如何更好開發(fā)利用關(guān)閉廢棄礦井殘存煤層氣

文/劉 君

國家能源局主辦、重慶能源集團(tuán)承辦的關(guān)閉礦井殘存煤層氣開發(fā)利用技術(shù)交流會現(xiàn)場

隨著煤炭行業(yè)持續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，一大批災(zāi)害嚴(yán)重、煤炭資源枯竭的煤礦陸續(xù)關(guān)閉退出，礦井關(guān)閉后仍殘存大量煤層氣（煤礦瓦斯）資源，如何更好開發(fā)利用這些煤層氣，是一個重要的現(xiàn)實(shí)課題。

2019年12月5日，國家能源局煤炭司在重慶市召開關(guān)閉礦井殘存煤層氣開發(fā)利用技術(shù)交流會，交流重點(diǎn)產(chǎn)煤地區(qū)和重點(diǎn)煤炭、煤層氣企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，推動關(guān)閉礦井殘存煤層氣（煤礦瓦斯）資源開發(fā)利用，防范關(guān)閉礦井瓦斯事故，減少溫室氣體排放。會議指出，開發(fā)利用關(guān)閉礦井殘存煤層氣，是防范關(guān)閉礦井瓦斯事故的有效途徑，也是綜合利用能源資源和減少溫室氣體排放的重要舉措，效益多元，意義重大。同時，專家學(xué)者和企業(yè)代表通過深入研討和交流，提出了政策和技術(shù)方面的建議，闡明了可行實(shí)施路徑，必將有力推動關(guān)閉礦井殘存煤層氣開發(fā)利用深入實(shí)施，取得更大成效。

關(guān)閉礦井殘存瓦斯也是“富礦”

應(yīng)急管理部信息研究院副院長劉文革分析指出，關(guān)閉礦井的殘存瓦斯，是安全的極大隱患。

2018年10月1日，冀中能源張礦集團(tuán)宣東煤礦關(guān)閉封填風(fēng)井期間發(fā)生瓦斯爆炸事故，導(dǎo)致4人受傷，并造成百米以外的京張高速公路部分車輛受損。2018年10月15日，重慶市綦江區(qū)石壕鎮(zhèn)梨園壩煤礦工人在豎井井口進(jìn)行封閉作業(yè)時發(fā)生瓦斯爆炸，導(dǎo)致5人死亡。

劉文革認(rèn)為，廢棄煤礦富集的大量煤層氣，包括殘存的瓦斯，既是災(zāi)害，也是極具開發(fā)價(jià)值的“富礦”。他說，生產(chǎn)礦井部分殘煤中氣體在煤炭開采過程沒有完全解吸，而且采動影響范圍內(nèi)鄰近煤層也賦存著大量氣體。推測中國煤炭資源枯竭礦井煤層氣資源可達(dá)萬億立方量級。

重慶能源集團(tuán)科技公司董事長沈大富是煤礦瓦斯治理專家，他從專業(yè)的角度分析指出，我們國家93%的煤礦都是井工開采。礦井殘存瓦斯，主要就在井工開采的高瓦斯關(guān)閉煤礦之中。廢棄礦井殘存瓦斯來源主要有兩個，一個是保留煤柱、含氣巖層、未來得及開采煤層的瓦斯；另一個是現(xiàn)有技術(shù)條件限制下礦井煤炭資源回收不凈而未完全解吸的瓦斯，開采擾動形成的巷道與裂隙瓦斯積聚，采空區(qū)瓦斯積聚。

在“關(guān)閉礦井殘存煤層氣開發(fā)利用技術(shù)交流會”的開場白中，國家能源局煤炭司副司長任育之披露，從2010年以來，全國累計(jì)關(guān)閉煤礦近3萬處，“十三五”末及今后一段時間，還將關(guān)閉一批30萬噸以下煤礦及資源枯竭礦井。這些已經(jīng)關(guān)閉和將要關(guān)閉的煤礦，有相當(dāng)部分是高瓦斯礦井，殘存著大量瓦斯。

