Progreso en el desarrollo y utilización de metano de capas de carbón en el área minera de Jincheng
(Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd. Shanxi Jincheng 048006)
Sobre el autor: He Tiancai, nacido en 1963, hombre, de Jincheng, Shanxi, Shanxi Jincheng Coal Industry Group Ingeniero jefe, candidato a doctorado, dedicado al desarrollo de carbón y metano de yacimientos de carbón.
Después de varios años de desarrollo, el volumen de extracción superficial de metano de capas de carbón en el área minera de Jincheng alcanzó los 30 × 104 m3, y el metano de capas de carbón comprimido diario alcanzó los 10 × 104 m3, y se ha logrado una cierta escala de producción. formado inicialmente. Al mismo tiempo, la práctica de producción ha demostrado que la extracción superficial de metano de yacimientos de carbón puede reducir eficazmente la presión y el contenido de gas del yacimiento de carbón. Según los cálculos actuales de producción de gas real, el contenido de gas dentro del rango de control de los pozos de metano de yacimientos de carbón se puede reducir en aproximadamente 1 m3 por año. Por lo tanto, la extracción superficial de metano de yacimientos de carbón puede reducir el riesgo de explosiones en las minas y reducir la cantidad. de las emisiones subterráneas de gas y promover la producción segura en las minas de carbón.
Palabras clave: Progreso en el desarrollo y utilización de metano de carbón en Jincheng
Progreso en el desarrollo y utilización de metano de carbón en la mina de carbón de Jincheng
He Tiancai, Tian Yongdong
(Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd., Jincheng 048006)
Resumen: Después de varios años de desarrollo, el proyecto de extracción superficial de metano de capas de carbón de la mina de carbón Jincheng ha alcanzado actualmente Con una producción diaria de 300.000 m3 y una producción diaria de metano comprimido de yacimientos de carbón de 100.000 m3, se ha formado una cierta escala de producción. Al mismo tiempo, la práctica de producción ha demostrado que el drenaje superficial del metano de las capas de carbón puede reducir eficazmente el contenido y la presión del gas. Según la producción actual de gas, dentro del rango de control de un pozo de metano de lecho de carbón, el contenido de gas de lecho de carbón se puede reducir en 1 metro cúbico por año. Por lo tanto, la extracción superficial de metano de yacimientos de carbón puede reducir el riesgo de impacto en las minas, reducir el chorro de gas subterráneo y mejorar la seguridad de la producción de carbón.
Palabras clave: Jincheng; desarrollo de CBM; tasa de utilización; progreso
Antecedentes del desarrollo y descripción general de 1
El área minera de Jincheng es una de las 13 minas de carbón a gran escala. bases planificadas por el estado Una parte importante de la base de carbón de Jindong, también es una del primer lote de 19 áreas mineras de carbón planificadas por el país. Es una importante base de producción de antracita de alta calidad en mi país y un tipo de carbón escaso protegido por el Estado. La zona minera está ubicada en el sureste de la provincia de Shanxi y al sur de Qinshui Coalfield, con un área planificada de 3753 km2, reservas geológicas de 437,6 × 108 t y 13 minas planificadas. Jincheng Coal Mining Group, como principal desarrollador del área minera de Jincheng, cuenta actualmente con 7 minas de producción y 1 mina en construcción. En 2005, la capacidad de producción aprobada fue de 3060×104t/a, y la producción real de carbón bruto fue de 3006×104t.
Según los informes de evaluación de la sucursal de Chongqing y la sucursal de Xi'an del Instituto General de Ciencia y Tecnología del Carbón, los recursos totales de metano de las capas de carbón en el área de planificación del área minera de Jincheng son 6000 × 108 m3, y el El campo minado de Sihe y el campo minado de Chengzhuang miden 530 × 108 m3. El contenido promedio de gas en el área este del campo minado de Sihe es de 9,03 m3/t, y en el área oeste es de 16,6 m3/t. El contenido de gas más alto durante la construcción de la perforación de drenaje del suelo en el área norte fue de 28,7 m3/t. t. El contenido de gas más alto en el suroeste del campo minado de Chengzhuang es de 15,62 m3/t, el coeficiente de permeabilidad de la veta de carbón en el área minera es generalmente de 0,0239 ~ 213 m2/mpa2 d y la presión del gas de la veta de carbón es generalmente de 0,2 ~ 2,12 mpa.
