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助力转型发展 躬耕煤气共采“试验田”——晋煤集团煤与煤层气共采国家重点实验室小记

2020-04-16 15:28来源:《煤炭周刊》 山西煤炭安全教育平台作者:本报记者 来虹 陈欢欢浏览数:42

欲叫清风拂面来,何须卷帘把窗开。阳春四月,新冠疫情尚未散尽,位于晋城市区南6公里南村镇一角的晋煤集团煤与煤层气共采国家重点实验室早已在严密的防疫措施保障下开始了紧张而有序的正常运转。步入其中,实验科研综合楼、煤层气地面开发工程仿真实验平台和完善的后勤保障系统融为一体,“创新、专业、高端”的科研氛围给人以浓浓的春的科学气息。


十年三突破   开无烟煤矿区瓦斯治理“先河”


煤层气俗称瓦斯,因常与煤炭伴生,并极易爆炸,一直被视为煤矿安全的“第一杀手”,有“瓦斯猛于虎”的说法。20世纪90年代初,随着原有几大骨干矿井地下资源的渐近枯竭,晋煤集团的战略发展方向逐渐向沁水煤田中心区域转移,新建的寺河等矿井瓦斯浓度高,瓦斯治理一下子成了煤矿安全生产的“卡脖子”难题。


如何擒虎、治虎,把瓦斯关进“安全的笼子”?又如何驯虎、用虎,把瓦斯之害变成为人所用的“能源新贵”?晋煤集团“牙咬硬核”“探水试险”、摸索前进。1991年,引进美国先进的煤层气地面抽采技术,与美方合资成立山西晋丹能源研究开发有限责任公司,“试水”煤层气抽采治理瓦斯的技术试验实践。1994年,在寺河矿区建成全国无烟煤矿区第一口煤层气抽采试验井并取得巨大突破。到1997年,先后建起7口抽采井,示范了清水钻进、活性水压裂工艺,在全国乃至世界上率先突破了无烟煤矿区地面抽采“禁区”。不仅在“先抽后采”治理瓦斯上找到了突破口,而且7井产气联网发电、气源外输,打通了煤层气产业链条的上游输出口,撬开了“瓦斯之害”转为“能源新贵”的大门。


黄金十年   勇当建设全国最大煤层气  开发利用基地的“探路先锋”


在本世纪初的煤炭行业“黄金十年”,晋煤集团的煤层气顺势而上,迅猛发展。2003年,成立了专门进行煤层气抽采利用的专业公司——沁水蓝焰煤层气公司,到2010年,集团已拥有一批煤层气研发人才和3000余名煤层气抽采利用团队,与院校合作建立起了煤层气开发工程产学研基地,设立了博士后科研工作站,编制出《山西省煤层气和压缩煤层气质量标准》等地方标准和《民用煤层气》《车用压缩煤层气》两项国家标准。目前已形成5000余口煤层气井群,成为全国最大的煤层气开发利用基地,通过地面集输、压缩、液化等技术,将煤层气向产业中下游民用燃气、汽车和工业燃料辐射,辐射半径达到2000公里,率先在全国建立起集抽采、输运、销售、开发于一体的煤层气产业体系,建成并投入运行了世界上最大的寺河瓦斯发电集群。同时,通过积极开展不同赋存条件下的煤层气抽采研究,加强煤层气开发利用跨区域合作,为中国不同地质条件下煤层气抽采积累了经验。十年征程,筚路蓝缕,成为建设全国最大煤层气开发利用基地的“探路先锋”。


煤与煤层气共采国家重点实验室执行副主任李国富,自1991年开始从事煤层气地面开发利用工作以来,长期坚守沁水煤层气开发利用现场,边学边干,任劳任怨,勇于担当,在任山西晋丹能源研究开发有限责任公司技术科长与现场经理期间,与美方技术人员合作,率先突破无烟煤矿区地面抽采“禁区”。在任沁水蓝焰煤层气公司常务副总经理期间,李国富培训并带领公司技术团队在寺河矿区率先实现高瓦斯矿区近千口地面井清水钻进,活性水压裂、定压排采,低压集输工艺,为沁水盆地煤层气产业基地的形成奠定基础;在任晋煤集团煤层气事业部总工程师期间,他带领煤层气上中下游多个研发团队和创新团队,充分融合煤炭与石油开采技术,加强高瓦斯矿区采煤采气一体化开发技术与煤层气抽采、集输、利用产业链研究,自主创新与集成创新相结合,特别是借助国家科技重大专项高端平台,产学研用相结合,与中国矿业大学、中国石油大学等国内顶级的专家教授联合公关,为煤与煤层气共采国家重点实验室的设立做出了突出贡献。


