作者：  劉冰 李天順　杜朝安 宋薇

核心提示：

磕頭機(jī)即游梁式抽油機(jī)，是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備。為了充分利用煤層里的煤層氣（俗稱瓦斯），晉煤集團(tuán)率先把磕頭機(jī)的原理應(yīng)用到了煤層氣抽采利用領(lǐng)域，研制出了礦區(qū)里的“磕頭機(jī)”。如今，通過(guò)這些“磕頭機(jī)”的辛勤工作，晉煤集團(tuán)在煤層氣抽采利用領(lǐng)域走出了一條新路。

“磕頭機(jī)”

寺河礦瓦斯發(fā)電廠

燃?xì)忮仩t

玻璃工業(yè)用煤層氣作燃料

“那是什么怪物？白色的頭，紅色的嘴，藍(lán)色的身子，不停地上下擺動(dòng)著自己碩大的腦袋。”“你可別小看了這怪物，‘井下氣老虎’——瓦斯見(jiàn)了它不得不低頭！”放眼望去，滿山遍野盡是“大腦袋”晃動(dòng)的身影，這個(gè)被當(dāng)?shù)厝朔Q為“磕頭機(jī)”的怪物就是山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)研制出的煤層氣抽采設(shè)備。

在廣闊的晉南沁水盆地上，每隔300米就高聳著這樣一位24小時(shí)不間斷抽采煤層氣的“忠誠(chéng)衛(wèi)士”，正是有了他們的守護(hù)，煤礦才得以安全生產(chǎn)。

20年前，晉煤集團(tuán)所屬晉城西部礦區(qū)因瓦斯含量高而聞名，噸煤瓦斯含量16.6立方米，特別是寺河礦東井，礦井每分鐘絕對(duì)瓦斯涌出量高達(dá)497.8立方米，屬世界罕見(jiàn)。20年后的晉煤集團(tuán)采取了“瓦斯地面預(yù)先抽采”、“井上井下同采，抽采利用并舉”等一系列重大措施，推動(dòng)了煤層氣產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，一舉成為全國(guó)最大的煤層氣開(kāi)發(fā)利用企業(yè)。

迎難而上

堅(jiān)信腳下有路

要想深入了解煤層氣開(kāi)采的全過(guò)程，還要先從“磕頭機(jī)”開(kāi)始。為此，記者決定前往晉煤集團(tuán)沁水藍(lán)焰煤層氣公司勘探隊(duì)距離總部最近的一個(gè)鉆井平臺(tái)。

雖說(shuō)是最近的，但也足足顛簸了近1個(gè)小時(shí)，而且道路極其狹窄，不時(shí)出現(xiàn)陡坡、急轉(zhuǎn)彎等“險(xiǎn)情”。“倘若遇到雨雪天氣，隊(duì)員們只能被困在山上，忍饑挨餓。”勘探隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)李兵說(shuō)。

正在這時(shí)，迎面來(lái)了一輛小貨車(chē)，開(kāi)車(chē)的竟是個(gè)小姑娘，名叫劉茜，是勘探隊(duì)唯一的女司機(jī)。2010年大學(xué)畢業(yè)后，她主動(dòng)放棄了文職工作，來(lái)到了山上，每天往返于上百個(gè)煤層氣站，接送巡井的工作人員。

“一般都是土路，水泥路只有幾條，有幾次遇到下大雪，天都黑了，車(chē)被困在路上，急得我直想哭。”談到自己的工作，這個(gè)被曬得黝黑的“85”后小姑娘露出了燦爛的笑容。據(jù)李兵介紹，巡井員大多是女同志，野外工作時(shí)間平均每年在340天以上，每人負(fù)責(zé)15口井，無(wú)論刮風(fēng)下雨都必須保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