La salida absoluta de gas de la mina Chengzhuang en 2005 alcanzó 239 m3/min, y la salida relativa fue de 16,14 m3/t. La salida absoluta de gas de la mina Sihe en 2005 alcanzó 479 m3/min, con una salida relativa de. 16,14 m3/t El volumen es de 22,3 m3/t, que es una mina con alto contenido de gas.
En la actualidad, la extracción subterránea de gas en las minas Sihe y Chengzhuang ya no puede satisfacer las necesidades de producción segura de las minas de carbón, y la cantidad de emisiones de gases de la mina debe reducirse mediante la extracción superficial.
Desarrollo y utilización de metano de lecho de carbón en el área minera de Jincheng
El metano (gas) de lecho de carbón, como recurso asociado al carbón, no solo representa la mayor amenaza para la seguridad de la producción de las minas de carbón y para los mineros. ' seguridad de la vida, pero también es un gases nocivos con un fuerte efecto invernadero. Para aliviar eficazmente el daño del gas a las minas de carbón y a los mineros, reducir efectivamente el contenido de gas en las vetas de carbón desde la fuente y construir minas intrínsecamente seguras, Jincheng Coal Mining Group siempre se ha adherido a "ofrecer una producción segura y mejorar la calidad de los residentes". de vida y lograr operaciones industrializadas" durante muchos años. Con la ideología rectora de "combinar la extracción subterránea con la extracción subterránea y combinar la extracción y la utilización", hemos explorado continuamente nuevas formas de control, desarrollo y utilización del gas, y hemos logrado buenos resultados económicos. , beneficios sociales y ambientales.
2.1 Drenaje de la superficie del metano del lecho de carbón
El predrenaje de pozos subterráneos se refiere principalmente al predrenaje antes de la construcción de la mina o la extracción de vetas de carbón. No está limitado por el espacio o el tiempo. Se pueden organizar grandes grupos de pozos en el terreno con 5 años, 65, 438+00 años o más de anticipación para llevar a cabo un drenaje a gran escala, lo que no solo puede mejorar el efecto de drenaje, sino también formar una escala industrial. La perforación terrestre puede lograr un drenaje estable a largo plazo antes, durante y después de la minería, y también puede desempeñar un papel en la exploración geológica.
Desde 1992, Jincheng Coal Mining Group ha construido 7 pozos de metano en capas de carbón en Panzhuang y ha tomado la iniciativa en el país para llevar a cabo trabajos piloto de prebombeo terrestre de metano en capas de carbón. Después de más de diez años de pruebas de producción e investigación técnica, básicamente hemos dominado un conjunto completo de tecnologías para la extracción de superficie de antracita, perforación, fracturación, drenaje, recolección y transporte de pozos de metano en lechos de carbón.
A partir de 2003, Jincheng Coal Mining Group comenzó la extracción superficial a gran escala de metano de capas de carbón en las minas Sihe y Chengzhuang. A finales de 2005, se había formado un grupo de 150 pozos de metano de capas de carbón en el área minera de Sihe. El grupo de pozos de metano de lecho de carbón más grande del país. El grupo de pozos de extracción de superficie más grande tiene una capacidad de drenaje anual de 1,2 × 108 m3.
Hasta ahora, Jincheng Coal Mining Group ha completado más de 300 pozos de metano en capas de carbón, y 200 pozos de metano en capas de carbón básicamente han cumplido las condiciones para la extracción. La capacidad anual de extracción de metano de capas de carbón en superficie alcanza 1,5×108m3, de los cuales se ponen en producción 110 pozos de metano de capas de carbón, con una producción diaria de gas de 30×104m3. Con la expansión gradual de la escala de los grupos de pozos de metano de yacimientos de carbón, la producción de metano de yacimientos de carbón en superficie también está aumentando. En el primer semestre de 2006, el volumen de extracción de metano de capas de carbón en superficie de Shanxi Coal Group fue cercano a 4000×104m3.
El metano (gas) de las capas de carbón también es una fuente de energía limpia y eficiente, y el gobierno chino fomenta su desarrollo y utilización. Con este fin, Jincheng Coal Mining Group no solo ha construido el grupo de pozos de drenaje superficial de metano de capas de carbón más grande de China, sino que también ha establecido un sistema completo de utilización de metano de capas de carbón. A finales de 2005, la estación de compresión de metano de carbón de Panzhuang se amplió en dos fases, con una capacidad de procesamiento diario de 16×104m3. Actualmente es la estación de compresión de metano de carbón más grande de China. Después de ser comprimido, el metano de las capas de carbón de Panzhuang se transporta continuamente a Jincheng, Changzhi, Taiyuan, Zhengzhou, Jiaozuo, Kaifeng y otras ciudades, y se usa ampliamente en las industrias civil, industrial, pública, de generación de energía, de combustible para automóviles y otras industrias. Además, el metano de las capas de carbón de Panzhuang también ha comenzado a suministrarse a los residentes rurales circundantes, lo que les permite despedirse de la historia del consumo de carbón durante generaciones y utilizar gas natural limpio.
