生，因開發利用方式不同而分屬石油與煤炭兩個開采主體。在我國，煤層氣與煤炭兩種資源部分礦權區塊存在重疊的有1.5×104km2
摘要：煤層氣與煤炭兩種礦產資源同根同源、緊密共生，因開發利用方式不同而分屬石油與煤炭兩個開采主體。在我國，煤層氣與煤炭兩種資源部分礦權區塊存在重疊的有1.5×104km2之多。為解決兩種礦權重疊的矛盾，采用一種采氣采煤協調發展的綜合開發模式，不但有效地促進了煤層氣開采企業與煤炭開采企業的友好合作，使煤炭和煤層氣開采企業都獲得很好的效益，同時也促進了地方經濟的發展，安全與環保進一步得到保障。在山西省礦權重疊最為嚴重的三交地區，雙方通過簽署合作協議，實行采氣采煤協調發展，形成了“三交模式”：在礦權重疊區，將石油和煤炭兩家開采主體相互配合，利用聯合勘探(地震、鉆井相互結合)、聯合開發(采前抽、采中抽、采后抽)、聯合利用(瓦斯發電)等方式各取其利，實現共贏。兩家企業的關系從對立轉化為合作，將“1-1小于0”變成“1+1大于2”。實施“三交模式”有效地解決了三交地區的礦權重疊矛盾，得到了國家政府部門的認可，并在國內發揮了很好的引領作用和示范意義。
關鍵詞：煤層氣；煤炭；開采；礦權重疊；協調發展；開發模式；山西省；三交地區
1 采氣采煤協調發展的必要性
    《中華人民共和國礦產資源法》第一章規定：國家保障礦產資源的合理開發利用；第四章第三十條規定：在開采主要礦產的同時，對具有工業價值的共生和伴生礦產應當統一規劃，綜合開采，綜合利用，防止浪費。國務院[2006]47號文件提出：必須堅持先抽后采，治理與利用并舉的方針。堅持采煤采氣一體化，依法清理并妥善解決煤層氣和煤炭資源礦業權交叉問題。煤層中噸煤瓦斯含量高于規定標準且具備噸煤開發條件的，須統一編制煤層氣和煤炭開發利用方案，并優先選擇地面煤層氣抽采。張德江副總理指出：“搞好瓦斯抽采利用，可以消除重大煤礦安全隱患，是煤礦瓦斯防治的治本之策；同時又可以化害為利，變廢為寶，保護環境，是煤礦安全發展、清潔發展、節約發展的必然要求”。
    煤層氣開發采用地面抽采的方式進行；同時地面抽采也是治理煤礦瓦斯最根本、最有效的手段。充分發揮地面抽采的技術優勢，實現采氣采煤協調發展，是我國煤層氣開發利用和技術進步的必然發展趨勢；通過石油與煤炭企業友好合作，解決礦權重疊的矛盾，實現兩個產業的互助、互惠、共存、共贏，是考驗政府執政能力和企業履行社會責任的重要命題[1]。
2 采氣采煤協調發展開發模式
    為保證煤炭企業安全生產和煤層氣開發的經濟效益，石油企業與煤炭企業必須共同進行規劃部署，實現“以采氣保采煤，以采煤促采氣，采氣采煤協調發展”。規劃的依據是煤礦首采區年限與煤層氣井服務年限相結合，以煤層氣水平井的8a服務年限為基數，根據煤礦開采需要劃分出煤礦8a首采區，在煤礦排采瓦斯的不同階段我們采用不同的開采方式，使煤層氣地面抽采與煤礦瓦斯排采有機結合，由此形成采氣采煤協調發展的開發模式，如圖1所示。
 
    煤層氣資源的規模性開發與利用，在時間和空間上必須與煤礦生產相配合，采氣采煤協調發展開發模式的意義如下：
    1) 在時間上實現采氣采煤全過程的協調一致。根據采煤的規劃，采氣一般提前5～8a甚至更長時間，在煤礦規劃區內布置規模型地面井網長期抽采，有效地降低煤層中的瓦斯含量；同時在煤礦開采之后繼續開采煤層氣。
    2) 在空間上實現采氣采煤全過程的協調一致。在煤礦8a首采區以外，煤層氣地面抽采正常進行；在首采區以內，我們以地面抽采的“采前抽、采中抽、采后抽”方式配合煤礦治理瓦斯。
