中国矿业报
2019年10月11日，* * *总理在国家能源委员会会议上指出，根据我国以煤为主的能源资源禀赋，科学规划煤炭发展布局，加快建设输煤大通道，推进煤炭安全绿色开采和煤电清洁高效发展，有效开发利用煤层气。
近日，国家发改委发布《产业结构调整指导目录(2019年版)》，其中鼓励类项目包括煤层气勘探开发利用和煤矿瓦斯抽采利用。实践证明，煤层气的开发利用具有多重价值，不仅可以大幅度降低煤矿瓦斯事故率，减少矿井排放的温室气体，还可以作为清洁能源产生巨大的经济效益，对保障能源安全、降低天然气对外依存度具有重要意义。
瓦斯是煤矿重大事故的主要灾害源。
煤层气，煤矿俗称“瓦斯”，是一种与煤伴生的独立矿产，是一种非常规天然气，也是近20年来国际上兴起的一种清洁、优质的能源和化工原料。煤层气主要由甲烷组成，甲烷是储存在煤层中的烃类气体，主要吸附在煤基质颗粒表面，部分解离在煤体孔隙中。煤层气的热值是一般煤的2-5倍。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13公斤汽油和1.21公斤标准煤，其热值相当于天然气。它可以与天然气混合，燃烧后几乎不产生废气。它是良好的化工原料、发电和住宅燃料。
煤层气作为煤矿中的“瓦斯”，长期以来一直是煤矿重大事故的主要灾害源，由此引发的事故主要有瓦斯爆炸事故和煤与瓦斯突出事故。我国国有煤矿46%为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。发生瓦斯事故时，会诱发顶板、火灾或渗水等次生事故，煤矿发生瓦斯事故的比例极高。其中，瓦斯突出是一种地质灾害，大量有害气体瞬间涌入后会使人窒息，但不一定会爆炸。瓦斯爆炸有三个关键点:一是空瓦斯中氧气含量达到12%以上，二是瓦斯中甲烷浓度达到5%-16%之间，三是有明火，着火温度达到650度以上。实践证明，煤炭开采深度越深，瓦斯释放的瞬时能量越大。目前，我国东部煤矿开采深度逐年增加，瓦斯事故风险越来越高。
为有效控制瓦斯事故，我国煤矿安全监管部门先后制定了“先抽后采、监控为主、以风定产”的“十二字方针”和“通风可靠、抽放达标、监控有效、管理到位”的“十六字制度”，但从其根本出发点来看，更注重预防瓦斯事故。目前，我国煤层气年开采量(地下和地面)接近200亿立方米。2018年，煤矿百万吨死亡率下降到0.093，瓦斯事故死亡58人。煤层气抽采有效遏制了我国煤矿瓦斯事故。
加强煤层气的开发利用，可以变害为宝。
煤矿煤层气的危害不仅会导致瓦斯爆炸或瓦斯突出事故，还会通过排水对大气环境造成严重破坏空。加强煤层气的开发利用，不仅可以遏制瓦斯事故，还可以减少温室气体，作为清洁能源具有巨大的经济效益。
与国际情况相比，我国煤层气赋存条件相对较差，同时由于地质条件复杂、适应技术不到位，煤层气整体产量和利用率还比较低，尤其是低浓度煤层气，很多煤矿只实现了排水空，没有得到合理有效利用，造成了严重的大气污染和温室效应。通常，浓度高于8%的气体可用于发电、民用或工业生产，浓度低于8%的气体将直接排放空。预计我国每年约有100亿立方米煤矿瓦斯和200亿立方米通风瓦斯因利用困难而直接排放空，其温室效应是二氧化碳的21倍。
目前，煤层气作为气体能源家族的三大成员之一，与天然气和天然气水合物的勘探开发一样，越来越受到世界各国的重视。从全球范围来看，全球深度小于2000米的煤层气资源量约为240万亿立方米。美国是世界上煤层气商业化开发最成功的国家。根据英国石油公司的分析，预计2040年左右，天然气在世界一次能源消费结构中的比重将逐渐超过煤炭和石油。
据统计，中国煤层气地质资源量居世界第三位，仅次于俄罗斯和美国，占世界煤层气总量的12%。中国42个主要含煤盆地煤层气地质资源量36.81万亿立方米，深度2000米，资源丰度9800万立方米/平方公里。1500米深度煤层气可采资源量达到10.87万亿立方米，3000米以内远景资源量达到55.2万亿立方米。内蒙古、新疆、山西、贵州和云南因其独特的地质资源，是我国煤层气产业开发规模最大的地区。
2018年，中国可支配能源消费结构中，煤炭占59%，石油占18.9%，天然气仅占7.8%。天然气消费比例远低于近24%的世界平均水平。2018年，我国天然气消费量达到2808亿立方米，其中国内生产1603亿立方米，净进口1205亿立方米，对外依存度已超过45%。随着生态环境保护需求的不断增加，终端能源需求逐步向优质、高效、清洁能源转化，天然气需求将继续快速增长。因此，煤层气的开发利用可以大大提高天然气在能源消费构成中的比重，对保障能源安全具有重要意义。
中国煤层气清洁高效利用简介