En 2005, Jincheng Coal Industry Group utilizó camiones cisterna para transportar 870×104m3 de metano de carbón, y localmente se utilizaron 68,88×104m3 de metano de carbón. La utilización total de metano de yacimientos de carbón extraído de la superficie durante todo el año alcanzó 939,88×104m3, y la tasa de utilización de extracción fue del 46,9%. A medida que aumentan los precios de la gasolina y aumenta la demanda interna de energía, también aumenta la intención de las ciudades circundantes de comprar metano de yacimientos de carbón. Sólo en el primer semestre de 2006, Jincheng Coal Mining Group utilizó camiones cisterna para transportar más de 1.400×1,04 m3 de metano de carbón.
A medida que la capacidad de extracción superficial de metano de capas de carbón continúa mejorando, para aprovechar al máximo la extracción superficial de metano de capas de carbón, Jinmei Coal Group ha aumentado la inversión y la construcción de proyectos de utilización de metano de capas de carbón. Actualmente, se están construyendo dos estaciones de compresión de metano en capas de carbón con una capacidad de procesamiento diario de 20×104m3 y se espera que entren en funcionamiento a finales de 2006. También se está construyendo el gasoducto de transmisión de gas metano en lecho de carbón "Lizhuang-Jincheng-Mining Area". Se espera que el oleoducto esté instalado antes de finales de 2006 y que la capacidad final anual del oleoducto alcance los 9×108m3. Una vez finalizados estos proyectos, el metano de las capas de carbón en el área minera de Sihe y sus alrededores se utilizará de manera efectiva.
2.2 Drenaje subterráneo de metano de yacimientos de carbón
Aunque el drenaje superficial de metano de yacimientos de carbón tiene muchas ventajas, actualmente el drenaje subterráneo sigue siendo el principal medio para resolver la ventilación de las minas y la producción segura. Por lo tanto, mientras presta más atención a la extracción superficial de metano de capas de carbón, el Grupo Jinmei también ha aumentado la intensidad de la extracción de metano de capas de carbón subterráneas, adoptando una combinación de perforación y bombeo en densas vetas de carbón y extracción y extracción en áreas antiguas de carbón para aumentar la cobertura. y extracción de metano de capas de carbón. En 2005, Shanxi Coal Group también introdujo tres plataformas de perforación de mil metros desde Australia para la extracción subterránea de gas en las minas Sihe y Chengzhuang, y construyó con éxito una plataforma de perforación de mil metros en la mina Sihe.
En 2005, la cantidad total de extracción subterránea de gas en la mina Sihe alcanzó los 10.950×104m3, y la concentración promedio de extracción de gas fue de aproximadamente el 55%. Se utiliza principalmente para generación de energía, secado de lodo de carbón y calderas. , uso civil, etc. En 2005, la utilización real de gas (cantidad pura nominal) de la mina Sihe alcanzó los 9065×104m3, y la tasa de utilización de la extracción subterránea de gas alcanzó el 82,8%, de los cuales el consumo de gas de la central eléctrica de gas de 1500MW fue de 4985×104m3, y el consumo de gas El consumo de secado de lodo de carbón fue de 52,6× 104m3. El volumen total de extracción subterránea de gas de la mina Chengzhuang en 2005 alcanzó 5052×104m3, que se utiliza principalmente para uso civil y generación de energía. En 2005, la utilización total de metano de capas de carbón de Jincheng Coal Mining Group alcanzó 10.004,88×104m3, con una tasa de utilización del 55,6%, lo que equivale a reducir las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 150×104t.
En la actualidad, el proyecto de la central eléctrica de metano de lecho de carbón de 12 × 104 kW del Banco Asiático de Desarrollo comenzó oficialmente su construcción a principios de 2006, y se espera que la primera fase del proyecto esté terminada a finales de año. Para entonces, el gas descargado de la mina Sihe y de las minas cercanas se habrá utilizado por completo.
