煤层气开采对环境的影响
沁水盆地郑庄区块煤层气开发对地下水环境的影响分析
作者 简 介 ： 郝宁 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男。 太原市人 。 硕士生 ， 主要 从 事 环 境 影 响 评 价 研 究 ， （ Ｔ ｅ １ ） ｔ ３ ６ ２ ３ ４ １ ６ ３ ８ ７ ， （ Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ） ｈ ｏ ｎ ｅ ｙ ｌ ９ ２ ３ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ 通讯 联 系 人 ： 康 静 文（ １ ９ ５ ９ 一） ， 女， 教授 ， 主 要从 事 环境 影 响评 价 及 环 境 治 理 研 究 工 作 ， （ Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ） ｋ ａ ｎ ￣ｗ８ ５ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
目前 ， 我 国在煤 层 气 开 采对 地 下 水 环境 影 响 的
研 究方 面 ， 主要 集 中在 对 煤 层 采 出水 水 质 方 面 的研
究［ Ｊ ］ ， 缺 乏对 煤层 气开 采破 坏地 下水 资源量 方 面 的 研究 。笔 者 以沁水 盆 地 郑 庄 区块 煤 层 气 开 发 为 例 ， 从 水 质和水 量 两方 面来分 析煤 层气 开采 各 阶段对 地
境 的 不利影 响 。
关键 词 ： 沁 水盆地 ； 郑 庄 区块 ； 煤层 气； 地 下水 ； 环 境 影 响
中图分类 号 ： Ｘ５ ４； Ｘ７ ４
文献 标识 码 ： Ａ
沁 水 盆 地 位 于 山西 省 东 南 部 ， 含煤面积 ２ ． ４ ×
１ ． １ 地 层
ｌ Ｏ ｋ ｍ ， 埋深 ２ ０ ０ ０ ｍ 以浅 的煤 层 气 资 源 量 ３ ． ７ × １ ０ ｍ。 ， 探 明地 质储 量 １ ８ ３ ４ ×１ ０ 。 ｍ。 ， 是 我 国“ 十二 五” 规划 重点 开发 建 设 的 两大 煤 层 气 产业地 层 发 育 比较 连 续 。其 中， 奥 陶 系主要 出露 于东南 部 ， 石 炭 系和二叠 系 占据
煤层气地面开发的外部效应
External effect of coalbed methane development on surface
ZHAO Wanfu1,2, MA Yongming1,2, HU Shunpeng1,2, WANG Jinghu1,2, LI Zhiyou1,2
(1. Shanxi No.114 Institute of Coal Geological Exploration, Changzhi 046011, China; 2. Shanxi CBM Engineering Research Institute, Changzhi 046011, China) Abstract: Coalbed methane (CBM) is a type of clean energy and good chemical raw material, CBM exploitation and utilization can save energy, reduce emission and mine gas disaster, therefore, it is of a strong externality. But coal and CBM are co-existing in coal seam, exploitation of anyone will definitely affect the other. Through analysis of CBM development from surface, this paper discusses the negative