我国的能源消费结构以煤炭为主，对山西省煤炭资源开发有什么意义

选取煤炭作为自然资源代表的缘由我国煤炭储量世界第一,高储量伴随着高开采量,近几年来,我国煤炭的生产量都达20亿吨左右,其生产量、消费量和供应量大体相当,说明了我国煤炭的自主自给率相当高。而其他资源,如石油、天然汽等很多都需要进口,对外依存度高,很难衡量我国自身资源的特点

（一）减少瓦斯灾害，改善煤矿安全状况

我国煤炭资源41%以上为高瓦斯区，随着开采深度的增加，高瓦斯矿井越来越多，是导致瓦斯事故频发、影响和制约我国煤矿安全状况根本好转的最主要原因之一。若能对其有效地开发利用，则可以从根本上减少瓦斯灾害，并使煤层气成为清洁的燃料和重要的化工原料。2009年，煤矿事故死亡2631人，百万吨死亡率为0.987，首次降至1以下（表8-3，图8-1）。

表8-3 1998-2009年煤炭开采、煤层气产量及煤矿事故死亡人数综合数据表

图8-1 1998～2009年煤炭开采、煤层气产量及煤矿事故死亡人数综合对比图

（二）改善我国能源结构，增加洁净能源供应

随着我国经济快速发展，对能源的需求不断增加。2009年我国原油进口量突破2×108t，随着我国能源结构的调整，对天然气等清洁能源的需求迅速增长，预计到2020年，我国将进口天然气1000×108m3左右。煤层气作为我国现实可靠的替代能源，在当前油、气供需缺口急剧增大的形势下，能有效地缓解我国能源供给的压力。

（三）减少温室气体排放，有效改善大气环境

煤层气主要成分甲烷的温室效应相当于二氧化碳的20倍以上。我国每年因采煤向大气排放的煤层气高达200×108m3，约占世界采煤排放甲烷总量的50%，对大气环境造成严重的破坏，已引起国际社会的普遍关注。

煤层气作为燃料，燃烧产生的环境污染只有石油的1/40，煤炭的1/800，燃烧同样热值的煤层气，排放的颗粒物只有煤炭的1/616。因此，开发和利用煤层气可以减少因采煤造成的煤层气资源浪费，有效减少温室气体排放，改善大气环境。

煤层气是生于煤层、吸附于煤层的高效清洁能源，俗称瓦斯。长期以来只采煤不采气的开采方式，不仅造成煤层气这种宝贵资源严重浪费，而且还造成我国煤矿瓦斯事故频发。未经处理或回收的煤层气直接排放到大气中，也造成了严重的环境污染和资源浪费。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，2006年6月15日，国务院办公厅下发《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》（国办发[2006]47号）。2007年4月27日，国土资源部出台《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》（国土资发[2007]96号），要求对煤炭和煤层气进行综合勘查、开采。

一、加强煤炭和煤层气综合勘查开采是贯彻以人为本，落实科学发展观，建设节约型社会的重要体现

（一）合理利用煤层气是防范煤矿瓦斯事故的根本措施

长期以来，我国瓦斯治理和利用严重滞后，成为煤矿安全生产的最大隐患，瓦斯也因此被称为我国煤矿安全的“第一杀手”。据统计，全国现有2万多个煤炭生产矿山，大多数没有开展煤层气勘查评价。除国有煤矿外，矿井未建抽采系统所占比例为40%，实际在煤矿开采过程中吨煤瓦斯抽采量不足1立方米。我国每年采煤排放煤层气约150亿立方米，其中建有井下抽采系统的高瓦斯矿井抽采煤层气仅为23亿立方米，抽采率只占总量的15%。煤矿安全事故80%与煤矿瓦斯事故有关，加强煤炭与煤层气的综合勘查开采，治理和利用瓦斯，是保证煤矿安全生产、维护人民群众生命财产安全的重要举措，是一项利国安民的“生命工程”。

（二）加强煤炭与煤层气的综合勘查开采，是综合开发利用我国能源资源的有力举措

根据最新一轮资源评估结果，我国埋深2000米以内的煤层气资源储量达36.8万亿立方米，相当于450亿吨标准煤或350亿吨标准油。煤层气资源的开发利用受到国家高度重视，《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中明确提出“鼓励瓦斯抽采利用，变害为利，促进煤层气产业化发展”。目前，我国煤层气开发利用已成为发展前景广阔的新兴产业，已经在民用、发电、工业燃料、汽车燃料等多领域利用。随着煤层气抽采利用技术的不断成熟和推广，对缓解我国油气资源紧张状况的作用将越来越大。

