我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用现状及对其发展的思考

摘要：在简述煤层气（煤矿瓦斯）抽采的发展历程基础上，总结了各发展阶段取得的成果及其特点，分析了制约煤层气（煤矿瓦斯）抽采发展的主要问题并提出解决建议，既要坚定信念，脚踏实地，又不能急功近利，要时刻保持清醒认识，以促进煤矿安全生产为抽采最终目标；坚持走“采煤采气一体化”发展之路；只有理论与技术创新才能突破煤层气（煤矿瓦斯）抽采发展的瓶颈，才能真正实现煤矿安全、环境保护和资源高效利用三重效益。

关键词：煤层气（煤矿瓦斯）；开发；利用；协调开发

 

为了治理煤矿瓦斯，保障煤矿安全生产，我国自１９５２年就开展了较为系统的煤矿瓦斯抽放工作，当时主要方法是利用煤矿井下施工的钻孔或巷道进行瓦斯抽放［１］；而煤层气地面开发始于１９８９年，主要方法是利用地面抽采孔（井）抽采煤层气，起初其主要目的是获取煤层气资源，实现商业利益，安全与环境效益是其副产品。

近些年，党和政府对煤矿安全生产越来越重视，为彻底解决煤矿瓦斯灾害，保障煤炭工业的快速发展，国务院和有关部委采取了一系列有效措施。２００２年国家矿安全监察局和中国煤炭工业协会提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字瓦斯治理方针，２００５年国家能源局在《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》中，提出“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略［２］。２００６年国务院办公厅《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》，第一次把瓦斯抽采和煤层气开发统称为煤层气（煤矿瓦斯）抽采，并明确提出：加快煤层气抽采利用是贯彻以人为本，落实科学发展观，建设节约型社会的重要体现。必须坚持先抽后采、治理与利用并举的方针，采取各种鼓励和扶持措施，防范煤矿瓦斯事故，充分利用能源资源，有效保护生态环境。进一步强调通过强制推行煤矿井下瓦斯抽采、地面开发，确实起到治理瓦斯的作用，因此，国家发展和改革委员会和国家能源局在制定煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”“十二五”和“十三五”规划时，都将煤层气（煤矿瓦斯）抽采作为煤矿瓦斯综合治理的治本之策，并作为一条主线贯穿于整个规划。

国家先后出台了一系列加强煤矿瓦斯防治工作的政策措施，使得我国煤层气（煤矿瓦斯）开发利用水平得到了极大的提升，煤层气（煤矿瓦斯）抽采量大幅度增长，对防范煤矿瓦斯事故和促进煤矿安全生产也发挥了重要的保障作用，为缓解能源紧张局面和减少环境污染发挥了积极作用。２０１７年，我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采量１７７．６６×１０８ｍ３，其中地面煤层气产量４９．５９×１０８ｍ３，煤矿井下瓦斯抽采量１２８．０７×１０８ｍ３，全国煤矿共发生事故２１９起、死亡３７５人，同比减少３０起、１５１人，分别下降１２％和２８．７％，煤矿安全生产形势持续稳定好转。煤层气（煤矿瓦斯）利用量９２．８８×１０８ｍ３，其中地面煤层气利用量４３．９６×１０８ｍ３，煤矿井下瓦斯利用量４８．９２×１０８ｍ３，相当于减排二氧化碳１．４×１０８ｔ。

虽然我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采取得了令人瞩目的成就，但在“十一五”和“十二五”期间都没能实现煤层气（煤矿瓦斯）抽采规划目标，而且根据目前煤层气（煤矿瓦斯）抽采进展情况，要实现煤层气（煤矿瓦斯）抽采“十三五”规划目标，难度也很大。同时，与美国、加拿大和澳大利亚等煤层气开发技术比较先进的国家相比，我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采存在发展速度缓慢、地面单井产量低等问题。因此，我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采该如何发展，发展前景到底如何，还没有形成统一的认识，意见分歧较大。为此，通过分析我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采发展历程和取得的成就，阐述发展过程中存在的困难和问题并提出相关解决建议。

１ 我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采发展阶段及特点

自煤层气（煤矿瓦斯）实施抽采以来，抽采理论、技术与工艺不断创新和完善，推动了我国煤矿安全生产水平持续提高。为了方便叙述和分析，以煤层气成为独立矿种及煤层气地面开发商业化为时间节点，在此把煤层气（煤矿瓦斯）抽采发展历程划分为以下四个阶段：