此前，在2014年召開的國際煤層氣暨頁巖氣研討會上，中國礦業(yè)大學(xué)教授桑樹勛曾介紹，1949年至2012年，我國井工開采方式下殘煤資源總量為582.7億噸。其中，高階殘煤101.8億噸，中煤階殘煤441.7億噸，低煤階殘煤39.2億噸。由于生產(chǎn)礦井部分殘煤中氣體尚未完全解吸，且采動影響范圍內(nèi)臨近煤層賦存大量氣體，我國殘煤賦存煤層氣資源總量在1132.7至2187.2億立方米之間。

而據(jù)重慶召開的這次“關(guān)閉礦井殘存煤層氣開發(fā)利用技術(shù)交流會”披露，全國2011年以來新增關(guān)閉煤礦7800多處。預(yù)計(jì)2020年關(guān)閉礦井將達(dá)12000處，2030年達(dá)15000處。測算全國關(guān)閉煤礦殘存煤層氣資源達(dá)5000億立方米，僅山西就有2000億立方米。

安徽理工大學(xué)校長、中國工程院院士袁亮披露，從2014年至今，五大區(qū)關(guān)閉廢棄煤礦的殘存瓦斯量的情況如下：晉陜蒙寧甘地區(qū)關(guān)閉煤礦302對，煤層氣資源預(yù)估量138億立方米；華東區(qū)關(guān)閉煤礦316處，煤層氣資源預(yù)估量26億立方米；東北區(qū)關(guān)閉煤礦563處，煤層氣資源預(yù)估量10億立方米；華南區(qū)關(guān)閉煤礦2986處，煤層氣資源預(yù)估量15億立方米；新青區(qū)（新疆和青海)，關(guān)閉煤礦166處，煤層氣資源量預(yù)估為4億立方米。

由此可知，中國關(guān)閉廢棄煤礦殘存的煤層氣（瓦斯）量巨大，是具有開發(fā)價(jià)值的“富礦”。

據(jù)重慶中梁山公司介紹，公司利用礦區(qū)緊靠重慶主城區(qū)的地理位置優(yōu)勢，從1986年開始規(guī)模化開發(fā)利用瓦斯，30余年累計(jì)抽采瓦斯量13.4億立方米，利用瓦斯9.66億立方米。停產(chǎn)關(guān)閉后繼續(xù)抽采殘存瓦斯，從2017年關(guān)閉至今，共抽采利用瓦斯1.15億立方米，收入9200萬元（含國家抽采利用補(bǔ)貼），實(shí)現(xiàn)利潤3082萬元。供氣范圍覆蓋重慶市三個大區(qū)100平方千米的8萬余戶居民、工業(yè)用戶、商業(yè)用戶。

劉文革強(qiáng)調(diào)，如此巨量的清潔能源資源，非常寶貴。開發(fā)利用關(guān)閉廢棄煤礦殘存的非常規(guī)天然氣，勢在必行，也大有可為。

殘存氣開發(fā)利用正當(dāng)其時

資料顯示，關(guān)閉和廢棄礦井殘存煤層氣（瓦斯）的抽采利用，發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國家早就在進(jìn)行，并且已經(jīng)積累了成熟的政策體系和豐富的經(jīng)驗(yàn)。中國應(yīng)該借鑒，加大關(guān)閉和廢棄礦井殘存煤層氣（瓦斯）的抽采利用力度。

我國向世界承諾減少大氣污染排放，加快了能源替代和清潔利用的步伐，同時，堅(jiān)持以人為本理念，加大了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，這使得煤層氣開發(fā)受到前所未有的重視，關(guān)閉和廢棄礦井殘存煤層氣（瓦斯）的抽采和利用價(jià)值得以提升。

安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院薛生教授認(rèn)為，廢棄礦井中的瓦斯會通過各種裂隙或封閉不嚴(yán)的井筒等向地面逸散，既污染大氣，又威脅礦井安全，抽采出來卻是清潔能源，廢棄礦井瓦斯抽采是非常規(guī)天然氣抽采利用的新增長點(diǎn)。

瓦斯發(fā)電車間

晉城無煙煤集團(tuán)副總經(jīng)理王保玉認(rèn)為，廢棄礦井瓦斯抽采利用效應(yīng)體現(xiàn)在三個方面：一是安全效益，可治理煤礦井下瓦斯積聚帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，保障煤礦安全生產(chǎn)；二是環(huán)保效益，可減少溫室氣體排放，促進(jìn)煤炭綠色低碳發(fā)展；三是經(jīng)濟(jì)效益，可變廢為寶，開發(fā)利用清潔能源。

