豫西晚古生代热变煤的性质及结构研究
煤化作用历程是影响煤性质及结构的重要因素之一。苏联学者波格丹诺娃[1]对典型热变煤( 通古斯煤田煤) 与深成变质煤( 顿巴斯煤田煤) 所作对比研究表明: 热变煤具有 H/C低、碳含量低、发热量低、粘结性较差等特点。我国晚古生代煤田区域热变质作用广泛发育,豫西煤田可作为典型代表。笔者选取煤田中部济源、焦作、新密、临汝及平顶山五个矿区不同变质程度的热变煤作了工业分析与元素分析,傅立叶变换红外光谱、顺磁共振、热解色谱、有机差热及 X-衍射分析,经与四川中梁山的典型深成变质煤对比研究,探讨了区域热变质作用对煤性质及结构的影响特征。
一、煤变质作用背景
豫西煤田石炭二叠纪含煤地层为一套海陆交替相含煤建造,其煤变质分带是以围绕济源、焦作及永城无烟煤为中心,呈北西西向椭圆形环带状分布( 图 1) ,其形成是在深成变质的基础上迭加了区域热变质作用的结果。根据区域地质特征,煤变质史可明显分为两个阶段: 深成变质作用阶段与热变质作用阶段。前者从煤层形成始,延续到侏罗纪早期,盆地沉积中心在焦作济源一带,山西组二1煤达瘦煤阶段,新密达焦煤阶段,朝川达气煤阶段( 表1) 。整个燕山期属热变期,据煤 系地层中热液石英脉均一法包体测温,在异常古地热流影响下,济源矿区古地温曾高达 350℃,新密 260℃,朝川 190℃,平顶山十二矿 160℃,这种古地温场是造成目前煤变质分布的原因。
四川中梁山龙潭组K1煤层属典型深成变质煤,所受最高古地温从未超过140℃[2],根据卡委尔图解推算(现在地温梯度2.5℃/100m,年平均气温20℃),R°max为1.58%,与实测镜质组反射率(R°max为1.64%)相近。聚煤环境为潟湖-海湾[3],与豫西煤田山西组二1煤相同。
图1 豫西地区山西组二1煤煤变质分带
表1 豫西煤田煤变质特征(二1煤为例)
二、实验样品
区内研究样品取自煤田中部的济源、焦作、新密、临汝及平顶山五个矿区,包括山西组二1煤,太原组一1煤及下石盒子组五3煤。镜质组最大反射率R°max从0.89%到6.80%。为排除煤岩成分及无机矿物对分析结果的影响,样品均为手选镜煤,除工业分析、元素分析样品外,其他分析样品破碎到0.50mm。用浓度为10%的盐酸处理6小时。经镜检,均质镜质体含量均超过93%,矿物含量不到2.0%。样品特征详见表2。
表2 样品特征
三、实验结果与讨论
从煤的元素分析与工业分析结果(表3)来看,等变质程度(以R°max%为准)的热变煤与深成变质煤相比(5#、6#),Vr低,Ht低,H/C低而元素组成相近的热变煤与深成变质煤相比(3#、5#),具有Vr高,R°max%低的特征。
表3 镜煤的工业分析与元素分析
(一)热变煤的FTIR光谱特征
随煤化程度的增高,区内热变煤FTIR光谱体现了有规律的变化(图2,图3)。
图2 热变煤的FTIR光谱图
图3 热变煤的P1、P2与R°max关系图
第一,反映芳香烃结构的3020cm-1与890~700cm-1吸收峰,呈有规律的增强,到中变质无烟煤阶段(11#)除870cm-1峰有微弱显示外,其他均消失。
第二,代表脂肪烃的吸收峰2920、1460、1375cm-1随煤级的变化是复杂的:2920cm-1逐渐减弱,而1460、1375cm-1在焦煤(3#)中最强,到无烟煤阶段(11#)消失。一般认为,P1代表芳香烃与脂肪烃的相对比例[5]、[6],P2是芳香缩合程度的指标[4]。这两个参数随煤级的增高而增加。
第三,出现在1100~1330cm-1宽频带区域的含氧基团振动峰在肥煤阶段还相当明显,到焦煤中已很弱,与煤中芳香烃含量的变化正好相反。有人认为,煤的热变质作用最初化学反应是芳烃取代苯环上的含氧基团。
第四,在1710cm-1附近的频带,代表煤中C==O伸缩振动,在贫煤中还存在,可能是煤中残存的醛酮结构,在1650cm-1处有一个不断增加的叠加峰,可能是螯形结构的醌基[7]。
高变质无烟煤的红外光谱是一条平滑倾斜的曲线,这并不代表煤中不再存在芳香烃结构,而是由于煤分子结构高度芳香化,烃类结构不能显示原有性质所致。
表4的结果表明,即使朝川煤的煤级明显比中梁山煤低,但其P1,P2值均大得多,这说明在热变煤分子结构单元中,氢原子多集中在芳环上,且具较大芳香度。在900~650cm-1代表芳香烃面外弯曲振动的吸收峰,朝川煤也强得多,但出现在1100~1350cm-1范围内含氧基团的吸收峰则刚好相反(图4),中梁山煤出现了1335、1264、1164、1087cm-1几个明显峰,而朝川煤仅有1327、1204、1115cm-1三个弱峰,这与其元素分析中含氧量低相吻合。一般醇C==O伸缩振动吸收峰出现在1200~1000cm-1之间,而酚出现在1300~1200cm-1范围内[8]在焦煤阶段,含氧官能团主要以OH形式存在[9]。结合这两方面理解,可以认为中梁山煤以醇形式存在的OH基占有一定比例,而朝川煤主要以酚的形式存在。
由于FTIR光谱的高度精确性,据Peter[10]的研究,在2917与1600cm-1附近两峰的位置与温度作用有关,随煤受温的增加,均向低波数移动。区内热变煤受温较高,这二峰均处于较低波数(表4)。
综上所述,可得出初步结论:热变质煤与深成变质煤在结构上具有明显的区别。在热变煤中,碳以较大比例存在于芳环中,氢多集中在芳环上,含氧官能团少,主要以稳定的OH(酚)形式存在在深成变质煤中,还有COOH、CHO基团。区域热变质作用促使C、H向芳香稠环移动,并逐步取代芳香环上的含氧基团。
表4 朝川煤与中梁山煤FTIR光谱定量解释结果
注:3号样品:P1=I3054/I2917=0.28,P2=I1604/I1439=1.50,
5号样品:P1=I3054/I2923=0.16,P2=I1605/I1442=1.13。
图4 朝川煤与中梁山煤FTIR光谱图
(二)热变煤的ESR特征
应用ESR研究煤可取得三个有益的参数:自由基度浓度(Ng)、共振峰宽(ω)及自由基信号的位置(g因子)。前者反映煤中自由基的绝对数量,后两者反映自由基所处的化学环境。将本区热变煤ESR结果与美国煤田煤[11]对比,发现两点有趣的的规律(图5,表5):
图5 热变煤与美国煤Cr-Ng对比图
表5 ESR分析结果
第一,本区煤的自由基浓度比美国煤高0.5~1.0个数量级,最大值出现在Cr92.0%左右,体现了明显超前(美国煤在Cr94%左右)。
第二,美国煤的g值在2.0027以上,而本区煤多在2.0027以下,明显偏小,且共振峰线宽度也明显的窄。
煤变质程度相近的本区煤与中梁山煤相比,亦体现自由基浓度大,g因子与线宽小的特征(表5)。
上述现象的出现与本区煤的热变质作用是分不开的。对煤中自由基的来源,A.马尔香[12]作过精辟的论述,他认为是煤分子在热解过程中,小分子脱落而在母体上留下的“疤痕”。中梁山K1煤所受古地温从未超过140℃,而区内与其变质程度相近的热变煤受温在190℃以上。在较高温下的热变质作用增强了分子缩聚反应,促使小分子脱落成自由基,它们以更大程度集中在芳香环上,稳定性大,这必将导致煤中自由基浓度大。同样,热变煤中杂原子少,自由基与H、O关系小,而多集中在芳香环上,因而线宽、g值低。
随煤级增进,煤中稳定自由基迅速增加,当达到一定数量级时(1020个/克),其间距太小,则导致热变煤中上述“超前”衰减现象[12]。也有人认为,自由基浓度降低是在变无烟煤中形成自由电子的缘故[12]。
(三)热变煤的热解色谱特征
热解色谱是评价油源岩的简单可靠而有效的方法,最近用来研究煤的结构与性质也很有成效。热解色谱可获得四个参数[13]:
S1:代表煤中300℃前低温解析烃的含量,受外因条件影响大,意义有限。
