(中國聯合煤層氣有限責任公司北京100011)
摘要:國辦發[2006]47號文和國土資源部發[2007]96號文要求“先采氣，後采煤”，統籌規劃，協調采氣與采煤的矛盾，但實際執行中存在諸多技術難題。根據煤炭生產建設的不同階段，以及生產、基建、規劃等井田的實際情況，采用不同煤層氣開采方式與煤炭生產建設相結合的方法，探索解決資源重疊、時空交叉等問題。針對存在的問題，從國家行政管理、政策調整、技術標準要求等方面提出引導和協調，促進其發展。
關鍵詞:煤層氣與煤炭協調發展
作者簡介:徐文軍，男，出生於1962，工程師。主要從事煤層氣勘探、開發和科研管理，地址:北京市東城區安外大街88號(10011)，電話:(010) 64267069，郵箱:徐文軍0101。
煤層氣和冷卻是和諧發展的必要條件
許贊為人
(中國聯合煤層氣有限責任公司，北京100083，中國)
摘要:2007年國土資96號文下發了《關於加強煤炭和煤層氣資源綜合勘查管理的通知》，要求統籌規劃，先采氣，後采煤。目的是協調瓦斯和煤炭開采的矛盾。但實際上在實施中存在許多技術問題和觀念上的誤解。本文針對煤炭開采的不同階段，如生產、基建、規劃等，結合不同的煤炭開采方式和生產建設方式，解決了資源區域重疊和時空交叉的問題。
關鍵詞:煤層氣；煤炭；協調；發展
煤層氣是壹種非常規天然氣，主要吸附在煤層中，與煤壹起儲存。是壹種優質高效的新型清潔能源和化工原料，是21世紀中國經濟可持續發展和低碳經濟的重要替代能源之壹。同時，它也是礦井瓦斯的主要成分，是煤炭開采過程中的有害氣體，是煤礦瓦斯災害的根源。
煤層氣和煤屬於兩種獨立的礦產資源，分別屬於具有流體和固體物理性質的礦產行業。根據伴生、共儲、分采的特點，針對目前煤層氣和煤炭礦業權重疊、企業無序競爭的現象，國務院國發[2006]47號文件《關於加快煤層氣抽采利用的若幹意見》和國辦發[2007]96號文件《關於加強煤炭和煤層氣資源綜合勘查開采管理的通知》， 以及國家安監總局發布的《煤礦瓦斯抽采基本要求》的指導精神，要求“先采瓦斯，後采煤”，協調采瓦斯與采煤的矛盾，但在實施中仍存在諸多技術問題和認識誤區。 因此，結合當前實際情況和未來發展趨勢，有必要建立煤層氣與煤炭協調發展的機制和技術體系。
1煤及煤層氣開發現狀及必要性
1.1煤和煤層氣開發現狀
中國是煤炭資源大國(約5萬億t)。自1998以來，中國的煤炭產量和消費量壹直位居世界第壹。2010年，全國累計原煤產量達到32億噸，分別占全國壹次能源生產和消費總量的79%和68%。在中國，每年因煤炭開采向大氣排放大量甲烷氣體(據聯合國調查報告，中國甲烷排放量達到654.38+094億m3，約占全球甲烷排放量的654.38+0/3)，是大氣汙染和溫室氣體排放的主要來源。目前，我國煤礦中高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井約占40%，煤礦安全事故中近70%的死亡是由瓦斯事故造成的，對我國煤礦的高效安全生產構成重大威脅。2010年，全國共發生煤礦安全事故1403起，死亡2433人，百萬噸死亡率降至0.749。與國際煤炭開采發達國家相比，我國煤礦瓦斯防治形勢依然嚴峻(見表1)。
表1中國歷年煤炭、煤層氣產量和煤礦死亡人數綜合統計表
資料來源:根據國家能源局和國家煤礦安監局公布的統計數據。