第一阶段：井下瓦斯抽放形成和发展及地面开发探索阶段（１９５０～１９９５年）。我国２０世纪５０年代，只有抚顺、阳泉、天府等６个矿井抽放瓦斯，６０年代又相继在中梁山、焦作、淮南、包头、松藻、峰峰等２０多个矿井开展了煤矿井下瓦斯抽采工作［３－４］，由此也带动了煤矿瓦斯抽采技术的迅速形成和发展，由高透气煤层瓦斯抽放、邻近层卸压瓦斯抽放逐渐发展到了低透气煤层瓦斯强化抽采。７０年代瓦斯抽放矿井个数猛增到８０多个，８０年代又增加到１１１个矿井，９０年代抽采矿井个数达到１３３个［４］，抽放矿井数时和抽采总量都稳步增加（历年瓦斯抽采量如图１所示），由图１可知，１９５２年全国煤矿瓦斯抽放总量仅有０．６６×１０８ｍ３，到１９９５年，全国煤矿瓦斯抽放总量已达到了１２．９×１０８ｍ３，抽放量增加了１２．３×１０８ｍ３，增长了近１９倍。同时煤矿瓦斯抽放量和煤炭产量有很好的正相关关系，表明瓦斯抽采对保证煤炭产量的提升起到了很好的促进作用。

１９７５年，在辽宁抚顺、山西阳泉、湖南冷水江等矿区试验地面直井开采煤层气，但没有取得理想结果，未能持续下来。１９８９年原能源部召开了第一次“开发煤层气研讨会”，开始掀起全面勘探开发煤层气的热潮［４］。这一时期主要特点是：１）煤层气（煤矿瓦斯）还不是独立的矿种。２）井下瓦斯抽放技术快速形成和发展，在高透气煤层形成了顺层密集长钻孔本煤层抽放技术；在邻近层形成了穿层钻孔、顶板走向长钻孔和高抽巷抽放技术；在低透气煤层形成了以煤层注水、水力压裂、水力割缝、大直径钻孔、网格式密集布孔等多种强化抽采技术。３）煤层气（煤矿瓦斯）地面抽采处于探索阶段。１９９２年联合国开发计划署资助我国开展煤层气开发，启动了“中国煤层气资源开发”和“中国深层煤层气资源勘探”项目［４］。第二阶段：井下瓦斯抽放加速发展和地面开发商业化启动阶段（１９９５～２００５年）。２０世纪９０年代后期，我国煤炭市场低迷，煤矿企业经营十分困难，多数煤与瓦斯突出矿井生产和安全投入严重不足，欠账太多，贯彻“先抽后采”力度不够，很难实现“抽、掘、采”协调发展［５］。煤矿的安全状况引起了党和政府的高度重视，为了改变这种不利局面，１９９７年煤炭工业部发布了《矿井瓦斯抽放管理规范》（煤安字［１９９７］第１８９号），并颁布了《煤矿瓦斯抽放技术规范》（煤炭行业标准ＭＴ／Ｔ－１９９７，），规定凡符合抽放条件的矿井，必须建立瓦斯抽放系统，开展瓦斯抽放工作。同时规定进行瓦斯抽放的矿井必须把矿井瓦斯抽放纳人到采掘工作面、采区、矿井设计中，投产验收时必须同时对瓦斯抽放工程验收，不合格不得投产。２０００年设立国家煤矿安全监察机构，建立垂直管理的煤矿安全监察体系，加强了对煤矿安全生产工作的组织领导。２００２年～２００５年，国家又每年投入３０亿元，带动企业和地方投资，对重点煤矿进行瓦斯治理和安全技术改造。

由于政府积极引导和支持，煤矿瓦斯抽放迅速发展，据不完全统计，１９９６年，我国有１３３座煤矿建立了井下抽放系统和地面输配气系统，年抽采总量达６．３×１０８ｍ３，到２００５年，我国有２２８座煤矿进行瓦斯抽采，其中阳泉、淮南、抚顺、松藻、盘江矿区为瓦斯抽放量最大的５个矿区，全国抽采总量达到了２３×１０８ｍ３，抽采量有了较大幅度的增长［５］，与１９９６年相比抽产量增加了１６．７×１０８ｍ３，增长了