S2:主要是450℃前煤受热解的析烃含量,也包括少量沥青质裂解产物。
S3:代表煤中含氧基团热解成CO2的含量。
Tmax:是S2对应的最高裂解温度。
表6是实验结果。本区热变煤与中梁山煤相比,Tmax大,S1、S2、S3均低。这与FTIR、ESR结果相一致。Tmax是煤级与有机质类型的综合反应,对于同类型有机质,它与温度呈正相关。因此,热变煤的Tmax较大。
表6 镜煤的热解色谱特征
S2受煤级、煤岩成分及还原程度的影响。据M.Teichmüller(1983)[13]的研究,S2在R°max0.80%左右达最大值,随煤级进一步增加而明显减小。中梁山煤S2明显偏大的反常现象只能用变质条件不同解释。由于热变质作用,镜质组过早失去脂肪结构,而稳定性大的芳烃多,使煤象受过一次低温“热处理”,必然导致S2减少。
S3与煤中含氧量及存在形式有关,因在深成变质煤中,含氧量多,存在形式多样,故其S3明显偏大。
图6 朝川煤与中梁山煤有机差热分析图
(四)有机差热分析
中梁山煤与朝川煤有机差热曲线极为相似(图
6),选取三个参数作定量讨论:(1)两放热峰T1、T2的温度
(2)第一峰高比第二峰高B1/B2
(3)两放热峰对应的热失重比Q1/Q2。
从失重率与放热峰所对应温度来着,两者基本相同,但朝川煤B1/B2、Q1/Q2值比中梁山煤低得多(表7)。根据罗伯特等人实验结果[12],煤或干酪根在热解过程中,400℃前主要生成CO2、CH4、H2、N2等气体,有些则聚合成稳定性较大的芳烃,因此其第一峰较深成变质煤弱得多。
表7 有机差热分析结果
从图7中可见,朝川煤在400℃才开始失重,比中梁山煤高30℃,其在540℃前失重率比中梁山煤小。这表明,虽朝川煤Vr高,但其中有相当一部分在较高温下才能逸出,这与热变煤上述一系列特征是分不开的。
图7 朝川煤(3#)与中梁山煤
(五)热变煤的X-衍射特征
区内热变煤的X-衍射特征随煤级增高作有规律的变化(图8,表8)。
图8 镜煤的X-衍射图
表8 镜煤的X-衍射分析结果
注:La—层片直径Lc—层片堆积高度d1—面网间距(002)d2—面网间距(001)。
(1)(002)衍射峰不断变尖变窄,峰的位置向大衍射角方向移动,(001)衍射峰虽不强,但有明显显示,并向小衍射角方向移动。
(2)La迅速增大,Lc在中变质无烟煤阶段出现波状转折,d1值不断减小,d2值不断增大。
这些规律早在20世纪50年代Hirsh、Brown[9]就作过详细描述。值得注意的是等变质程度的热变煤与深成变质煤相比(表8),具有La大,d2大,Lc小,d1大的特征,特别明显的是La/Lc偏大。根据人工碳化实验[14]与室内模拟实验研究[15],温度的作用有利于La的增长,而Lc、d1则与压力关系密切,强大压力作用有利于煤晶核堆砌高度的增加,而减小芳香层片间的间距。中梁山煤的Lc、d1值相当于新登矿煤(9#),而d2、La值比朝川煤还小得多。这表明煤结构指标间的不协调性受煤变质因素的控制、热变煤与深成变质煤相比,其煤晶核呈较薄的方形。
四、结语
煤变质地质条件的可变性是导致煤光学性质、化学工艺性质及结构指标之间不协调发展的主要原因。在深成变质条件下形成的煤,那些与静压力密切相关的性质得到充分发展而热变煤中,那些与温度相关密切的指标得到“优先”演化。与等变质程度的深成变质煤相比,热变煤所受古地温较高,加快了煤分子缩聚反应,致使其H/C低,Vr小,自由基浓度大热解Tmax大,S2较小差热失重温度较高在煤晶核结构上,具有La大、d1大的特征。
煤的变质作用类型是影响煤性质及结构的重要因素之一。以往的工作对成煤植物、成煤环境及其他地质条件对煤质及其结构的影响研究得比较深入,而忽视了泥炭在转变成煤的漫长地质历史中煤化作用的条件对煤质的制约。我国晚古生代煤田煤变质类型多种多样,大多数在燕山期受到异常古地热流的影响,在深成变质的基础上叠加了第二次区域热变质作用,对中、高变质程度煤的形成起了主要作用。因此,加强这方面的研究,具有深远的理论意义与现实意义。
本课题得到我室实验室主任毛鹤龄工程师的大力支持在采样工作中,得到河南省有关矿务局的大力协助承蒙北京煤化所煤质室完成煤的工业分析与元素分析,北京石油规划院实验中心完成FTIR、热解色谱及有机差热分析,中国科学院生物物理所完成ESR分析,河南省地矿局物测中心完成X-衍射分析,核工业部第三研究所完成包体测温,在此一并致谢。
参 考 文 献
[1] Г . А. Иванов. Метаморфизм углей иэ литогенез вмещающих пород,М. . Недра,1975
[2] 四川省区域地层表编写组 . 西南地区区域地层表( 四川省分册) . 北京: 地质出版社,1979
[3] 韩德馨、杨起 . 中国煤田地质学( 下册) . 北京: 煤炭工业出版社,1980
[4] P. Paiter et al. Concerning the 1600cm- 1Region in the i. r. Spectorum of Coal. Fuel,1983,( 6)
[5] M. Sobkawiak et al. Determination of Aromatic and Aliphatic CH Groups in Coal by FTIR,1,The Studies of coal Ex- tracts. Fuel,1984,( 9)
[6] B. Riesser et al. Determination of Aromatic and Aliphtic CH Groups in Coal by FTIR,2. Studies of coals and Vitrinite concertraction. Fuel,1984,( 9)
[7]陶著.煤化学.北京:冶金工业出版社,1984
[8]天津大学有机化学教研室.有机化学.北京:人民教育出版社.1978
[9]V.Bousˇka.GeochemistryofCoal,1981
[10]M.Peteretal.AStudyoftheEffectofIgneousIntrusionontheStructureofanAustrilianHighVolatileBituminous Coal.ORG.Geochem.,1985,8(5)
[11]L.G.Martin.CoalScience.1982
[12]杜朗.干酪根(中译本).1981
[13]M.Teichmüller.FluorescenceMicroscopicalRankStudiesonLiptinitesandVitrinitesinPeatandCoalsandComparsion withResultsoftheRock-EvalPyrolysis.Int.J.Coal.Geol.,1982,(2)
[14]H.March.TheEffectofanIgneousIntrusionuponthePropertiesofaDurhamcoal.Fuel,1971,(3)
[15]曲星武、王金城.煤的结构与变质因素的关系.煤田地质与勘探.1980,(3)
[16]武汉地质学院煤田教研室.煤田地质学(下册).北京:地质出版社,1981
(本文由肖贤明、任德贻合著,原载《煤田地质与勘探》,1988年第3期)
为了发扬煤矿工人艰苦创业的光荣传统,进行共产主义教育,让青年矿工了解老一代矿工的艰苦奋斗情况,增强主人翁思想,通过老职工座谈和走访调查,搜集了建矿以来至“文化革命”前的历史资料,并参照《沙河县志》及河北省矿务局1949年编印的《章村煤矿情况汇集》等材料,编写了本矿简史。
一、解放前的情况