externalities in geological exploration, coal mining geology, mine ventilation, integrated mining, gasification of coal and environment protection. The externality affects and involves the healthy development of the CBM industry. The positive externality can be strengthened by preferential subsidy, tax policy, rate relief and so on. The negative externality can be reduced by ousting some outdated production style, innovating production method, improving recovery rate. At the same time, part of negative externality can be transformed into the interior and win-win situation can be achieved through clarification of property rights and joint development. Key words: coalbed methane (CBM); development from surface; externality; coal industry
山西省煤层气开发利用现状及问题
２ ． 减 少 瓦斯 危 害 ２
等特 点。 目前 ， 沁水 、 河东 等煤 田已登记煤层 气 区块 面积 ２ ３ ３ｋ ， ８０ ｍｚ通过钻井勘 探 ， 煤层气探 明储量 ７ ０亿 ｍ ， ５ ’可
山西省煤矿井下抽放瓦斯利用最早的是阳泉矿务局 ， 始于 １５ ９ ７年 ， 主要 采用并下穿层钻 孔 、 顶板岩石巷道 、 地 面钻孔和采空 区抽放等方法 。 矿井煤层气涌出量的 １４都 ／
是依靠抽 放方法解决 的。近年来 ， 阳泉煤业集 团的煤层气 抽放量达到每年 １ 亿 ｍ ， ． ２ ，已经超过抚顺， 居全国第一。 晋煤集 团公 司于 １９ ９ ７年在寺 河煤矿开始井 下抽放 。 寺河煤矿井下抽放 采取的方式 为 ３号煤层顺层钻 孑 采前 Ｌ
随着近年来 我国经济的高速发展 ， 国际能源市场的 及 价格波动， 我国能源短缺 和结构性 矛盾 Ｅ渐突出， ｔ 迫切需要
从能源安全的战略高度 ， 实施 以优质能源为主 的能源发展 战略 ， 断促进新型替代能源 的研发与利用 。煤层气作为 不 天然气的重要补充 ， 是二十一世纪新 型能源 ， 它的开发利用
中 图分 类 号 ： ６ ８１ Ｐ １ ．１ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ８ ８ ８ （０ ）３ ０ — ２ １ ０ — ８ １２ １ ０ — １ ４ ０ ０ ６
时， 以沁水煤 田南部煤层气 重点开发 区为起 点 ， 建设如高 庄 一晋城 一阳城 一阳城县 陶瓷工业园区 、 端氏 一阳城 一翼 城 一临汾等省 内外多条煤 层气输气管道 。
成２ —３个煤层气商业开发基地 ， 能达到 １ 产 ０亿 ｍ／。中 ａ ａ
煤炭资源的科学开采与环境保护
损害，根据具体条件下覆岩结构 与关键层 特 征来研究确定合理的减沉开采技术及参 数 以确 保主 关键 层不破 断失 稳就 成为 关 键 。确定覆岩中的关键层位 置，掌握其离 层与破断特征参数 ，是注浆减沉技术应用 可行性分析 、钻孔布置与注浆工艺设计及
科学开采的重大基础理论为 ：
布 以及 离层规 律 ；
条带充填） 控制开采沉陷的思路 ： Ｊ 部分充填（
ｉ采 矿 后 岩 层 内 的 “ 理 裂 隙场 ”分 ） 节