中國煤層氣資源豐富。根據新壹輪全國油氣資源評價結果，我國埋深2000米的淺部煤層含氣面積為37.5萬km2，煤層氣總資源量為36.8萬億m3，與我國陸地常規天然氣資源量相當。截至目前，中國已建成煤層氣井5400多口，其中煤層氣開發生產井3653口(其中直井3590口，水平井63口)。2010年，全國煤層氣產量達到85.3億m3，其中煤礦井下抽采69.63億m3，地面開發煤層氣1.5.67億m3。
1.2煤和煤層氣開發的必要性
能源開發是國民經濟的基礎產業，對促進和保障經濟持續、快速、健康發展具有十分重要的作用。煤炭是目前我國的主要能源，在消費結構中占有很大比重。隨著中國經濟的快速發展，對各種能源的需求不斷增加，但煤炭仍將在中國的能源結構中占據最重要的地位。開發煤層氣可以增加清潔能源的供給，改善我國目前的能源消費結構；有效降低煤層中煤層氣的含量，從根本上控制和消除礦井瓦斯災害，提高煤礦安全生產的保障程度和煤炭企業的經濟效益；減少煤礦甲烷排放，有效緩解溫室效應；是實現資源、環境和社會效益可持續發展，應對未來全球低碳經濟，實現經濟社會發展與生態環境和諧發展的基本保障。
根據中國總體能源需求，國家能源局編制的《國家煤層氣“十二五”規劃》提出了新增煤層氣探明儲量6543.8+0.8億m3，實現年產6543.8+0.8億m3的生產規模的目標和任務，引導了煤層氣產業的發展方向。
表2中國能源消費總量及其構成壹覽表
資料來源:歷年中國統計年鑒，2009年國民經濟和社會發展統計公報。
綜上所述，煤炭和煤層氣的開發將是未來中國能源工業的重要組成部分。將煤炭開采和煤層氣開發有機結合起來，實現煤炭和煤層氣資源的協調發展，對我國能源工業和國民經濟發展具有極其重要的意義。
2煤與煤層氣開發的關系
2.1自然屬性與礦權的關系
煤和煤層氣是兩種不同性質的礦產資源，它們共生共儲。它們的直觀物質是獨立的，又是緊密聯系的。根據其賦存形式和開發方式，通過“先采氣，後采煤”和煤與煤層氣協調開發技術，使采氣與采煤相結合，平衡合理發展，實現互利共贏，提高企業綜合效益。
我國《礦產資源法》和《礦產資源勘查區塊登記管理相關規定》將煤炭和煤層氣劃分為兩種不同物理性質(固體和流體)的獨立礦產資源管理。煤層氣作為天然氣資源系列中的非常規天然氣，是國家壹級管理的戰略性油氣資源，礦權實行國土資源部壹級審批登記管理。煤炭是壹般固體能源礦產資源，由國土資源部和省、自治區、直轄市人民政府地質礦產主管部門按資源管理權限審批登記，面積30km2。由於礦業權的分割和管理，礦業權重疊，煤炭和煤層氣勘探開發區域在時間和空間上交叉。
2.2國家行業管理政策的相關要求
國務院國發[2006]47號文件《關於加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若幹意見》要求，高瓦斯煤礦區實行“先抽采瓦斯，後采煤”的方針。在條件適宜的高瓦斯礦井中，只有當煤礦瓦斯含量降低到規定標準以下時，才能進行采煤，按照“先采氣，後采煤”的開發程序，合理開發煤炭和煤層氣。
國土資源部國土資發[2007]96號文件《關於加強煤炭和煤層氣資源綜合勘查開采管理的通知》要求，資源勘查過程中要堅持資源綜合勘查、評價和回收利用；根據實際情況，加強資源管理，妥善解決礦業權重疊問題；按照經濟合理的資源勘查開發程序，進壹步完善煤炭與煤層氣協調開發的管理機制。