山西省自然資源廳油氣處王俊明副處長則表示，探索開發(fā)利用采空區(qū)煤層氣資源，具有社會、經(jīng)濟(jì)等多重效益。一是可以有效增加全省清潔能源供應(yīng)，保障國家能源安全；二是可以防范瓦斯溢出事故，減少安全隱患；三是有利于相鄰煤礦安全生產(chǎn)；四是可以減少溫室氣體排放。正因?yàn)槿绱耍瑖抑贫ǖ摹睹簩託猓旱V瓦斯）開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，將關(guān)閉礦井瓦斯開發(fā)利用示范工程列入其中，提出實(shí)施廢棄礦井殘余瓦斯抽采利用示范工程，研發(fā)推廣廢棄礦井殘余瓦斯抽采利用技術(shù)。

2016年，國家能源局也將廢棄礦井殘余瓦斯抽采利用，列為煤礦瓦斯防治和煤層氣開發(fā)利用重點(diǎn)工作之一。同時將關(guān)閉礦井瓦斯開發(fā)利用系統(tǒng)，列入2016、2017和2018年中央預(yù)算內(nèi)資金支持范圍。

對此，任育之指出，開發(fā)利用這些瓦斯，既是有效利用清潔能源資源，減少溫室氣體排放的要求，也是防范關(guān)閉礦井瓦斯災(zāi)害的治本之策，效益多元，意義重大，正當(dāng)其時。同時，開發(fā)廢棄煤礦殘存煤層氣（瓦斯），也有技術(shù)支撐，目前國內(nèi)許多礦區(qū)借鑒國外的成功做法，開展了試驗(yàn)性開發(fā)利用，已經(jīng)涌現(xiàn)出一些代表性企業(yè)和示范性項(xiàng)目。

據(jù)介紹，山西省晉煤集團(tuán)藍(lán)焰煤層氣公司經(jīng)過不斷摸索實(shí)踐，開展項(xiàng)目攻關(guān)，初步形成了煤炭采空區(qū)（廢棄礦井）煤層氣集資源評價(jià)、開發(fā)設(shè)計(jì)、鉆井施工、安全抽采、運(yùn)行管理、合理利用等一系列技術(shù)工藝，使抽采實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了過程可控、利益可期，為采空區(qū)煤層氣地面抽采奠定了良好基礎(chǔ)，取得了良好效益。與整裝煤層氣礦區(qū)的地面抽采相比，采空區(qū)抽采雖然可持續(xù)時間短，但一些區(qū)域具有成本較低、見效較快、單井出氣量大等優(yōu)勢；晉煤集團(tuán)藍(lán)焰煤層氣公司已建成投運(yùn)采空井22口，平均日產(chǎn)氣量約4.2萬立方米，并且實(shí)現(xiàn)了一定的盈利，同時，為有效消除瓦斯溢出災(zāi)害事故、減少安全隱患，高效利用煤層氣資源、促進(jìn)礦區(qū)綠色發(fā)展提供了有益經(jīng)驗(yàn)。

山西省在關(guān)閉和廢棄礦井煤層抽采上形成了比較系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。他們對煤炭與煤層氣礦業(yè)權(quán)重疊區(qū)范圍內(nèi)的采空區(qū)（廢棄礦井），采取井上下聯(lián)合方式抽采煤層氣，同時簽署煤層氣與煤炭礦業(yè)權(quán)重疊區(qū)資源利用和安全互保協(xié)議，加強(qiáng)重疊雙方協(xié)調(diào)、合作，穩(wěn)步推進(jìn)煤炭采空區(qū)（廢棄礦井）煤層氣抽采試驗(yàn)，規(guī)避了礦業(yè)權(quán)的紛爭。在煤礦閉坑后一個時期內(nèi)，繼續(xù)運(yùn)行煤層氣地面抽采、煤礦瓦斯井下利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤炭采空區(qū)（廢棄礦井）煤層氣資源“能用則用”。

以上表明，開發(fā)關(guān)閉煤礦殘存煤層氣在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上是可行的。