本矿地处河北省沙河市境内,属于邯邢基地的一部分。南有峰蜂、邯郸两个矿务局,北有邢台煤矿、綦村铁矿,西临显德汪煤矿,东距京广铁路十七公里。
煤炭为人类所认识所利用,推动了社会文明的进程,章村煤田的开发,也有其历史的功绩。根据《沙河县志》记载,早在九百年前的北宋仁宗皇佑四年,公元1047年,窑坡村附近就有煤矿开发。当时把煤叫做“石炭”,章村、三王村、窑坡、显德汪一带,到处都有前人开掘煤矿留下的废矿井与矸石堆。据有关资料记载,章村煤矿在清道光年间,有山东杨、牛两个 道台开过矿。 现在的章村煤矿二井一带在清朝咸丰年间即有人井采过。光绪初 年有个宋道员曾采用机器在此地吸水采媒,至光绪四年因连绵大 雨,山洪成灾,井筒淹没,此窑报废。据《沙河县志》记载:当 时官府对煤矿捐税很重,三王村同心坡煤矿因抗交捐税在道光元 年被官府封禁,后于光绪二十二年才恢复生产。古时开煤矿,提 升排水都是用人绞辘轳,遇到流沙层和大量涌水就无力抗拒。由 于这一带煤炭储量多,面积大,地表覆盖薄,没有流沙层,凿井 比较容易,所以小煤窑星罗棋布,到处皆是。
本矿区大量采用近代化的蒸气机作动力,是从1922年开始的。 这年北京资本家冯树选定在这个地方投资开煤矿,经国民政府批 准领了营业执照,委托代理人武清县李席珍、山东李松年来此建 井,地址在三王村西一里,定名“公孚葆矿”。送就是章村煤矿 的前身(俗称公司煤窑.解放初期叫大众煤矿)。李席珍刚来开
矿时,这一带有民办小窑三十多处,都是人绞辘护,手工开采。而李开矿,则采用蒸气锅护,蒸气绞车,速度快,效率高,建矿仅 用两年时间,1925年即正式产谋,日产原煤24吨左右。此后,新 矿井不断增加,到1935年,先后建成柏树地、宋家岭、上小窖、 麦子地、孝子台、高楼窑等十六处矿井,平均日产原煤一百吨以 上。资本家冯树每半年一次派其二子冯士其来矿检查并索取利 润。1931年至1938年最盛时期,工人达一千多,日产原煤400余 吨,在八对矿井中,有两对矿井提升使用蒸气绞车,井下排水 使用手扳水泵和牛皮包,成了沙河、邢台一带最大的煤矿。当时矿 上主要管理人员、管账先生是从北京、天津带来的,机电技术骨干是从河南彰德府等地招聘的,其他工人和井下工头、窑匠等都 是从附近农村招收的。管理机构首席是经理李席珍。其次是副经 理李松年及总办吴某。下有管理地面供应销售的叫“大金章”, 管井下生产技术的叫“窑匠”,管招工、记工、发工资的叫“寻 人铺”,管财务的有头柜、二柜记账先生,负责治安维护秩序的 有矿勇70多人和沙河县派来的十二名护矿巡警。
在旧中国半封建半殖民地的社会里,本矿区曾是帝国主义、 国民党军阀、土匪豪绅互相争夺之地。1922年建矿以来,反动军阀、土匪、会道门、汉奸卖国贼都把这个矿着成一块肥肉,你 争我夺,互相吞并,都想到这里榨取工人的血汗。1927年河南反 动会道门天门会赶跑资本家,夺取了本矿经营权,利用迷信骗人, 宣扬刀枪不入,对矿工及周围农民残酷迫害。天门会匪徒的恶 行,迫便当地工农群众奋起反抗,各村农民都成立自卫武装组 织,并向驻扎在邢台的奉军告状。半年后,驻邢奉系军队打来, 只在距矿十多里的王岗岭上放了两炮,炸毁煤矿一座楼角,天门 会匪徒就仓惶逃命。在逃走时被群众打死很多,只跑掉一些头目 和十八名带枪的骨干,其余全部落网。会首张文明也被白塔群众打死。天门会走后,李席珍又返矿组织生产。
1931年,驻守邢台的反动军阀石友三,为了筹敛军费,又将 李席珍绑架到邢台,后用一千元大洋赎回。“七·七,事变后,日 寇入侵,治安紊乱,经常有人到矿哄抢财产。李席珍为了维持生 产,请来窖坡村石京兰为首的民团武装到矿防守。不久:永年县 土匪杨兰子部侵入矿内,骑在工人头上作威作福。当时国民党不抗 日,只顾南逃,本矿职工连遭过路军队抢劫,尤其是国民党孙殿 英部队曾经来矿骚扰,住在芝麻地矿井楼上,随便抢劫和抓人, 闹得人心惶惶,生产中断。
1938年春,我八路军由晋东开来,赶走顽匪,对工人进行革 命教育,并支持工人罢工,与资方谈判增薪。当时我党干部王征 (沙河县第一任县委书记)、姚广录等同志经常深入在矿工中宣 传抗日救国,并代表工人与资方代表崔德成等谈判,使矿工工资 由每天0.82元增到1.15元,并允许工人上井时往家背煤。当时我 党在矿工积极分子中吸收邢应勋、王林秀等同志加入中国共产党。 于1938年5月成立起党支部,八路军地方工作团姚广录同志任支 书,邢应勋任组织委员,王林秀任宣传委员。党支部建立后,接 着又召开了工人代表大会,选举产生了“工人抗日救国会”,选 举郑东芳(小工头,争取对象)为主席,邢应勋为付主席,王林 秀组织委员,陈长生宣传委员,郑和尚除奸委员,李同保武装委员,刘双生活委员,并召并了全体工人参加的庆祝工人抗日救国会成立天会。
1938年6月.日寇及皇协军高德林部队大举进犯,我军当即 与工人一起撤道。伪匪军高德林即以本矿区为据点,一面强迫留在 矿上的工入为其挖煤,一面依仗日寇势力搜刮民财。高匪经营煤 矿,没有坑木,就到附近农村砍树、抢木料;财政紧张,就发行 自制的纸币,凭着皮鞭、刺刀在矿区内流通。他们在矿区挖深沟、 垒城墙、建碉堡,把煤矿变成军事要塞,并在其司令部围墙内办 起兵工造枪局,能造机枪、手枪、手榴弹等。造枪局共有 八十多人,车床二十多部。高匪所属三个团不久全部换上新生产 的“德林”式枪支。高德林得此宝地后,野心勃勃,在日寇卵 翼之下得意忘形,先称旅长后称司令,经常下乡烧杀抢掠, 几乎每天公开杀害群众。桃树地矿井西沟,地名叫“午朝门”, 是高匪的刑场,经常尸骨迫地,血腥熏人。1941年7月,八路军 为了惩戒伪匪,援救矿工,在群众配合下,对矿区搞了一次武装 袭击.将桃树地、麦子地两对矿井的锅炉、绞车炸毁,高德林匪 伙龟缩在司令部围墙内不敢出窝,在日本飞机掩护下才得逃生。 此后,麦子地、桃树地两对矿井被水淹没,高匪怕死,将司令部 与造枪局搬往邢台,派其内弟主碧堂与赵副官留在矿上镇守,并 到孝子台恢复旧矿井继续出煤。苑们把“孝子台”改名“将军 岭”,这里有两对矿井,一对井采用蒸气机提升,一对井是人绞 辘轳生产,直到1945年解放。
煤矿工人在旧社会是人下人,被称为“煤窑子”,身上压着 三座大山,地主资本家、日寇、皇协军等反动统治阶级只管发财 享福,不把工人当人看。当时,工人每一个班在井下劳动24个小 时,把头“大轱辘”(即工头)在井下,手里拿着用腊条、麻绳 做成的鞭子,看到那个工人干活慢,就劈头盖脸地毒打,当时挨 打最多的是小运工与刮水工。刮水工整天泡在水里,一人管一个 地主,用柳斗从低处往高处倒水,水是一直舀,一直长,24小时 不能停,稍一打吨,坑水长满往下流,就挨一顿打。小运工是用 带车轮的腊条筐从煤头往井底拉煤,许多人排成队,一人拉一个 筐,工头坐在井底监工,随身常带的打人用具有腊条(叫作麻 糖)、麻绳(叫作面条),小运工的筐装不满挨打,跟不上队挨打,煤倒得靠后挨打,煤里有石头挨打,缺了趟更是挨打。谁敢 反抗,他们就交给伪军,轻者吊打一顿,重者致死。在井下劳动 不给工作服,胶鞋、安全帽、照明又不足,多数工人从头到背都 被石头碰成一块一块的伤疤。白塔村老工人刘寿,背上有二十一 块伤疤,就是在井下碰的。当时有一个工人,因受不了这些罪, 就在井下上吊自杀。白涧村工人李群保,在井下挨打后藏到老塘 水坑里,整夜不敢出来。后来.他哥哥把他找出来,也没躲掉工 头的再一次毒打。那时候资本家只叫工人千活,每班干24小时给 工资八角二分(折算十斤小米),其它没有任何福利。一班干24小时,两天才能上一个班,一天只挣五斤小米,又吃饭,又带干粮,不休班也仅能顾一人生活,家里有几口人根本顾不住 ,连煤 也买不起.有时从井下用干粮袋装点煤,被把头们发现就 要挨打。