國家安監總局發布的《煤礦瓦斯抽采基本要求》規定，超過煤層初始突出深度、瓦斯含量或瓦斯壓力的礦井，必須提前進行煤層氣預抽采。
2.3煤與煤層氣協調開發技術體系
從賦存形式和開發方式來看，煤與煤層氣共生、共儲、分采。當前，要探索煤層氣地面開發、礦井瓦斯抽采和煤礦區煤炭開采的協調，在時間和空間上統籌規劃，合理安排未開發區、開采區、采空區、廢棄礦井等煤礦的煤層氣抽采方式，形成煤層氣地面開發井+礦井瓦斯抽采井+開采區井+采空區井+廢棄礦井井優化組合的技術體系，形成煤與煤層氣綜合開發模式。
通過煤層氣地面鉆孔、井下沿煤層長鉆孔、采空區抽放相結合的煤礦立體抽放方法，實現煤層“先抽後采”。在時間上，煤層氣的地面抽取與礦井中的煤炭生產過程相協調；在空間上，地面煤層氣井的布置與采掘工作面相協調；從功能上來說，地面煤層氣井可以用於地質勘探、采前抽水、采中抽水和采後抽水等。，並與煤炭企業的煤田地質勘探、煤礦基本建設、礦井瓦斯治理、煤礦生產銜接相協調，實現煤炭、煤層氣的合理開采和礦井瓦斯的綜合治理，更好地為煤礦生產和安全服務。
3.目前的主要問題
(1)由於礦權管理不統壹，不同地區資源重疊，煤炭、煤層氣資源開發時空交叉，導致不同企業無序競爭。
(2)煤炭和煤層氣開發缺乏統壹的協調機制和技術體系。雖然國土資源部下發的文件(國土資發[2007]96號)要求“先采氣，後采煤”，統籌規劃，協調采氣與采煤的矛盾，但實際執行中存在諸多技術問題和認識誤區。
(3)煤炭生產與煤層氣開發之間的發展不協調。行業特點和企業性質決定了煤炭和煤層氣是獨立開采的，開發程序、時間和空間無法協調。煤層氣資源儲存在煤層中，煤炭開采和煤層氣開發必然會產生相互作用。壹方面，煤層氣的開發利用勢在必行；另壹方面，煤炭是我國最重要的壹次能源構成，其產量必須保持持續增長；因此，建立煤與煤層氣協調發展的新模式對煤與煤層氣產業的健康發展至關重要。
4措施和政策建議
(1)建議國家礦產資源管理部門統壹管理煤炭和煤層氣礦權，加強兩種礦權的管理秩序，加強兩者之間的信息交流，統壹協調，避免礦權在時空和區域範圍上的重疊。規範勘探開發程序，按照統壹的能源壹體化開發規劃，綜合開發利用大型煤層氣田。當前，在煤炭礦區礦業權重疊區域，合理劃分煤炭和煤層氣資源開發主體，五年內煤炭生產銜接部署區域以煤礦企業為煤層氣開發主體；煤炭生產已部署5年的地區，煤層氣開發主要以專業化煤層氣企業為主；鼓勵煤炭與煤層氣企業優勢互補、共同開發，可以有效解決礦業權重疊問題，保障煤炭開采安全，實現煤層氣與煤炭產業良性運行，達到互利共贏的效果。
(2)落實“先采氣，後采煤”的國家政策，進壹步出臺相關資源協調開發細則，從機制和體制上解決煤炭和煤層氣產業協調發展問題。根據國辦發[2006]47號文件和國土資源部發[2007]96號文件精神，建立煤炭和煤層氣資源勘查開發管理程序，完善綜合勘查、協調發展、經濟合理的能源礦產資源勘查開發模式。
(3)按照“先采氣，後采煤”的原則合理開發，協調煤和煤層氣的開發程序、方法和技術問題。根據煤炭生產建設的不同階段，以及生產、基建、規劃等井田的實際情況，將不同的煤層氣開采方式與煤炭生產建設相結合。
表3不同井田煤層氣開采方式及開發年限