中国“十三五”煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划提出，到2020年建成2-3个煤层气产业化基地；煤层气抽采量达到240亿立方米，其中地面煤层气产量100亿立方米，利用率超过90%。煤矿抽采地下瓦斯140亿立方米，利用率超过50%；煤矿瓦斯发电装机容量280万千瓦，民用超过16.81万户。在优质、高效、清洁能源需求日益增加的今天，国家和有关省区出台了多项政策，积极支持和促进煤层气产业特别是煤炭主产区的发展，推进煤层气与煤炭资源联合开采。
目前煤层气的清洁高效利用形式很多，但常见的有燃气发电、工业用气、集中供热、机械动力、汽车动力、家庭炊事等。总之，凡是用天然气的地方，煤层气都可以作为替代品。长期以来，国外对我国煤层气钻采技术实行严格封锁和保密。经过20多年的探索，我国煤层气开发和煤矿瓦斯抽采取得了很大进展，初步形成了一系列勘探、开采和利用技术，许多煤层气企业找到了自己的开采方法。
低浓度瓦斯发电项目可为煤矿提供热、电、冷等多种产品，解决煤泥干燥、井筒加热、生产用电、生产生活用热及制冷等问题。同时，运行中不产生固体废物和废水，产生的废气通过原燃煤锅炉的排气管排放。由于能充分分解气体的主要成分甲烷，排出的气体成分非常接近空 gas。据了解，目前，北京环境科技有限公司、山东紫转换率博新能源公司和盛东公司正致力于低浓度瓦斯利用技术的研发和应用。
山西省是煤层气综合利用的成功省份，山西省煤层气地面抽采量占全国总量的90%。山西晋城是我国最早开发利用煤层气的地区。国内晋煤集团形成了“煤层气、天然气、焦炉气”的多元气体开发利用体系。其倡导的“井下与井下相结合，采煤与采气一体化”模式独具特色，即煤矿地面钻孔与井下抽采相结合，实现煤与瓦斯抽采。如今，沁水煤田已成为中国煤层气开发程度最高、生产活动最活跃的地区之一，煤层气生产井超过11000口。
安徽省淮北矿区示范工程也成功实现了淮北矿区松软煤层条件下的安全高效瓦斯抽采，大大提高了淮北矿区的煤炭产量、瓦斯抽采量和瓦斯抽采率，为我国类似矿区的安全高效瓦斯抽采提供了成功的借鉴和技术支持。这种模式已经推广到全国10多个矿区、100多个矿井。
前不久，甘肃省兰州市红古区海石湾煤矿地面煤层气抽采工程顺利竣工，标志着甘肃省真正拥有了第一口煤层气井。据甘肃省煤田地质局党委书记、局长王永超介绍，该井目的煤层为中侏罗统窑街组二层，埋深适中，含气量大，资源丰度高，赋存条件好，具有良好的煤层气开发前景。
此外，云南、贵州、四川、新疆、内蒙古等省份的煤层气开发利用也取得了较好的效果。
当前煤层气开发利用存在的问题及建议
“十三五”以来，煤层气开发利用虽然取得了较大进展，但也面临诸多问题，突出表现为矿业权垄断、社会资本难以进入；地方投入与收益严重不匹配，煤权、气权归属不统一，产生经济纠纷和安全隐患；资源总体探明率低，后备资源严重不足，整体投入明显减弱；发达地区低产井比例大，产能转化率低，资源利用率低，单井产量低；适合不同地质条件的勘探开发技术尚未形成，等等。对此，笔者提出以下建议，供相关部门决策参考。
首先，迫切建议国家理顺矿产资源监管体制，特别是实施“三气共采”(煤层气、致密气、页岩气)协调发展。新设矿业权依法优先向有技术、有人才、有财力、有经验的企业倾斜，向构造煤、深埋煤、高应力煤倾斜，向废弃煤矿和矿区倾斜，推进煤层气、致密气、页岩气“三气共采”和一体化开发。同时，建立煤层气矿业权定期退出机制，积极引入社会资本，打破垄断僵局。
其次，建议相关部门协调煤层气开发企业与煤炭生产企业的合作，统筹煤层气一体化开发，统筹考虑矿井煤、水、气乃至井下空 in的合理利用，通过数据资本化、算法化管理、精准化运营，使开发企业获得相应的经济效益，产生更大更好的社会效益。
三是在国家层面实施大型煤层气田国家科技重大专项，设立勘探开发创新专项基金，支持煤层气勘探开发基础理论研究和开发利用技术的探索研究。由国家煤层气质检中心、煤与煤层气共采及煤炭资源开发与安全开采国家重点实验室牵头，承担煤层气重大科技研发任务，加快煤层气理论和技术创新。数据显示，“十三五”期间，国家重大科技专项中煤层气项目数量和中央财政投入分别比“十二五”期间下降37.5%和49%。建议继续支持国家科技重大专项，根据实际资源情况，按大盆地、大区域分类开展联合研究，有针对性地解决占我国煤层气资源绝大部分的难采气田的技术难题。
总之，从长远和全面的角度来看，推动科技进步和市场化发展是中国煤层气产业发展的两大重要引擎，是煤层气产业发展的双翼。要围绕煤层气科技瓶颈，加强基础研究和示范工程，逐步探索出一系列适合我国各种煤层气资源的技术、工艺和装备；培育和建立煤层气市场化开发机制，积极引入社会资本，打破刚性垄断局面，支持符合条件的煤层气企业上市融资，切实提高煤层气产业的经济效益和社会效益，最终为我国生态文明建设和保障能源安全与有效供给做出应有的贡献。(作者张，中电传媒能源信息研究中心研究员)
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