２．７倍（如图２所示）。

在加速发展井下瓦斯抽采的同时，也在积极探索煤层气地面开发。１９９８年国土资源部与辽宁阜新市共同在阜新市刘家矿区开展了采前地面预抽煤层气的试点工作。１９９８～２００１年，在刘家区共施工了４口煤层气参数及试验井，经排采试验，单井日产气量最高达７０００ｍ３，平均３０００ｍ３左右，甲烷成分９８％左右，表明该区具有良好的煤层气开发前景［６］。２００２年又施工了４口煤层气生产井，形成了８口煤层气小井网供气格局，２００３年正式向阜新市区供气，平均每天供气约２０００ｍ３，显示了我国煤层气资源开发利用巨大的前景，并开始引进国外先进技术，由勘探开发、理论与技术研究发展阶段，逐步向商业性开发发展。

尽管如此，由于瓦斯抽放设备发挥作用的滞后性，这十年间煤炭产量没有增加太多，２０００年前后煤炭产量还出现了下降，但煤炭原煤百万吨死亡率仍居高不下，１９９９年煤矿百万吨死亡率达到了创纪录的６．０８（如图３所示），全国仅仅生产了１０．４５亿ｔ煤炭，就有５５１８名矿工因工死亡。

这一时期特点为：

１）煤层气（煤矿瓦斯）已成为独立的矿种。１９９６年修改矿产资源法，１９９８年国务院颁布《矿产资源勘查区块登记管理办法》、《矿产资源开采登记管理办法》，把煤层气列为国务院地质矿产主管部门管理的３４个矿种之一。２）煤层气（煤矿瓦斯）抽采技术主要成果是创立和发展了卸压抽采模式（“淮南模式”），针对多煤层和软煤层地地质条件，创立了不同距离保护层（解放层）卸压的煤与瓦斯共采模式及其配套工艺技术，推动了多煤层、构造煤发育地区高瓦斯矿井抽采技术难题的解决，标志着井下瓦斯抽采技术已进入综合抽采和立体抽采阶段，促进了瓦斯抽采技术的快速发展［７－９］。３）２００３年辽宁阜新市刘家区煤层气地面小井网试验成功，标志着我国煤层气地面抽采从开发试验阶段转入商业化生产启动阶段。

第三阶段：井下规模化抽采和地面抽采商业化阶段（２００５～２０１７年）。２００６年６月，国务院办公厅下发了《于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。确定了加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用，必须坚持“先采气、后采煤”的方针和对煤炭、煤层气综合勘查、评价和储量认定的原则。２００７年，财政部国家税务总局《关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》从税收政策方面鼓励煤层气抽采。２００８年国务院安全生产委员办公室下发了“关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见”明确提出“强化多措并举、应抽尽抽、可保尽保、抽采平衡的技术措施，确保抽采达标”要求煤矿经抽采瓦斯后，采掘工作面瓦斯抽采率、煤的可解吸瓦斯含量和回风流瓦斯含量要达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》（ＡＱ１０２６—２００６）的要求，这些政策的出台极大促进了煤层气（煤矿瓦斯）抽采。

２０１５年，全国大中型高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井均按要求建立了瓦斯抽采系统，煤矿瓦斯抽采矿井数已达１８００多座，分区域建设了８０个煤矿瓦斯治理示范矿井，建成了３０个年抽采量达到亿立方米级的煤矿，山西、贵州、安徽、河南、重庆等５省（市）煤矿瓦斯年抽采量超过５×１０８ｍ３，煤矿瓦斯抽采利用量逐年大幅度上升。２０１５年，煤矿瓦斯抽采量１３６×１０８ｍ３，比２００５年增加了１１５×１０８ｍ３，提高了６倍多。２００５年之前，我国地面煤层气钻井数量仅为３０７口，２０１０～２０１２年平均每年新增钻井数量在３０００口以上。２０１３年减少到１５００口，２０１４年减少到１２００口，至２０１５年全国新钻煤层气井１１３００余口，新增煤层气探明地质储量３５０４亿ｍ３。