（三）加强煤炭与煤层气的综合勘查开采，是改善生态环境的有效手段

煤层气的主要成分是甲烷，所产生的温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破坏力是二氧化碳的7倍。据有关部门估算，全国瓦斯对空排放量占全部工业生产甲烷排放量的1/3左右。近年来，随着煤炭产量的快速增长和煤矿开采深度的增加，这一问题更加突出，已引起国内和国际社会的广泛关注。加强煤层气的开发和利用，可以有效减少温室气体排放，改善大气环境质量。

二、我国煤层气开采情况

1970年的石油危机，使瓦斯这一杀手在美国成为有利可图的新能源，在政府的税收补贴等政策刺激下，1980年全美瓦斯（煤层气）产量不足1亿立方米， 10年后这个数字提高了200倍。

我国煤层大多瓦斯含量较高，全国高瓦斯煤矿的吨煤瓦斯含量平均为6～10立方米，煤层气地质资源量共有36万多亿立方米，与国内目前常规天然气地质资源量大致相当。为了采煤安全，从1950年开始，国内一些大型煤矿开始试验在井下将瓦斯抽出排放，但大多数煤矿不进行瓦斯开采。1991年，在当时的国家能源部牵线下，一家名为美中能源公司的美国公司与山西省晋煤集团合作开采瓦斯，在新片区内的潘庄打下了第一口生产井，每天产气1万立方米。这是中国第一口取得极大成功的地面开采煤层气井。我国也认识到瓦斯前景无限，瓦斯热潮蔓延全国，各地钻出了100多口气井。1996年初夏，煤炭部、地质矿产部、中石油共同成立中联煤层气有限责任公司，成为全国唯一一家专门从事煤层气勘探、开采、销售的企业。鉴于相关技术大多需要从国外引进，国务院专门发文赋予中联煤层气有限责任公司对外合作专营权。

在瓦斯开采方面，许多煤矿企业紧紧依靠科技进步，大胆探索，勇于实践，在瓦斯治理和利用方面开展了许多有益的尝试，积累了不少成功的经验，取得了良好的效益。统计结果显示，2005年，全国有147个县（区）实现了高瓦斯矿井瓦斯监控系统联网，60%的低瓦斯矿井安装了瓦斯监控系统，全国施工煤层气井328口，全国煤层气抽采量达23亿立方米，利用总量超过10亿立方米。瓦斯事故逐年下降。

但从全国总体情况看，煤矿瓦斯综合治理和开发利用尚处于起步阶段，还存在许多亟待解决的问题：在瓦斯抽采利用方面，储量与抽采量、抽采量与利用量还不成比例、很不协调，受技术水平不高、抽采工程投入不足、长输管网建设跟不上、激励政策尚不完善等诸多因素制约，瓦斯抽采和利用远远落后于常规天然气。由于瓦斯导致的煤矿生产安全事故不断发生，国家出台了多项鼓励和扶持煤层气抽采利用的优惠政策。2005年，国务院制定了瓦斯集中整治的七项措施；2006年初，国务院进一步提出了“力争用两年左右时间，使煤矿瓦斯爆炸重特大事故有较大幅度的下降”的工作目标。同年，国务院办公厅印发了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》，制订了多项促进煤矿瓦斯抽采利用的政策措施。各地制订了煤矿瓦斯治理与利用的总体方案和实施意见，编制完成了煤层气开发利用的 “十一五”规划，组建了瓦斯治理国家工程研究中心和煤层气开发利用国家工程研究中心，在资金、政策、科技等许多方面对瓦斯治理与利用给予了高度关注和积极支持。2007年4月27日，国土资源部出台《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》（国土资发[2007]96号，以下简称《通知》），对煤炭和煤层气综合勘查、开采提出了具体要求。

三、加强煤炭和煤层气综合勘查开采应当注意的问题

《通知》规定，煤层中吨煤瓦斯含量高于规定标准且具备地面开发条件的，必须优先选择地面煤层气抽采。煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。在执行过程中应当注意以下几个方面的问题：

