如何更好开发利用关闭废弃矿井残存煤层气

文/刘 君

国家能源局主办、重庆能源集团承办的关闭矿井残存煤层气开发利用技术交流会现场

随着煤炭行业持续淘汰落后产能，一大批灾害严重、煤炭资源枯竭的煤矿陆续关闭退出，矿井关闭后仍残存大量煤层气（煤矿瓦斯）资源，如何更好开发利用这些煤层气，是一个重要的现实课题。

2019年12月5日，国家能源局煤炭司在重庆市召开关闭矿井残存煤层气开发利用技术交流会，交流重点产煤地区和重点煤炭、煤层气企业经验，推动关闭矿井残存煤层气（煤矿瓦斯）资源开发利用，防范关闭矿井瓦斯事故，减少温室气体排放。会议指出，开发利用关闭矿井残存煤层气，是防范关闭矿井瓦斯事故的有效途径，也是综合利用能源资源和减少温室气体排放的重要举措，效益多元，意义重大。同时，专家学者和企业代表通过深入研讨和交流，提出了政策和技术方面的建议，阐明了可行实施路径，必将有力推动关闭矿井残存煤层气开发利用深入实施，取得更大成效。

关闭矿井残存瓦斯也是“富矿”

应急管理部信息研究院副院长刘文革分析指出，关闭矿井的残存瓦斯，是安全的极大隐患。

2018年10月1日，冀中能源张矿集团宣东煤矿关闭封填风井期间发生瓦斯爆炸事故，导致4人受伤，并造成百米以外的京张高速公路部分车辆受损。2018年10月15日，重庆市綦江区石壕镇梨园坝煤矿工人在竖井井口进行封闭作业时发生瓦斯爆炸，导致5人死亡。

刘文革认为，废弃煤矿富集的大量煤层气，包括残存的瓦斯，既是灾害，也是极具开发价值的“富矿”。他说，生产矿井部分残煤中气体在煤炭开采过程没有完全解吸，而且采动影响范围内邻近煤层也赋存着大量气体。推测中国煤炭资源枯竭矿井煤层气资源可达万亿立方量级。

重庆能源集团科技公司董事长沈大富是煤矿瓦斯治理专家，他从专业的角度分析指出，我们国家93%的煤矿都是井工开采。矿井残存瓦斯，主要就在井工开采的高瓦斯关闭煤矿之中。废弃矿井残存瓦斯来源主要有两个，一个是保留煤柱、含气岩层、未来得及开采煤层的瓦斯；另一个是现有技术条件限制下矿井煤炭资源回收不净而未完全解吸的瓦斯，开采扰动形成的巷道与裂隙瓦斯积聚，采空区瓦斯积聚。

在“关闭矿井残存煤层气开发利用技术交流会”的开场白中，国家能源局煤炭司副司长任育之披露，从2010年以来，全国累计关闭煤矿近3万处，“十三五”末及今后一段时间，还将关闭一批30万吨以下煤矿及资源枯竭矿井。这些已经关闭和将要关闭的煤矿，有相当部分是高瓦斯矿井，残存着大量瓦斯。

此前，在2014年召开的国际煤层气暨页岩气研讨会上，中国矿业大学教授桑树勋曾介绍，1949年至2012年，我国井工开采方式下残煤资源总量为582.7亿吨。其中，高阶残煤101.8亿吨，中煤阶残煤441.7亿吨，低煤阶残煤39.2亿吨。由于生产矿井部分残煤中气体尚未完全解吸，且采动影响范围内临近煤层赋存大量气体，我国残煤赋存煤层气资源总量在1132.7至2187.2亿立方米之间。

而据重庆召开的这次“关闭矿井残存煤层气开发利用技术交流会”披露，全国2011年以来新增关闭煤矿7800多处。预计2020年关闭矿井将达12000处，2030年达15000处。测算全国关闭煤矿残存煤层气资源达5000亿立方米，仅山西就有2000亿立方米。

安徽理工大学校长、中国工程院院士袁亮披露，从2014年至今，五大区关闭废弃煤矿的残存瓦斯量的情况如下：晋陕蒙宁甘地区关闭煤矿302对，煤层气资源预估量138亿立方米；华东区关闭煤矿316处，煤层气资源预估量26亿立方米；东北区关闭煤矿563处，煤层气资源预估量10亿立方米；华南区关闭煤矿2986处，煤层气资源预估量15亿立方米；新青区（新疆和青海)，关闭煤矿166处，煤层气资源量预估为4亿立方米。