这一时期主要特点是：１）在煤层气（煤矿瓦斯）抽采方面，创立了三区联动的煤层气（煤矿瓦斯）立体递进抽采模式“晋城模式”），使地面抽采与煤矿井下瓦斯治理有机结合，实现了单一厚煤层大面积精准高效低成本规模化抽采。以松藻矿区为代表，开展了松软突出煤层钻进及煤矿井下了水力压裂增透抽采为主的技术示范，形成“三区配套三超前增透抽采”煤与煤层气协调开发模式［１０－１３］（“松藻模式”）。随着井下规模化抽采和地面商业化开发步伐的加大，抽采总量快速增加（如图４所示），由图４可知，２００７年至２０１３年，煤层气（煤矿瓦斯）抽采采量出现了爆发式增长，由２３亿提高到１５６亿，增加了近７倍。２）煤层气（煤矿瓦斯）地面抽采初具规模。建成沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层气地面开发产业化基地，实现抽采量快速增长。２００５年煤层气（煤矿瓦斯）地面抽采量不足×１０８ｍ３，到了２０１５年已上升到４４×１０８ｍ３，煤层气地面开发初具规模。３）煤矿安全形势明显好转。由上图３可以看出，尽管这十年煤炭产量快速增加，但煤矿原煤百万吨死亡率得到本质性的大幅度降低，从２００１年的５．０７降到２０１０年的０．８，２０１５年降到了０．１５７，煤矿安全形势取得了根本好转。这种惊人的成效充分体现了煤层气（煤矿瓦斯）开发具有的重大价值，即不仅是获得了洁净能源，更重要的是保障了煤矿的安全高效生产。

第四阶段：煤与煤层气协调开发稳步推进，地面开发处于蓄势爆发阶段（２０１７年至今）。

经过二十多年的发展，我国煤炭开采与煤层气资源开发逐步由煤炭与煤层气独立开发向真正意义上的先采气、后采煤、采气采煤一体化的煤与煤层气协调开发方向发展，已初步形成了以“淮南模式”“晋城模式”和“松藻模式”三种方式为代表的煤与煤层气协调开发基本模式，进入“十三五”以后，煤层气（煤矿瓦斯）抽采主要是三种模式的改进完善和推广。

为了减少污染物排放、改善空气质量，２０１６年国家实施了“煤改气”“油改气”等天然气替代项目，受此影响，２０１６年煤炭产量略有下降，２０１７年又略有回升（如图３所示），但仍没有达到２０１３年的产量。同时，煤矿井下瓦斯抽采总量也略有波动，但波动幅度不大，同时煤层气地面抽采量仍稳步增长。

虽然我国煤层气（煤矿瓦斯）产业已进入规模开发阶段，但在煤层气基础地质理论、富集高产主控因素、资源潜力及勘探方向等方面仍然存在诸多难题，其直接后果是导致投资热情下降，２０１５～２０１７年平均每年新增钻井数量仅为几百口（如图５所示）。

２００６年，我国煤层气探明储量约１０００×１０８ｍ３，２０１０～２０１２年平均每年新增探明储量约１３００×１０８ｍ３，之后，新增探明储量急剧下降。据不完全统计，截止到２０１７年底，我国煤层气探明储量约７１１８×１０８ｍ３，仅占预测资源量的１．９％。

这一时期特点为：１）煤炭安全形势持续向好，２０１６年和２０１７年煤炭原煤百万吨死亡率分别为０．１５６和０．１０６，处于历史最好水平。２）煤矿区煤与煤层气协调开发、一体化开发模式已基本形成，也逐渐被人们所认可，目前正处于推广应用和适应性改造完善阶段；煤炭产量相对稳定或略有下降，但随着井上下立体规模化抽采的稳步推进，煤层气（煤矿瓦斯）抽采量相对稳定或略有上升。３）地面开发井数已达１７０００多口，数量已具规模，但是单井产量低，地面抽采仍处于蓄势期爆发时期，急需地面开发理论与技术地革命性突破。

２ 煤层气（煤矿瓦斯）抽采技术取得的主要成果

１）基本明确了全国的煤层瓦斯资源、储存、分布特征，煤层气基础地质理论研究方面取得较大进展，而且在煤层气选区评价、勘探关键技术、单井排采工艺、地面集输等方面积累了丰富经验。

２）建立了煤与煤层气协调开发模式。经过近十几年的研究和探索，我国已形成煤层气与煤炭协调开发的三种典型模式：其一，三区联动井上下整体抽采煤层气开发模式及技术体系，主要以晋城矿区为代表；其二，保护层卸压井上下立体抽采煤层气开发模式及技术体系，主要以两淮矿区为代表；其三，三区配套超前增透抽采煤层气开发模式及技术体系，主要以松藻矿区为代表。