下元村考工人纪四片,一次在孝子台矿井背煤,被狗腿 子左忠发现,吊在井口辘轳上毒打一顿,还让洋狗咬伤腿,鲜血 直流。那时矿上没有澡堂、食堂和宿舍,只在寻人铺院子里摆几 个木盆子,让工人洗脸用,别说肥皂,连热水也没有。当时工人 外地人不多,多数住在矿周围三、四十里以内的农村。有的无家可 归,就住在砖窑或土窑洞里。孝子台矿井工人住在土窑洞里,一 次塌陷,砸死三人。当时矿上头目王碧堂的洋狗吃的是鸡蛋牛肉 汤泡馒头,工人却挨着饿干活,在井下劳动24小时,上井后还要 饿着肚子步行回家。所以,饿死、冻死、累死的不断发生。那时候 工人发生疾病或死亡,资本家一概不管,许多工人死后,连棺材 都用不上。尤其是在高德林统治时期,工人生命毫无保障,玉路 村老工人刘喜柱,下班后搭黑回家,走到中关村南坡,因劳累过 度,昏睡过去,正遇上皇协军路过此地,没等他醒过来,就被用 刺刀挑死。矿工孟双林,穿了一双皮底鞋,就被高匪说成八路 军,绑起来填进黑豆地矿井内摔死。当时兵荒马乱,连年战争, 煤矿不断停产,工人大批失业,失业的工人没有饭吃,又加上1942年开始三年灾荒,久旱无雨,在本地没法生活,只得到山西、井陉、石家庄等地逃荒要饭,不少人饿死在外地。如老矿工孟二 根,央业后到石家庄要饭,饿死在街头。由于战争不断,连年灾 荒,矿工外逃,便煤矿生产不断下降,人员大大减少,到1945年解放时,全矿只肴工人670人。
二、解放初期的生产恢复情况
1945年6月,日寇报降,本矿得到解放。9月份,由抗日政府所 属的太行工商管理局正式接管。从此,本矿获得了新生,开始了一 个新纪元。如果说过去煤矿是榨取工人血汗的地狱,那么解放后 的煤矿则是工人当家做主的天堂。
本矿在1945年9月由太行工商管理局接管后,到1946年6月改 由太行区党委经济部领导,1947年元月转交太行实亚公司领导。 1949年7月底,太行实业公司结束,将本矿划归河北省领导。
日寇、皇协军撒退时,对本矿设施进行了严重的破坏,只留 下两口三节锅妒也都超过了使用年限,有两部气绞车,提升能力 仅有半吨,有一条半旧钢丝绳、两台三寸气泵、一台四寸气泵。 虽有气泵,但没有锅炉和管子,不能使用。要想尽快恢复生产,只 有发动群众,依靠大家出主意想办法。
当时,在经理纪一民、副经理朱占亮、徐德、荣全林等同志 锁导下,将在矿的工人召集起270人.对他们讲了政府的方针政策,稳定了工人情绪,又请出三十多名老职员,座谈研究如何恢 复被破坏了的矿井和动力。领导提出战斗口号是:九月五日动工 恢复,十月一日开始生产。主要任务是检修两口锅炉和两部气绞车,先搞排水,恢复井下巷道。在检修中发现绞车锅炉上的 机器零件全被破坏,虽说本矿解放了,但邢台、邯郸等城市还没解 放,所缺的零件无处买,无法配。在这种情况下,矿领导又召开老 工人老职员座谈会,在会上提出高价收买主要机器零件。这个号 召得到广大职工响应,大家用实际行动拥护党和政府,不少人交 出机器零件,分文不要,有些工人手里保存的贵重零作则按市 价作了收购。当时工农群众刚得到解放,精神振奋,有的往矿上 送木头,有的来矿卖机器零件,有的来矿上找工作,对矿井的恢 复给了很大支持。经过不到一个月的准备工作,即恢复了生产, 解决了解放区用煤的急需。在上级党组织的领导下,为了调动 职工的生产积极性.对在生产恢复中做出贡献的积极分子,及时 进行了表彰奖励。
本矿在恢复生产的同时,还担负着对敌斗争的任务。当时 大城市没有解放,本矿虽然解放了,敌人的残余势力还很凶,在 矿东南五公里的俏河村,还盘踞着土匪杨四子部队三千余人,为 了防止敌人袭击,本矿一面组织生产,一面组织全矿职工站岗放 哨,轮流值班,清查坏人。
当时恢复生产的矿井,就是孝子台井,定名“大众煤矿”, 在三王村西二里。由于敌人对井下煤田搞了破坏性开采,解放后 排积水,清理巷道,困难很大,产量上不去,并且煤质很差,爆 烈性大,很不好烧。为了发展生产和找好煤,搞好新老矿井接 替,领导决定从1946年起到章村村东(即章村矿址)建设新矿 井。
章村矿井1946年8月12日开工建井,当时是一片荒山。首先 开凿的一、二号井,是清朝时留下的旧井筒。这一双旧矿井因岩石 坚硬,涌水量大,只打了四十多米就被放弃。听当地人传说,这个 井见过三米高的煤,因井下水大排不了而停的。因此领导认为希望很大,便在一号井安装了锅护绞车.二号井安装了人绞辘轳, 预计动工后几个月就要见煤。
但是,因地质资料不清,只听当地老农的传说,事实上很不 理想。这个矿井见煤深度79米,前人只打到40多米没有见煤就停 了。在凿井施工中.岩石壑硬.涌水量大,只凭牛皮包排水,工程进展很慢,直到1947年第一季度孝子台老矿全部结束时,章村 一、二号井还未见煤。当时国家正在打仗,经济困难,上级也没 有大量资金补助企业,眼看职工没法开工资,这时,矿上党政领 导召集职工代表共同商定了三条办法:一是能够维持生活的,说 服他们暂不开支;二是不开支生活有困难的,就只开30%工资; 三是有的职工家里人口多,生活极度困难的,给开60%的工资。 就这样矿上也没有足够的款。在党的关怀下,太行实业公司拨给 二百万元冀南币,其中一部分还得用于购买建井急需物资,其余 用于职工开支。
解放后,工人阶级成了矿山的主人,当时老工人爱矿如家, 尽管困难很大,广大职工省吃俭用,仍然千劲很大。由于打井遇 到的水大,排水工具落后,大家都整班泡在冷水里平活。主井筒 涌水量大,每小时排水25吨。凿井是从水底下崩石头,为了提高 效率,在井口挂牌,各班开展竞赛,鼓舞了大家干劲。在生产恢 复中,职工中涌现出很多积极分子,为战胜经济极端困难做出了 贡献。当时干部是供给制,除伙食费与服装费外,每丹只发六斤 小米津贴费,生活很艰苦,尤其是老矿结束,新矿没有建成,搬 到新矿后,经理室与干部办公在一个小屋内,但人人都充满了朝 气蓬勃的革命精神。
三、四号井从1947年4月动工,到10月份就出了煤,到1948年9月矿井结束,共产原煤一万六千吨,尽管这只是采空了的矿井残 留下的一部分煤,在当时给主井建设在经济上起到了有力的支持, 经过全体职工的一致努力,一号主井在1947年11月见到了煤。经 过一段井巷工程建设,1948年5月开始小量生产,本井建设共用 21个月,初投产时,日产二、三百吨,到1949年平均日产达到 360吨,职工的生活也逐渐得到改善。
三、解放后生产建设发展情况
1945年至1966年这21年间生产得到迅速发展。1945年煤总产 量是35000吨,1966年已达到409615吨。
本矿上级隶属关系的变化:1945年9月由太行工商管理局接管;1946年6月改由太行区党委经济部领导;1947年元月改为太行实业公司领导;1949年7月31日划归河北省矿务局领导;1958年7月交邯郸矿务局领导,1959年元月归邢台大县县委领导;1960年5月14日又归邯郸矿务局领导;1962年底归邢台市委领导。
本矿党政领导干部的变动:党组织第一把手,1945年纪一民 任经理兼支书,1950年白巨武任总支书记,1953年张蕴辉任总支书记,1954年董印生任总支书记、党委书记(本矿原是党总支, 后按八大党章规定于1956年12月选举成立党委会,董印生由总支 书记选为第一任党委书记),1959年王西生任党委书记;1960年
5月崔广富任党委书记;1964年荣全林任党委书记,1965年崔希 金任代理书记兼矿长,至“文革”开始。行政一把手的任职项序 为:1945年纪一民任经理,1948年徐德任经理后称矿长,1956年 荣全林任矿长,1959年张宝善任矿长,1960年崔希金任矿长至 “文革”。
1945年本矿刚解放时,只有一个矿井出煤,最高日产仅30余 吨。在上级党委领导下,生产规模越来越大。1947年孝子台旧矿 井结束,将大众煤矿改名为章村煤矿。
