
集团公司职代会提出,要坚持以科技创新带动产业创新,聚力关键核心技术突破,着力培育更多创新驱动的新质生产力。煤与煤层气共采全国重点实验室作为集团公司高端科研平台,必须进一步加强煤与煤层气共采理论与技术研究,聚力煤矿瓦斯抽采利用技术与工艺研发、应用,为集团公司培育新质生产力贡献科研力量。
发展新质生产力:打造能源安全开采新范式
依托国家科技重大专项与山西省科技重大专项等高端项目,结合山西重点煤矿区生产与地质实际,实验室将持续开展煤与煤层气共采理论和关键技术攻关,创新研发出全矿区、全层位、全时段的“四区联动”井上下联合抽采模式及系列技术,即覆盖煤层气规划区、准备区、生产区、采空区,实现煤矿开采与煤层气抽采协同作业。该技术体系有效解决了煤层气和煤炭资源安全高效、科学有序开采的难题,在示范矿井成功达成“保障煤矿安全生产、补充绿色能源、实现节能减排”三重功效。
此项关键技术体系有力推动了晋城煤层气国家示范基地的建设。自应用以来,煤层气产量从2007年的11.55亿立方米攀升至目前的36.22亿立方米,利用量从3.88亿立方米提升至24.62亿立方米,瓦斯超限次数则由每年249次锐减至6次,安全与效益显著提升。其中,122cc太阳集成游戏成庄矿凭借该技术建成“山西省绿色开采煤与瓦斯共采试点矿井”,近三年平均每年抽采煤层气2.22亿立方米(地面0.86亿立方米、井下1.36亿立方米),为1000万吨/年原煤安全生产提供坚实保障。
目前,该技术已在山西阳泉、西山、汾西、潞安以及甘肃窑街、贵州新田、河南平顶山等高瓦斯矿区逐步推广应用,极大促进煤与煤层气共采新质生产力的发展。
瓦斯治理攻坚战:从安全生产到“双碳”使命的双重挑战
煤矿瓦斯是煤炭开采时释放出来的甲烷和空气混合构成的混合气体,采煤过程中瓦斯浓度在5%-16%时,有明火的情况下就会发生爆炸,是煤炭生产的第一大安全隐患,因此高瓦斯矿井必须先抽后建、先抽后采。甲烷是全球第二大温室气体,具有增温潜势高、寿命短的特点。积极稳妥有序地控制甲烷排放,具有减缓全球变暖的气候效益、能源资源利用的经济效益、协同控制污染物的环境效益和减少生产事故的安全效益。
2024年12月1日,生态环境部和国家市场监督管理总局联合发布的《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准》(GB 21522-2024)中要求:甲烷体积浓度高于8%且抽采纯量高于10立方米/分钟的煤矿瓦斯禁止排放。该标准的发布实施,对集团公司煤矿瓦斯利用工作提出了更严格的要求。
2024年集团公司煤矿瓦斯抽采量约24亿立方米,利用量约10.8亿立方米,利用率约45%。在甲烷浓度达30%以上的高浓度瓦斯开采利用方面,其技术性、经济性、安全性等都较为成熟完善。但随着集团公司煤炭资源量逐年减少及地面抽采井加速抽采等因素影响,井下瓦斯抽采总量和抽采浓度逐年降低,8%-30%之间的低浓度瓦斯占比逐年增加。面对国家大力推进“双碳”进程,尤其是国家对煤矿8%-30%范围瓦斯禁排的强制要求,集团公司作为煤炭和煤层气利用示范单位,如何解决低浓度瓦斯的安全经济开发利用问题,成为当前一项重大课题和紧迫任务。
低浓度瓦斯利用技术主要有井口内燃机发电、直接燃烧制热、蓄热氧化、变压吸附或膜分离提浓以及乏风掺混氧化等方向,受安全与经济性影响,大部分技术方向未达到大规模工业性应用阶段,其技术成熟度还较低,急需进行各环节分项技术攻关。
科技创新驱动:构建全浓度梯级利用创新生态
煤与煤层气共采全国重点实验室将认真贯彻落实集团公司安全工作会、党建工作会、二届三次职代会精神,围绕国家重大战略需求,坚持面向国家对煤炭与煤层气能源重大需求、面向煤与煤层气共采世界科技前沿、面向经济主战场、面向矿工生命安全,以完成全国重点实验室阶段性验收为目标导向,加快推进实施实验室获奖成果——煤与煤层气共采“四区联动”井上下联合抽采模式与技术体系,持续完善成庄、寺河等矿的煤与瓦斯共采示范矿技术成果,真正实现高瓦斯、高突矿井低瓦斯开采,加快研究示范煤矿瓦斯全浓度利用技术,为集团公司发展煤与煤层气安全高效协调开采新质生产力提供技术支撑,为集团公司建设世界一流综合能源企业集团贡献实验室力量。