２开采对岩层与地表移动的影 响规律 ； ） ３水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律 ； ） ４ 岩体应力场 分布规律 及岩 层控制技 ）
一
１ 水资源保护一 “ ） 保水开采 ”技 术 ； ２ 土地与建筑物保护一 离层注浆 、充 ） 填与条带开采技术 ； ３ 瓦斯 抽 放 利 用 一 “ 与 瓦 斯 共 采 ” ） 煤
技术 ； ４ 整体 开 采 一 地 下 气 化 技 术 。 ）
３采空区充填开采技术 从 理 论 上 来说 ， 充填 采 矿 是 解 决 煤矿 开采环境问题的理想途径 ，但由于 目前充 填采矿的成本相对偏高 ，限制了该项技术
霹
鍪 鬈≯ ０
关键 层初次破断前的离层区发育 、离 层量大 ，易于注 浆充填 ； 而～旦关键 层初
次 破 断 后 ，关 键 层 下离 层量 明显 变 小 ，注
科 学开 采； 资 源利 用 ；环 境 保 护
煤 矿 矿 区 在开 发建 设 之 前 与 周 围环 境
煤层气与页岩气开发地质条件及其对比分析
煤层气与页岩气开发地质条件及其对比分析OFweek节能网讯：煤层气和页岩气是世界上已进行商业开发的两种重要的非常规天然气资源。
我国煤层气产业已进入商业化生产阶段1；而我国页岩气开发尚处于起步阶段，目前主要在四川盆地及其周缘开展开发试验。
美国1821年开始页岩气勘探，但规模化开发和产量快速增长始于2003年应用水平井钻井技术，2011年年产量已接近1800×10m(引自资料)，约占其天然气总产量的23％，分析北美页岩气开发地质条件，主要表现为黑色页岩的有机碳(TOC)含量大于2％，有机质成熟度(R)为1．1％一3．5％，页岩单层厚度大于15m，脆性矿物(石英、斜长石)含量大于40％，黏土含量小于40％，处于斜坡或凹陷区，保存条件较好等。
随着北美页岩气勘探开发区带的快速扩展和页岩气产量的大幅飙升，页岩气迅速成为天然气勘探开发新热点。
2005年以来，国内学者从生气条件、储层条件和保存条件及页岩开发技术等方面开展了相关的研究工作，页岩气研究在四川盆地及其周缘取得了显著进展和成效。
2010年，我国在四川盆地南部率先实现页岩气突破，威201等多口井在下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组海相页岩地层获得工业气流。
煤层气／页岩气开发地质条件是指与煤层气／页岩气开发工程活动有关的地质条件和工程力学条件的综合。
这些因素包括煤层气／页岩气的成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件等方面。
煤层／页岩层既是生气层又是储集层，其储集和产出机理就比常规天然气储层复杂的多。
因此对于煤层气／页岩气开发，既要研究煤层气／页岩气的生成、储集和保存等成藏条件；又要研究煤层气／页岩气的赋存环境条件；还要研究煤层气／页岩气开发工程力学条件及工艺技术等问题。
尽管相关部门和学者已开展了页岩气的地质调查与开发试验研究工作，但主要集中资源地质评价方面，对开发地质条件则缺乏相应的研究工作。
煤层气与页岩气均为自生自储式非常规天然气资源，在成藏地质条件、赋存环境条件和工程力学条件等方面都有诸多共性，但也存在一定的差异性，且它们在诸多盆地伴生存在，因此，研究煤层气／页岩气开发地质条件及其评价的共性和差异性对指导我国煤层气和页岩气勘探开发具有重要意义。
煤炭开发与利用中的环境问题及对策
煤炭开发与利用中的环境问题及对策作者：司爱丽尹锦锋来源：《科技创新与应用》2013年第08期摘要：文章主要对煤炭开发与利用中的环境问题进行了阐述，如固体污染、空气污染等。
针对这些问题采取了几种相应措施，以减少煤炭开发与利用过程中对环境造成的破坏问题。
关键词：煤炭；环境问题；对策能源是推动经济和社会发展的重要物质基础。
中国能源以煤炭为主，煤炭开发、利用带来了严重的污染：固体污染、水体污染、噪声污染、粉尘污染、空气污染等方面。