（一）科学设置煤炭和煤层气矿业权

综合勘查、综合开采的关键是煤层气达到可供开采的条件，有开采价值，这首先要确定吨煤瓦斯含量国家标准。国土资源部根据国家矿产资源规划，综合考虑煤层气、煤炭资源赋存状况和煤炭矿业权设置方案，在煤层气富集地区，划定并公告特定的煤层气勘查、开采区域。新设立的煤炭探矿权、采矿权不得进入国家公告的特定煤层气勘查、开采区域。投资人在申请煤炭探矿权时，应提交煤炭和煤层气的综合勘查实施方案。煤炭煤层气探矿权人在勘查过程中必须综合勘查煤层气资源；完成勘查工作，应提交煤炭和煤层气评审评估报告，论证是否具备开采煤层气的条件。不具备综合勘查、综合开采条件的，可单独勘查、开采；具备开采条件的，则鼓励煤层气开采，先采气后采煤。符合采气条件的发放煤层气开采许可证，不再颁发煤炭的采矿许可证。但为了保护之前投入勘查的合法权益，煤炭探矿权人可以申请划定煤炭采矿权矿区范围。

（二）妥善解决煤炭和煤层气矿业权交叉重叠问题

实际工作中出现的煤炭煤层气交叉重叠，大致有这么几种情况：已经授予煤层气矿业权之后，又设置了煤炭矿业权，并另外授予煤层气开采企业；还有一种是采矿权人为了留足后备资源，占有矿区面积很大，实际造成采气、采煤互相压覆重叠。矿权重叠带来煤炭和煤层气企业生产互相干扰、利益产生纠纷等问题。《通知》对防止、解决煤炭、煤层气资源矿业权重叠问题提出具体处理意见，一是国家划定并公告设立特定的煤层气勘查开采区域，新设立的煤炭探矿权、采矿权不得进入；二是依法清理，各省级国土资源管理部门对本辖区内煤层气探矿权进行一次全面检查，对未达到最低勘查投入的，缩减勘查区块面积或不予延续，情节严重的，依法吊销勘查许可证；三是双方采取协议合作方式解决。 在《通知》下发前，煤炭、煤层气企业双方达成安全生产协议，双方按协议办理，加强煤炭、煤层气勘查开采合作。《通知》下发前矿权发生重叠而没有签订协议的，按照“先采气，后采煤”的原则，由双方协商，综合勘查、综合开采。6个月内，双方协议不成，由国土资源管理部门依据《国务院办公厅转发国土资源部等部门对矿产资源开发进行整合意见的通知》（国办发[2006]108号）精神，按照采煤采气一体化、采气采煤相互兼顾的原则，支持煤炭国家规划矿区内的煤炭生产企业综合勘查开采煤层气资源。

（三）防止借勘查开采煤层气之名对煤炭资源 “跑马圈地”

《通知》为避免借勘查开采煤层气之名对煤炭资源 “跑马圈地”，做了两方面的规定：第一，要求煤炭矿业权人综合勘查开采煤层气资源。经勘查、论证，在以下三种情况下，煤炭探矿权人可依法获得煤炭采矿权：①采用露天开采方式采煤的；②采用井工开采方式，煤层中吨煤瓦斯含量低于国家规定标准的；③采用井工开采方式，煤层中吨煤瓦斯含量达到国家规定标准但不具备规模化地面抽采和开发利用条件的。第二，改变煤层矿业权出让方式，加强管理煤层气矿业权。煤层气探矿权出让由原来以申请在先原则为主，改变为招标方式，同时要求煤层气矿业权人对煤炭资源进行综合勘查评价，但煤层气探矿权人不得以勘查煤层气的名义开采煤炭及其他矿产资源。

煤层气矿业权人不能直接申请其矿区范围的煤炭矿业权。通过论证，不具备规模化地面抽采条件或经地面抽采后煤层气含量降至国家规定标准以下的区块，煤层气矿业权人应及时办理煤层气矿业权区块注销手续。国土资源管理部门应采用竞争方式依法有偿出让煤层气退出区块的煤炭矿业权。原煤层气矿业权人可参与竞标，在同等条件下优先。竞得煤炭矿业权的申请人，在按规定向国家缴纳煤炭矿业权价款的同时，还需向原煤层气矿业权人支付其综合勘查煤炭资源投入的补偿。