2.3 Mecanismo de Desarrollo Limpio
Mientras utiliza metano tangible de yacimientos de carbón, Jincheng Coal Mining Group utiliza activamente el mecanismo de desarrollo limpio para desarrollar proyectos MDL. El proyecto de central eléctrica de metano de carbón de 12 × 104 kW prestado por el Banco Asiático de Desarrollo de Jinzhou Coal Group utilizará 1,8 × 108 m3 de metano de carbón cada año, lo que equivale a reducir considerablemente las emisiones de dióxido de carbono en más de 2 millones de toneladas por año. reducir las emisiones eólicas de gases de mina y proteger la atmósfera y el medio ambiente. En 2004, el Fondo de Carbono del Banco Mundial compró 450×104t (10 años) de reducciones de emisiones y opciones de 150×104t. El acuerdo de compra de reducción de emisiones se firmó el 1 de febrero de 2004 con el Fondo de Carbono de Japón (Japan Carbon Fund)
3 Evaluación del efecto real del prebombeo terrestre de metano de yacimientos de carbón
A través del bombeo previo del suelo de metano de lechos de carbón, se puede reducir el contenido de gas en las vetas de carbón, liberar la presión del gas por adelantado, controlar eficazmente los desastres de gas desde la fuente y promover la producción segura en las minas. Además, la perforación de metano en capas de carbón también se puede utilizar como pozo de exploración geológica. El metano en capas de carbón es una fuente de energía de alta calidad, y el drenaje superficial de metano en capas de carbón tiene buenos beneficios integrales.
3.1 Efectividad y fomento de la seguridad.
Según los datos de producción, a finales de junio de 2006, la producción acumulada de gas de 100 pozos de metano en capas de carbón en el proyecto de prebombeo Sihe CBM superó los 6000×104m3. Calculadas en base a un espesor promedio de la veta de carbón de 6 m y una densidad de 1,45 t/m3 en el área, las reservas de carbón controladas de estos 100 pozos de metano en capas de carbón son aproximadamente 9000×6544. En otras palabras, después de más de un año de extracción, el contenido de gas de yacimientos de carbón por tonelada dentro del rango de control de los pozos de metano de yacimientos de carbón en el área ha disminuido en un promedio de aproximadamente 0,66 m3. En la actualidad, la producción diaria total de gas de estos 100 pozos de metano en capas de carbón ha alcanzado los 25×104m3. Según estos datos, cada tonelada de carbón dentro del rango de control del grupo de pozos de metano en capas de carbón puede reducir el contenido de gas en aproximadamente 1 m3 por año en el futuro. De esta manera, después de 7 a 8 años de predrenaje del suelo, el contenido de gas de la veta de carbón por tonelada en el área de drenaje se puede reducir a menos de 8 m3, logrando condiciones relativamente seguras.
Vale la pena señalar que SH-003, SH-075, SHX-108, SHX-112 y SHX-115 entre los pozos de metano de lecho de carbón que ha construido Jinmei Group tienen diversos grados de fenómenos de explosión.
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3.2 Polivalente y de baja inversión.
En el proceso de desarrollo de pozos de metano en capas de carbón se puede obtener una gran cantidad de datos detallados sobre la profundidad y litología de las vetas de carbón y su techo y piso, así como información detallada sobre el contenido de gas y agua. riqueza de las vetas de carbón. Estos también son factores importantes para la futura extracción de carbón, información necesaria durante el proceso. Mediante el procesamiento y la utilización de estos datos, se puede mejorar la eficiencia de la utilización de los datos y se puede ahorrar la inversión en exploración. Por lo tanto, la perforación superficial de metano en capas de carbón también desempeña el papel de pozos de exploración geológica.
La separación entre pozos de metano de lechos de carbón es generalmente de aproximadamente 300 ~ 400 m, que es mucho menor que la separación entre pozos de exploración de carbón ordinarios. Por lo tanto, los parámetros obtenidos al perforar pozos de metano de lechos de carbón tienen relativamente. alta precisión. Actualmente, Jinmei Coal Group está clasificando datos relevantes sobre el área de control del pozo de metano del lecho de carbón y dibujando mapas de contorno del piso de la veta de carbón y mapas de contorno del espesor de la veta de carbón más detallados sobre esta base, que pronto se aplicarán a la producción de carbón en las minas de carbón de la zona. . Las Figuras 1 y 2 son mapas de contorno del fondo de la veta de carbón y del contenido de gas elaborados utilizando datos de desarrollo de pozos de metano en lechos de carbón. La precisión de estos mapas ha mejorado considerablemente.