鉆井井口，40歲的老馮正在操作目前世界上最先進(jìn)的RD20鉆井機(jī)，他來(lái)勘探隊(duì)已經(jīng)4年了。“最遠(yuǎn)去過(guò)阿拉善打井，帳篷搭在騰格里沙漠里，風(fēng)一吹就倒，水要放置兩三天才能喝，汽車(chē)在戈壁灘上跑，一天就爆3個(gè)輪胎，而且沙漠里還沒(méi)有手機(jī)信號(hào)。”3個(gè)月沒(méi)見(jiàn)過(guò)生人的老馮興奮地講起了自己的打井經(jīng)歷。

“剛開(kāi)始，這里是一片荒地，1993年美國(guó)人打了7口井，覺(jué)得效果不好，就撤資了。2003年寺河礦的瓦斯含量特別高，如果不抽就無(wú)法采煤，當(dāng)時(shí)組建煤層氣公司主要是為了解決寺河礦的安全生產(chǎn)問(wèn)題。美國(guó)人說(shuō)我們采不出氣，我們偏要采出來(lái)，為了安全，不計(jì)成本地投入資金搞試驗(yàn)。”提起當(dāng)年的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，藍(lán)焰煤層氣公司總經(jīng)理王寶玉不禁感慨萬(wàn)千。

“設(shè)備剛開(kāi)始使用時(shí)遇到不少困難，因?yàn)檎f(shuō)明書(shū)和設(shè)備上的按鍵全是英文，大家只認(rèn)得start（開(kāi)始）這個(gè)詞，后來(lái)幾個(gè)青年職工把它們翻譯成了中文。現(xiàn)在已經(jīng)使用3年了，沒(méi)有出現(xiàn)什么大的問(wèn)題。”李兵說(shuō)。

20年來(lái)，晉煤集團(tuán)累計(jì)投入100多億元，突破了國(guó)際專家公認(rèn)的無(wú)煙煤不利于地面鉆井開(kāi)發(fā)煤層氣的“禁區(qū)”，探索研制出了一整套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合晉城礦區(qū)不同地質(zhì)條件的地面與井下抽采裝備，建立了“瓦斯地面預(yù)先抽采”、“采煤采氣一體化”、“三級(jí)瓦斯治理”體系，研發(fā)了“地面多井型抽采”、“井下區(qū)域遞進(jìn)式抽采”、“井上井下聯(lián)合抽采”等全新的技術(shù)工藝，制定了符合晉城礦區(qū)煤層氣賦存特點(diǎn)的“立體式抽采”治本之策。

為有序開(kāi)發(fā)煤炭與煤層氣資源，晉煤集團(tuán)建立了“采煤采氣一體化”生產(chǎn)體系，通過(guò)采用地面鉆井預(yù)抽采、井下沿煤層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽采、采動(dòng)區(qū)和采空區(qū)卸壓抽采相結(jié)合的方法，在時(shí)間上，保證了煤層氣預(yù)抽采與礦井開(kāi)發(fā)的科學(xué)有序；在空間上，保證了地面煤層氣抽采井位布置與礦井開(kāi)拓和采掘布置銜接相適應(yīng)；在功能上，實(shí)現(xiàn)了煤層氣井“消除突出、獲取地質(zhì)勘探資料、采前抽、采動(dòng)抽、采后抽”一井五用。

針對(duì)瓦斯含量的不同，晉煤集團(tuán)建立了“三級(jí)瓦斯治理”體系。對(duì)于瓦斯含量高于每噸15立方米和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)的煤層，提前8年至10年或更長(zhǎng)時(shí)間實(shí)施地面鉆井抽采，從地面消除瓦斯突出危險(xiǎn)；對(duì)于近10年內(nèi)開(kāi)采、瓦斯含量高于每噸8立方米的煤層，在開(kāi)展地面預(yù)抽采的基礎(chǔ)上，提前3年至5年應(yīng)用千米鉆機(jī)等先進(jìn)鉆具施工定向長(zhǎng)鉆孔，實(shí)行井上井下立體式抽采；對(duì)于瓦斯含量低于每噸8立方米的煤層，堅(jiān)持先抽后掘，邊抽邊采，在瓦斯含量低于每噸6立方米以下時(shí)再組織回采。