章村煤矿一号井在1948年5月正式投产。当时生产条件很困 准,井筒上半部是前人留下的旧井,经凿通后.井筒不正,直径不一致,最小1.75米,最大2.l2米, 使高速度提升受到限制,一天才出煤二、三百吨,就这样维持了六年。当时提升使用白腊条大篓,容量0.4吨,井口把勾工人劳动强度很大。井筒不正很不安全。为了扩大生产,在1953年,一号井停产搞了扩建。至1955年一号井扩建竣工,年产能力达到20万吨,井筒直径由1.75米扩大到3.22米,井壁全用青砖镶。井筒提升将70马力汽绞车换成85马力汽绞车。此车提升速度快,井筒深度104米,提升一次只用25秒钟。该井提升容器将原来的白腊条大篓改成罐笼,井上倒罐车用上翻罐笼,并铺上轻便铁道,井底马机坡提升安装上40千瓦无级绳绞车,在440米长的16度斜坡上同时可挂20多个矿车,井下各个提升斜坡都用上电绞车,平巷运输由人拉腊筐、人推盘车逐步改马骡马拉矿车。1955年新城至本矿铺好铁路,能用火车把煤运往各地,改变了过去只靠马车、人推车、牲口驮的运煤方式,扭转了夏季堆积冬季卖的积压现象。由于提高了机械化水平,减轻了工人劳动强度,改善了劳动条件,生产效率得到显著提高,原煤产量逐年上升。在1955年峰、章电路架通后,井上下实现了电器化。过去本矿自办的小型发电站被淘汰。在1961年又完成郭、章供电线路二回路十一公里的线路架设,扩建了本矿变电站,此后电力供应更加充足,提高了电器化的程度。1958年后井下运输逐步用土造电机车代替了骡马运输,采掘全部用上电钻打眼放炮、电溜子运煤。
1966年一号矿井结束,只留下二井与三井两个生产矿井。其 中三井(窑坡矿井)1960年以前归本矿开采,1960年底因运不走 煤,产品积压停了产。1963年至1965年由沙河县经营,属于县办煤矿。1966年元月,并入本矿。1966年本矿铁路运煤又有新发展,在二、三井地面建成新式煤仓两座,井下出煤可以通过皮带直接装上火车,从而解放了井上运输工人的笨重劳动。
随着现代科学的发展,本矿的生产技术不断进行改革,在 1952年以前,采煤方法全是残柱回采,效率低,扔煤多,浪费资源。1952年开始,推行长壁回采,溜槽运输。后来又将工作面木 垛改为双排密集支柱,这一改革,不仅效率提高三倍,并且节约 坑木,有利安全。
多年以来,井下水大是一项最大的威胁,1949年因井下出 水,一次淹死九名矿工。1956年下大雨,洪水冲毁电路,造成矿 井被淹,临时采用柴油机发电排水,经常出故障不能正常生产。 1958年11月一坑车五大巷工作面出水,造成全井停产并把六大巷变成临时水仓。党和政府对解决排水设施问题十分重视,给予了 大力支持。现在全矿大水泵增到150台;300千瓦以上的大水泵有 46台,总功率能力23178千瓦。过去采用牛皮包排水,井下每小时 涌水量30吨就不能排,现在每小时几百吨水不可怕。
威胁职工生命安全的另一个问题是通风。本矿在1955年以前 全是自然通风,风量小,通风系统混乱,不仅造成许多工人患上矽 肺病,更严重的是瓦斯聚集,多次发生熏倒人员事故。从1955年 开始,采用了机械通风,安装上55千瓦抽风机,后又安上90千瓦 抽风机,井下风量达到每人每分钟4立方米。现在三个井口都安 装了大小风机,全矿共有抽风机十三台,每小时可向井下输送新 鲜空气1465立方米,大大改善了劳动环境,保障了工人身体健 康。
井下照明,1958年以前都是提小油灯或电石灯。1958年后改 用蓄电池矿灯。
井下设备,1958年以前,全矿仅有一个管子锅炉,有8马力 柴油机一台,汽绞车4部,抽水机一台,元车、牛头刨、钻床、 手摇钻、砂轮机、炼铁炉各一个,10门电话交换机一个,电话机 5个,全矿没有汽车,矿车全是从外地买来的无轴承硬磨硬。1959年上半年检修40千瓦以上的电动机还得运往石家庄。
现在仅汽车就有30多辆,其中载重汽车20辆,还有吉普车、 面包车、中轿、大轿,铲车、吊车、推土机、救护车、拖拉机等等。机修厂设备更是大量增加,现有金属切削机床50台,还有龙门刨、万能铣等等。机床动力,解放前靠人搅,后来利用蒸汽带动,现在都是电力带动。不但能检修大型电机,修配各种机器零件,还能自制机床、绞车、矿车等设备。自制的矿车除满足本矿生产使用,还供应其它兄弟单位。
临县简介:
临县,位于黄河中游晋西黄土高原吕梁山西侧,隶属于山西省吕梁市,东屏吕梁山连接方山,西临黄河与陕西佳县、吴堡县隔河相望,北靠兴县,南接离石、柳林。面积2979平方公里(2013年)。辖23乡镇,是吕梁地区人口最多的县。
临县红枣种植面积和产量均居全国之首,2012年被国家林业局命名为“中国红枣之乡”、“中国红枣产业龙头县”。被国家林业局命名为“中国经济林产业示范县”等。
矿产资源
截止2006年底,临县己探明各类矿产17种,主要有煤炭、煤层气、含钾岩石、铁、铝钒土等。
煤炭:面积约2570平方公里,占临县县总面积的86%,煤储量311.75亿吨。
煤层气:探明储量4000多亿立方米。
含钾岩石:勘探预测可靠含钾岩石储量为10亿吨,远景储量30亿吨,正式完成C+D级储量4.7447亿吨,其中C级3.6亿吨。
铁矿:均为沉积型、风化残积型山西式铁矿,主要分布在东部城庄、玉坪、湍水头及南部招贤、林家坪一带。已探明储量573万吨。
铝矾土:主要分布在湍水头一带,面积2.5平方公里,探明储量1836万吨。
石灰岩:主要分布在郝家岔一一庞庞塔一一枣洼一带,储量约为25亿吨。
花岗岩、大理石:共12个品种,主要分布在紫金山、架尔梁山、银洞山,总储量约2亿立方米。
编者按:明天是中国文化和自然遗产日。工业遗产是文化遗产的重要组成部分,记录了中国的工业化进程。工业遗产也见证了党领导工人运动、发展工业生产的光辉篇章,让我们聆听工业遗产中的红色故事。
在第一批国家工业遗产名单中,中国近现代 历史 上最早的一家钢铁联合企业汉冶萍公司的三个组成部分汉阳铁厂、大冶铁厂、安源煤矿都名列其中。
创办于1898年的萍乡安源煤矿,与株洲到萍乡的铁路合称为安源路矿,这是当时拥有先进设备、先进技术的中国近代工业的重要企业。
1922年9月,在中国共产党的领导下,这里爆发了震惊中外的安源路矿工人大罢工,这是党第一次独立领导并取得完全胜利的罢工斗争,红色安源从此名闻天下。
深入矿井考察工人劳动情况
总平巷,安源煤矿的主井口,矿工由此出入矿井,煤炭也由此运出。总平巷口有一个醒目的标志——一把斧头与一把铁锤相交,斧头代表井下工人,铁锤代表机械工人。
1921年秋,总平巷迎来了一位特殊的客人,时任中国共产党湖南支部书记、中国劳动组合书记部湖南分部主任毛泽东。他此行是来考察安源工人的劳动与生活状况。要了解安源工人的情况,就要了解井下工人的情况,他们是安源最辛苦的工人,毛泽东第一次来安源便到井下与工人面对面交流。
日后,一些安源工人回忆起毛泽东到井下考察的场景时,仍然历历在目。开国少将王耀南曾在安源做工,他回忆1921年秋有一位穿蓝布长衣的先生来到井下,过了几天才知道是湖南来的毛润之先生,住在毛紫云家。毛紫云是毛泽东老乡,家住八方井44号,距总平巷不足百米,如今这里已作为毛泽东在安源的旧居保留了下来。王耀南在放哨时,听到了毛泽东与工人的交谈,毛泽东询问工人的生活情况,有的工人说“命苦,没有饭吃,老婆孩子顾不上”,毛泽东告诉工人们要团结起来,团结起来就有力量了。后来,毛泽东还到王耀南家拜访,看到王耀南母亲擦凳子,毛泽东说不要擦,直接就坐下了。这些细节让王耀南久久不能忘怀。
从1921年始,安源路矿工人运动的领导者毛泽东、刘少奇、李立三等人,多次出入总平巷,到井下考察与宣传,工人们的思想觉悟有了很大提高。在党的领导下,先后在安源成立了中国 社会 主义青年团支部、中国共产党支部和安源路矿工人俱乐部,有了组织的引领,工人们更有凝聚力。1922年9月14日,也正是在总平巷,安源工人开始了罢工斗争。工人们停止在井下的工作,高呼罢工口号,像潮水一样涌出总平巷口,用煤桶和坑木堵住巷口,插上写有罢工大字的旗帜,禁止任何人下井,直至斗争取得胜利。
