淺談煤層氣地面開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的影響與防護(hù)措施

汪永才（河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì) 451150）

一、我國(guó)煤層氣開(kāi)采行業(yè)現(xiàn)狀

煤層氣又稱(chēng)作是礦井瓦斯，是煤炭生成過(guò)程中出現(xiàn)的，煤層氣的主要成分是伴隨著煤炭存在于煤層中的甲烷氣體，在采煤的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)作為有害氣體，所以會(huì)使用通風(fēng)的方法排放到大氣中，開(kāi)采過(guò)程對(duì)于環(huán)境的影響有一部分來(lái)自于這一方面。一直以來(lái)煤礦瓦斯都被稱(chēng)作是煤礦安全構(gòu)成最大威脅的氣體。我國(guó)一直以來(lái)都是一個(gè)煤炭資源相對(duì)比較豐富的國(guó)家，煤炭資源量在世界排名妖妖靈香，煤氣層相對(duì)比較豐富。從上世界九十年代初，有關(guān)專(zhuān)家就開(kāi)始從事這一方面的研究，通過(guò)實(shí)地的觀測(cè)點(diǎn)差，發(fā)現(xiàn)煤層氣在勘探開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)對(duì)周?chē)髿狻⑺Y源以及土壤等產(chǎn)生一系列不利影響。而煤層氣的地面開(kāi)發(fā)作業(yè)通常能夠劃分為：鉆井、完井、煤層壓裂以及采氣作業(yè)四個(gè)環(huán)節(jié)，這四個(gè)階段都會(huì)或多或少的對(duì)環(huán)境造成不同的影響。

文章下面就從這四個(gè)方面出發(fā)對(duì)其危害進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，同時(shí)針對(duì)其危害以及作業(yè)狀況提出了相應(yīng)的防護(hù)措施。

二、煤層氣地面開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的威脅

煤層氣的開(kāi)發(fā)過(guò)程分為幾個(gè)階段，分別是：鉆井、完井、煤層壓裂以及降壓試井采氣，下面針對(duì)不同的階段對(duì)環(huán)境的影響做進(jìn)一步的分析：

1.鉆井過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響

從整體上來(lái)看，煤層氣鉆井對(duì)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：占用碾壓土地、污染地表環(huán)境、鉆井機(jī)械振動(dòng)以及噪聲污染、對(duì)地下水、煤層德國(guó)的污染。

為了讓煤層氣開(kāi)采過(guò)程施工以及操作更加方便，在鉆機(jī)的具體安裝之前，首先需要將道路以及鉆井場(chǎng)地進(jìn)行修正，同時(shí)還有材料堆放場(chǎng)地，工程所需要的水處理或者是泥漿池的占地面積能夠達(dá)到擊敗平方米，所以一定會(huì)占用碾壓大量土地。鉆井過(guò)程中，需要將鉆孔內(nèi)的巖粉清洗出來(lái)，而巖粉的成分對(duì)大氣會(huì)造成很大的污染，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重的污染土壤。巖粉如果灑落在植物上，能夠?qū)е轮参锷L(zhǎng)緩慢，嚴(yán)重的甚至?xí)劳觯@種污染還會(huì)通過(guò)斷層、溶洞、裂縫孔隙以及地下水流動(dòng)擴(kuò)散到鉆孔以及更遠(yuǎn)的地方，進(jìn)而影響到大范圍內(nèi)的環(huán)境污染。尤其是開(kāi)采過(guò)程中使用的化學(xué)泥漿，而煤層氣開(kāi)采使用的化學(xué)泥漿很可能讓地下水或者是煤巖層中積聚大量的有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)重的影響后期的使用價(jià)值和開(kāi)采利用。另外煤層氣鉆井過(guò)程中，需要使用的機(jī)械設(shè)備必然會(huì)產(chǎn)生大量的噪音，噪聲的危害超過(guò)了95d B，而且開(kāi)采過(guò)程晝夜不停，必然會(huì)對(duì)工人以及周?chē)木用竦刃袠I(yè)造成一定的影響。