“煤層氣產(chǎn)業(yè)目前還沒(méi)有什么產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們算是領(lǐng)軍人物了。”王寶玉說(shuō)。為最大限度降低生產(chǎn)區(qū)域和準(zhǔn)備區(qū)域煤層的瓦斯含量，晉煤集團(tuán)在國(guó)內(nèi)首先研發(fā)出了井下成套抽采工藝。

2010年，晉煤集團(tuán)通過(guò)率先試用國(guó)產(chǎn)定向千米鉆機(jī)，創(chuàng)造了井下施工單鉆孔1059米的全國(guó)最新紀(jì)錄，并在此基礎(chǔ)上不斷完善了礦井區(qū)域遞進(jìn)式預(yù)抽采、循環(huán)遞進(jìn)式大巷延伸等一整套先進(jìn)井下抽采工藝。

為提高抽采效率，晉煤集團(tuán)率先研發(fā)出井上井下聯(lián)合抽采技術(shù)工藝，通過(guò)施工井下定向長(zhǎng)鉆孔與地面垂直井影響區(qū)直井壓裂相對(duì)接，發(fā)揮地面井壓裂增加煤層透氣性與井下定向長(zhǎng)鉆孔覆蓋范圍廣的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了井上井下聯(lián)合抽采。

晉煤集團(tuán)分別在寺河礦和趙莊礦兩種不同煤層條件下，進(jìn)行了井上井下聯(lián)合抽采試驗(yàn)，取得了重大突破：?jiǎn)慰酌簩託饩椴闪孔罡叱^(guò)日產(chǎn)1萬(wàn)立方米，實(shí)現(xiàn)了由煤與瓦斯突出礦井到非突出礦井、由高瓦斯煤層到低瓦斯煤層的轉(zhuǎn)變，確保了高瓦斯礦井安全生產(chǎn)。

“一副中藥不能治百病，地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，我們不敢保證每口井都能出氣，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)打井方面依然是在摸索中前進(jìn)。”王寶玉說(shuō)。

通過(guò)努力，晉煤集團(tuán)瓦斯綜合治理工作取得了良好效果，礦井瓦斯抽采率最高達(dá)到了75％。近3年來(lái)，煤礦瓦斯超限斷電次數(shù)以年均30%的速度減少，連續(xù)3年杜絕了瓦斯傷亡事故。

以用促采

助推新型能源發(fā)展

“晉城實(shí)施的藍(lán)天計(jì)劃，要求每年好天氣達(dá)到283天以上，沒(méi)有煤層氣的廣泛利用，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在家家戶戶都用上了煤層氣，空氣質(zhì)量明顯提高了。”談到煤層氣利用給城市帶來(lái)的變化，晉城市市民劉先生說(shuō)。

目前，晉煤集團(tuán)所在沁水盆地已累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量1152億立方米，是我國(guó)首個(gè)整裝千億立方米規(guī)模儲(chǔ)量的煤層氣田。而山西省垂深2000米以上的淺部煤層氣資源儲(chǔ)量約為10萬(wàn)億立方米，約占全國(guó)的1/3。按熱值當(dāng)量換算，1000立方米天然氣約相當(dāng)于1噸原油，沁水盆地和山西省煤層氣儲(chǔ)量分別約相當(dāng)于1.15億噸和100億噸原油。同時(shí)，煤層氣是重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，煤層氣的科學(xué)開(kāi)發(fā)利用可以有效減少溫室氣體的排放。

為科學(xué)開(kāi)發(fā)利用煤層氣，晉煤集團(tuán)大力實(shí)施“保安增氣工程”，加快做大、做強(qiáng)、做精、做優(yōu)煤層氣產(chǎn)業(yè)，形成了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

