龍口礦區油頁巖開發與利用

摘 要：介紹了中國龍口礦區油頁巖的賦存狀況、井工開采技術，闡述了油頁巖綜合開發利用、形成產業鏈的現狀，為油頁巖開采、綜合利用探索出了新的途徑。

關鍵詞：油頁巖；開發利用

龍礦集團位于山東龍口市境內，是中國唯一的海濱煤炭基地，是一個集煤、電、建筑安裝、汽車運輸、精密鑄造、橡塑制品、建材生產為一體的綜合大型國有企業，企業總資產近50億元，在冊職工13292人，擁有各類技術人員2100余人。

1 油頁巖開發與利用

1.1 開發沿革

1983年12月，北皂煤礦開始采用DY-150采煤機機組正程序試采油頁巖，止1992年5月，共開采油頁巖1.211Mt。由于DY-150采煤機機組的整機性能低，且油頁巖硬度大（f=6.8），機組截割十分困難，造成采煤機機身劇烈振動，各機械部件嚴重磨損，工作面平均月產僅為6～8kt。后來對設備進行了系列改進，但仍不能滿足油頁巖開采的需要，油頁巖開采工作時斷時續。到90年代初，由于國際油價逐漸下降，且油頁巖開發存在著開采技術復雜、成本高、市場銷售困難等問題，1993年，油頁巖開采工作被迫停止，改為開采油頁巖下部的煤2、煤4層。

隨著開采技術的進步和油頁巖綜合利用技術的成熟，在礦區煤炭資源逐漸減少的形勢下，龍礦集團通過市場調研，決定開發利用油2資源，并組織開展了系列技術攻關活動。2005年，北皀煤礦突破了油頁巖反程序開采、油頁巖開采設備選型的技術瓶頸，取得了1301首采面反程序開采的成功。截止2010年9月底，龍口礦區已開采了9個油頁巖工作面（其中：梁家煤礦2個），共計開采油頁巖5.1Mt。預計2010年礦區油頁巖年產量可達到2.0Mt/a（其中：北皂煤礦1.2Mt，梁家煤礦0.8Mt）。從2011年起，礦區油頁巖年產量可達到2.4Mt/a（其中：北皂煤礦1.2Mt，梁家煤礦1.2Mt）。

1.2 礦井開拓與巷道支護

1.2.1 礦井開拓方式

礦區三對礦井均為立井開拓方式。以北皂煤礦為例，礦井通風方式為中央邊界抽出式，副井進風，東、西風井回風。北皂煤礦三個水平同時開采。一水平標高-175m，主采陸地煤2、油頁巖，二水平標高-250m，主采煤4，三水平標高-350m，主采海域煤2。

1.2.2 油頁巖工作面布置

礦區油頁巖采煤方法為傾斜長壁后退式綜合機械化采煤方法，一次采全高的回采工藝。以北皂煤礦1304工作面布置為例，該工作面位于煤1三采區南部，該區域下部3205、3209兩個煤2工作面和兩個4303、4305煤4工作面已采完。1304工作面長不規則，工作面走向長度830m，里段推進長度368m，面長83.7m；外段推進長度447m，面長146.4m。工作面煤及油頁巖總厚度4.86m（其中：煤1平均厚度0.42m；油頁巖平均厚度4.44m）。

1.3 油頁巖利用現狀及經濟效益分析

目前龍口礦區油頁巖主要作為燃料銷售及煉油綜合利用。現礦區已開采9個工作面，開采成本106.3元/t，按目前市場售價270元/t計算，總產量5.1Mt，凈利潤83487萬元。

2 油頁巖綜合利用

2.1 油頁巖綜合利用背景

龍口礦區油頁巖作為一種寶貴資源，具有四高（含油率高、熱值高、揮發份高、附加值高）三低（含硫量低、含氮低、污染低）的優點，不僅可以提取油頁巖油，加工煉制汽、煤油、柴油等石油產品，油頁巖半焦還可用于發電，油頁巖灰可生產建材。龍口礦區油頁巖的開發利用可延長油頁巖產業鏈，培植集團公司新的經濟增長點，油頁巖綜合利用項目完全符合國家的節能減排、開發新能源、資源綜合利用、建設循環經濟等一系列法規和產業政策。尤其是國家“要開展油母頁巖、油砂等非常規油氣資源的調查勘探，增加油氣替代資源儲量”等政策措施的出臺，更為龍口礦區油頁巖綜合利用產業提供了強有力的政策支持和廣闊的發展空間。

2.2 油頁巖綜合利用產業鏈

集團公司2005年開始投資1.83億元建設油頁巖年處理量0.6Mt/a煉油綜合利用項目。2009年1月一期工程點火成功試運行，同年10月二期工程并網運行，產頁巖油0.05Mt/a、半焦0.4 Mt/a，其綜合經濟效益22335萬元。生產的油頁巖半焦可作為集團公司自備58MW矸石熱電廠燃料，配低熱值煤燃料發電，電廠年可增加直接效益5133萬元。發電后產生的870kt粉煤灰可用于集團公司方圓建材有限公司制作粉煤灰磚、加氣混凝土，年增加經濟效益1868萬元。油頁巖煉油產生大量的低熱值瓦斯煤氣，除生產自用給干餾爐供熱、加熱爐和鍋爐燃燒外，干餾每噸油頁巖還可剩余瓦斯煤氣200m3，并通過燃氣發電機組將部分剩余瓦斯煤氣進行綜合利用發電，瓦斯發電設計總裝機容量1.2萬kW（每臺500kW×24臺），分為兩期建設，一期工程投資6500余萬元，裝機容量為6000kW（每臺500 kW×12臺），2010年4月開始運行，年可發電2500萬度，所發電量除供給煉油廠使用外，剩余全部上網。油頁巖綜合利用既避免了資源浪費，又保護了環境。

2.3 環保技術

在油頁巖綜合利用具體設計中，根據生產工藝分別采取了相應的環保處理措施：針對鍋爐和加熱爐排放煙氣中含有二氧化硫問題，采取了濕法脫硫除塵器設備進行處理，使廢瓦斯在燃燒前就基本不含硫，達到煙氣排放標準；針對半焦污水揮發污染問題，則采用“水解酸化+生物接觸氧化”處理工藝對循環使用的生產廢水進行有效處理，降低廢水中的污染物含量。

3 主要結論

①通過對礦區油頁巖反采地質條件變化、礦山壓力顯現及其控制技術、巷道支護技術、回采設備選型等多方面研究，成功實現了油頁巖反程序安全開采。開創了中國井工開采油頁巖的先河，對其它礦井井工開采油頁巖有重要借鑒意義。

②油頁巖開采經濟效益明顯，可延長礦區服務年限，對促進礦區可持續穩定發展有重要意義。

③油頁巖綜合開發利用，使油頁巖作為能源轉化為頁巖油、電力，又能作為建筑材料，實現無固體廢物排放的綜合利用，對于緩解能源供求的緊張局面，具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。

作者簡介：

馬鴻祥，男（1968-），大學學歷，1989年7月畢業于泰安煤炭工業學校采煤專業，采煤工程師，現在龍礦集團鄆城煤礦項目管理處從事技術管理工作。