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科技创新系列报道(十三)陕煤层气公司:创新驱动“三驾车”绿色修复“双结合”
发布时间:2023-08-24     作者:党瑞   点击量:529   分享到:

“本次分段压裂工序的成功实施,将实现该区域高应力转移,达到弱化顶板岩层和应力控制的目的。”在胡家河矿401110工作面地面水平井分段压裂防治冲击地压项目现场的杜博兴奋地说道。

“该矿区地热能一期工程已经投入使用,设备运行稳定,采用自控系统可实现无人值守为矿区供热水,当前用户侧供水温度为55—60℃,能及时满足矿区员工生活用水正常需要。”在小保当煤矿地热能开发利用项目现场的焦鹏对笔者介绍到。

“我们白天实施林草植被恢复、入场道路绿化、林业产业苗木栽植养护工程,夜间开展矿区东翼林业生产砂砾石路面铺设、修整等工作。”负责具体施工的曹家滩煤矿生态恢复治理项目成员薛奥说道。

近年来,陕煤层气公司围绕集团公司创新驱动发展战略和公司“十四五”发展规划,准确把握行动新任务、新要求、新动向,实施创新驱动“三驾车”、绿色修复“双结合”战略,发挥自身优势,治理修复双结合,在低浓度瓦斯综合利用、煤矿冲击地压地面区域防治、中深层地热能开发利用、“三软”煤层地面瓦斯预抽、流沙体动水条件井筒涌水治理、绿色矿山建设等方面取得了多项技术突破,有效解决了制约煤矿安全生产难题,推进了绿色矿山修复,企业走上高质量发展“绿色通道”。

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创新驱动“三驾车”:“卸力”“通气”+“注浆”

“卸力”——作为国内煤矿冲击地压防治领域的首创技术——“地面水平井分段压裂防治煤矿冲击地压技术”,其原理是通过在地面大排量泵压注高压压裂液,对煤层上覆的硬厚岩层实施大范围水力预裂,促使其在回采期间有序垮落,从而降低回采期间冲击致灾风险,从源头杜绝冲击地压事故发生。

近年来,该公司加强与各矿方合作,先后在彬长矿区孟村、胡家河、文家坡、小庄矿等8个工作面实施该技术,开展了19口井的施工作业,成功压裂330余段,在冲击地压防治方面并取得了较好的成果,为国内同类型煤矿冲击地压超前治理提供示范和借鉴作用。

“通气”——依据“高瓦斯矿井先抽后采、瓦斯治理优先”的原则,通过采用在煤层顶板砂岩层中施工L型水平井并进行分段压裂改造,抽放煤层瓦斯,降低区域瓦斯量,实现王峰矿井瓦斯预抽和煤矿安全生产。

王峰煤矿作为韩城矿区的新建矿井,煤质优且储量高,但也受高瓦斯的困扰,陕煤层气公司积极践行“服务煤矿安全生产,助推绿色低碳发展”理念,2022年,该公司铜川分公司在韩城王峰井田开展地面瓦斯抽采项目,据悉,该项目从22年3月立项到今年6月抽采井全面出气,其中累计实现钻探总进尺28981米,压裂124段,为该矿安全稳定生产奠定了基础。陕煤层气公司通过在地面实施煤层气抽采井,不断优化钻井、压裂、排采等关键施工技术,逐步探索一条符合韩城矿区实际的地面瓦斯治理新路径。

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“注浆”——煤矿井下注浆堵水技术。该技术可用于不同地质条件矿井的防渗、堵水、加固,通过采用不同种类高分子化学注浆材料,在矿井防渗、堵水、加固中起到良好作用,保障矿井安全生产。

据悉,该公司韩城分公司在开展《高分子材料在矿井防渗堵水加固工程中的应用与工艺研究》这一课题后,分别在陕北矿区曹家滩煤矿、小保当煤矿,铜川矿区王石凹煤矿,澄合矿区西卓子煤矿,韩城矿区桑树坪煤矿、王峰煤矿、下峪口煤矿等矿井开展高分子材料防渗堵水加固治理项目,已累计完成8个防渗堵水加固治理工程,高分子化学注浆材料工艺已在集团内部广泛应用,其中曹家滩煤矿主斜井治理段涌水量缩减率92%,副斜井治理段涌水量缩减率82%,堵水效果显著。