    3) 在功能上實現采氣采煤全過程的協調一致。地面抽采與煤礦的地質勘探、礦井建設、開采進度、瓦斯治理相結合，揚長避短、趨利避害，既生產新能源，減少瓦斯災害，又實現雙方安全生產并避免今后對采煤的負面影響[2]。
3 石油與煤炭開采企業的合作方式
    在石油企業與煤炭企業礦權重疊區，采氣采煤協調發展依賴于石油與煤炭兩個產業主體的友好合作，通過合作形成采氣采煤協調發展的如下基本方式：
    1) 在礦權重疊區雙方開展共同勘探。雙方勘探地下同一目的層，只是勘探目標各有側重，井網部署有所差別，技術手段有所不同，因此完全可以通過統一部署實現聯合勘探，通過一井多用節約投入(將小口徑的、取完資料即廢棄的煤炭勘探井改為大口徑的、可供地面抽采的煤層氣井)雙方共同進行投資、共享成果資料、分別申報儲量。
   2) 在煤礦8a首采區以外生產互不影響。在中石油三交區塊可供煤層氣勘探的范圍有361km2，其中煤礦的8a首采區范圍只有約20km2，8a首采區以外的煤炭規劃區煤層氣生產領域廣闊，勘探開發可以正常部署，雙方生產完全沒有交叉，安全生產不受影響。同時石油企業通過煤層氣開采在8 a內可以將高瓦斯煤礦降低為低瓦斯煤礦，為煤礦安全生產掃除瓦斯屏障。
    3) 在煤礦8a首采區內配合煤礦排采。以地面抽采的方式，配合煤礦進行治理瓦斯的“采前抽、采中抽、采后抽”。在煤礦廢棄采區內，可以地面鉆井方式進行間歇式抽采；在煤礦5a首采區內可以實行一井多用，在煤礦采煤之前、之后進行煤層氣抽采；在煤礦5～8a首采區內，石油企業通過加密布井，加快抽采速度，從而有效地減少煤礦瓦斯礦難事故[3]。
    4) 充分利用煤礦排放瓦斯生產混合商品氣。地面煤層氣抽采的甲烷濃度是95%，巷道瓦斯排采的甲烷濃度受生產條件制約而不同，在三交地區只有12%～30%，國家規定甲烷濃度低于30%的瓦斯不得利用。兩個企業生產的不同濃度氣體相混合，只要濃度達到41%，即可供應當地利用。通過生產混合商品氣，將煤礦瓦斯化害為利，從而有效降低瓦斯的大氣污染。
    以煤層氣地面抽采與瓦斯井下排采相結合，實現煤層氣與煤炭資源的合理開發、綜合利用、協調發展，這是我國煤層氣開發的必由之路。
4 采氣采煤協調發展的重大意義
    煤層氣與天然氣的成分及利用方式相同，可混輸混用，同時煤層氣地面抽采作為“先采氣、后采煤”的排頭兵，將促進當地煤炭工業的健康、快速發展，由此共同拉動地方經濟發展。
4.1 煤炭企業獲得效益
    ①規模型的煤層氣產業可以將高瓦斯煤礦降為低瓦斯煤礦，瓦斯含量遠低于噸煤8m3；②低瓦斯煤礦比高瓦斯煤礦的建井成本減少25%以上；③我們配合煤礦進行地面的“采前抽、采中抽、采后抽”，減少了瓦斯危害；④雙方共同生產混合商品氣，充分利用煤礦瓦斯，降低了大氣污染；⑤合作成果使煤炭企業可向政府申請更多的生產份額。
4.2 石油企業獲得效益
    ①雙方合作使煤層氣開采由避開煤炭采礦權區，變為進入煤炭采礦權區，擴大了煤層氣開采企業的生產領域和范圍；②通過利用煤炭企業的勘探和開采資料，石油企業在煤層氣勘探空白區可以迅速掌握煤層和煤層氣的分布規律，在探明儲量區可大大提高煤層氣開發井的成功率，從而加快生產步伐，降低成本；③將煤礦低甲烷含量的瓦斯與石油企業地面開采的高甲烷含量的煤層氣相混合，增加了石油企業的煤層氣銷售量。
4.3 促進地方經濟發展