一是技術(shù)優(yōu)勢(shì)。晉煤集團(tuán)創(chuàng)建了煤層氣產(chǎn)學(xué)研基地，成立了省級(jí)“煤層氣開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心”，設(shè)立了博士后科研工作站，建立了全國(guó)第一個(gè)瓦斯綜合治理示范基地，研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套地面抽采技術(shù)，建立了多井型并舉、多技術(shù)并用的地面抽采技術(shù)體系。

二是規(guī)模優(yōu)勢(shì)。2010年，晉煤集團(tuán)煤層氣抽采量15.73億立方米，占全國(guó)抽采總量的18.4%，其中地面抽采量9.08億立方米，占全國(guó)地面煤層氣抽采總量的57.9%；利用量10.13億立方米，占全國(guó)利用總量的29.7%。截至目前，晉煤集團(tuán)已在晉城礦區(qū)、陽(yáng)泉礦區(qū)、古交礦區(qū)累計(jì)施工地面煤層氣鉆井2500余口。

三是產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)。截至目前，晉煤集團(tuán)已建成國(guó)內(nèi)最大日壓縮能力100萬(wàn)立方米的煤層氣壓縮站和日處理能力90萬(wàn)立方米的煤層氣液化廠，形成了煤層氣勘探、抽采、輸送、壓縮、液化及化工、發(fā)電、居民生活用氣等完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

2003年，晉煤集團(tuán)建成投運(yùn)了裝機(jī)容量1.5萬(wàn)千瓦的瓦斯發(fā)電試驗(yàn)廠。2009年，成莊熱電廠、煤矸石電廠燃煤改燃?xì)飧脑旃こ倘客旯げ⒄酵哆\(yùn)，世界上最大的裝機(jī)容量12萬(wàn)千瓦的瓦斯發(fā)電廠——寺河礦瓦斯發(fā)電廠投入使用。至此，晉煤集團(tuán)形成了總裝機(jī)容量18.9萬(wàn)千瓦的瓦斯發(fā)電集群，年可利用煤層氣約3.5億立方米。

煤層氣具有安全、清潔、熱值高等特點(diǎn)，因此，晉煤集團(tuán)大力發(fā)展工業(yè)和民用煤層氣利用項(xiàng)目。煤層氣中甲烷含量高，雜質(zhì)少，用于玻璃、陶瓷、鋼鐵等行業(yè)，前景可觀。晉煤集團(tuán)已向晉城市及周邊地區(qū)的陶瓷、玻璃、鋼鐵等生產(chǎn)企業(yè)提供煤層氣燃料，日供氣量達(dá)到100萬(wàn)立方米以上。

“燒煤層氣比燒汽油節(jié)省一半的錢(qián)， 花30元加一罐氣可以跑200公里。如果跑長(zhǎng)途，我先用氣，用完氣再用汽油，可以相互轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在晉城市的出租車(chē)、私家車(chē)、公交車(chē)都在使用煤層氣。”晉城市的一位出租車(chē)司機(jī)說(shuō)。據(jù)測(cè)算，作為汽車(chē)燃料，1立方米煤層氣可代替1.13升汽油，每使用1立方米煤層氣至少可節(jié)約3.5元至4元，煤層氣汽車(chē)燃料成為晉城市及周邊城市有車(chē)族的“新寵”。

2005年7月，晉煤集團(tuán)在晉城市建成了第一座CNG（壓縮天然氣）加氣站，并成功改裝了第一輛CNG汽車(chē)（壓縮煤層氣燃料汽車(chē)）。目前，晉煤集團(tuán)已在山西晉城、長(zhǎng)治及河南焦作等地建成了24座煤層氣加氣站，擁有300余輛煤層氣運(yùn)輸專用槽車(chē)，晉城市及周邊城市CNG汽車(chē)達(dá)到了7500多輛。

