浅谈煤层气地面开发对环境的影响与防护措施

汪永才（河南省煤田地质局一队 451150）

一、我国煤层气开采行业现状

煤层气又称作是矿井瓦斯，是煤炭生成过程中出现的，煤层气的主要成分是伴随着煤炭存在于煤层中的甲烷气体，在采煤的过程中经常会作为有害气体，所以会使用通风的方法排放到大气中，开采过程对于环境的影响有一部分来自于这一方面。一直以来煤矿瓦斯都被称作是煤矿安全构成最大威胁的气体。我国一直以来都是一个煤炭资源相对比较丰富的国家，煤炭资源量在世界排名妖妖灵香，煤气层相对比较丰富。从上世界九十年代初，有关专家就开始从事这一方面的研究，通过实地的观测点差，发现煤层气在勘探开发以及生产的过程中会对周围大气、水资源以及土壤等产生一系列不利影响。而煤层气的地面开发作业通常能够划分为：钻井、完井、煤层压裂以及采气作业四个环节，这四个阶段都会或多或少的对环境造成不同的影响。

文章下面就从这四个方面出发对其危害进行了详细的介绍，同时针对其危害以及作业状况提出了相应的防护措施。

二、煤层气地面开发对环境的威胁

煤层气的开发过程分为几个阶段，分别是：钻井、完井、煤层压裂以及降压试井采气，下面针对不同的阶段对环境的影响做进一步的分析：

1.钻井过程对环境的影响

从整体上来看，煤层气钻井对环境的影响主要体现在以下几个方面：占用碾压土地、污染地表环境、钻井机械振动以及噪声污染、对地下水、煤层德国的污染。

为了让煤层气开采过程施工以及操作更加方便，在钻机的具体安装之前，首先需要将道路以及钻井场地进行修正，同时还有材料堆放场地，工程所需要的水处理或者是泥浆池的占地面积能够达到击败平方米，所以一定会占用碾压大量土地。钻井过程中，需要将钻孔内的岩粉清洗出来，而岩粉的成分对大气会造成很大的污染，同时还会严重的污染土壤。岩粉如果洒落在植物上，能够导致植物生长缓慢，严重的甚至会死亡，这种污染还会通过断层、溶洞、裂缝孔隙以及地下水流动扩散到钻孔以及更远的地方，进而影响到大范围内的环境污染。尤其是开采过程中使用的化学泥浆，而煤层气开采使用的化学泥浆很可能让地下水或者是煤岩层中积聚大量的有毒有害物质，严重的影响后期的使用价值和开采利用。另外煤层气钻井过程中，需要使用的机械设备必然会产生大量的噪音，噪声的危害超过了95d B，而且开采过程昼夜不停，必然会对工人以及周围的居民等行业造成一定的影响。

2.完井过程对环境的影响

煤层气完井过程指的就是钻孔钻到目标煤层之后需要采取一定的技术措施让煤层和井筒之间以及煤层裂缝之间形成有效的连通方式，能够让解吸的煤层气安全顺利的进入到井筒中，完井就是这样一个过程，但是完井的方式有很多种，煤层有污染的作用主要是射孔完成中所使用的子弹、鱼雷弹以及聚能弹。子弹和鱼雷弹首先非常容易引起煤层瓦斯爆炸，大多数的煤层瓦斯爆炸都是由于这个过程造成的；其次弹道周围出现的煤炭容易焦化，而焦化的煤炭就失去了自身的利用价值；再者残留在煤层中的弹片以及弹药会产生高温以及大量的有害气体，这些有害气体反过来又会污染到煤层。而另一种聚能弹又会对煤层产生污染，聚能弹对煤层的污染主要是聚能弹使用过程中释放出来的化学物质。

3.煤层压裂对于周围环境的影响

煤层气地面开发过程为了能够提高煤层的透气率，会使煤层气得到充分的解吸，并且还需要顺利的流入到气井中，所以完井之后通常都需要对煤层进行压裂处理，煤层压裂的方法有很多种，通常是使用清水或者是活血胶体作为压裂剂，使用石英作为支撑剂。煤层压裂的范围按照具体的情况安排长度，但是通常最少需要几十米，多的时候需要上百米，在煤层井筒周围之内，压裂剂尤其是化学胶体都会对煤层产生严重污染，支撑剂石英会因为留在煤层中严重的影响煤层的质量，降低煤的使用价值。

