“雙碳”目標下煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源再利用的政策研究

楊 函，連碧鵬，史建儒，和麗娜

(1.山西地質博物館，山西 太原 030024；2.山西省自然資源廳油氣處，山西 太原 030024)

2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出：“中國的二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”[1]。在我國能源產業結構中，產生碳排放的化石能源(煤炭、石油、天然氣等)占能源消耗總量的84%[2]。在我國以煤炭為主導的能源結構背景下，要實現2060年碳中和的目標，除了要大幅發展可再生能源外，還需要大力推進化石能源清潔高效利用[3-5]。

當前，煤炭行業供給側結構性改革持續推進，國內綠色煤炭資源量逐年減少，廢棄礦井數量日益增多。袁亮院士[6]認為，開發利用好廢棄礦井資源是構建清潔低碳、安全高效能源體系的重要戰略部署，同時是踐行“雙碳”目標的重要舉措。山西省作為具有悠久歷史的產煤大省，現存數量眾多的煤礦采空區(廢棄礦井)。由于觀念、技術、資金等多方面原因，廢棄礦井中蘊藏的巨量煤層氣資源長期沒有得到開發，任其自由逸散至地表，不但造成了巨大的資源浪費，加劇了溫室效應，也給礦區人民的生命財產安全帶來了隱患。因此，對煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源進行開發利用是提高資源綜合利用率，實現煤炭產業清潔安全低碳高效發展，促進煤礦安全生產，實現溫室氣體減排的必由之路。

結合“雙碳”目標背景，本文分析了山西省煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源賦存情況，梳理了開發利用煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源的必要性和可行性，剖析了現階段開發利用所面臨的問題，提出了規范開發的政策性建議。

1 資源賦存情況

山西省作為產煤大省，經過數十年的大規模開采，形成了約4 027 m2的煤礦采空區，廢棄封閉的礦井中賦存著大量的煤層氣資源。2016年，原山西省國土資源廳組織實施了煤礦采空區煤層氣資源調查評價，初步評價成果如下所述。

1) 總量可觀，相對集中。山西省有開發利用價值的采空區面積約2 052 m2，預測殘余煤層氣資源量約726億m3。其中，7個瓦斯含量較高的礦區(西山礦區、陽泉礦區、武夏礦區、潞安礦區、晉城礦區、霍東礦區、離柳礦區)的采空區面積約870 m2，預測煤層氣資源量303億m3[7](表1)。

2) 點多面廣，情況復雜。一是由于歷史上山西省煤炭生產存在多、小、散、亂等特點，高峰時全省有煤礦7 000多座，煤礦生產形成自然廢棄(關閉)的礦區眾多；二是經歷多年持續的煤礦秩序整頓，以及全省性的煤礦資源有償使用、煤炭企業兼并重組，在關閉小礦、資源枯竭礦的同時，形成了眾多政策性關閉礦(礦區)；三是部分資源枯竭或整合關閉礦井，采空區多積水，部分資料準確性低，如不進行較系統的積水探查和疏放，可能危及礦井安全生產。

3) 礦業權交錯，邊界模糊。煤炭采空區大多與已設煤炭、煤層氣礦業權重疊，采空區邊界模糊，同時部分煤炭礦業權變動、調整多，礦山地質資料不完整，在設置采空區礦業權時存在一定難度。

4) 賦存特征大致可分為兩類：一類為回采率低、小煤窯整合礦區，另一類為回采率高的大礦采空區。評價結果顯示小窯整合礦區有一定的煤層氣資源，資源比較豐富。 以山西省晉城礦區為例，晉能控股集團有限公司現有的62個礦井中，超過1/3是煤與瓦斯突出礦井，其采空區剩余煤層氣含量為7 m3/t。在未開采前，沁水煤田煤層氣井實測值一般大于10 m3/t，煤田鉆孔甲烷濃度一般在80%以上。晉城礦區已施工10口關閉煤礦地面井，其中7口井成功產氣，每口井平均產氣量可達到2 000 m3/d，瓦斯濃度約為90%，初步顯現了晉城礦區關閉煤礦煤層氣(煤礦瓦斯)開發的潛力，對我國關閉煤礦煤層氣(煤礦瓦斯)開采利用具有重要的指導意義[8-9]。

表1 主要礦區采空區煤層氣資源情況評價表Table 1 Evaluation of CBM resources in goaf ofmain mining areas