为工人出头一身是胆
今天,围绕上世纪六十年代修建的安源路矿工人运动纪念馆周边,分布着一批与罢工斗争有关的 历史 建筑,它们是 历史 的见证者与讲述者,其中一座建筑在路标上有两个名字,它正式的名字是安源公务总汇,另一个名字是谈判大楼。
安源公务总汇始建于1906年,这座砖木结构的两层欧式楼房,是安源煤矿职员办公大楼。安源工人举行罢工时,赣西镇守使署设戒严司令部在这座大楼内,路矿当局将赣西镇守使请来,企图最后用武力解决工人罢工的问题,而在此之前,路矿当局已使出种种手段,试图从内部分化工人,一旦有工人提前下井复工,罢工斗争就将陷入失败的泥淖。李立三、刘少奇及时揭露路矿当局的阴谋,工人们也具有很强的纪律性,遂使路矿当局使出的手段全部失败。
1922年9月16日,路矿当局要求工人俱乐部派一名代表到公务总汇谈判,刘少奇作为代表,只身赴会。谈判室内,一张长桌,五人早已坐定,刘少奇对面坐着的是戒严司令、赣军旅长李鸿程,其他四人分别是矿长李寿铨、副矿长舒修泰、总监工王鸿卿和安源商会的代表。谈判桌上敌强我弱,局势对于刘少奇不利,但刘少奇沉着应对。面对路矿当局试图以武力逼迫工人复工的阴谋,刘少奇请他们先看看楼外。楼外,数千工人将公务总汇团团包围,路矿当局见识了工人的强大力量,再不敢有丝毫妄动。
这便是安源公务总汇又被称为谈判大楼的由来。刘少奇参加谈判时只有24岁,工人们说刘少奇“一身是胆”,后来,工人们自编了一首长篇叙事歌谣《劳工记》是这样描写刘少奇的:“明知山中出猛虎,岂肯贪生又怕死。偏偏要向虎山行,贪生怕死枉为人。少奇下了坚决心,特到安源办工运。任他把我为难甚,不畏汤火与刀山……”
1922年9月18日,经过谈判,路矿当局与工人代表达成了十三项协议,其中承认工人俱乐部有代表工人的权力,并提高工人工资,罢工以工人取得完全胜利而结束。
工人们自行设计与建造了一座工会大厦
罢工取得胜利,使工人俱乐部的威望大为提高。工人俱乐部的软硬件得到了显著的改善。今天来安源参观的游客,可以找到两处工人俱乐部旧址,一处是罢工前的旧址,是较为简陋的平房,一处是罢工后的旧址,1923年10月18日,在俱乐部总主任刘少奇的主持下,安源工人自己设计、自己建造的讲演厅动工,次年五一国际劳动节竣工,这是当时全国产业工人中建造最早、规模最大、最具特色的工会大厦。
讲演厅是工人们举办大型活动的场所,可以容纳八百多人,大厅中央悬挂着一副对联,上联“有团结精神有阶级觉悟”,下联“是劳工保障是人类福星”,横批“全世界无产阶级联合起来啊!”
在安源,工人劳动与生活的方方面面都受到了工人俱乐部的深刻影响。1922年7月,安源路矿工人消费合作社成立,李立三任经理,后由毛泽民等人接任。安源路矿工人消费合作社,是中国共产党领导下工人阶级第一个经济事业组织,从1923年2月开始,合作社采用股份制运营。
合作社是为了维护工人利益,避免商人从中盘剥而设立的,要将合作社管理好,管理者首先要公私分明、洁身自好。1923年8月,毛泽民主持制定了《安源路矿工人消费合作社办事公约》,共计十七条,对总经理和各股经理的权限与职责、营业员的聘任与辞退、账目管理等做出了具体的规定。如对于账目的核查,第六条规定,“总经理有随时检阅各股经理账目之权;各股经理亦应每日将营业员之账目详细核查盖戳;经济保管员亦必将每日所核账目总数及收付总数报告总经理”。合作社进货卖货,人员流动是很频繁的,对于外来人员的饮食住宿,第十三条有明确规定,如果是“与本社有交易往来及临时来社帮忙者,其餐宿均归社内公理,但必须先由招待人通知杂务股经理,得其允许,方可开餐,最多亦不得无故连住三天以上”。有了明确的规矩,合作社的正常运营就有了保障。在众人的用心经营下,合作社股本扩大,商品增加,工人从中得到了切实的利益。
党在安源的革命实践创造了党史上的许多第一,并且从安源工人中培养了一批革命骨干,他们将从安源这个“中国的小莫斯科”走向全国。(陈彧之)
工业遗产是什么
我国在2017年底由工业和信息化部公布了第一批国家工业遗产名单,截至目前,工信部已公布了四批国家工业遗产名单,共计166项,名单包括工业遗产的名称、地址和核心物项。
2018年,工信部印发了《国家工业遗产管理暂行办法》,定义了何为国家工业遗产,“国家工业遗产,是指在中国工业长期发展进程中形成的,具有较高的 历史 价值、 科技 价值、 社会 价值和艺术价值,经工业和信息化部认定的工业遗存”。
国家工业遗产核心物项包括物质遗存和非物质遗存,前者包括“作坊、车间、厂房、管理和科研场所、矿区等生产储运设施,以及与之相关的生活设施和生产工具、机器设备、产品、档案等”,后者包括“生产工艺知识、管理制度、企业文化等”。(易舜 整理)
1.2.1 世界煤层气开发利用历史与现状
1920年和1931年,美国在粉河盆地(Powder River Basin)中部的怀俄德克煤层和阿巴拉契亚北部比格郎气田的匹兹堡煤层先后打出3 口煤层气自流井。20世纪50年代以来,菲利浦石油公司参与圣胡安盆地(San Juan Basin)的煤层气开发,在水果地组煤层打出一大批气井,其中大多数井均获成功。在此期间,采用常规油气理论为指导进行钻井。进入70年代,在全球能源危机的影响下,美国能源部做出了开展包括煤层气在内的非常规天然气回收研究的决定。从1978年开始对美国16个含煤盆地进行了长达8年的煤层气研究。研究过程中对煤层气的储集和运移机理、生产方式和开采工艺有了进一步的认识,先后对14个盆地做出了资源量计算。
20世纪80年代初,美国对煤层气的开发利用取得了重大突破,尤其在圣胡安盆地和黑勇士盆地(Black Warrior Basin)取得了商业性开发的成功(杨锡禄等,1995)。1986年以后,在取得东部浅层含煤盆地煤层气开发经验的基础上,美国对西部深层含煤盆地展开了研究,并取得了明显的开发效果(张武等,2000)。
美国煤层气工业在近几年来取得长足进步的关键是对含煤盆地进行了系统、全面的地质综合评价,尤其是在黑勇士盆地、皮申斯盆地及圣胡安盆地开展了大规模的研究和开发试验,根据各地的经验,提出在选择勘探、开发煤层的有利区块进行地质综合评价时,应考虑一系列地质因素,即气含量、渗透性、煤阶、煤层的物理性质、煤层厚度、埋深、地温梯度、地应力、顶底板岩层特征、沉积环境及构造条件等(叶建平,2006)。其中,煤层厚度、煤阶、气含量、渗透性、埋深和构造条件是选择煤层气开发有利区块时必须优先考虑的因素。
美国煤层气勘探开发情况代表了世界煤层气工业的发展状况。近年来,澳大利亚的煤层气勘探工作也十分活跃,主要集中在东部的几个二叠纪-三叠纪含煤盆地,包括悉尼(Sydney)、冈尼达(Gunnedah)、博恩(Bowen)等盆地,其中博恩盆地的一些井经过测试已经转化为生产井。2000~2001年度,仅博恩盆地用于煤层气勘探的费用就达4440万美元,占该盆地全部勘探费(1.2 亿美元)的37%。昆士兰天然气公司已经在靠近Chianchill的Argyle-1井成功进行了煤层气生产,日产量超过2.823×104m3,煤层气的勘探开发已经成为昆士兰石油和天然气工业的基本部分。但直到目前,澳大利亚的煤层气生产还是以矿井煤层气抽放为主,生产的煤层气主要供给建在井口的煤层气发电站。澳大利亚煤层气勘探开发进展较快,主要原因有三:一是澳大利亚煤炭及煤层气资源丰富;二是几个主要含煤盆地离东海岸人口密集区较近,具有潜在的煤层气销售市场;三是在勘探过程中借鉴了美国的成功经验,并与本国的客观地质情况相结合。
