鄂爾多斯盆地儲存著(zhù)豐富的礦藏資源，是國家級重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區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，中國煤科武漢設計院首次深入煤炭與天然氣協(xié)同開(kāi)發(fā)“無(wú)人區”，以《新街臺格廟礦區煤-氣資源協(xié)同開(kāi)采理論與技術(shù)評價(jià)》課題順利驗收為標志，填補了國內整裝煤田煤炭與天然氣協(xié)調開(kāi)采領(lǐng)域的空白。

“在新街臺閣廟礦區，天然氣井和管線(xiàn)星羅棋布，壓覆了大量煤炭資源，對煤炭開(kāi)采存在重大安全隱患。同樣的，煤炭開(kāi)采形成的采空區導致天然氣鉆井困難、開(kāi)發(fā)受限，煤礦采掘擾動(dòng)影響現有天然氣井及地面設施設備安全?！敝袊嚎莆錆h設計院智慧礦山院院長(cháng)、煤炭行業(yè)工程設計大師辛德林介紹說(shuō)。歸根到底，因礦權重疊，多資源協(xié)調開(kāi)發(fā)機制不健全，缺乏頂層規劃和協(xié)調機制，且單一礦種開(kāi)采技術(shù)不適用于兩種或多種資源開(kāi)發(fā)等諸多因素，天然氣與煤炭資源協(xié)同開(kāi)采存在協(xié)調難度大、開(kāi)采成本高、資源浪費多、安全隱患大等諸多問(wèn)題，其相關(guān)研究國內外尚未深度開(kāi)展。

在“碳達峰、碳中和”目標、生態(tài)文明建設和“六穩六?！钡瓤傮w要求下，國家能源集團新街能源公司聯(lián)手中石油長(cháng)慶油田分公司提出明確需求，中國煤科武漢設計院科研團隊歷經(jīng)兩年科技攻關(guān)，為煤炭與天然氣的協(xié)同開(kāi)發(fā)提供了詳細的理論支撐、技術(shù)方法和專(zhuān)項方案。

中國煤科武漢設計院科研團隊從綜合確保兩種資源高采出率的全新視角出發(fā)，統籌構建了煤-氣協(xié)同安全開(kāi)發(fā)的頂層規劃。與煤炭大規模采掘煤層不同，天然氣開(kāi)發(fā)依賴(lài)于部署開(kāi)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(xiàn)在地面集中規劃成條帶狀，可以實(shí)現煤炭與天然氣協(xié)同開(kāi)發(fā)，并稱(chēng)之為“天然氣開(kāi)發(fā)走廊”。

課題小組深入現場(chǎng)，分析了不同天然氣開(kāi)發(fā)井型下的剖面空間關(guān)系，構建了可滿(mǎn)足煤-氣重疊區整體開(kāi)發(fā)要求的天然氣開(kāi)發(fā)走廊體系。根據走廊體系，針對臺格廟整裝礦區，課題小組提出“四定”模式，即開(kāi)發(fā)模式設定，走廊位置選定，走廊尺寸確定，開(kāi)發(fā)時(shí)序設定，并由此構建了協(xié)同開(kāi)發(fā)方案。這套頂層規劃有效解放了礦區的資源壓覆，實(shí)現了礦權雙方的利益最大化。

在天然氣和煤炭的協(xié)同開(kāi)采中還存在大量的工程技術(shù)難題。例如，常規的天然氣井封堵工藝完備成熟，但是并不能滿(mǎn)足兩種資源協(xié)調開(kāi)采時(shí)安全生產(chǎn)的要求。課題小組成員趙強解釋?zhuān)骸叭绻烊粴饩畬旱V開(kāi)采層上下的承壓含水層，亦或者是導通了天然氣儲層，那么煤礦將面臨重大安全事故?！贬槍γ禾亢笃诨夭傻男枨?，課題小組通過(guò)調研走訪(fǎng)，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(kāi)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(guò)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(guò)廢棄天然氣井的方案。工程技術(shù)的突破性研究成果為構建安全高效的能源開(kāi)采提供堅強保障。

中國煤科武漢設計院聚焦保障能源開(kāi)采安全，不斷摸索前進(jìn)，以切實(shí)行動(dòng)推動(dòng)國家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區多資源協(xié)調開(kāi)發(fā)建設，為構建集約高效、智能安全、生態(tài)和諧、科學(xué)發(fā)展的現代化特大型示范礦區提供重要技術(shù)支撐，也為能源行業(yè)綠色和諧發(fā)展提供了新的路徑。