2 開發煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源的必要性和可行性

2.1 現有政策支撐

1) 國家鼓勵煤炭和煤層氣資源綜合開發利用。為鼓勵我國煤層氣產業發展，國務院辦公廳、原國土資源部、財政部、商務部等先后出臺了《關于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若干意見》(國辦發〔2006〕47號)、《關于加強煤炭和煤層氣資源綜合勘查開采管理的通知》(國土資發〔2007〕96號)、《關于加快煤層氣抽采有關稅收政策問題的通知》(財稅〔2007〕16號)、《關于進一步擴大煤層氣開采對外合作有關事項的通知》(商資函〔2007〕第94號)等鼓勵性文件，支持和鼓勵煤炭礦業權人綜合勘查開采煤層氣資源，促進煤炭和煤層氣資源綜合開發利用。此外，還從煤層氣價格、費用、財政補貼、稅收、利用等方面給予了政策支持，給煤層氣產業發展提供了良好的政策環境。

2) 山西省政府規章明確要求充分利用本礦區內(含采空區、廢棄礦井)的煤層氣資源。2020年5月1日起實施的《山西省煤層氣勘查開采管理辦法》(山西省人民政府令第273號)第二十四條明確規定：“煤炭企業應當按照要求合理安排煤炭生產和煤層氣(煤礦瓦斯)抽采布局和時序，充分利用本礦區內(含采空區、廢棄礦井)煤層氣資源”。

2.2 具備安全和環保效益

煤層氣的主要成分是甲烷，甲烷的溫室效應是CO2的21倍，對臭氧層的破壞程度是CO2的7倍。對煤層氣的開發和利用，還可以最大程度地減少因煤礦開采、排放甲烷氣體對大氣造成的污染。2016年以來，因國家化解過剩產能，山西省政策性關閉煤礦128座。今后數年，伴隨著清潔能源體系建設與碳達峰進程，將有一批煤礦陸續關閉，不可避免地形成一大批煤炭廢棄礦井。有效利用這些礦區剩余煤層氣資源，對于消除礦區安全隱患、增加清潔能源供應、減少碳排放等均具有積極意義。

2.3 盤活廢棄礦區閑置資源

引導煤礦廢棄礦井繼續抽采利用煤層氣，既能盤活礦區剩余煤層氣、建設用地等閑置資源，提高資源利用效率[10]，也有助于延長企業存量資產(廠房、電力設施、道路等)利用時間，支持職工再就業，還可以激勵更多企業在煤炭生產過程中提前布局地面煤層氣、井下煤礦瓦斯抽采利用系統，提高“采煤采氣一體化”水平。

2.4 國內外已有類似成型經驗

2010年底，德國運行的廢棄礦井瓦斯抽采利用項目不少于36個，大多數為瓦斯發電和熱電聯供，年抽采量達25億m3。2011年，美國約有38個廢棄礦井實施了瓦斯地面抽采和利用，抽采利用總量約為1.6億m3。2014年，英國廢棄礦井瓦斯涌出量約為0.9億m3，回收利用量約為0.7億m3[11]。近年來，山西燃氣集團有限公司經過不斷摸索實踐、項目攻關，初步形成了集資源評價、開發設計、鉆井施工、安全抽采、運行管理、合理利用為一體的完整技術體系，已建成投運采空區井22口，平均日產氣量約4.2萬m3，為山西省煤礦采空區(廢棄礦井)地面抽采利用煤層氣提供了經驗[12-14]。

2.5 具有良好的經濟效益和社會效益

在經濟效益方面，與煤層氣地面抽采相比，采空區抽采在一些區域具有成本較低、見效較快、單井出氣量大等優勢。據山西省能源部門公布數據，山西省煤礦瓦斯利用率不足50%，直排現象禁而未絕(注：2007年原環境保護部即明確“禁止甲烷濃度大于30%的瓦斯直接排放”)。以2020年山西省每年煤礦瓦斯折純利用60億m3推算，如提高2個百分點，將增加1.2億m3煤層氣供應量，創造約2億元的直接經濟效益。 在社會效益方面，將采空區(廢棄礦井)殘余的煤層氣資源“吃干榨凈”，既可增加清潔能源有效供給，還可減少采空區瓦斯沿裂縫向地表逸散給附近居民造成的安全隱患，是進行采空區綜合治理、實現煤炭綠色安全發展的重要途徑[15]。

3 開發利用存在的困難和問題

3.1 規模開發受礦業權設置制約，地質資料相對較少

目前山西省尚未設置煤礦采空區煤層氣礦業權，如果開發企業按照常規煤層氣審批流程辦理礦權，采空區(廢棄礦井)產氣量可能達不到儲量下限標準，導致無法取得采礦權；同時，眾多已經關閉的小礦(礦區)，以及部分由小礦整合而成的保留礦井，因歷史上礦山地質機構不健全，導致礦山地質資料部分或者全部缺失，采空區界線、煤層氣(煤礦瓦斯)賦存及抽采利用情況等均不清楚。 此外，可能還存在與煤炭礦業權人分擔礦山環境恢復治理等法定義務的問題，開發企業面臨較大的法律風險和經濟風險。

