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鄂爾多斯盆地儲存著豐富的礦藏資源，是國家級重點開發(fā)區(qū)域和全國重要的能源和新型化工基地。地處其中的新街臺格廟礦區(qū)是煤炭和天然氣資源上下疊置的典型代表。近日，中國煤科武漢設(shè)計院首次深入煤炭與天然氣協(xié)同開發(fā)“無人區(qū)”，以《新街臺格廟礦區(qū)煤-氣資源協(xié)同開采理論與技術(shù)評價》課題順利驗收為標(biāo)志，填補了國內(nèi)整裝煤田煤炭與天然氣協(xié)調(diào)開采領(lǐng)域的空白。
“在新街臺閣廟礦區(qū)，天然氣井和管線星羅棋布，壓覆了大量煤炭資源，對煤炭開采存在重大安全隱患。同樣的，煤炭開采形成的采空區(qū)導(dǎo)致天然氣鉆井困難、開發(fā)受限，煤礦采掘擾動影響現(xiàn)有天然氣井及地面設(shè)施設(shè)備安全?！敝袊嚎莆錆h設(shè)計院智慧礦山院院長、煤炭行業(yè)工程設(shè)計大師辛德林介紹說。歸根到底，因礦權(quán)重疊，多資源協(xié)調(diào)開發(fā)機制不健全，缺乏頂層規(guī)劃和協(xié)調(diào)機制，且單一礦種開采技術(shù)不適用于兩種或多種資源開發(fā)等諸多因素，天然氣與煤炭資源協(xié)同開采存在協(xié)調(diào)難度大、開采成本高、資源浪費多、安全隱患大等諸多問題，其相關(guān)研究國內(nèi)外尚未深度開展。
在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)、生態(tài)文明建設(shè)和“六穩(wěn)六?！钡瓤傮w要求下，國家能源集團(tuán)新街能源公司聯(lián)手中石油長慶油田分公司提出明確需求，中國煤科武漢設(shè)計院科研團(tuán)隊歷經(jīng)兩年科技攻關(guān)，為煤炭與天然氣的協(xié)同開發(fā)提供了詳細(xì)的理論支撐、技術(shù)方法和專項方案。
中國煤科武漢設(shè)計院科研團(tuán)隊從綜合確保兩種資源高采出率的全新視角出發(fā)，統(tǒng)籌構(gòu)建了煤-氣協(xié)同安全開發(fā)的頂層規(guī)劃。與煤炭大規(guī)模采掘煤層不同，天然氣開發(fā)依賴于部署開發(fā)井組回收地層中的氣體。課題小組提出，將天然氣井口及管線在地面集中規(guī)劃成條帶狀，可以實現(xiàn)煤炭與天然氣協(xié)同開發(fā)，并稱之為“天然氣開發(fā)走廊”。
課題小組深入現(xiàn)場，分析了不同天然氣開發(fā)井型下的剖面空間關(guān)系，構(gòu)建了可滿足煤-氣重疊區(qū)整體開發(fā)要求的天然氣開發(fā)走廊體系。根據(jù)走廊體系，針對臺格廟整裝礦區(qū)，課題小組提出“四定”模式，即開發(fā)模式設(shè)定，走廊位置選定，走廊尺寸確定，開發(fā)時序設(shè)定，并由此構(gòu)建了協(xié)同開發(fā)方案。這套頂層規(guī)劃有效解放了礦區(qū)的資源壓覆，實現(xiàn)了礦權(quán)雙方的利益最大化。
在天然氣和煤炭的協(xié)同開采中還存在大量的工程技術(shù)難題。例如，常規(guī)的天然氣井封堵工藝完備成熟，但是并不能滿足兩種資源協(xié)調(diào)開采時安全生產(chǎn)的要求。課題小組成員趙強解釋：“如果天然氣井導(dǎo)通煤礦開采層上下的承壓含水層，亦或者是導(dǎo)通了天然氣儲層，那么煤礦將面臨重大安全事故。”針對煤炭后期回采的需求，課題小組通過調(diào)研走訪，理論研究，大量計算，提出了“五段封堵、三層阻隔、查固補注、分段用材、層層質(zhì)檢”的天然氣廢棄井立體全井段封堵體系，并開展了工業(yè)試驗。在該封堵體系的保障下，課題小組分析了巷道、探巷、工作面過廢棄井的適用條件，提出了采掘工作面理論定位和安全揭露、處置和通過廢棄天然氣井的方案。工程技術(shù)的突破性研究成果為構(gòu)建安全高效的能源開采提供堅強保障。
中國煤科武漢設(shè)計院聚焦保障能源開采安全，不斷摸索前進(jìn)，以切實行動推動國家重點開發(fā)區(qū)多資源協(xié)調(diào)開發(fā)建設(shè)，為構(gòu)建集約高效、智能安全、生態(tài)和諧、科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)代化特大型示范礦區(qū)提供重要技術(shù)支撐，也為能源行業(yè)綠色和諧發(fā)展提供了新的路徑。