為確保煤層氣安全運(yùn)輸，晉煤集團(tuán)建成了全長(zhǎng)137.4千米、最大設(shè)計(jì)年輸送量10億立方米的沁水—晉城—長(zhǎng)治高濃度煤層氣輸送管線，全長(zhǎng)34.8千米的沁水高莊至?xí)x城張嶺站低濃度煤層氣輸送管線，實(shí)現(xiàn)了安全輸送。目前，晉煤集團(tuán)正在規(guī)劃建設(shè)長(zhǎng)治—長(zhǎng)子—趙莊—長(zhǎng)平、西山—清徐—太原兩條高濃度煤層氣輸送管線。

“無(wú)論是上海世博會(huì)，還是廣州亞運(yùn)會(huì)，都用上了我們生產(chǎn)的液化煤層氣。”崔浩文說(shuō)。目前，晉煤集團(tuán)的煤層氣產(chǎn)品已銷(xiāo)往河南、江蘇、浙江、上海等7個(gè)省（直轄市）。

四是先發(fā)優(yōu)勢(shì)。晉煤集團(tuán)是國(guó)內(nèi)煤炭企業(yè)中首家引入清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）的企業(yè)，先后與世界銀行碳基金、日本碳基金等5家公司簽訂了碳減排購(gòu)買(mǎi)協(xié)議，共出售二氧化碳減排額度1075萬(wàn)噸，在第一個(gè)減排期（2008年至2012年），可獲收益約1億美元。

2010年4月，國(guó)土資源部批準(zhǔn)并頒發(fā)給晉煤集團(tuán)在晉城礦區(qū)成莊和寺河（東區(qū)）區(qū)塊的煤層氣采礦許可證，登記面積共107.74平方公里，晉煤集團(tuán)成為我國(guó)率先獲得煤層氣采礦許可證的煤炭企業(yè)。

煤層氣已成為引領(lǐng)大眾進(jìn)入低碳、環(huán)保、時(shí)尚生活的“新勢(shì)力”。據(jù)了解，用煤層氣作燃料的汽車(chē)可使一氧化碳排放量減少97％，碳?xì)浠衔餃p少72％，氮氧化合物減少39％，二氧化碳減少24％，二氧化硫減少90％，噪音減少40％。2010年，晉煤集團(tuán)共利用煤層氣10億立方米，相當(dāng)于減排二氧化碳1450萬(wàn)噸。

“氣化山西”

走聯(lián)合開(kāi)發(fā)路

近年來(lái)，國(guó)家先后出臺(tái)了中央財(cái)政資金補(bǔ)貼、瓦斯富余電量上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼、煤層氣抽采企業(yè)增值稅和企業(yè)所得稅優(yōu)惠等一系列政策措施，有力推動(dòng)了煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2010年7月29日，在山西省領(lǐng)導(dǎo)干部大會(huì)上，山西省委書(shū)記袁純清正式提出了“氣化山西”戰(zhàn)略部署，將“充分利用山西豐富的煤層氣、焦?fàn)t煤氣、煤制天然氣和過(guò)境天然氣等清潔能源，滿足人民群眾生產(chǎn)生活所需，同時(shí)大幅減少溫室氣體排放”列入了山西轉(zhuǎn)型發(fā)展的實(shí)施綱要中。

晉煤人認(rèn)識(shí)到，“氣化山西”既是產(chǎn)業(yè)工程，更是生態(tài)工程、民生工程，經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研、多方論證，編制了《“十二五”煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，計(jì)劃在“十二五”期間建設(shè)2萬(wàn)口煤層氣鉆井，形成煤層氣年產(chǎn)能120億立方米、年產(chǎn)量100億立方米的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