3.2 點上利用已具備一定基礎，但面上展開仍處于起步階段

雖然山西燃氣集團有限公司在采空區抽采利用方面初步形成了技術體系，但在基礎理論研究、開發利用技術、安全保障措施等方面仍存在諸多不足，國內也沒有相應的技術規范標準，需要企業在實踐中進一步制定完善。同時，開發企業通常很難獲取作業范圍內煤礦采掘平面圖和井上下對照圖等關鍵基礎資料，導致鉆井打到煤柱和積水區的概率較高，影響采空區(廢棄礦井)煤層氣的安全高效開發。

3.3 具備良好的資源環境效益，但經濟投資收益較差

與整裝煤層氣礦區的地面抽采相比，采空區抽采雖然穩定持續抽采時間較短，但一些區域具有成本較低、見效較快、單井出氣量大等優勢；同時，對于有效消除瓦斯溢出等礦山災害具有積極作用。但總體上看，采空區在空間上一般比較分散，資源豐度偏低，采用煤層氣移動式發電站/壓縮或液化等利用模式，成本相對較高，影響抽采企業的經濟效益和開發利用積極性。

4 政策建議

4.1 分情況設置礦業權，解決轉采問題

對煤礦采空區(廢棄礦井)的煤層氣資源開發利用設置礦業權時，可采取以下兩種方式。

1) 以邀請招標的形式公開出讓探礦權。根據煤炭采空區煤層氣資源調查評價結果，優選部分區域，向具備條件的煤炭/煤層氣抽采企業發出邀請，通過綜合評標后確定實施企業，并允許其通過試采實現資源利用，提交探明儲量的，可轉為采礦權。此種方式的缺點是具備采空區抽采煤層氣能力的企業不多，難以形成有效競爭；優點是后期運行及投融資、就地轉化等更易實施。

2) 沿用省地勘基金項目的運作方式。即在煤礦采空區(廢棄礦井)區域，以設置政府持有的煤層氣探礦權+允許報告后開采的形式，來勘查評價、利用煤礦采空區(廢棄礦井)的煤層氣資源。此種方式的優點是設置探礦權時較為方便(可由主管部門事業單位代政府持有礦業權)，缺點是需要注入財政資金進行調查評價，在審批轉采時存在問題(抽采主體應為營利法人)。近年來，中國地質調查局將部分國家項目施工成型的油氣井就近交由地方國有企業使用的辦法，可供借鑒。

4.2 出臺相關優惠政策，鼓勵繼續抽采煤層氣

1) 對在煤礦采空區(廢棄礦井)出讓煤層氣探礦權，免收礦業權使用費。原國土資源部關于印發《關于東北地區老工業基地土地和礦產資源若干政策措施》的通知(國土資發〔2005〕91號)明確，“凡進入三次采油的和利用煤田廢舊井巷工程開采煤層氣的，采礦權使用費可以免繳”。基于此，建議出臺相關政策，爭取對煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣礦業權實行減免礦業權使用費等優惠政策。

2) 創新獎補政策，鼓勵企業持續利用。煤礦采空區(廢棄礦井)殘余煤層氣資源稟賦、開采技術和綜合成本都無法與整裝氣田相比，實現對其充分利用的難度遠遠大于整裝氣田的地面直接抽采，需要在獎補政策上進一步扶持。建議在現有煤層氣獎補政策的基礎上，可按照“分級補貼”原則，采取“濃度越低、補貼越高”的方式對實施企業進行追加補貼。既能激勵更多企業在煤炭生產過程中提前布局煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用系統，又能促使企業充分利用煤礦采空區(廢棄礦井)煤層氣資源，做到對殘余煤層氣資源“可用即用、能用必用”。

3) 由政府牽頭，組織有關單位加大研究力度，適時出臺一批統一的技術規范、技術指南，指導高瓦斯煤礦在煤炭生產閉坑后，繼續運營瓦斯抽采系統，實現采空區煤層氣資源持續利用。在煤炭礦業權自有礦業權范圍內，鼓勵地面抽采企業與煤炭企業在本礦區內合作抽采利用煤層氣，促進煤礦采空區煤層氣資源安全高效利用。

4) 支持煤層氣移動式發電站項目建設。鼓勵企業自用或就近供給礦區居民/企業使用。同時基于廢棄礦井通常配套高壓供電線路的實際情況，積極推廣集裝箱式煤層氣移動電站直接發電上網的利用模式。

4.3 加強監督檢查，保障安全生產

在廢棄礦井區域進行煤層氣抽采利用，安全生產要求更高。政府部門應加大監督檢查力度，保障安全生產，同時要求在煤層氣勘查開采過程中，礦業權人不得恢復煤炭生產(含道路、井場施工等工程出煤)，違者將依法實施處罰。