如何更好開發利用關閉廢棄礦井殘存煤層氣

文/劉 君

國家能源局主辦、重慶能源集團承辦的關閉礦井殘存煤層氣開發利用技術交流會現場

隨著煤炭行業持續淘汰落后產能，一大批災害嚴重、煤炭資源枯竭的煤礦陸續關閉退出，礦井關閉后仍殘存大量煤層氣（煤礦瓦斯）資源，如何更好開發利用這些煤層氣，是一個重要的現實課題。

2019年12月5日，國家能源局煤炭司在重慶市召開關閉礦井殘存煤層氣開發利用技術交流會，交流重點產煤地區和重點煤炭、煤層氣企業經驗，推動關閉礦井殘存煤層氣（煤礦瓦斯）資源開發利用，防范關閉礦井瓦斯事故，減少溫室氣體排放。會議指出，開發利用關閉礦井殘存煤層氣，是防范關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，專家學者和企業代表通過深入研討和交流，提出了政策和技術方面的建議，闡明了可行實施路徑，必將有力推動關閉礦井殘存煤層氣開發利用深入實施，取得更大成效。

關閉礦井殘存瓦斯也是“富礦”

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

2018年10月1日，冀中能源張礦集團宣東煤礦關閉封填風井期間發生瓦斯爆炸事故，導致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，重慶市綦江區石壕鎮梨園壩煤礦工人在豎井井口進行封閉作業時發生瓦斯爆炸，導致5人死亡。

劉文革認為，廢棄煤礦富集的大量煤層氣，包括殘存的瓦斯，既是災害，也是極具開發價值的“富礦”。他說，生產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萬億立方量級。

重慶能源集團科技公司董事長沈大富是煤礦瓦斯治理專家，他從專業的角度分析指出，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；另一個是現有技術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，采空區瓦斯積聚。

在“關閉礦井殘存煤層氣開發利用技術交流會”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，全國累計關閉煤礦近3萬處，“十三五”末及今后一段時間，還將關閉一批30萬噸以下煤礦及資源枯竭礦井。這些已經關閉和將要關閉的煤礦，有相當部分是高瓦斯礦井，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，中國礦業大學教授桑樹勛曾介紹，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。由于生產礦井部分殘煤中氣體尚未完全解吸，且采動影響范圍內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。

而據重慶召開的這次“關閉礦井殘存煤層氣開發利用技術交流會”披露，全國2011年以來新增關閉煤礦7800多處。預計2020年關閉礦井將達12000處，2030年達15000處。測算全國關閉煤礦殘存煤層氣資源達5000億立方米，僅山西就有2000億立方米。

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

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

據重慶中梁山公司介紹，公司利用礦區緊靠重慶主城區的地理位置優勢，從1986年開始規模化開發利用瓦斯，30余年累計抽采瓦斯量13.4億立方米，利用瓦斯9.66億立方米。停產關閉后繼續抽采殘存瓦斯，從2017年關閉至今，共抽采利用瓦斯1.15億立方米，收入9200萬元（含國家抽采利用補貼），實現利潤3082萬元。供氣范圍覆蓋重慶市三個大區100平方千米的8萬余戶居民、工業用戶、商業用戶。

劉文革強調，如此巨量的清潔能源資源，非常寶貴。開發利用關閉廢棄煤礦殘存的非常規天然氣，勢在必行，也大有可為。

殘存氣開發利用正當其時

資料顯示，關閉和廢棄礦井殘存煤層氣（瓦斯）的抽采利用，發達產煤國家早就在進行，并且已經積累了成熟的政策體系和豐富的經驗。中國應該借鑒，加大關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，堅持以人為本理念，加大了煤礦安全生產監管力度，這使得煤層氣開發受到前所未有的重視，關閉和廢棄礦井殘存煤層氣（瓦斯）的抽采和利用價值得以提升。

安徽理工大學能源與安全學院薛生教授認為，廢棄礦井中的瓦斯會通過各種裂隙或封閉不嚴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天然氣抽采利用的新增長點。

瓦斯發電車間

晉城無煙煤集團副總經理王保玉認為，廢棄礦井瓦斯抽采利用效應體現在三個方面：一是安全效益，可治理煤礦井下瓦斯積聚帶來的安全風險，保障煤礦安全生產；二是環保效益，可減少溫室氣體排放，促進煤炭綠色低碳發展；三是經濟效益，可變廢為寶，開發利用清潔能源。

山西省自然資源廳油氣處王俊明副處長則表示，探索開發利用采空區煤層氣資源，具有社會、經濟等多重效益。一是可以有效增加全省清潔能源供應，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；四是可以減少溫室氣體排放。正因為如此，國家制定的《煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用“十三五”規劃》，將關閉礦井瓦斯開發利用示范工程列入其中，提出實施廢棄礦井殘余瓦斯抽采利用示范工程，研發推廣廢棄礦井殘余瓦斯抽采利用技術。

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利用重點工作之一。同時將關閉礦井瓦斯開發利用系統，列入2016、2017和2018年中央預算內資金支持范圍。