３）形成了一批适宜我国煤层气（煤矿瓦斯）资源条件的关键抽采技术。

①井下瓦斯抽采：由本煤层所采发展到邻近层抽采、再发展到利用采煤过程中岩层移动对瓦斯的卸压作用的保护层卸压以及近几年发展起来的三区联动井上下立体抽采，形成了采前、采中和采后的系统瓦斯抽采技术体系。②初步形成适宜于我国煤层气（煤矿瓦斯）特点的高阶煤煤层气勘探开发技术系识欠缺。与美国相比，尽管我国煤层气资源量很大，但构造煤、低渗以及深部、低阶煤煤层气资源量占到７０％～８０％，抽采难度大。正是认识上的欠缺，思想准备不充分，又急于求成，导致在制定“十一五”“十二五”煤层气（煤矿瓦斯）开发利用规划时，目标定的太高，只完成了３０％～４０％（见表１），因此，国家制定“十三五”规划时，能源局对地面煤层气抽采量目标降低了３７．５％，对地面煤层气和煤矿（井下）瓦斯利用率各降低了１０％。据２０１７年完成的情况看，要实现该目标依然有很大困难。

３．２煤层气地面开发上重工程实践，轻研发投入

尽管１９５２年美国就成功地进行了１４０ｍ以浅煤层地面垂直井抽放瓦斯试验，获得１１００ｍ３／ｄ的单井产量；１９７１年在黑勇士盆地又进行了五点式井网试验，单井产量达２８００ｍ３／ｄ［１４］，但美国并没有立即进行大规模工业化开采，而是投入了大量人力物力开展理论和技术研究，据不完全统计，至九十年代初美国政府投入煤层气勘探经费达６０亿美元。

经过十多年不断研究，直到１９８８年，美国才在煤层气地面开发理论与技术上取得了重大突破，形成并完善了煤层气开发的“解吸———扩散———渗流”理论、中阶煤生储能力和成藏优势及井间干扰理论，并以此为基础，形成了“排水———降压———采气”煤层气生产流程，才开始在圣胡安和黑勇士盆地投入工业化试验开发。在此期间，美国共施工了各类煤层气井６４４口，进行勘探和试验性开发，１９８８年煤层气产量为１１×１０８ｍ３［１５］。

１９９０年我国正式引进地面开发技术，实施煤层气地面开发，２００３年煤层气地面抽采量仅为０．３×１０８ｍ３，而到了２００９年，煤层气地面抽采量已达１０．５×１０８ｍ３。如果仅仅从煤层气产量发展速度上来看，我国比美国发展的还要快，还要好。但值得注意的是，美国１９８８年煤层气产量为１１×１０８ｍ３时，煤层气生产井井数为６４４口；而２００９年我国煤层气地面抽采量为１０．５×１０８ｍ３时，煤层气生产井井数达３２００口，是美国井数的５倍。

经历了二十多年的发展，我国已初步建成了沁水盆地及鄂尔多斯盆地东缘量大产业发展基地，全国主要的勘探投资也集中在这两大盆地。我国地面煤层气井数量达１７０００口，但地面煤层气抽采量不足４４亿ｍ３，与美国１９９９年１４０００口生产井约３５４亿ｍ３产量相比，我国单井平均产气量明显偏低。究其原因，最重要的是我国在煤层气地面开发方面重工程，轻研发，前期投入不足、勘探程度低、基础研究工作不到位，照搬照抄国外勘探开发理论方法或工艺，技术缺乏适应性与针对性，煤层气地面大规模勘探开发之前缺乏预研究和试验，除了国家科技支撑计划“煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究”、“９７３”计划、“预防煤矿瓦斯动力灾害防治关键技术研究”、“九五”国家重点科技攻关项目“新集矿区浅层煤层气示范开发成套工艺技术及专用装备研究”等少数研究项目，国家和企事业单位在煤层气地面开发方面的科研投入严重不足，基本是参照国外技术，边干边研究，在没有适合我国地质条件的煤层气地面开发理论和技术的情况下，仓促实施大规模商业化开发，结果煤层气地面开发效果远低于预期效果。