4.采气处理对环境的影响

煤层气开采过程需要输水降压，输水降压对于水压封闭型的煤层气田来说，需要排除大量的水，同时还有大量的污染物，污染物指的是悬浮物、矿物质、盐类以及低重度油类，如果说排出的水不做任何的处理就排出去势必会对地表水造成严重污染，再加上地表水浇灌农田又会对农田造成污染，反过来又对地表水环境造成严重的影响。煤层气在开采之前，煤层气的解析量非常小，所以根本不能形成稳定的符合工业要求的气流，这个过程还需要测定一定的工业参数，通常需要将煤层气井中排出的气体排出到大气中，或者会在井口点燃，这些都会对环境造成严重的污染。

三、煤层气地面开发防护措施

1.钻井过程防护措施

钻井过程中会让表土剥离，地表裸露，尤其是在冬季以及春季干旱的时候大风天气势必会产生大量的扬尘，所以需要通过洒水或者是地表植被覆盖等来控制大风扬尘。

试采排：这个过程可能出气量非常的不稳定，不具备集输条件，这个过程中产生的大量煤层气需要通过防空火炬排放，因为甲烷本身就是一种温室气体，再加上是一种无色无味的气体，大量的结局会引起活在，严重的会产生爆炸。所以需要通过防空火炬燃烧的方法将危害降到最低。

维修维护过程：这个过程会使煤层气通过合理的渠道排放，对于没有办法利用有比较难控制流量的状况下，需要在合理的地点设计点火防空炬点，禁止接排入大气中。

2.地表水影响的防护措施

钻井过程对地表水产生的影响首先需要从位置选择上解决。钻井的位置需要选择在历史最高洪位线以上，禁止将钻井的位置规划在河道内，在泥浆周围需要筑起40 c m高左右的土坝同时一开地势疏通水流通道，防止将于引起地表径流流进泥浆池内，同时施工结束之后泥浆池以及钻井肥料都需要及时的封存处理，以免污染到周围的地表水。

采排过程中形成的大量采排水会直接影响到土壤质量，使得土壤板结，土壤盐分升高，影响地表植被生长，所以需要在这个过程中对水体中的盐类进行脱除降低，通常使用膜法脱除处理，让盐分蒸发出来。

3.地表水污染的防护措施

钻井过程对于含水层的影响需要通过调节钻井液的浓度来降低，使得钻井液的压强和地下水压强一致，防止地下水涌出。提钻后立即下套管,固井水泥固井,进行止水、保水措施。各含水层由固井水泥和套管封闭,各含水层不会导通。在钻井遇到浅水层或含水带时,下套管时注入水泥封固,防止地下水层渗漏。

采排过程中对于煤层甲烷主要是通过脱水降压来实现，气体如果从煤基体重解析出来就会扩散到割理系统中，使用的是水力压裂法，就是讲大量的液体以及砂子使用高压泵进入到井筒中来进行脱水处理。

4.生态环境以及植被防护措施

煤层气开发过程对于农业生态系统的影响主要体现在施工占地过程中对于农业生产的影响，在一定范围内土壤的理化性质势必会发生变化，严重的影响到农业产值。对于景观植被的影响主要体现在煤层气开发过程中大规模的开发以及王庄道路建设对于周围生态景观格局的改变。

在施工的过程中表层土需要进行分层的开挖、分别退房，等到施工结束之后在进行封层回填，这个过程中要严格的控制施工的界限，尽可能的保护和利用原有的植被，科学的进行植被绿化工程建设工作。同时还需要根据当地的环境条件，选择适当的植被种类，油漆的注重草、灌等的种植，还需要短期、中期以及长期效益的结合因地制宜的和工程措施相结合，做到工程开发以及环境保护两不误。

结论

煤层气地面开发过程势必会对周围的环境造成一定的影响，地表水、地下水以及空气等都会受到不同程度的影响，所以在具体的实施过程中必须采取一定的措施来保护环境，促进经济效益和环境效益的有效统一。

[1]山西煤层气资源评价及开发利用[M].太原:山西经济出版社,2010.

[2]康宁记者徐勤勇;古叙矿区大村煤层气井出气[N];泸州日报;2010年

[3]叶汝陵,苏文叔.煤矿煤层气排放对大气的污染及对策．[J]矿业安全与环保.2012.

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