除了美国和澳大利亚,世界上其他30多个国家和地区也开始进行煤层气的勘探和开发工作,但是仅有少量的国家能进行成功的煤层气规模开发,主要原因有三:一是煤层气作为一种非常规天然气,其前期工作往往需要很大的资金投入,如果没有税收政策上的优惠,很难吸引资金;二是除美国外,各国不能彻底解决各自的具体技术问题;三是煤层气本身的特殊性,即从地质评价到工业开采一般需要相当长的时间。
1.2.2 我国煤层气开发利用历史与现状
我国煤层气勘探开发起步较晚,20世纪70年代末至90年代初,我国仍以煤矿安全为主要目的进行瓦斯抽放,部分矿井同时进行煤层气开采试验。1980年,我国的瓦斯抽放量已达到2.934×108m3,其中1000×104m3以上的矿井就有5个。1985年,国家经委修订了《资源综合利用目录》,将瓦斯列入废弃能源,1996年又把煤层气开发和煤层气发电列入该目录。1992年,煤炭部门与联合国开发计划署(UNDP)签订协议,投资1000万美元进行试验,该项目包括松藻矿务局、开滦矿务局、铁法矿务局和煤炭科学研究总院西安分院的4个子项目,主要目的是为我国发展煤层气工业引进技术和设备。这一阶段主要借用美国的技术和经验,但对于地质条件复杂的中国含煤区不太适用,因此未获得突破性进展,但是通过试验,对我国煤层气勘探开发情况取得了一定的认识,为后来的煤层气勘探开发奠定了基础。
从20世纪90年代初开始,我国开展了煤层气的勘探试验,取得了实质性的突破与进展。1990年以来,全国已有30多个含煤盆地进行了煤层气勘探钻井,取得了一批储层测试参数和生产参数,在一些地区甚至获得工业气流。为了加快我国煤层气的开发,国务院于1996年初批准成立了中联煤层气有限责任公司。“九五”和“十五”国家科技攻关项目中都设立了煤层气研究和试验项目,同期,国家计委设立了“中国煤层气资源评价”国家一类地勘项目。为了推进煤层气的产业化进程,2002年,国家“973”计划设立了“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”项目,从基础及应用基础理论的层面对制约我国煤层气发展的关键科学问题进行系统研究,并将其成果应用于煤层气的勘探开发中。到目前为止,我国施工煤层气井270余口,共有31个区块进行过不同程度的试验,主要集中在华北、东北和华南聚气区,建成煤层气井组12个;探明煤层气地质储量10.23×1012m3,中联煤层气公司和煤炭科学研究总院西安分院新一轮全国煤层气资源预测显示,我国煤层气总资源量为31.46×1012m3。
1999~2002年,由东煤107队于辽宁省阜新盆地共施工了8口煤层气地面开发井,为阜新市提供日产气量为2×104m3以上的居民生活用气,标志着我国煤层气地面钻井商业开发实现了零的突破。2005年,山西省晋城地区投入2.37亿美元建设的国内第一个煤层气综合开发利用示范项目开工,预计2008年建成投产。该项目通过地表向地下煤层钻孔,每年抽取煤层气大约1.66×108m3,供应当地工业、商业用户和居民作燃料,并建设一座12×104kW的煤层气发电厂。
1.2.3 我国煤层气勘探开发的进展与趋势
2004~2006年,在国家发展和改革委员会、国土资源部、财政部联合组织下,开展了全国新一轮煤层气资源评价,中联公司、中石油、中石化和中国矿业大学等单位承担了具体评价任务。评价中首次考虑了褐煤中的煤层气资源,首次进行了全国重点矿区煤层气资源评价。
截至目前,我国煤层气探明地质储量为1023.08×108m3。其中,以地面开发为主探明储量为754.44×108m3,以矿井抽放为主探明储量为268.64×108m3。
1.2.3.1 煤层气地面商业性开发取得历史性突破
自2000年阜新矿区实现小规模煤层气地面商业性开发以来,我国在山西南部无烟煤地区数个区块又取得地面商业性开发的突破,昭示出中国特有的煤层气地质特色和商业性开发前景。
1)辽宁阜新刘家井组煤层气开发工程:1999~2002年,阜新矿区刘家井田施工煤层气井8口,形成小型开发井网,单井平均产气量0.3×104m3/d左右,最高达0.6×104m3/d,并于2003年3月1日正式向阜新市区供气,日均供气约2×104m3,在我国率先实现煤层气地面商业性生产。
2)山西沁水枣园井组煤层气开发试验工程:该工程共有生产试验井15 口,建有日发电400 kW的小型煤层气电站,2003年4月开始向外供气。
3)山西晋城潘庄煤层气地面开发工程:该工程2003年施工30口开发井放大试验并开始商业性生产,目前已形成210口井的开发规模,其中110口已投入生产。日产气量30×104m3,单井最高产量1.3×104m3,形成了年产1.5×108m3煤层气的生产规模。目前,生产的煤层气除就地发电、居民供气、汽车燃料外,已销往郑州、长治、安阳等地作为民用或工业用气源。
4)山西晋城潘河煤层气开发利用先导性试验工程:该工程计划施工900口煤层气井,分3期完成。2006年完成第一期施工150 口煤层气生产试验井,计划建成年产煤层气约1×108m3的生产示范基地。该基地已于2005年11月1日正式开始对外供应压缩煤层气,日产气约7×104m3。
1.2.3.2 煤层气勘探与开发试验活动更为活跃
至2006年8月底,我国完成的煤层气井数约650口(图1.1),其中80%以上分布在山西和陕西两省。20世纪80年代以来,全国投入煤层气勘探开发资金达21亿~22亿元人民币,引进外资约1.8亿美元。在2000年以前30余个勘探或开发试验区的基础上,近年来进一步扩展了新的区块,目前正在进行作业的区块达到20余个,开发试验规模和技术水平都有极大提高,对外合作也取得新的进展。目前,全国已登记的煤层气区块共64个,各方参与煤层气勘探开发活动的热情空前高涨。
图1.1 中国各时期煤层气钻井数
(据叶建平,2006)
除前述4个已进行商业性开发的项目外,目前正在进行的勘探与开发试验的区块有20余个,如中联公司自营或与地方合作的端氏、韩城、鹤岗、沈北等区块;与国外公司合作的淮南潘谢东、保德、沁源、寿阳、丰城、乌鲁木齐白杨河、盘县青山、云南老厂等区块;中国石油天然气集团自营的大宁-吉县、宁武、郑庄、樊庄、乌鲁木齐等区块;晋城兰焰公司自营的潞安屯留、郑庄、成庄、赵庄、胡底等区块。此外,国内某些大型煤炭企业也积极开展煤层气地面抽采工作,如铁法、抚顺、淮南、平顶山、焦作、潞安、松藻等。上述工作成效显著,如在韩城、晋城潘庄、盘县青山等地打出了煤层气自喷井,揭示了这些地区煤层气资源开发的巨大前景。
在上述区块中,有五大项目即将投入开发试验:①韩城项目施工直井11口,加上前期6口煤层气井(平均产气量0.1×104m3/d),组成韩城开发试验区;②晋城端氏区块施工多分支水平井2口,经过排采试验,单井产气量已达1×104m3/d左右;③晋城大宁区块施工多水平分支井5口,其中2000年底投入排采试验的DNP02井产气量稳定在2×104m3/d左右;④晋城樊庄区块计划施工200口直井形成煤层气开发区,目前数十口井开始进入排采试验;⑤大宁-吉县形成了由34口直井和1口多分支水平井组成的开发试验井网,正在排采试验,已取得单井(0.1~0.28)×104m3/d的试验成果。
我国自与美国德士古公司于1998 年签署国内第一个煤层气产品分成合同(淮北项目)以来,目前先后已与16家外国公司签订了27个煤层气资源开采产品分成合同,合同区总面积超过3.5×104km2。截至2005年底,对外合作区块内已施工各类煤层气井254口,压裂排采204 口,施工二维地震2065 km,建立了潘庄、柿庄、保德、三交、寿阳、淮北、丰城、恩洪等先导性开发试验井组,获得了具有商业价值的煤层气产量,国际合作成效显著。