３．３重资源开发，轻安全和环境

早在２００５年国家能源局组织编制《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》时，就认为保证煤矿安全生产对煤层气发展是非常重要的，把发展煤层气产业的理念由最初的“资源、安全与环境”调整为“安全、资源与环境”，事实上，随着我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用水平不断提高，对防范煤矿瓦斯事故和促进煤矿安全生产发挥了重要保障作用。２０１０年与２００５年相比，煤矿瓦斯事故数量、死亡人数分别下降６５％和７１．３％。２０１５年，全国煤矿发生瓦斯事故４５起、死亡１７１人，分别比２０１０年下降６９．０％、７２．６％，重大瓦斯事故数量、死亡人数分别比２０１０年下降６６．７％、６８．９％。但在实际煤层气（煤矿瓦斯）抽采工作中，存在重资源开发，轻安全和环保现象，主要表现在：

１）在煤层气（煤矿瓦斯）勘探开发时，仍然沿用常规天然气的方式，注重所谓有利区块、甜点区的选取与开发，而不是根据煤矿采掘衔接和回采的需要安排煤层气（煤矿瓦斯）勘探开发，没有真正考虑未来煤矿开采的安全问题，无论是区块优选还是开发技术方案都没有真正体现所谓的安全与环境，安全与环境仅仅是一种副产品。

２）大量的人力和物力投入到了深部煤层气（煤矿瓦斯）开发研究之中，而对正在开采的浅部松软煤层煤层气抽采重视不够。由于我国新一轮煤层气资源评价（以煤层埋深２０００ｍ以浅为评价对象）结果表明［１６］，１０００ｍ以浅煤层气地质资源量为１４．３×１０１２ｍ３，占３８．９％，埋深１０００ｍ～２０００ｍ为２２．５×１０１２ｍ３，占６１．１％，深部煤层气资源量大，大量研究人员和勘探开发人员都投身于深部煤层气（煤矿瓦斯）勘探开发研究之中，而对目前急需解决的松软煤层煤层气抽采难题重视不够。实际上，目前我国煤矿开采深度只有少部分矿井达到了千米深度。千米深井主要集中在山东、河南、安徽及江苏等华东地区，该地区深井占到全国的８０．８５％，而其它地区短时间内不会开采千米以深，特别是２０００ｍ以深的煤层，比如晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个地区，煤层气资源丰富地区，占全国煤层气资源的９５％，短时期内煤矿开采深度超过１０００ｍ的可能性不大。例如，山西省２０１４年还规定“山西新建大中型矿井开采深度（第一水平）原则上不应超过１０００ｍ，改扩建大中型矿井开采深度原则上不应超过１２００ｍ”。

３）投入大量精力进行废弃矿井煤层气抽采。有专家对我国废弃矿井煤赋存煤层气资源作了估算［１７］，认为总量在１１３２．７×１０８ｍ３～２１８７．２×１０８ｍ３之间，普遍认为废弃煤矿瓦斯资源量巨大，有近万亿立方米，极具开发价值，且具有多重效益，意义重大，因此，废弃煤矿瓦斯抽采比较火热，多地开展了废弃矿井抽采瓦斯试验。事实上，无论废弃矿井煤层气抽采效益多好，已与煤矿安全生产无关，纯粹是一种资源开发行为。

３．４利用形式单一，利用率低

虽然我国煤矿瓦斯利用起步早，从２０世纪５０年代开始瓦斯抽采时就开始利用，而且党和政府一直鼓励多渠道利用瓦斯，但从１９９５以来井下抽采瓦斯利用率呈下降趋势（如图６所示）。

２０１７年全国煤层气（煤矿瓦斯）井下抽采量１７７．６６×１０８ｍ３，比１９９５年增长了２１００％，但瓦斯利用率由１９９５年为７５％下降至２０１７年的３８．２％。煤层气（煤矿瓦斯）地面抽采时甲烷浓度高，利用率相对较高，２０１７年煤层气地面抽采利用率约为８８．６％。仅２０１７年就有８４．７９×１０８ｍ３抽采的煤层气（煤矿瓦斯）资源无法利用，这部分气体大部分排入大气中，既浪费了资源，又污染了环境。

晋城市是全国煤层气（煤矿瓦斯）抽采和利用最好的城市之一［１８］，已建立比较完善的瓦斯抽采、输送、加工、运输、民用燃气、工业燃料、瓦斯发电等一条龙商业化开发利用体系，输送管道全长５０６ｋｍ，年输气能力近１００×１０８ｍ３，瓦斯发电厂３９座，总装机容量５０３ＭＷ，有煤层气液化项目８个，总液化量３．７７×１０８ｍ３，运营ＣＮＧ加气站４５个，煤层气居民用户４０．５万户，工商用户２０６７户。即使具备如此较完善的输送、利用体系，其利用率现状也不容乐观。作为晋城市最大的煤炭和煤层气生产单位，晋煤集团２０１７年井下抽采量为１４．２×１０８ｍ３，，地面抽采量为１４．３×１０８ｍ３，利用量分别为７．９×１０８ｍ３和１０．９×１０８ｍ３，其利用率也只有５６％和７６％，仍有９．７×１０８ｍ３煤层气排空。