2.完井過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響

煤層氣完井過(guò)程指的就是鉆孔鉆到目標(biāo)煤層之后需要采取一定的技術(shù)措施讓煤層和井筒之間以及煤層裂縫之間形成有效的連通方式，能夠讓解吸的煤層氣安全順利的進(jìn)入到井筒中，完井就是這樣一個(gè)過(guò)程，但是完井的方式有很多種，煤層有污染的作用主要是射孔完成中所使用的子彈、魚(yú)雷彈以及聚能彈。子彈和魚(yú)雷彈首先非常容易引起煤層瓦斯爆炸，大多數(shù)的煤層瓦斯爆炸都是由于這個(gè)過(guò)程造成的；其次彈道周?chē)霈F(xiàn)的煤炭容易焦化，而焦化的煤炭就失去了自身的利用價(jià)值；再者殘留在煤層中的彈片以及彈藥會(huì)產(chǎn)生高溫以及大量的有害氣體，這些有害氣體反過(guò)來(lái)又會(huì)污染到煤層。而另一種聚能彈又會(huì)對(duì)煤層產(chǎn)生污染，聚能彈對(duì)煤層的污染主要是聚能彈使用過(guò)程中釋放出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)。

3.煤層壓裂對(duì)于周?chē)h(huán)境的影響

煤層氣地面開(kāi)發(fā)過(guò)程為了能夠提高煤層的透氣率，會(huì)使煤層氣得到充分的解吸，并且還需要順利的流入到氣井中，所以完井之后通常都需要對(duì)煤層進(jìn)行壓裂處理，煤層壓裂的方法有很多種，通常是使用清水或者是活血膠體作為壓裂劑，使用石英作為支撐劑。煤層壓裂的范圍按照具體的情況安排長(zhǎng)度，但是通常最少需要幾十米，多的時(shí)候需要上百米，在煤層井筒周?chē)畠?nèi)，壓裂劑尤其是化學(xué)膠體都會(huì)對(duì)煤層產(chǎn)生嚴(yán)重污染，支撐劑石英會(huì)因?yàn)榱粼诿簩又袊?yán)重的影響煤層的質(zhì)量，降低煤的使用價(jià)值。

4.采氣處理對(duì)環(huán)境的影響

煤層氣開(kāi)采過(guò)程需要輸水降壓，輸水降壓對(duì)于水壓封閉型的煤層氣田來(lái)說(shuō)，需要排除大量的水，同時(shí)還有大量的污染物，污染物指的是懸浮物、礦物質(zhì)、鹽類(lèi)以及低重度油類(lèi)，如果說(shuō)排出的水不做任何的處理就排出去勢(shì)必會(huì)對(duì)地表水造成嚴(yán)重污染，再加上地表水澆灌農(nóng)田又會(huì)對(duì)農(nóng)田造成污染，反過(guò)來(lái)又對(duì)地表水環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。煤層氣在開(kāi)采之前，煤層氣的解析量非常小，所以根本不能形成穩(wěn)定的符合工業(yè)要求的氣流，這個(gè)過(guò)程還需要測(cè)定一定的工業(yè)參數(shù)，通常需要將煤層氣井中排出的氣體排出到大氣中，或者會(huì)在井口點(diǎn)燃，這些都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

三、煤層氣地面開(kāi)發(fā)防護(hù)措施

1.鉆井過(guò)程防護(hù)措施

鉆井過(guò)程中會(huì)讓表土剝離，地表裸露，尤其是在冬季以及春季干旱的時(shí)候大風(fēng)天氣勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，所以需要通過(guò)灑水或者是地表植被覆蓋等來(lái)控制大風(fēng)揚(yáng)塵。

試采排：這個(gè)過(guò)程可能出氣量非常的不穩(wěn)定，不具備集輸條件，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的大量煤層氣需要通過(guò)防空火炬排放，因?yàn)榧淄楸旧砭褪且环N溫室氣體，再加上是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，大量的結(jié)局會(huì)引起活在，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生爆炸。所以需要通過(guò)防空火炬燃燒的方法將危害降到最低。