现实生产中此类例子很多，比如：田庄选煤厂、四矿、天宏焦化、神马尼龙等。
1 煤炭开发过程中的环境问题及对策1.1 煤炭开发过程中产生的固体废物煤矸石是煤炭开采、洗选过程中排除的主要固体废物，现已积存30多亿吨，且每年仍以1.5亿～2.0亿吨排向地面。
煤矸石大量排放不仅占据了大量的土地，而且对空气造成了一定程度的污染，比如煤矸石能排放出二氧化硫、硫化氢等有毒气体。
煤矸石大量堆积还有可能引发爆炸。
煤矸石是成煤过程中与煤共生的含碳量低的碳质、泥质、沙质等岩石。
煤矸石按主要矿物含量，分为黏土岩类、砂质岩类，碳酸盐类、铝质岩类。
针对煤矸石造成的环境问题，依据煤矸石的物理化学性质，可采取如下措施：1.1.1 生产煤矸石砖利用煤矸石制砖包括用煤矸石生产烧结砖、内燃砖和超内燃砖。
比如焦煤集团中马选煤厂就有矸砖厂，中平能化集团也有自己的矸砖厂。
1.1.2 生产水泥（1）普通硅酸盐水泥；（2）火山灰质硅酸盐水泥；（3）煤矸石无熟料水泥1.1.3 生产空心砌块煤矸石混凝土空心砌块是以煤矸石无熟料水泥作胶结剂，破碎的自然煤矸石为粗细骨料，加适量水搅拌配制成半硬性混凝土，经振动成型，蒸汽养护而制成的一种墙体材料。
煤矸石空心砌块的生产工艺和粉煤灰砌块的生产工艺基本相同。
在生产过程中要注意砌块的成型和护养问题，要根据生产砌块的规格选择合适的成型机。
④生产轻骨料用煤矸石可生产两种类型的轻骨料；一种是用烧结机烧制的烧结型煤矸石多孔烧结料；一种是用回转窑生产的膨胀型煤矸石陶粒。
煤层气开发与利用前景
煤层气开发与利用前景摘要：本文介绍了贵州黔西红林矿业有限公司矿井煤层气情况及煤层气抽放、治理方法，对煤层气的开发利用进行了阐述。
关健词：煤层气煤层气开发开发利用贵州黔西红林矿业有限公司现有一个生产采区，红林公司矿井属于煤与瓦斯突出矿井。
矿井建有较完善的瓦斯抽放站，年抽放瓦斯可达600～800万m3。
为了更进一步提高我矿综合抽放瓦斯的能力，在整个矿井又建了一个瓦斯抽放站。
矿井井田内煤矿瓦斯资源十分丰富，为了充分利用其资源，保护环境，开发利用红林矿业有限公司矿区瓦斯资源有着十分现实的重要意义。
一、矿区概况红林矿业有限公司位于贵州省西北部，黔西县红林乡与大方县普底乡交界处，行政区域隶属黔西县，为林东矿业（集团）有限责任公司管辖。
红林矿业有限公司矿井井田走向4.0Km，倾斜2.3 Km，面积8.6Km2。
矿井井田内含煤地层为上二叠龙潭组，含煤10～15层，可采为4～5层，自上而下依次偏号为：1#、4#、7#、9#和15#等5层，可采煤层平均总厚为6.27m，煤层倾角5°～20°。
矿井生产能力为30万吨/年，由于现正在进行改扩建，改扩建后矿井设计生产能力将可达45万吨/年。
二、煤层气赋存情况根据《林东矿业集团有限责任公司红林煤矿生产地质报告》中得出：红林矿业有限公司矿井地质储量2371.6万吨。
以无烟煤种为主，低灰、特低硫高强度优质无烟煤；精煤为特低灰、特低硫高强度优质无烟煤。
由2007年4月《煤炭科学研究总院重庆分院科学报告》中得出：红林矿业有限公司矿井现有采区的生产情况和煤层气有关参数测定，在现有开采煤层标高+1590m～+1540m水平，煤层气压力在0.1MPa～0.93Mpa之间，煤层透气性系数为48.85㎡/Mpa2•d，大于10㎡/Mpa2•d，属于容易抽放煤层；钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0307d-1，在0.003 d-1～0.05 d-1之间，属于可以抽放煤层；结合透气性系数、瓦斯流量衰减系数两个指标综合分析并考虑以后抽放技术的发展，现开采的9#煤层属于容易抽放煤层。
煤层气
• 3）膨胀制冷流程
• 膨胀机液化流程有：⑴天然气膨胀液化流程；⑵氮气 膨胀制冷液化流程。
• 这类流程的优点是：⑴流程简单、调节灵活、工作可 靠、易起动、易操作、维护方便；⑵投资适中，用天 然气本身作为工质时，省去了生产、运输、储存冷冻 剂的费用；⑶特别适用于液化能力较小的调峰型液化 装置。缺点是：⑴送入装置的气流需全部深度干燥； ⑵回流压力低，换热面积大，设备金属用量大；