對此，任育之指出，開發利用這些瓦斯，既是有效利用清潔能源資源，減少溫室氣體排放的要求，也是防范關閉礦井瓦斯災害的治本之策，效益多元，意義重大，正當其時。同時，開發廢棄煤礦殘存煤層氣（瓦斯），也有技術支撐，目前國內許多礦區借鑒國外的成功做法，開展了試驗性開發利用，已經涌現出一些代表性企業和示范性項目。

據介紹，山西省晉煤集團藍焰煤層氣公司經過不斷摸索實踐，開展項目攻關，初步形成了煤炭采空區（廢棄礦井）煤層氣集資源評價、開發設計、鉆井施工、安全抽采、運行管理、合理利用等一系列技術工藝，使抽采實驗實現了過程可控、利益可期，為采空區煤層氣地面抽采奠定了良好基礎，取得了良好效益。與整裝煤層氣礦區的地面抽采相比，采空區抽采雖然可持續時間短，但一些區域具有成本較低、見效較快、單井出氣量大等優勢；晉煤集團藍焰煤層氣公司已建成投運采空井22口，平均日產氣量約4.2萬立方米，并且實現了一定的盈利，同時，為有效消除瓦斯溢出災害事故、減少安全隱患，高效利用煤層氣資源、促進礦區綠色發展提供了有益經驗。

山西省在關閉和廢棄礦井煤層抽采上形成了比較系統的經驗。他們對煤炭與煤層氣礦業權重疊區范圍內的采空區（廢棄礦井），采取井上下聯合方式抽采煤層氣，同時簽署煤層氣與煤炭礦業權重疊區資源利用和安全互保協議，加強重疊雙方協調、合作，穩步推進煤炭采空區（廢棄礦井）煤層氣抽采試驗，規避了礦業權的紛爭。在煤礦閉坑后一個時期內，繼續運行煤層氣地面抽采、煤礦瓦斯井下利用系統，實現煤炭采空區（廢棄礦井）煤層氣資源“能用則用”。

以上表明，開發關閉煤礦殘存煤層氣在經濟、技術上是可行的。

開發存在的問題及建議

業內有專家認為，西方發達國家的經驗有借鑒意義，但我們應該走自己的路。中國關閉礦井廢棄煤層氣的開發利用，優勢是殘煤和殘氣的量大，閉礦后未進行地面排水，有利于氣體的保存；而且地面開發技術也較為成熟。劣勢主要是關井后缺乏長期持續的監測，礦井封閉不嚴可能導致瓦斯逸散。

還有一些專家認為，中國的礦井采空區和廢棄煤礦的瓦斯地面抽采，其實還處于起步階段，基礎理論研究、開發利用技術、產業支持政策，都沒有跟上。不同煤礦的情況也千差萬別，國外和國內煤礦的經驗不能照搬照套。

作為煤礦瓦斯研究的權威專家袁亮則認為，關閉礦井殘存瓦斯抽采面臨的問題，主要是勘查開發缺少行業技術標準，廢棄礦井瓦斯二次成藏機理與分布特點的評估缺少科學性。廢棄礦井殘存非常規天然氣種類較多，其分布及遷移規律、采動解析、擴散及特征都有待研究探索。煤礦蓋層封蓋能力評價、資源量評估、井下工程改造、礦井水涌出預測及控制等關鍵技術也急需加大力度。關閉煤礦管理的政策法規和技術標準不健全，礦井蘊藏的煤層氣資源所有權尚不清晰，開發面臨法律和經濟風險。

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，但基礎資料嚴重缺失，抽采選區近似“黑箱”操作，氣井成功率極低，投資風險大。而且采空區和廢棄礦井可抽采的空間極為分散，單井產量有限，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，袁亮建議對主要產煤區進行一次專題調研，以便有針對性地采取有效對策。

晉城集團提出三條建議，一是簡化采空區、關閉（廢棄）礦井煤層氣礦業權審核程序。將采空區、關閉(廢棄）礦井煤層氣視為可再生能源，不再單獨設立礦業權。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企業與煤炭礦業權人開展合作，建立合理的權責和利益分配機制，合作攻關、制定標準、建立制度，推動試點范圍擴大；三是出臺支持集裝箱式煤層氣移動發電項目的政策，為煤層氣移動發電網提供方便。

劉文革特別強調，關閉廢棄礦井殘存瓦斯開發的不確定因素較多，開發風險大，需要在貸款、稅收、財政等方面對煤礦關閉地區的土地、環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，以增加礦區及周邊社區清潔能源供應。在性質上，可以把關閉礦井瓦斯開發視為煤層氣開發的一種形式，是隸屬于煤層氣的獨立礦種。這有利于避免礦權紛爭。

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起草了《關于促進關閉礦井煤礦瓦斯治理與利用的指導意見》，正在修改完善。希望各地對關閉礦井煤礦瓦斯治理與利用給予重視，積極推動這項工作有序開展，不要等、靠、要。