陕煤层气公司通过“卸力”“通气”+“注浆”,为煤矿安全生产从上到下,从内到外,打造了一套全方位立体化的服务方式,在积极开展施工的同时,该公司注重科技创新研发,先后取得“通风瓦斯发电安全高效技术研究”“煤矿厚硬顶板弱化工艺研究”等37项科研项目成果,这些科研成果均得到生产实践和效果检验,具有很好的推广应用价值。同时获得了包括“一种煤矿冲击地压和有害气体综合防治系统”在内的26项专利及2项软著证书及“陕西省科学技术进步奖”“陕西省科学技术成果登记”“煤炭工业节能减排先进企业”等10项荣誉。

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       绿色修复“双结合”:“取热”+“造绿”

绿色发展是永续发展的必要条件。近年来,陕煤层气公司持续加快转型升级步伐,着力在清洁能源地热能开发、矿山修复建设方面加大培训、科研、设备设施等方面综合投入,侧重强调以效率、和谐、可持续为目标的发展方式,通过瓦斯发电利用、中深层地热能开发、环境治理与修复,走上了一条绿色可持续发展的道路。

“取热”——一是利用煤层瓦斯进行发电和余热利用,二是开展中深层地热能开发利用。

在煤层瓦斯进行发电和余热利用方面。该公司新泰能源公司建设大佛寺矿瓦斯蓄热氧化(RTO)供热项目。在冬季供暖期,通过利用抽采瓦斯+乏风掺混,进入蓄热氧化装置(RTO)氧化分解、高温烟气进入余热锅炉,余热锅炉所产蒸汽全部经过换热站换热后,经过热水管线送至工业广场区域供热。非供热期,利用8%以下浓度的抽采瓦斯+乏风掺混,余热锅炉所产蒸汽,进入现有4.5MW纯凝汽轮发电机组做功发电。该机组供热能力为20.3MW,每小时可向矿区供暖73GJ热量,不仅可保障矿区冬季用热需求,还可实现碳减排14.4万吨每年,年节约标煤9952吨。

在中深层地热能开发利用方面。该公司澄合分公司通过采用中深层地热井取热不取水换热技术,有效解决地热井为矿区建筑清洁供热的问题,当前,该公司为小保当、建庄、大佛寺矿等成功实施了7口地热井项目,通过在地热井内安装密闭同轴换热器,利用内外循环取热不取水将地下深处热能导出,后通过地面建设热泵系统二次换热提升,达到为地面建筑清洁供热。据悉,小保当地热能项目运行34天期间,供热平稳,地源累计热量167.60MWH,用户侧累计流量32769m³,累计供热水(总耗水量)1882m³,供水运行正常,用户端反映较好。在该方面形成和取得了“地热新能源供暖技术在建庄煤矿的应用探索”“渭河盆地干热岩地热资源预调查探索”等4项科研项目成果。

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“造绿”——开展矿山治理修复,共建绿色生态家园。

挥锹铲土,扶树正苗、挥锹培土、踩土浇水……今年,陕煤层气生态产业公司曹家滩煤矿生态恢复治理项目建设正酣,栽种白蜡、香花槐、丝棉木、云杉等树苗,处处一派繁忙有序、热火朝天的景象。

据了解,曹家滩煤矿生态恢复治理项目分为土地资源损毁复垦、开发式治理、含水层恢复及科研项目四大类工程,涵盖耕地、林草地、搬迁遗弃地复垦及苗木栽植、林业生产道路修建等子项目,项目治理面积万余亩。

“这样的项目,我公司在铜川、彬长等矿区也有分布,虽然今年挺忙的但我感觉很充实,看着一座座荒山变绿咱打心底里高兴!”该公司项目职员冯小铝谈起来激情满满。

“今年我们将加快重点科技项目攻关,在陕西省国土空间生态修复大数据中心优化与产业化应用研究、“三软”煤层地面煤层气钻采关键技术研究、中深层地热井井型及高效换热工艺技术研究等重点项目上加大投入,坚持‘研学用’结合,高效服务于煤矿安全生产,践行绿色发展理念,推动公司绿色可持续发展。”该公司党委书记、董事长、总经理牛鸿波说道。(党瑞)