（四）已取得煤矿矿业权的矿业权人应当对煤炭和煤层气进行综合勘查

《通知》下发前已取得煤炭、煤层气探矿权或采矿权的矿业权人，应按本通知要求做好以下工作：已依法取得煤炭或煤层气勘查许可证的探矿权人，应对勘查区块范围内的煤层气或煤炭资源进行综合勘查、评价，提交煤层气和煤炭综合勘查报告，并按有关程序进行储量评审（估）、备案；已依法取得煤炭采矿许可证的采矿权人，在本矿区范围内以地面抽采方式开采煤层气的，应依法补办煤层气采矿许可证；进行井下煤层气回收利用的，不再另行办理煤层气采矿许可证，但应切实采取措施，不断提高煤层气回收利用水平。

首先，变害为宝，保障煤矿的安全生产，体改煤炭生产的经济效益。我国频频发生瓦斯爆炸，既造成严重的人员伤亡、财产损失，又造成大量的能源浪费。我国国有重点煤矿中高瓦斯矿井占47%，新中国成立以来已发生瓦斯事故1500 余起。所以从这一点说，开采煤层气是煤矿开采的首要安全保障，也是国务院一直强调的，要想开发煤矿，必须先开发煤层气，将瓦斯浓度降低到一定的安全范围内才允许开发煤矿。

第二，开发煤层气，有利于改善能源结构，促进国民经济的发展。我国的能源结构与世界发达国家相比极为不合理，煤炭占得比例大，石油仅为世界平均水平的三分之一，天然气为十分之一。我国能源紧缺，不能满足高速发展的国民经济，只有大力发展煤层气新型清洁能源，才能弥补我国能源的缺失。

第三，减少大气污染，保护人类的生存环境。甲烷的温室效应大约是二氧化碳的20 倍以上，据粗略估计，我国每年向大气排放的煤层气甲烷约为60 亿立方，占世界的三分之一，既浪费了能源，又对环境造成了极大的破坏。这也是国际社会对我国提出的基本要求，在发展的同时，也要保护好我们的环境。

第四，我国煤层气资源丰富，分布广。据统计，2000m 以浅范围内我国煤层气资源量为35 万亿立方米，有很大的开采利用前景。

第五，国内外煤层气开采技术的不断发展和完善，为现阶段煤层气的开发提供了有力的技术保障。

1、对产业发展的重要性

“绿色煤炭”的实施，对于中国煤炭工业的发展是十分重要的。其实，从世界范围来看，这也是一个趋势。所谓的绿色煤炭工业，就是针对“高投入低产出、高开采低利用、高排放低效益”的传统煤炭工业而言的，它以煤炭资源节约和环境友好为核心，以实现煤炭工业与社会、环境的和谐发展为目的，绿色煤炭工业是以煤炭资源节约和环境友好为核心，以实现煤炭工业与社会、环境的和谐发展为目标的新型煤炭工业，其关键是实现煤炭资源的绿色开采、清洁生产和无污染使用。

2、产业发展的必然选择

循环经济作为一种实践可持续发展理念的新的经济发展模式，是构建绿色煤炭工业体系的必然选择。关键是实现煤炭资源的绿色开采、清洁生产和无污染使用。绿色煤炭工业是这样的，煤炭的开采应实现“低开采度、高回采率”，从源头上做到煤炭资源的节约，减轻煤炭开采中所产生的环境污染。煤炭的加工应实现高利用率和清洁生产。煤炭的洗选率和煤炭转化率达到一定指标，洁净煤技术实现产业化。煤系共伴生矿产资源得到充分利用。开发出一批以伴生矿产资源为主要原料的档次高、质量优、污染少的产品，形成煤炭工业新的经济增长点。

3、全社会参与的体系

发展循环经济构建绿色煤炭工业体系，是一个复杂的系统工程，需要社会各界的积极参与，其中，政府作为执法者和社会、环境等公共资源的捍卫者，应该扮演非常重要的角色；而煤炭企业作为实践循环经济的主体，则起着关键的作用。府应通过制定一系列配套政策对煤炭企业发展循环经济构建绿色煤炭工业给予扶持，包括投资政策、产业政策、技术政策、财税政策等。具体来说，要加大投资力度，搞好基础设施建设，帮助煤炭企业引入先进的设备，为煤炭企业提供相关技术支持，在税收方面给予优惠等，为煤炭企业发展循环经济提供一个宽松的政策环境，以引导煤炭企业自愿地走循环经济之路。