Figura 1 Mapa de contorno del fondo de la veta de carbón basado en datos de perforación
Mapa de contorno del contenido de gas basado en datos de desorción y desorción.
Con la extracción de carbón en el futuro, los pozos de preextracción del suelo de metano del lecho de carbón también tendrán funciones posteriores a la extracción, que pueden drenar el gas de la mina en diferentes etapas de la extracción del carbón, extendiendo así la producción. ciclo del pozo de gas y mejorando en gran medida la eficiencia de la tasa de utilización del pozo de metano del lecho de carbón, logrando realmente un pozo con múltiples usos.
3.3 Alta concentración, amplia gama de usos
Debido a su concentración relativamente baja, el gas subterráneo solo puede generarse o quemarse en el sitio, con un valor de utilización bajo y una eficiencia deficiente. La concentración de metano del metano de las capas de carbón extraído del suelo suele ser superior al 95%, por lo que tiene usos más amplios y un mayor valor de utilización. El metano de las vetas de carbón drenado del suelo se puede utilizar no sólo para la generación y combustión de energía, sino también como combustible para vehículos. El precio de venta actual del metano de carbón comprimido para automóviles en Jincheng es de 2,2 yuanes/m3, mucho más alto que el metano de carbón utilizado para la generación y combustión de energía. Además, el metano de las capas de carbón se puede transportar a otras ciudades mediante compresión o licuefacción, por lo que tiene un alto valor de utilización y buenos beneficios.
Actualmente, la mayor parte del metano de las capas de carbón extraído por Shanxi Coal Group se comprime y se transporta a las ciudades circundantes para su utilización. Hasta ahora, la estación de compresión de metano de lecho de carbón de Panzhuang ha comprimido metano de lecho de carbón de 2500×104m3, lo que ha sido bien recibido por los usuarios del mercado y tiene una fuerte demanda de compra.
4 Plan de utilización y desarrollo de metano de yacimientos de carbón de Jincheng Coal Group
Durante el período del "Undécimo Plan Quinquenal", Jincheng Coal Group se centrará de cerca en el plan de desarrollo general de la minería de Jincheng. área y llevar a cabo el bombeo de metano a gran escala. Las minas de producción organizarán perforaciones en el suelo para drenaje con 5 a 7 años o más de anticipación para reducir el contenido de gas de las vetas de carbón y liberar la presión del gas. El drenaje subterráneo adopta principalmente un método de drenaje integral que combina el predrenaje modular, la extracción con perforación intensiva en la veta de carbón, la extracción durante la minería y la extracción en áreas antiguas de goaf para aumentar la cobertura y la intensidad del drenaje y, en última instancia, formar un drenaje sobre el suelo. Combinación de minería y drenaje subterráneo. Las minas que se desarrollarán realizarán prebombeo terrestre a partir de ahora y se esforzarán por reducir el contenido de gas de la veta de carbón a menos de 65438+100m3/t cuando el nuevo pozo entre en producción mediante prebombeo. la seguridad y confiabilidad del nuevo pozo y lograr una producción segura, pero también hasta cierto punto reducir la inversión en el sistema de ventilación de la mina y los costos de construcción de túneles, reduciendo así la inversión en infraestructura de nuevos pozos.
Se espera que al final del "Undécimo Plan Quinquenal", Jincheng Coal Mining Group construya 2.000 pozos superficiales de extracción de metano en capas de carbón en minas existentes con alto contenido de gas y nuevas minas, y mejore aún más el subsuelo. sistema de extracción de gas y aumento La intensidad del drenaje de gas ha aumentado la capacidad anual de drenaje de metano de capas de carbón subterráneas y aéreas a 18 × 108 m3. Para entonces, Jinmei Coal Group realizará plenamente la extracción simultánea de metano de yacimientos de carbón, construirá un patrón de producción integrado de extracción de gas y minería de carbón, y establecerá verdaderamente una empresa de carbón intrínsecamente segura.
Referencia
Liang Yuan. 2004, Teoría y tecnología del drenaje de gas de vetas de carbón blandas y de baja permeabilidad. Beijing: Prensa de la industria del carbón.
Lin Baiquan, Zhang Jianguo. Teoría y tecnología del drenaje de gases de mina. Xuzhou: Universidad de Minería y Tecnología de China.