煤层气简介
• 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与 煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气， 热值是通用煤的2-5倍。1立方米纯煤层气的热值相当 于1.13kg汽油（一升多点）、1.21kg标准煤（国际标 准7000kacl），其热值与天然气相当，可以与天然气 混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气， 是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 • 煤层气给大家带来好处同时它也带来了危害。煤层气 在空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤 矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中， 其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性 极强。在采煤之前如果先开采煤层气，（国家的政策 是先采气后挖煤）。煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的用途
• 煤层气用途非常广泛，可以用作民用燃料、 工业燃料、发电燃料、汽车燃料。
• 阳煤集团是中国较早的利用煤层气发电， 随后晋煤集团寺河煤矿12万千瓦煤层气发 电站，成为亚洲最大的煤层气发电项目。 目前，山西省瓦斯发电总装机容量达到 5．65万千瓦，发电量1．82亿千瓦时。
• 使用煤层气成本只有使用汽油成本的37.3%。 出租车改装为煤层气和汽油双燃料后，不 仅会大幅度降低运营成本，而且可实现尾 气零排放。晋城市已建成煤层气汽车改装 厂2个，煤层气加气站4座，改装煤层气汽 车2000多辆。在管网输送方面，国家和山 西省在瓦斯富区晋城市境内规划了6条输送 管网。
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煤层气开采对环境的影响
摘要：煤层气是一种洁净高效的新能源，其开采不仅带来巨大的经济效益，还可消除采煤隐患，保护大气环境。
世界上已经形成开发煤层气热潮。
我国煤层气能源丰富，也已经把煤层气开发列为能源开发重点。
但是，煤层气开发对环境的不利影响方面的研究还处于初级阶段，尚不成熟，即使发达国家也是如此。
煤层气开发环境影响的研究已势在必行。
有关专家一直从事这方面的研究，通过实地调查发现，煤层气的开发及开采各阶段都对环境有不同程度的影响。
主要分为钻井，完井，煤层压裂，采气等几个阶段。
这几个阶段都对环境有影响。
关键词：煤层气；钻井环境影响；完井环境影响；煤层压裂环境影响；疏水降压环境影响；试井环境影响
第一章：综述
一煤层气开采行业概况
煤层气也叫矿井瓦斯，它是煤炭形成过程中的伴生物，主要成分是随煤炭赋存于煤层中的甲烷气体，在采煤过程中常作为有害气体采用通风的方式排放到大气环境中。
煤矿瓦斯自有采煤业以来就为世人所熟知，被视为一种对煤矿安全构成重大威胁的可怕气体。
我国是一个煤炭资源较丰富的大国，其资源量位于世界前列，煤层气十分丰富。
为此，有关专家自1992年以来，一直从事这方面的研究工作，通过实地调查发现，煤层气在勘探，开采，生产过程中会对大气、水以及周围土壤和植被产生一系列不利的影响。
其地面开发一般可划分为：钻井、完井、煤层压裂、采气四个阶段，这四个阶段都对环境都有很大的影响。
所以要研究煤层气开采对环境的影响并正确权衡能源效应与环境负效应之间的轻重，从而制定出合理的开采计划以及规章制度，达到经济与环境协调发展。
第二章环境影响工程分析
煤层气开发过程一般有这样几个阶段：钻井，完井，煤层压裂，疏水降压和试井。
这几个阶段都对环境有不同程度的影响。