煤层气是近一二十年在世界上崛起的新型洁净气态能源，以表面吸附的形式赋存于煤体中，在煤矿又称矿井瓦斯，为高纯度甲烷（CH4），发热量达8000大卡以上，每1000立方米煤层气相当于1吨燃油或1.25吨标煤。同时，煤层气又是一种重要的化工基础原料。开发煤层气，早日形成我国独立的煤层气产业，符合我国可持续发展能源战略的要求。首先，开发煤层气可增加洁净能源，改善能源结构；第二，可大大减少煤炭中的甲烷排放量，实现能源开发与环境治理同步，保护人类生存环境；第三，有利于防治煤矿瓦斯灾害，从根本上解决煤矿瓦斯爆炸事故问题。开发煤层气的意义重大，而制定煤层气资源储量规范也就必然摆上重要的位置，政府部门需要依据规范对煤层气资源储量进行宏观管理，企业需要国家认可的资源储量进行煤层气开发立项，因此煤层气资源储量规范的制定是煤层气勘查开发的实际需要。另外，也是煤层气自身特殊的地质规律和开发特点的需要。煤层气是自生自储，主要以吸附状态赋存于煤矿体中，普遍处于低压状态，其产出必须经过排水降压的过程，单井初期产量低，但生产周期长，这些特点决定了煤层气在勘查开发方式和储量计算方法上与固态的煤和气态的常规天然气有着显著的不同，无法套用其他矿产的储量规范。

徐文军 王赞惟 吴见

作者简介:徐文军,男,1962年出生,工程师。主要从事煤层气勘探开发及科研管理工作,地址:北京市东城区安外大街甲88号(100011),电话:(010)64267069,E-mail:xuwenjun0101@sina.com

(中联煤层气有限责任公司 北京 100011)

摘要:国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”、国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知”,要求“先采气,后采煤”,统筹规划,协调采气与采煤之间的矛盾,但在实际落实中存在许多技术难题及观念认识上的误区。本文根据煤炭生产建设的不同阶段,以及生产、基建、规划等井田实际情况,采用不同的煤层气开采方式与煤炭生产建设结合的方法,探索解决资源区域重叠,时间与空间交叉等问题。并针对目前存在的问题,提出从国家行政管理、政策调节、技术标准要求等方面加以指导和协调,促进其发展。

关键词:煤层气煤炭协调开发

It's Nelessany for Coalbed Methane and Cool to Development Harmonionsly

XU Wenjun WANG Zanwei Wu Jian

(China United Coalbed Methane Co, Ltd. Beijing 100083, China)

Abstract: Guo Tu Zi No. 96 of 2007 issued the Notice on strengthening the comprehensive exploration of coal and coal-bed methane resources management, which calls for the overall planning of exploiting gas first and fol- lowed is the coal. The purpose is to coordinate the contradiction between gas and coal exploitation. But actually there are many technical problems and misunderstanding on concept in implementation. In this paper,for the dif- ferent stages of coal exploitation, such as production, infrastructure, planning and so on, we work out the prob- lems of overlapping resource areas and crossed time and space issues by combining different mining methods and production and construction methods of coal.

Keywords: coalbed methanecoalcoordinationdevelopment

煤层气是吸附于煤层中以甲烷为主、与煤伴生同储的非常规天然气,是一种新型优质、高效的洁净能源和化工原料,是我国21世纪经济可持续发展,实现低碳经济重要的接替能源之一。同时它也是矿井瓦斯的主要成分,煤炭开采过程中的有害气体,煤矿瓦斯灾害的根源。

煤层气与煤炭属于两种独立的矿产资源,分别属于流体与固体两种物理性质的矿产行业。依据其伴生、同储、分采等特点,针对目前煤层气与煤炭矿权重叠、企业之间无序竞争等现象,国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”、国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭与煤层气资源综合勘查开采管理的通知”,以及国家安全生产监督管理局发布《煤矿瓦斯抽采基本要求》指导精神,要求“先采气,后采煤”,协调采气与采煤之间的矛盾,但在落实中还存在许多技术难题和观念认识上的误区。因此,结合目前实际情况及未来发展趋势,必须建立煤层气与煤炭协调开发机制和技术体系。