①通過深層次合作，煤炭和煤層氣兩個產業的生產都能夠高速發展，這將有利于地方經濟的發展；②可有效加快煤層氣田建設，確保地方的民用和工業用氣；③從投資、就業、延長產業鏈、加快城市化建設等方面，有力地拉動地方經濟發展。
5 采氣采煤協調發展的技術關鍵
    實施采氣采煤協調發展的技術關鍵在于兩種礦產開采的相互結合，共同部署，統一協調；不斷開發、完善適用于采氣采煤協調發展的新技術和技術方法。具體體現在以下兩個方面：
    1) 地面抽采井位部署：①考慮配合煤礦進行地面抽采的單井效果；②考慮加密井網以加快煤礦首采區的地面抽采；③考慮使煤層瓦斯均勻地降低，不留下局部瓦斯含量仍大、壓力仍高、有突出危險的隱患。
    2)為煤炭開采創造安全條件：①考慮避讓井下采掘巷道和井筒及硐室；②考慮地面抽采對嗣后采煤的負面影響，包括奧陶系石灰巖水與斷層水、直井壓裂、生產后遺留直井套管等；③考慮在抽采全過程做到一井多用的可行性。
6 三交地區的采氣采煤協調發展
    三交地區是我國煤層氣與煤炭礦權重疊最嚴重的地區之一，數量占山西省礦權重疊的1/10，情況最為復雜。中石油三交煤層氣區塊面積462km2，與煤炭企業重疊357km2，占77%；其中與煤炭采礦權重疊59個，面積237km2；與煤炭探礦權重疊3個，面積120km2。中石油準備與其中的9家煤炭企業，12個煤礦區塊合作，礦權面積361km2；其余煤炭采礦權的面積都不足5km2，煤層埋深小于300m，已經開采多年且巷道情況復雜，準備退出煤層氣礦權。
    在當地政府的支持下，中石油與其中較大的5家煤炭企業(山西焦煤集團、美錦集團、東輝集團、大土河集團、潞安集團)簽署了合作框架協議，其他4家正在洽談中。合作雙方一致同意開展采氣采煤協調發展的合作，落實具體開發模式；并與雙柳煤礦隸屬的山西焦煤集團正在洽談一個全面合作的協議，首批合作的區塊包括三交地區雙柳煤礦和毗鄰的賀西煤礦，在這兩個礦區生產混合商品氣確保地方用氣需求。
    在三交區塊的實踐證明，只要建立良好的合作機制，就能夠打破兩個礦權主體對立矛盾的僵局，創建兩家企業合作協調發展的良好局面，國土資源部總工程師張洪濤指出：“中石油煤層氣公司在該地區所采用的工作方法，為兩類企業的礦權管理提供了很好的借鑒經驗。這當中體現出了‘三個轉變’：一是由對立轉變為合作，從而使雙方各自的發展空間和外部環境得到了充分保障；二是由‘非此即彼’轉變為‘彼此銜接’，實現了資源的合理利用，并成功地解決了瓦斯綜合利用問題；三是由各自為政、重復投入轉變為合作交流、互換資料、共同研究乃至聯合勘探，不僅保障了生產安全，而且降低了操作成本。對于這些成功經驗，國土資源管理部門要跟蹤研究，因勢利導，及時總結并加以推廣，進而繼續推動煤層氣產業的快速、健康發展”。國務院副總理張德江批示：“中石油創新煤層氣合作開發模式，意義重大，應當鼓勵和支持”。在國家領導和有關單位的鼓勵和支持下，三交區塊礦權重疊解決模式必將會在全國取得推廣應用，為煤層氣、煤炭兩種資源協調發展創造和諧的政策環境，進而推進兩個產業的快速發展。
參考文獻
[1] 張俊威.晉煤集團采煤采氣一體化綜合開發模式應用探討[J].中國煤層氣，2008，5(2)：11-14.
[2] 倪小明，王延斌，接銘訓，等.煤層氣開采模式探討[J].煤礦安全，2007，38(3)：45-48.
[3] 王會林.煤氣共采、綜合開發探討[J].科技情報開發與經濟，2003，13(1)：169-170.
 
(本文作者：徐祖成 李延祥 中石油煤層氣有限責任公司)