維修維護(hù)過(guò)程：這個(gè)過(guò)程會(huì)使煤層氣通過(guò)合理的渠道排放，對(duì)于沒(méi)有辦法利用有比較難控制流量的狀況下，需要在合理的地點(diǎn)設(shè)計(jì)點(diǎn)火防空炬點(diǎn)，禁止接排入大氣中。

2.地表水影響的防護(hù)措施

鉆井過(guò)程對(duì)地表水產(chǎn)生的影響首先需要從位置選擇上解決。鉆井的位置需要選擇在歷史最高洪位線以上，禁止將鉆井的位置規(guī)劃在河道內(nèi)，在泥漿周?chē)枰?0 c m高左右的土壩同時(shí)一開(kāi)地勢(shì)疏通水流通道，防止將于引起地表徑流流進(jìn)泥漿池內(nèi)，同時(shí)施工結(jié)束之后泥漿池以及鉆井肥料都需要及時(shí)的封存處理，以免污染到周?chē)牡乇硭?/p>

采排過(guò)程中形成的大量采排水會(huì)直接影響到土壤質(zhì)量，使得土壤板結(jié)，土壤鹽分升高，影響地表植被生長(zhǎng)，所以需要在這個(gè)過(guò)程中對(duì)水體中的鹽類(lèi)進(jìn)行脫除降低，通常使用膜法脫除處理，讓鹽分蒸發(fā)出來(lái)。

3.地表水污染的防護(hù)措施

鉆井過(guò)程對(duì)于含水層的影響需要通過(guò)調(diào)節(jié)鉆井液的濃度來(lái)降低，使得鉆井液的壓強(qiáng)和地下水壓強(qiáng)一致，防止地下水涌出。提鉆后立即下套管,固井水泥固井,進(jìn)行止水、保水措施。各含水層由固井水泥和套管封閉,各含水層不會(huì)導(dǎo)通。在鉆井遇到淺水層或含水帶時(shí),下套管時(shí)注入水泥封固,防止地下水層滲漏。

采排過(guò)程中對(duì)于煤層甲烷主要是通過(guò)脫水降壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，氣體如果從煤基體重解析出來(lái)就會(huì)擴(kuò)散到割理系統(tǒng)中，使用的是水力壓裂法，就是講大量的液體以及砂子使用高壓泵進(jìn)入到井筒中來(lái)進(jìn)行脫水處理。

4.生態(tài)環(huán)境以及植被防護(hù)措施

煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在施工占地過(guò)程中對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，在一定范圍內(nèi)土壤的理化性質(zhì)勢(shì)必會(huì)發(fā)生變化，嚴(yán)重的影響到農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。對(duì)于景觀植被的影響主要體現(xiàn)在煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中大規(guī)模的開(kāi)發(fā)以及王莊道路建設(shè)對(duì)于周?chē)鷳B(tài)景觀格局的改變。

在施工的過(guò)程中表層土需要進(jìn)行分層的開(kāi)挖、分別退房，等到施工結(jié)束之后在進(jìn)行封層回填，這個(gè)過(guò)程中要嚴(yán)格的控制施工的界限，盡可能的保護(hù)和利用原有的植被，科學(xué)的進(jìn)行植被綠化工程建設(shè)工作。同時(shí)還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，選擇適當(dāng)?shù)闹脖环N類(lèi)，油漆的注重草、灌等的種植，還需要短期、中期以及長(zhǎng)期效益的結(jié)合因地制宜的和工程措施相結(jié)合，做到工程開(kāi)發(fā)以及環(huán)境保護(hù)兩不誤。

結(jié)論

煤層氣地面開(kāi)發(fā)過(guò)程勢(shì)必會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成一定的影響，地表水、地下水以及空氣等都會(huì)受到不同程度的影響，所以在具體的實(shí)施過(guò)程中必須采取一定的措施來(lái)保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效統(tǒng)一。

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