1 煤炭与煤层气开发现状及必要性

1.1 煤炭与煤层气开发现状

我国是一个煤炭资源大国(资源量约5万亿t),自1998年以来,我国煤炭的产量和消费量在世界上一直居首位。2010年全国累计原煤产量达32亿t,分别占全国一次能源生产和消费总量的79%和68%左右。我国因采煤每年有大量甲烷气体排入大气(联合国调查报告称中国甲烷排放量达194亿m3,约占全球甲烷排放量的1/3),是大气污染和温室气体排放的主要来源。目前我国煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占40%,煤矿安全事故死亡人数近70%是由瓦斯事故造成,对我国煤矿高效安全生产构成了重大威胁。2010年全国煤矿安全事故1403起,死亡2433人,百万吨死亡率降至0.749人,与国际采煤发达国家相比,我国煤矿瓦斯防治形势依然严峻(见表1)。

表1 我国历年煤炭、煤层气产量及煤矿死亡人数综合统计表

资料来源:根据国家能源局、国家煤矿安全监察局公布历年统计资料。

我国煤层气资源丰富,据新一轮全国油气资源评价成果,我国埋深2000m以浅煤层含气面积37.5万km2,煤层气总资源量为36.8万亿m3,与我国陆上常规天然气资源量38万亿m3相近。到目前,全国共施工各类煤层气井5400余口,其中已钻煤层气开发生产井3653口(包括:直井3590口,水平井63口)2010年全国煤层气产量达85.3亿m3,其中煤矿井下抽采量69.63亿m3,地面开发煤层气年产量15.67亿m3。

1.2 煤炭与煤层气开发必要性

能源开发是国民经济的基础产业,对经济持续、快速、健康发展发挥着十分重要的促进与保障作用。煤炭是我国目前的主要能源,其在消费结构中占有很大比重,随着我国经济的快速发展,对各种能源的需求不断增加,但煤炭在我国能源结构中仍将发挥最重要的作用。开发煤层气可增加洁净能源供给,改善我国目前的能源消费结构有效地降低煤层中煤层气含量,从根本上治理和消除矿井瓦斯灾害,提高煤矿安全生产的保障程度和煤炭企业的经济效益减少煤矿甲烷排放量,有效地缓解温室效应是实现资源、环境和社会效益的可持续发展,应对未来全球低碳经济,达到经济社会发展与生态环境和谐发展的基本保障。

依据我国能源总体需求,国家能源局编制的全国煤层气“十二五”规划中,拟定其目标和任务为新增煤层气探明储量10000亿m3,实现年产气量100亿m3的生产规模,并以此指导煤层气产业的发展方向。

表2 中国能源消费总量及构成一览表

资料来源:历年中国统计年鉴,2009年国民经济和社会发展统计公报。

综上所述,煤炭与煤层气开发都将是今后我国能源产业发展中的重要组成部分,煤炭开采与煤层气开发有机地结合,实现煤炭与煤层气资源的协调开发,对我国能源产业及国民经济发展具有极其必要性和重要意义。

2 煤炭与煤层气开发相互关系

2.1 自然属性与矿权关系

煤炭与煤层气是伴生、同储的两种性质不同的矿产资源,其直观物质表现为既相互独立又紧密联系在一起。依据其赋存形式与开发方式,通过“先采气,后采煤”,煤炭与煤层气协调开发技术,使采气与采煤相互结合、统筹兼顾、合理开发,就可以达到互惠互利、提高企业综合效益的目的。

我国矿产资源法、矿产资源勘查区块登记管理办法相关规定,分别将煤炭与煤层气划分为两种物理性质不同(固体与流体)的独立矿产资源管理。煤层气作为非常规天然气归属天然气资源系列,为国家一级管理的油气战略资源,矿权实行国土资源部一级审批登记管理。煤炭则属一般固体能源矿产资源,按照面积30km2上下的资源管理权限,由国土资源部及各省、自治区、直辖市人民政府地质矿产主管部门两级审批登记。由于矿权分治,管理不统一,造成矿权重叠,煤炭与煤层气勘探开发区域在时间与空间上的交叉。