“‘氣化山西’是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，中國(guó)90%以上的探氣權(quán)和探氣證都掌握在中石油、中石化這些企業(yè)手中，他們雖然技術(shù)沒(méi)有我們先進(jìn)，但是霸占著地盤(pán)，我們有磚有瓦，卻沒(méi)有地，這房子怎么蓋?”王寶玉說(shuō)。在藍(lán)焰煤層氣公司的兩旁，記者看到了包括中石油、中石化、中聯(lián)集團(tuán)等多家非煤企業(yè)下屬的煤層氣公司，國(guó)有大型能源企業(yè)的不斷涌入，印證了王寶玉的憂慮。

目前，煤炭、煤層氣礦業(yè)權(quán)重疊，已嚴(yán)重影響了煤層氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。以山西省為例，非煤企業(yè)登記了2.8萬(wàn)平方公里的煤層氣礦業(yè)權(quán)，約占全省含煤面積的60％以上，這使得煤炭企業(yè)的煤層氣抽采及煤炭資源申請(qǐng)受到了極大制約。

道路往往是在黑暗中摸索著走出來(lái)的。“與其他企業(yè)廣泛開(kāi)展合作。我們和山西焦煤西山煤電集團(tuán)、山西陽(yáng)煤集團(tuán)合作，目的是讓更多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到煤層氣抽采對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)的重要性。無(wú)論我們走到哪里，煤礦始終是最大受益者。”崔浩文說(shuō)。

2010年，晉煤集團(tuán)積極與陽(yáng)煤集團(tuán)、西山煤電集團(tuán)、襄礦集團(tuán)等煤炭企業(yè)展開(kāi)了戰(zhàn)略合作，簽訂了煤層氣開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，成立了漾泉藍(lán)焰煤層氣公司等分公司。截至目前，晉煤集團(tuán)已在陽(yáng)泉、古交等礦區(qū)累計(jì)施工煤層氣鉆井470余口，初步具備了日產(chǎn)10萬(wàn)立方米的抽采能力。

2011年，晉煤集團(tuán)將繼續(xù)與擁有煤層氣礦業(yè)權(quán)的煤炭和非煤企業(yè)深入推進(jìn)跨區(qū)域合作，盡快在省內(nèi)外形成幾個(gè)大規(guī)模的煤層氣開(kāi)發(fā)區(qū)域，力爭(zhēng)全年地面煤層氣抽采量超過(guò)15億立方米。

“今后，我們將憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，更加積極地探索合作模式，通過(guò)成立投資公司、注入資本金、銀行貸款等方式，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)煤層氣產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。”王寶玉說(shuō)。

晉煤集團(tuán)認(rèn)為：只有煤炭企業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)煤層氣開(kāi)采、地質(zhì)勘探、礦井建設(shè)、煤礦生產(chǎn)的有序銜接，雖然煤層氣開(kāi)采成本高，風(fēng)險(xiǎn)大，單獨(dú)進(jìn)行開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)上得不償失，但是不抽采將嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)和礦工的生命安全。因此，凡煤層中噸煤瓦斯含量高于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)且具備地面開(kāi)發(fā)條件的區(qū)域，晉煤集團(tuán)都會(huì)一如既往地開(kāi)發(fā)利用煤層氣資源。

也許曙光就在眼前。2010年11月3日，張德江副總理在全國(guó)煤礦瓦斯防治工作電視電話會(huì)議上明確指出，“希望下一步有關(guān)部門(mén)能夠研究、制定、出臺(tái)相關(guān)政策，將煤層氣和煤炭的采礦權(quán)合二為一，煤炭開(kāi)采企業(yè)和煤層氣抽采企業(yè)組建聯(lián)合公司，走合作開(kāi)發(fā)的路子，兩方合作，共同推進(jìn)”。與此同時(shí)，山西省被國(guó)家批準(zhǔn)設(shè)立為“綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”，各項(xiàng)政策與工作將先行先試，這為實(shí)現(xiàn)煤層氣產(chǎn)業(yè)和晉煤集團(tuán)的健康發(fā)展，提供了前所未有的政策機(jī)遇、空間機(jī)遇、項(xiàng)目機(jī)遇和開(kāi)放機(jī)遇。