開發(fā)存在的問題及建議

業(yè)內(nèi)有專家認(rèn)為，西方發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)有借鑒意義，但我們應(yīng)該走自己的路。中國關(guān)閉礦井廢棄煤層氣的開發(fā)利用，優(yōu)勢是殘煤和殘氣的量大，閉礦后未進(jìn)行地面排水，有利于氣體的保存；而且地面開發(fā)技術(shù)也較為成熟。劣勢主要是關(guān)井后缺乏長期持續(xù)的監(jiān)測，礦井封閉不嚴(yán)可能導(dǎo)致瓦斯逸散。

還有一些專家認(rèn)為，中國的礦井采空區(qū)和廢棄煤礦的瓦斯地面抽采，其實(shí)還處于起步階段，基礎(chǔ)理論研究、開發(fā)利用技術(shù)、產(chǎn)業(yè)支持政策，都沒有跟上。不同煤礦的情況也千差萬別，國外和國內(nèi)煤礦的經(jīng)驗(yàn)不能照搬照套。

作為煤礦瓦斯研究的權(quán)威專家袁亮則認(rèn)為，關(guān)閉礦井殘存瓦斯抽采面臨的問題，主要是勘查開發(fā)缺少行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廢棄礦井瓦斯二次成藏機(jī)理與分布特點(diǎn)的評估缺少科學(xué)性。廢棄礦井殘存非常規(guī)天然氣種類較多，其分布及遷移規(guī)律、采動解析、擴(kuò)散及特征都有待研究探索。煤礦蓋層封蓋能力評價(jià)、資源量評估、井下工程改造、礦井水涌出預(yù)測及控制等關(guān)鍵技術(shù)也急需加大力度。關(guān)閉煤礦管理的政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全，礦井蘊(yùn)藏的煤層氣資源所有權(quán)尚不清晰，開發(fā)面臨法律和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

王保玉表示，廢棄煤礦大多是小礦，遺留煤炭多，殘存煤層氣量大，但基礎(chǔ)資料嚴(yán)重缺失，抽采選區(qū)近似“黑箱”操作，氣井成功率極低，投資風(fēng)險(xiǎn)大。而且采空區(qū)和廢棄礦井可抽采的空間極為分散，單井產(chǎn)量有限，管道輸送成本甚高。這兩個問題，對礦井殘存瓦斯抽采利用客觀上形成制約。

針對上述情況，袁亮建議對主要產(chǎn)煤區(qū)進(jìn)行一次專題調(diào)研，以便有針對性地采取有效對策。

晉城集團(tuán)提出三條建議，一是簡化采空區(qū)、關(guān)閉（廢棄）礦井煤層氣礦業(yè)權(quán)審核程序。將采空區(qū)、關(guān)閉(廢棄）礦井煤層氣視為可再生能源，不再單獨(dú)設(shè)立礦業(yè)權(quán)。審核備案取消煤層氣勘查許可證和采礦許可證等前置條件；二是鼓勵煤層氣勘查開發(fā)企業(yè)與煤炭礦業(yè)權(quán)人開展合作，建立合理的權(quán)責(zé)和利益分配機(jī)制，合作攻關(guān)、制定標(biāo)準(zhǔn)、建立制度，推動試點(diǎn)范圍擴(kuò)大；三是出臺支持集裝箱式煤層氣移動發(fā)電項(xiàng)目的政策，為煤層氣移動發(fā)電網(wǎng)提供方便。

劉文革特別強(qiáng)調(diào)，關(guān)閉廢棄礦井殘存瓦斯開發(fā)的不確定因素較多，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大，需要在貸款、稅收、財(cái)政等方面對煤礦關(guān)閉地區(qū)的土地、環(huán)境治理和招商引資方面加大扶持力度，鼓勵抽采廢棄礦井瓦斯，以增加礦區(qū)及周邊社區(qū)清潔能源供應(yīng)。在性質(zhì)上，可以把關(guān)閉礦井瓦斯開發(fā)視為煤層氣開發(fā)的一種形式，是隸屬于煤層氣的獨(dú)立礦種。這有利于避免礦權(quán)紛爭。

國家能源局煤炭司副司長任育之透露，國家能源局煤炭司已經(jīng)起草了《關(guān)于促進(jìn)關(guān)閉礦井煤礦瓦斯治理與利用的指導(dǎo)意見》，正在修改完善。希望各地對關(guān)閉礦井煤礦瓦斯治理與利用給予重視，積極推動這項(xiàng)工作有序開展，不要等、靠、要。