三十年,一件事,坚守如初。以李国富的三十年奋斗历程为缩影,清晰地印证了晋煤集团煤层气开发利用技术在全国的行业领先地位。


“二元一次方程”解煤与煤层气共采难题


2013年2月,以晋煤集团为依托单位的国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室正式获批成立,标志着我国煤与煤层气科学开发,循环利用将迈向更高领域。2015年9月30日,以晋煤集团为建设依托单位的煤与煤层气共采国家重点实验室经国家科技部批准设立,成为我省五个国家重点实验室之一,承担起解决煤层气严重制约煤矿安全高效开采的世界性难题,推进煤炭产业环保绿色发展,引领我国煤与煤层气共采技术走向世界前列的重任。


实验室自成立以来,重点围绕煤与煤层气共采理论与方法,煤与煤层气共采技术与工艺,煤的微生物降解液气化态化开采机理与技术,煤矿区煤层气利用技术四个研究方向开展煤与煤层气共采应用基础和前瞻性关键技术研究,制度建设日趋完善,科研工作蓬勃开展。


以全方位治理煤矿瓦斯为出发点,形成了独有的全矿区、全层位、全时段“规划区、生产区、准备区”三区联动井上下联合抽采“晋城模式”和立体抽采工艺体系,煤层气地面开发与井下瓦斯规模精确抽采,为国家提供了大量的清洁能源,有效降低了瓦斯超限次数,促进了晋城矿区煤炭安全生产产量的大幅度提高。打通了过采空区抽采下组煤煤层气、煤矿采动区地面抽采和井下高位钻孔抽采、碎软低渗煤层地面水平井抽采、废弃矿井采空区地面煤层气抽采等工艺技术上的“肠梗阻”。2019年,大采高工作面构造探测与超前支承压力区深孔预注浆片帮防治技术研究获“山西省科技奖科技进步类一等奖,废弃矿井采空区地面煤层气抽采技术研究与示范经中国煤炭工业协会科技成果鉴定达到国际领先水平。特别是经过20多年的探索与实践,形成的煤矿区三区联动井上下联合抽采的“晋城模式”和立体抽采工艺体系项目成果,获得国家科技进步二等奖,该项目的创新成果,不仅在晋煤集团所属矿井达到全面推广应用,还在阳泉、潞安、西山、同煤等矿区得到了推广应用,山西省五大煤业集团在保持所属矿井高产高效的基础上,实现了2019年瓦斯事故为零,山西省近3年煤矿瓦斯利用量近90亿立方米,相当于减排Co21.35亿吨,取得了良好的经济和社会效益。


实验室依托单位晋煤集团在工作中优先保证和满足技术人员的工作经费,为实验室建设提供足够的后勤保障,以人才激励、考核评价两方面突破形成企业技术创新的保障模式,为实验室的技术创新与研发提供了丰厚的土壤和环境。贯彻执行“开放、流动、联合、竞争”的运行管理机制,担负培养创新性科研人才的艰巨使命,实验室目前已发展为拥有博士、硕士、学士学位固定员工66人的强大科研创新团队,搭建起了产学研用相结合的重要平台。实验室执行副主任李国富2019年入选享受国务院政府特殊津贴名单和山西省新兴产业领军人才,员工李超获2019第七届“全国煤炭青年五四奖章”,王永亮获山西省“三晋英才”支持计划青年优秀人才,季长江获山西省属企业2019年优秀青年……实验室所承担的国家科技重大专项,国家自然科学基金项目,中国工程院院地合作项目,山西省科技项目、自然基金项目、能源革命项目、煤层气联合基金项目等都取得了丰硕成果,有的还达到了国际领先水平。


伴随着山西燃气集团的成立,晋煤集团“以气为主,一主三辅”的“二次转型”发展战略格局更加明朗起来,在探水试险中摸索前进、在争当能源革命排头兵领跑者的征程上肩负起国家能源煤与煤层气共采技术研发重要使命的煤与煤层气共采国家重点实验室,正不忘初心,勇担使命,躬耕集团主业体系的“试验田”,为国家煤炭安全清洁高效生产和煤层气工业的可持续发展提供理论与技术支撑。


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