2.2 国家行业管理政策的相关要求

国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”要求,在高瓦斯煤矿区推行“先采气,后采煤”的政策。在条件适合地区的高瓦斯矿井,煤矿瓦斯含量必须降低到规定标准以下方可进行煤炭开采,并按照“先采气,后采煤”的煤炭与煤层气开发程序合理地开发。

国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭与煤层气资源综合勘查开采管理的通知”要求,在资源勘探过程中,坚持资源综合勘查、评价和回收利用结合实际情况,加强资源管理,妥善解决矿权重叠按照经济合理的资源勘探开发程序,进一步完善煤炭与煤层气协调开发的管理机制。

国家安全生产监督管理总局发布的《煤矿瓦斯抽采基本要求》规定,超过煤层始突深度、煤层瓦斯含量或煤层瓦斯压力的矿井,必须提前进行煤层气预抽采工作。

2.3 煤炭与煤层气协调开发技术体系

依据赋存形式与开发方式,煤炭与煤层气表现为伴生、同储、分采。目前在煤矿区探索煤层气地面开发与矿井瓦斯抽放和煤炭开采相互协调的结合点,从时间与空间上统筹规划,合理布置煤矿未采区、采动区、采空区,以及废弃矿井的煤层气抽采方式,形成由煤层气地面开发井+矿井瓦斯抽放井+采动区井抽排井+采空区井抽排井+废弃矿井抽排井等多项技术优化组合的技术体系,以及煤炭与煤层气综合开发模式。

通过煤层气地面钻井、井下顺煤层长钻孔及采空区抽采相结合的煤矿立体抽采方式,对煤层进行“先抽后采”。在时间上,煤层气地面抽采与矿井煤炭生产过程协调在空间上,地面煤层气井位布置与矿井采掘工作面衔接协调在功能上,地面煤层气井可实现地质勘探、采前抽、采动抽和采后抽等一井四用,与煤炭企业的煤田地质勘探、煤矿基本建设、矿井瓦斯治理、煤矿生产衔接等相互协调,实现煤炭与煤层气合理开采及矿井瓦斯的综合治理,更好地为煤矿生产与安全服务。

3 目前存在的主要问题

(1)由于矿权管理不统一,造成资源区域重叠,在煤炭和煤层气资源开发过程中形成时间与空间交叉,造成不同企业间的无序竞争。

(2)煤炭与煤层气开发缺乏统一的协调机制与技术体系。虽然国土资源部下发文件(国土资发[2007]96号)要求“先采气,后采煤”,统筹规划,协调采气与采煤间的矛盾,但在实际落实中存在许多技术难题及观念认识上的误区。

(3)煤炭生产与煤层气开发之间发展不协调。行业特点与企业性质决定煤炭与煤层气各自独立开采,在开发程序、时间与空间上不能协调一致。煤层气资源储集在煤层当中,煤炭开采与煤层气开发必然会产生相互影响。一方面煤层气开发利用势在必行另一方面煤炭是我国最主要的一次能源构成,其产量又必须保持持续增长因此建立一套煤炭与煤层气协调开发的新模式,对煤炭与煤层气产业的健康发展至关重要。

4 措施与政策建议

(1)建议国家矿产资源管理部门,统一管理煤炭与煤层气矿权,强化两种矿权管理秩序,加强相互间的信息交流,统一协调,避免矿权设置在时间与空间上的交叉和区域范围的重叠。规范勘探开发程序,整装的大型煤层气田,按照统一的能源集成开发方案综合开发利用。在目前煤矿区矿权重叠区域,合理地划分煤炭与煤层气资源开发主体,在矿权重叠区域煤炭生产衔接部署5年内涉及的区域,煤层气开发以煤矿企业为主体在煤炭生产衔接部署5年之外的区域,煤层气开发以专门的煤层气企业为主体鼓励煤炭与煤层气企业优势互补,联合进行开发,可以有效解决矿权重叠问题,保障采煤安全,实现煤层气和煤炭行业之间的良性运作,达到其互利共赢的效果。

(2)落实国家有关“先采气,后采煤”政策,进一步出台相关资源协调开发的实施细则,从机制与体制上解决煤炭与煤层气产业协调发展问题。依据国办发[2006]47号文、国土资发[2007]96号文件精神,建立煤炭与煤层气资源勘探开发管理程序,完善煤炭与煤层气综合勘查、协调开发、经济合理的能源及矿产资源的勘探开发模式。