造成这样状况的主要原因有：一是利用难度大，首先煤矿抽采出的煤层气大部分为低浓度瓦斯，不能进行远距离输送，用户仅限于矿区附近，难以形成规模效益；二是各煤矿抽采规模小而分散，不便于利用；三是浓度经常变化，成分复杂，导致利用困难，同时也无法与高浓度煤层气混输混用；四是利用形式单一，煤矿瓦斯利用主要集中在民用、发电、工业燃料及化工原料等方面。

４ 对策及建议

４．１对抽采重要性和难度保持清醒认识

尽管煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用，对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、减少温室气体排放和保护生态环境具有重大的意义，但是要清醒认识到我国煤层气开发的难度，要达到理想目标还有很长的路要走。

１）我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采采难度大。煤层气资源具有成煤条件多样、地质条件复杂、成煤时代多期，煤阶跨度大、煤变质作用叠加、非均质性强、渗透率低等特点，因此我国煤层气地面开发的难度要远大于常规油气和国外煤层气开发。

２）高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须抽采煤层气（煤矿瓦斯）。按照《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》办法规定：煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井必须建立地面固定抽采瓦斯系统；应当进行瓦斯抽采的煤层必须先抽采瓦斯，抽采效果达到标准要求后方可安排采掘作业；煤矿瓦斯抽采应当坚持“应抽尽抽、多措并举、抽掘采平衡”的原则。

３）我国煤层气（煤矿瓦斯）抽采和利用还需持续研究和实践。尽管我国煤层气（煤矿瓦斯）取得了很大的进步，但要看到开采的效率低下。井下瓦斯抽采方面，因抽采效率低，不得不利用底板岩巷进行穿层抽采、千米长钻孔进行顺层钻孔抽采，致使部分矿井每立方瓦斯的抽采成本达到了１０元以上，大大增加了煤炭开采成本。煤层气地面开发方面，到目前已施工了１７０００多口地面抽采井，而年抽采量也只有５０×１０８ｍ３，低产井多，经济效益差，严重影响了煤层气开发热情。

４．２采煤采气一体化开发是煤矿区煤层气抽采必由之路

由于煤层气资源与煤炭资源属于典型的同源同体的共伴生矿产，因此煤矿区煤层气开发与煤炭开采有着密不可分的内在关联。正确对待采煤采气协调开采问题，贯彻执行国家提出的“先抽后建、先抽后采、应抽尽抽”要求，坚持采煤采气一体化、地面与井下抽采相结合，才能通过瓦斯抽采与利用，解放生产力，保护生命，保护资源，保护环境［１９］。

１）煤炭开采不再将瓦斯抽采作为专项措施，煤层气地面开发也不再作为单纯的可燃烃类气体资源的开发，而是将瓦斯抽采和煤层气开发视为煤矿安全生产体系的重要组成部分。

２）煤层气抽采与煤炭开采一体化部署，将煤层气抽采计划纳入到矿区和矿井的生产接替安排之中，将抽、掘、采配套进行生产计划及衔接安排，根据预抽时间、地质条件决定预抽方式，依据预抽效果、采煤工作面布置以及采掘进度确定不同瓦斯含量区域的抽掘采接替方案。

３）实现煤层气抽采与煤炭开采一体化，可为煤层气（煤矿瓦斯）抽采持续发展提供资金支持。为了保障煤矿生产安全，企业每年都要投入了大量的人力和物力，按照《企业安全生产费用提取和使用管理办法》（２０１２年），煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、高瓦斯矿井的原煤单位产量提取的安全费用为３０元。根据国家能源局煤炭司２０１２年３月关于瓦斯防治能力评估有关精神，瓦斯防治费用不低于煤矿提取的安全费用总额的５０％单列，煤矿这部分投入可为煤层气（煤矿瓦斯）抽采提供资金支持。