一钻井过程对环境的影响
从总体上来讲，钻井对环境的影响主要有这几方面：占压土地，污染地表环境，机械振动及噪声，对地下水、煤层、岩层的污染。
为使施工和操作方便，在安装钻机前首先要进行道路及钻机场地的修整，加上材料堆放场地，水处理池或泥浆池占地面积可达数百平方米，占压大量土地；在钻井过程中，必须把孔内的岩粉清洗出孔外，这些岩粉一则污染大气，二则污染土壤，如果岩粉漂落在植物叶片上，可导致植物生长缓慢、枯萎、甚至死亡；这种污染还将通过断层、溶洞、裂隙孔隙以及地下水径流会扩散到钻孔以外更远的地方，从而引起大范围的污染。
特别是化学泥浆，有可能使地下水或煤岩层中含有有毒有害物质，影响其以后的使用价值。
此外，在钻井过程中，机械振动和噪声也是相当大的(大于95 dB)，并且是昼夜不停。
这会给现场操作的工人，以及附近的居民和养殖业带来危害。
二完井过程对环境的影响
完井是指钻孔钻至目标煤层后，必须采取一系列的技术措施，使井筒与煤层以及煤层裂隙(天然的或人工的)或割理建立有效的连通方式，能使解吸的煤层气顺利地进人井筒这样一个过程。
完井的方式有多种，但是对煤层具有污染作用的是射孔完井所采用的子弹、鱼雷弹、聚能弹。
前两种射孔弹一是容易引起煤层瓦斯爆炸；二是弹道周围的煤炭容易焦化，使之失去利用价值；三是弹片残留在煤层中以及弹药产生的高温和有害气体污染煤层。
聚能弹对煤层的污染主要是聚能弹所释放的化学物质。
三煤层压裂对环境的影响
为提高煤层的透气率，使煤层气得到充分的解吸，并顺利地流人气井，在完井后常常要对煤层进行压裂处理，压裂的方法有用清水或化学胶体作为压裂剂，用石英沙作为支撑剂。
压裂的范围少则几十米，多则上百米，在井筒周围的这个范围内，压裂剂特别是化学胶体压裂剂将会对煤层产生严重的污染，支撑剂石英沙因滞留在煤层中将会引起煤层的质量下降，降低煤的使用价值。
四采气前处理对环境的影响
疏水降压对水压圈闭型的煤层气田，排出的水量往往很大，并且还含有大量的污染物(悬浮物、矿物质、盐类、低重度油类等)，如果排出水不做任何处理直接排人地表水体或用来浇灌农田，必然会对其产生污染，对地下水环境也产生巨大影响。
在气井进人正式采气之前，煤层气的解吸量不大，不能形成稳定的合乎工业要求的气流，同时还要测定一些工业参数，常常要把气井内排出的煤层气排人大气环境，或者在井口处点火燃烧，这势必要影响到大气环境的质量。
结束语
煤层气是一种宝贵的资源,开发煤层气可以缩小能源供需的缺口,它有利于改善能源供给结构,可将燃气在能源消费构成中的比重由目前的不到3%提高到2010年的10% ,缓解能源紧张的局面。
然而，任何事物都是多面性的。
煤层气的开采同样也有负面的环境效应，而
这方面的关注度在整个社会上来讲还不是很高，呼吁人们在欢呼这种新能源的开发热潮的时候，也不要忘却其开采环境负效应。
呼吁相关行业在挖掘这种新动力的开发潜力的时候，也不要忽略其开采环保措施。
参考资料：
[1] 潘红磊．国外煤层气采出水处理及综合利用方法．煤矿环境保护．第11卷第3期．1997．
[2] 李大民．浅谈地面钻孔开采煤层气的完井方法．中国煤田地质．第7卷第2期．1995．
[3] 叶汝陵，苏文叔．煤矿煤层气排放对大气的污染及对策．矿业安全与环保．
[4] 谢会斌等．环境统计．黑龙江科学技术出版社．
[5] 潘红磊．煤层气勘探开发和利用的环境影响分析．油气田环境保护．
[6]Ken Sinclair．Canadian coalbed methane“CBM”development opp ortunities[A ] In: Conference Documentation of International Investment Opportunities in Coalbed&Coalmine Methane [ C ] ．London, 2001．150-165．
methane reservoirs[ J ] ．International Journal of Coal Geology, 1998．27-45．。