(3)按照“先采气,后采煤”的原则合理地开发,协调好煤炭与煤层气开发程序、方式和技术问题。针对煤炭生产建设的不同阶段,以及生产、基建、规划等井田的实际情况,采用不同的煤层气开采方式与煤炭生产建设相结合。

表3 不同井田类型的煤层气开采方式及开发年限

(4)在煤炭生产井田中,对具备煤层气地面开发条件的高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井,要优先选择煤层气地面开发方式,进行煤层气地面抽采及综合瓦斯治理工作。按国家安全生产监督管理总局发布《煤矿瓦斯抽采基本要求》规定:(1)矿井绝对瓦斯涌出量≥40m3/min或矿井相对瓦斯涌出量≥10m3/t.d的高瓦斯矿井(2)开采有煤与瓦斯突出危险煤层现象的煤与瓦斯突出矿井(3)煤层气含量大于8m3/t或煤层瓦斯压力大于0.74MPa。凡超过煤层始突深度、煤层瓦斯含量或煤层瓦斯压力的矿井,必须提前进行煤层气预抽采工作。

(5)在煤炭基建和规划井田中,按照综合勘查成果、煤层气储量报告的含煤性、含气性、可采性、经济性评价结果,应用煤层气地面开采方式进行规模化生产,最大限度地降低煤层中的气含量至矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量界限,但在煤层气开发时间上要与煤矿基本建设协调,以不影响煤矿正常的生产衔接和矿井通风安全为原则。

(6)矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量,受煤层气地质条件、矿井瓦斯状况、煤炭开采强度、矿井规模、技术条件、通风安全措施、采收率等多因素影响。根据《煤矿安全规程》规定:矿井采煤工作面及掘进面、巷道回风最高允许风速为4m/s,回风流中最高允许的甲烷浓度为1.5%。因此,根据回风流中最高允许的甲烷浓度与绝对涌出量、风量、相对涌出量、剩余含气量、可采可解吸量、已抽采含气量、回风巷几何参数、最高允许风速、采煤工作面推进速度及吨煤剩余可解吸量之间的数学关系,推导出具有普遍性的煤炭安全开采最高允许的含气量计算模型公式:

中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集

式中:Cp为最高允许含气量(m3/t)Cic为吨煤原地含气量(m3/t)β为煤炭回采率(%)ε为其他影响因子Mc为甲烷最高允许浓度(%)Sh为回风巷断面积(m2)Vh为回风巷最高允许风速(m/s)P为单位时间煤炭产量(t/s)n为单位时间内采动影响距离与采煤推进速度的倍数。

通过利用上述最高允许含气量模型公式,对全国10个重点矿区煤炭安全开采最高允许的含气量计算统计结果见表4。

表4 全国10个重点矿区煤炭安全开采最高允许的含气量计算统计结果

参照国外经验,不同的国家对矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量指标有不同的规定,其中澳大利亚规定为3.0m3/t,美国规定为5.0m3/t。我国由于地质条件、开采技术、煤种及地域等存在着极大的差异性,高瓦斯矿区绝大多数集中在中、高煤级地区,根据以往试验统计数据的综合分析结果,目前我国矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量评估指标建议:

(1)中、高阶煤以6.0m3/t为宜

(2)低阶煤以1.5m3/t为准

(3)煤层坚固性系数f

5 结束语

煤层气与煤炭协调开发,主要为提升煤矿安全保障程度,提高煤层气与煤炭企业发展的综合效益,节能减排,满足国家不断增长的能源需求。随着技术进步和理念创新,煤矿生产在系统简单化、布局最优化、生产集约化、采掘机械化、设备大型化等方面取得了很大成效。促使煤炭生产能力提高、煤炭开采强度增大,采掘衔接时间缩短,矿井通风难度加大,因此对煤矿瓦斯治理提出了更高的要求。要保持煤炭生产均衡稳定,提高煤炭供应保障能力,必须坚持科学的发展道路,把煤层气与煤炭协调开发作为提高经济效益和安全保障程度的重要措施。因此,建立煤层气与煤炭协调开发机制和技术体系,促进全国相关行业领域内煤层气与煤炭协调开发势在必行。

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