４）实现煤层气抽采与煤炭开采一体化，要改变目前地面抽采井经济性评价方法。目前由于本煤层抽难度大，部分煤矿被迫采用板岩巷进行穿层钻孔瓦斯抽采，致使煤矿井下瓦斯抽采成本高，且采掘衔接交替容易失调。如果这些煤矿可以进行煤层气地面抽采，那么在评价地面抽采经济效益时，就不应简单地用煤层气产资源产生的效益来评价煤层气抽采的经济性，而是要与井下瓦斯抽采成本来对比，只要地面煤层气抽采成本低于井下瓦斯抽采成本，地面抽采就应该认为是合理和经济的。坚持地面和井下相结合的煤与煤层气共采模式，充分利用煤炭开采对煤储层的卸压增透作用，构建采煤采气一体化格局，实现煤矿瓦斯事故数量和死亡人数均大幅下降，争取少伤亡或零伤亡，最终实现“安全———资源———环保”的绿色发展模式。

４．３理论与技术创新是突破发展瓶颈的关键

马克思主义认为：理论与实践存在辩证关系，实践是理论的基础，是检验理论真理性的标准；理论来源于实践并随着实践的发展而发展，理论的价值主要在于理论对实践具有巨大的指导作用。但是只有实践是不能自然而然地形成理论的，如果没有系统的研究和分析，即使实践再多，实践的时间再长，也不能提出任何新的概念和新的观点，更不能提出系统的新理论，因此，我国煤层气（煤矿瓦斯）地面开发要实现高效开发，不重视理论对实践重大的指导作用，没有理论和技术的突破，是不可能实现的。

我国煤层气资源存在低压、低渗、低饱和的“三低”现象以及具有地质变动的特殊性，而针对这些特点的勘探、生产技术和工艺都没有取得突破性进展，因此制约了我国煤层气产业的发展。应重视煤层气资源与常规油气或其它非常规油气资源的区别，增加规模开发前的投资比重，从基础地质研究做起，根据不同的地质条件探索不同的理论和工艺技术体系，设置合理可行的规划目标，积极攻关但又不能急于求成，时刻保持清醒认识，坚持脚踏实地，最终形成具有中国特色的煤层气科技体系。

由于煤层气资源赋存条件复杂，开发技术要求高，区域适配性差，沁水盆地成熟的开发技术难以适应其他地区的地质条件；已开发区域仍存在开发成本高、单井产量低等，矿井下抽采面临的松软低渗透煤层抽采钻孔钻进困难和抽采效果差等重大技术问题，因此急需在煤层气的存机理、吸附机制、储层改造、排采等方面有理论与技术创新，实现我国煤层气开发理论及技术的突破是实现煤层气持续发展的关键。进一步加大对煤层气（煤矿瓦斯）基础理论研究和关键技术及装备研发的支持力度。到目前为止，还没有煤层气地面开发系列标准，煤层气开发利用标准体系急待建立健全，勘探、钻井、固井、压裂、开采等标准内容需要完善。

４．４高效利用是保证，坚持以用促抽

抽采出来的煤层气（煤矿瓦斯），只有得到利用，才能体现出资源效益和环保效益，否则，大量低浓度瓦斯稀释后排空，浪费了资源、污染了环境。因此，必须加大煤层气（煤矿瓦斯）高效利用技术的研发，提高其利用率，最终实现全部利用。

１）加强管网及配套设施建设，研发低浓度煤层气（煤矿瓦斯）安全储运关键技术，实现低成本输送和利用。２）开展低浓度瓦斯提纯和固体燃料电池发电等关键技术的研发。３）对于因煤层气抽采量少，无法利用的矿井，政府应鼓励企业投资建设煤层气集中利用设施，把附近多个煤矿抽采的煤层气进行收集、处理和利用。４）政府应加大对抽采煤层气利用率的考核，不仅要鼓励抽采利用，而且对利用率低企业采取必要措施，使其加大煤层气利用率。

５ 前景展望

煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用，极大地促进了煤矿的安全生产，同时提供了清洁能源并保护了环境，是一举多得的事情，是推动煤炭工业安全发展、节约发展、清洁发展，实现可持续发展的战略举措。相信随着国家和社会各界对煤层气（煤矿瓦斯）抽采的重视，法律政策制度的完善，科研资金投入的不断加大，采煤采气一体模式的进一步推广，抽采理论、技术和工艺革命性创新，一定能突破制约煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用快速发展的瓶颈，使其产生质的飞跃，进入快速发展新阶段，为我国煤炭安全高效开采和煤炭工业健康发展做出贡献。

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