(4)在煤炭生產礦井領域，對具備煤層氣地面開發條件的高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井，優先采用煤層氣地面開發方式開展煤層氣地面抽采和瓦斯綜合治理。根據國家安監總局發布煤礦瓦斯抽放基本要求，①絕對瓦斯湧出量≥40m3/min或相對瓦斯湧出量≥ 65438+100m3/t.d的高瓦斯礦井；(二)開采具有煤與瓦斯突出危險煤層的煤與瓦斯突出礦井；③煤層氣含量大於8m3/t或煤層瓦斯壓力大於0.74MPa，超過煤層突出深度、煤層瓦斯含量或煤層瓦斯壓力的地方，必須提前進行煤層氣預抽。
(5)在煤炭基建和規劃井田內，根據綜合勘探成果和《煤層氣儲量報告》的含煤性、含氣性、可采性和經濟性評價結果，采用煤層氣地面開采方式進行規模化生產，使煤層中的瓦斯含量降至礦井安全采煤的最大允許煤層氣含量限值。但煤層氣開發時間應與煤礦基建相協調，遵循不影響煤礦正常生產銜接和礦井通風安全的原則。
(6)煤礦安全開采的最大允許煤層氣含量受多種因素影響，如煤層氣地質條件、礦井瓦斯條件、煤炭開采強度、礦井規模、技術條件、通風安全措施、回采率等。根據《煤礦安全規程》規定，采煤工作面、掘進工作面和巷道的回風最大允許風速為4m/s，回風最大允許甲烷濃度為1.5%。因此，根據回風風流中最大允許甲烷濃度與絕對湧出量、風量、相對湧出量、殘余瓦斯含量、可采解吸量、抽采瓦斯含量、回風巷幾何參數、最大允許風速、采煤工作面推進速度、噸煤殘余解吸量之間的數學關系，推導出計算安全采煤最大允許瓦斯含量的通用公式:
中國煤層氣技術進展:2011煤層氣學術討論會論文集。
式中:Cp為最大允許含氣量(m3/t)；Cic為每噸煤的原始瓦斯含量(m3/t)；β為煤炭回收率(%)；ε是其他影響因素；Mc是甲烷的最大允許濃度(%)；Sh為回風巷的截面積(m2)；Vh是回風巷中的最大允許風速(m/s );p為單位時間產煤量(t/s)；n是單位時間內采動影響距離和采煤推進速度的倍數。
利用上述最大允許瓦斯含量模型公式，對全國10重點礦區安全采煤最大允許瓦斯含量的計算和統計結果見表4。
表4全國10重點礦區安全采煤最大允許瓦斯含量計算及統計結果
參考國外經驗，不同國家對礦井安全采煤最大允許煤層氣含量指標的規定不同，澳大利亞規定為3.0m3/t，美國規定為5.0m3/t，由於我國地質條件、開采技術、煤種、區域差異較大，高瓦斯礦區絕大多數集中在中高煤階區。根據以往試驗統計的綜合分析結果，建議我國煤礦安全開采煤層氣最大允許含量的評價指標為:
(1) 6.0m3/t適用於中高煤階煤；
(2)低階煤按1.5m3/t計；
(3)煤層堅固系數f
5結束語
煤層氣與煤炭協調發展主要是為了提高煤礦安全程度，提高煤層氣和煤炭企業發展的綜合效益，節能減排，滿足國家日益增長的能源需求。隨著技術進步和觀念創新，煤礦生產在系統簡化、布局優化、生產集約化、采掘機械化和設備大型化方面取得了巨大成就。促進了煤炭生產能力的提高、煤炭開采強度的增加、采掘接續時間的縮短和礦井通風難度的增加，因此對煤礦瓦斯治理提出了更高的要求。保持煤炭生產均衡穩定，提高煤炭供應保障能力，必須堅持科學發展道路，把煤層氣與煤炭協調發展作為提高經濟效益和安全保障的重要舉措。因此，建立煤層氣與煤炭協調發展機制和技術體系，促進全國相關產業的煤層氣與煤炭協調發展勢在必行。
參考
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