由此可知，中国关闭废弃煤矿残存的煤层气（瓦斯）量巨大，是具有开发价值的“富矿”。

据重庆中梁山公司介绍，公司利用矿区紧靠重庆主城区的地理位置优势，从1986年开始规模化开发利用瓦斯，30余年累计抽采瓦斯量13.4亿立方米，利用瓦斯9.66亿立方米。停产关闭后继续抽采残存瓦斯，从2017年关闭至今，共抽采利用瓦斯1.15亿立方米，收入9200万元（含国家抽采利用补贴），实现利润3082万元。供气范围覆盖重庆市三个大区100平方千米的8万余户居民、工业用户、商业用户。

刘文革强调，如此巨量的清洁能源资源，非常宝贵。开发利用关闭废弃煤矿残存的非常规天然气，势在必行，也大有可为。

残存气开发利用正当其时

资料显示，关闭和废弃矿井残存煤层气（瓦斯）的抽采利用，发达产煤国家早就在进行，并且已经积累了成熟的政策体系和丰富的经验。中国应该借鉴，加大关闭和废弃矿井残存煤层气（瓦斯）的抽采利用力度。

我国向世界承诺减少大气污染排放，加快了能源替代和清洁利用的步伐，同时，坚持以人为本理念，加大了煤矿安全生产监管力度，这使得煤层气开发受到前所未有的重视，关闭和废弃矿井残存煤层气（瓦斯）的抽采和利用价值得以提升。

安徽理工大学能源与安全学院薛生教授认为，废弃矿井中的瓦斯会通过各种裂隙或封闭不严的井筒等向地面逸散，既污染大气，又威胁矿井安全，抽采出来却是清洁能源，废弃矿井瓦斯抽采是非常规天然气抽采利用的新增长点。

瓦斯发电车间

晋城无烟煤集团副总经理王保玉认为，废弃矿井瓦斯抽采利用效应体现在三个方面：一是安全效益，可治理煤矿井下瓦斯积聚带来的安全风险，保障煤矿安全生产；二是环保效益，可减少温室气体排放，促进煤炭绿色低碳发展；三是经济效益，可变废为宝，开发利用清洁能源。

山西省自然资源厅油气处王俊明副处长则表示，探索开发利用采空区煤层气资源，具有社会、经济等多重效益。一是可以有效增加全省清洁能源供应，保障国家能源安全；二是可以防范瓦斯溢出事故，减少安全隐患；三是有利于相邻煤矿安全生产；四是可以减少温室气体排放。正因为如此，国家制定的《煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十三五”规划》，将关闭矿井瓦斯开发利用示范工程列入其中，提出实施废弃矿井残余瓦斯抽采利用示范工程，研发推广废弃矿井残余瓦斯抽采利用技术。

2016年，国家能源局也将废弃矿井残余瓦斯抽采利用，列为煤矿瓦斯防治和煤层气开发利用重点工作之一。同时将关闭矿井瓦斯开发利用系统，列入2016、2017和2018年中央预算内资金支持范围。

对此，任育之指出，开发利用这些瓦斯，既是有效利用清洁能源资源，减少温室气体排放的要求，也是防范关闭矿井瓦斯灾害的治本之策，效益多元，意义重大，正当其时。同时，开发废弃煤矿残存煤层气（瓦斯），也有技术支撑，目前国内许多矿区借鉴国外的成功做法，开展了试验性开发利用，已经涌现出一些代表性企业和示范性项目。

据介绍，山西省晋煤集团蓝焰煤层气公司经过不断摸索实践，开展项目攻关，初步形成了煤炭采空区（废弃矿井）煤层气集资源评价、开发设计、钻井施工、安全抽采、运行管理、合理利用等一系列技术工艺，使抽采实验实现了过程可控、利益可期，为采空区煤层气地面抽采奠定了良好基础，取得了良好效益。与整装煤层气矿区的地面抽采相比，采空区抽采虽然可持续时间短，但一些区域具有成本较低、见效较快、单井出气量大等优势；晋煤集团蓝焰煤层气公司已建成投运采空井22口，平均日产气量约4.2万立方米，并且实现了一定的盈利，同时，为有效消除瓦斯溢出灾害事故、减少安全隐患，高效利用煤层气资源、促进矿区绿色发展提供了有益经验。