1.2.3.3 煤层气勘探开发技术进展
经过20余年来的研发和实践,我国已形成了从煤层气资源评价、地质选区、勘探至地面开发的完整技术方法体系。近年来,在某些关键技术上又有了新的突破。
1)基于动力学条件的有利区带优选技术:该项技术包括两个方面,一是煤层气储层弹性能聚散程度的三元判识标志,用于煤层气成藏效应的预测;二是煤储层弹性能能量聚散模式,形成了基于该模式的煤层气有利带动力学定量预测方法。采用三元判识标志,将煤层气成藏效应分为3个级别组合和27个类型,有关方法在沁水盆地煤层气富集高渗动力学条件发育区预测中得到了验证,形成了适用于我国地质条件的煤层气有利区带先进预测技术。
2)煤层气地震勘探技术:在传统的二维和三维地震勘探技术的基础上,开发了三维P波煤层气地震勘探技术,提出利用“两个理论、六项技术”来指导煤层气藏勘探。六项技术包括地震属性技术、地震反演技术、方位AVO技术、方位各向异性技术、煤层厚度非线性反演技术和基于MAPGIS的多源信息预测技术,以岩性地震勘探为核心,形成了先进的煤层气地震勘探技术系列,并在煤层几何形态和裂隙发育程度等的探测中取得了良好的应用效果。
3)煤层气井空气/雾化钻井技术:结合中国煤层气地质特点,在引进美国相关技术的基础上进一步研制出空气钻井设计软件,形成了空气钻井系列技术。目前,该项技术已在沁水盆地南部潘河国家煤层气开发示范项目中广泛使用,使钻井周期由原来的15 d以上缩短到不足5 d,降低了施工成本,避免了钻井液对储层的伤害。
4)多分支水平井钻井、排采技术:2004年11 月,我国第一口煤层气多分支水平井投入生产,煤层中水平井眼总进尺8000m,单井日产稳定在2×104m3以上,实现了煤层气开发工艺和产能的双重突破。截至目前,国内已有14口多分支水平井施工完毕。大宁井田完成3口多分支水平井,目前正在排采;端氏区块实施2口多分支水平井,预测单井产能在2×104m3以上,并首次实现双主支多分支水平井钻进记录;武M1-1多分支水平井,在煤层中进尺达6088m;大宁PSC项目,首次实现9000 m总进尺的水平定向钻进记录;寿阳区块多分支水平井3口,正在排采试验。该项技术在我国的应用成功,为我国低渗煤层的煤层气高效开发提供了新的技术途径。
5)注入二氧化碳增产技术:在“十五”期间,国内开展了注入二氧化碳提高煤层气采收率的先导性试验,研究了适合于我国地质特点的工艺参数,取得了显著的增产效果。2004年4月,完成了山西南部TL-003井的现场二氧化碳注入试验,为我国煤层气产业可持续发展、二氧化碳地下储藏等提供了先进的技术储备。
6)氮气泡沫压裂技术:氮气泡沫压裂技术主要适应于低压、低渗、强水敏性的煤层。潘河项目完成了2口井的氮气泡沫压裂施工,成功地将单井煤层气日产量提高了3倍左右。潘庄项目进行了氮气泡沫压裂对比试验,试验井煤层气日产量比参照井提高了1倍左右。在韩城开发试验项目中,通过氮气泡沫压裂技术的实际实施,分析了该项技术对特定煤层气地质条件的适应性,为我国应用此项技术积累了宝贵经验。
1.2.4 我国煤层气研究及勘探阶段
我国煤层气勘探开发起步较晚,从20世纪50年代开始至今,大体可分为3个阶段。
1.2.4.1 煤矿瓦斯井下抽放与利用阶段
自20世纪50年代开始到70年代末,我国煤层气勘探开发的主要目的是为减少煤矿瓦斯灾害而进行的煤矿井下瓦斯抽放与利用。我国煤矿井下抽放煤层气已有较长的历史。1980年,煤层气抽放量已达2.934×108m3,其中0.1×108m3以上的矿井就有5个。1996年,抽放量达6.338×108m3,抽放量在0.1×108m3以上的有16个矿区。这些对于减少井下瓦斯事故、保护环境及改善能源结构均有重要意义。瓦斯抽放也是煤层气开发的一项有效技术。
1.2.4.2 煤层气勘探开发试验初期阶段
20世纪70年代末至90年代初,我国以煤矿安全为主要目的,部分矿井同时进行煤层气开采试验,并进行了水力压裂试验和研究。这一阶段主要是借用美国的技术和经验,但对于我国地质条件复杂性研究不够深入,因此未获得突破性进展。但是也在煤层气的勘探开发取得了一定认识,积累了一些经验,学到了一些先进技术。
1.2.4.3 煤层气勘探开采试验全面展开阶段
20世纪90年代初至今,我国从优质能源的利用出发,开展了煤层气的勘探试验,取得了实质性的突破与进展。石油、煤炭、地矿系统和部分地方政府积极参与这项工作,并在20世纪90年代初成立了专门的煤层气研究机构,许多国外公司也积极在中国投资进行煤层气勘探试验。1990年以来,我国已有30多个含煤区煤层气勘探钻井,已钻成勘探和生产试验井119口,取得了一批储层测试参数和生产参数,并在柳林、晋城、大城及铁法等含煤区获得了工业气流。这一阶段我国的煤层气勘探,无论是地质选区评价,还是工艺技术都有了突飞猛进的发展,取得了实质性的突破,但对我国复杂地质条件下煤层气的富集高产规律认识还不够深入,工艺技术还未完全过关,煤层气地质选区评价仍是此阶段首要的研究课题。
1.2.5 煤成气地质研究与开发简况
煤成气也是一种非常重要的天然气,世界上很多国家在开采煤成气。我国一些大型煤产地也是煤成气田,如鄂尔多斯地区、华北各含煤区,都蕴藏大量煤成气藏。例如中原油田煤成气的勘探主要集中在东濮凹陷,已找到了文23、白庙及户部寨等古生新储煤成气田和混合气田,其中文23煤成气田已探明地质储量达149.4×108m3,为中原油田的主力气田。2003年,东濮凹陷文古2 井于上古生界石千峰组3813.5~3834.3 m 井段(16.8 m/3层)进行压裂,日产天然气1.1×104m3、油7.0 m3。华北苏桥的煤成气聚集于奥陶系,中原的“文23”煤成气藏和白庙混源气藏聚集于第三系沙河街组。济阳地区的155井和孤北1井气藏聚集于石炭、二叠系储层内,而曲古1井煤层甲烷聚集于第三系沙河街组二段内。
煤成气勘探开发已经具有比较多的研究实践,国内外研究人员取得了很多研究成果(M.Teichmuller,1983;B.Waiter等,2002;杨俊杰等,1987;戴金星等,2001;张新民等,2002)。
总的看来,国内外煤成气地质研究具有如下发展趋势:①十分重视煤系有机质的来源和显微组成,并将其与生烃潜力、产气量紧密联系起来;②分析化验不断采用高新技术,如天然气中微量生物标志物的富集与分析、单体烃同位素分析及含氮化合物分析等;③采用系统动态的观点,将天然气的生运聚散作为一个动态演化的系统,对该系统的研究不断由定性、半定量向定量化发展;④模拟实验更为符合实际,不仅模拟不同显微组分的生烃演化规律,而且对煤系地层烃类的排出、二次运移至聚集的过程都进行了实验探索,获得了多项参数;⑤对煤层本身的储集性能和封盖能力有了进一步的认识。
距今大约2000多年前,古希腊开始开采和利用煤炭,而中国则是在3000多年前就开始以煤炭作为燃料的。但是,煤炭的真正被广泛用作能源是17 世纪以后的事了,进入了17世纪后,由于手工业的蓬勃发展,木柴作为燃料越来越不能满足人类的需要了,煤炭便取代了木柴成为世界的主要能源。
扩展资料
意义:煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一,进入二十一世纪以来,虽然煤炭的价值大不如从前,但毕竟目前和未来很长的一段时间之内煤炭还是我们人类的生产生活必不可缺的能量来源之一,
煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定,煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。
参考资料来源:百度百科-煤炭