山西省在关闭和废弃矿井煤层抽采上形成了比较系统的经验。他们对煤炭与煤层气矿业权重叠区范围内的采空区（废弃矿井），采取井上下联合方式抽采煤层气，同时签署煤层气与煤炭矿业权重叠区资源利用和安全互保协议，加强重叠双方协调、合作，稳步推进煤炭采空区（废弃矿井）煤层气抽采试验，规避了矿业权的纷争。在煤矿闭坑后一个时期内，继续运行煤层气地面抽采、煤矿瓦斯井下利用系统，实现煤炭采空区（废弃矿井）煤层气资源“能用则用”。

以上表明，开发关闭煤矿残存煤层气在经济、技术上是可行的。

开发存在的问题及建议

业内有专家认为，西方发达国家的经验有借鉴意义，但我们应该走自己的路。中国关闭矿井废弃煤层气的开发利用，优势是残煤和残气的量大，闭矿后未进行地面排水，有利于气体的保存；而且地面开发技术也较为成熟。劣势主要是关井后缺乏长期持续的监测，矿井封闭不严可能导致瓦斯逸散。

还有一些专家认为，中国的矿井采空区和废弃煤矿的瓦斯地面抽采，其实还处于起步阶段，基础理论研究、开发利用技术、产业支持政策，都没有跟上。不同煤矿的情况也千差万别，国外和国内煤矿的经验不能照搬照套。

作为煤矿瓦斯研究的权威专家袁亮则认为，关闭矿井残存瓦斯抽采面临的问题，主要是勘查开发缺少行业技术标准，废弃矿井瓦斯二次成藏机理与分布特点的评估缺少科学性。废弃矿井残存非常规天然气种类较多，其分布及迁移规律、采动解析、扩散及特征都有待研究探索。煤矿盖层封盖能力评价、资源量评估、井下工程改造、矿井水涌出预测及控制等关键技术也急需加大力度。关闭煤矿管理的政策法规和技术标准不健全，矿井蕴藏的煤层气资源所有权尚不清晰，开发面临法律和经济风险。

王保玉表示，废弃煤矿大多是小矿，遗留煤炭多，残存煤层气量大，但基础资料严重缺失，抽采选区近似“黑箱”操作，气井成功率极低，投资风险大。而且采空区和废弃矿井可抽采的空间极为分散，单井产量有限，管道输送成本甚高。这两个问题，对矿井残存瓦斯抽采利用客观上形成制约。

针对上述情况，袁亮建议对主要产煤区进行一次专题调研，以便有针对性地采取有效对策。

晋城集团提出三条建议，一是简化采空区、关闭（废弃）矿井煤层气矿业权审核程序。将采空区、关闭(废弃）矿井煤层气视为可再生能源，不再单独设立矿业权。审核备案取消煤层气勘查许可证和采矿许可证等前置条件；二是鼓励煤层气勘查开发企业与煤炭矿业权人开展合作，建立合理的权责和利益分配机制，合作攻关、制定标准、建立制度，推动试点范围扩大；三是出台支持集装箱式煤层气移动发电项目的政策，为煤层气移动发电网提供方便。

刘文革特别强调，关闭废弃矿井残存瓦斯开发的不确定因素较多，开发风险大，需要在贷款、税收、财政等方面对煤矿关闭地区的土地、环境治理和招商引资方面加大扶持力度，鼓励抽采废弃矿井瓦斯，以增加矿区及周边社区清洁能源供应。在性质上，可以把关闭矿井瓦斯开发视为煤层气开发的一种形式，是隶属于煤层气的独立矿种。这有利于避免矿权纷争。

国家能源局煤炭司副司长任育之透露，国家能源局煤炭司已经起草了《关于促进关闭矿井煤矿瓦斯治理与利用的指导意见》，正在修改完善。希望各地对关闭矿井煤矿瓦斯治理与利用给予重视，积极推动这项工作有序开展，不要等、靠、要。