煤层气与煤的协调发展势在必行
作者简介:徐文军，男，出生于1962，工程师。主要从事煤层气勘探、开发和科研管理，地址:北京市东城区安外大街88号(10011)，电话:(010) 64267069，邮箱:徐文军01065438+。
(中国联合煤层气有限责任公司北京100011)
国务院国办发〔2006〕47号《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》和国土资发〔2007〕96号《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”，统筹兼顾，协调采气与采煤的矛盾，但实际执行中存在诸多技术问题和理念问题。根据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，采用不同煤层气开采方式与煤炭生产建设相结合的方法，探索解决资源重叠、时空交叉等问题。针对存在的问题，从国家行政管理、政策调整、技术标准要求等方面提出引导和协调，促进其发展。
关键词:煤层气与煤炭协调发展
煤层气和冷却是和谐发展的必要条件
许赞为人
(中国联合煤层气有限责任公司，北京100083，中国)
摘要:2007年国土资96号文下发了《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查管理的通知》，要求统筹规划，先采气，后采煤。目的是协调瓦斯和煤炭开采之间的矛盾。但实际上在实施中存在许多技术问题和观念上的误解。本文针对煤炭开采的不同阶段，如生产、基建、规划等，结合不同的煤炭开采方式和生产建设方式，解决了资源区域重叠和时空交叉的问题。
关键词:煤层气；煤炭；协调；发展
煤层气是一种非常规天然气，主要吸附在煤层中，与煤一起储存。是一种优质高效的新型清洁能源和化工原料，是21世纪中国经济可持续发展和低碳经济的重要替代能源之一。同时，它也是矿井瓦斯的主要成分，是煤炭开采过程中的有害气体，是煤矿瓦斯灾害的根源。
煤层气和煤属于两种独立的矿产资源，分别属于具有流体和固体物理性质的矿产行业。根据伴生、共储、分采的特点，针对目前煤层气和煤炭矿业权重叠、企业无序竞争的现象，国务院国发[2006]47号文件《关于加快煤层气抽采利用的若干意见》和国办发[2007]96号文件《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》， 以及国家安监总局发布的《煤矿瓦斯抽采基本要求》的指导精神，要求“先采瓦斯，后采煤”，协调采瓦斯与采煤的矛盾，但在实施中仍存在诸多技术问题和认识误区。 因此，结合当前实际情况和未来发展趋势，有必要建立煤层气与煤炭协调发展的机制和技术体系。
1煤及煤层气开发现状及必要性
1.1煤和煤层气开发现状
中国是煤炭资源大国(约5万亿t)。自1998以来，中国的煤炭产量和消费量一直位居世界第一。2010年，全国累计原煤产量达到32亿吨，分别占全国一次能源生产和消费总量的79%和68%。在中国，每年因煤炭开采向大气排放大量甲烷气体(据联合国调查报告，中国甲烷排放量达到654.38+094亿m3，约占全球甲烷排放量的654.38+0/3)，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%，煤矿安全事故中近70%的死亡是由瓦斯事故造成的，对我国煤矿的高效安全生产构成重大威胁。2010年，全国共发生煤矿安全事故1403起，死亡2433人，百万吨死亡率降至0.749。与国际煤炭开采发达国家相比，我国煤矿瓦斯防治形势依然严峻(见表1)。
表1中国历年煤炭、煤层气产量和煤矿死亡人数综合统计表
资料来源:根据国家能源局和国家煤矿安监局公布的统计数据。
中国煤层气资源丰富。根据新一轮全国油气资源评价结果，我国埋深2000米的浅部煤层含气面积为37.5万km2，煤层气总资源量为36.8万亿m3，与我国陆地常规天然气资源量相当。截至目前，中国已建成煤层气井5400多口，其中煤层气开发生产井3653口(其中直井3590口，水平井63口)。2010年，全国煤层气产量达到85.3亿m3，其中煤矿井下抽采69.63亿m3，地面开发煤层气1.5.67亿m3。
1.2煤和煤层气开发的必要性
能源开发是国民经济的基础产业，对促进和保障经济持续、快速、健康发展具有十分重要的作用。煤炭是目前我国的主要能源，在消费结构中占有很大比重。随着中国经济的快速发展，对各种能源的需求不断增加，但煤炭仍将在中国的能源结构中占据最重要的地位。开发煤层气可以增加清洁能源的供给，改善我国目前的能源消费结构；有效降低煤层中煤层气的含量，从根本上控制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，有效缓解温室效应；是实现资源、环境和社会效益可持续发展，应对未来全球低碳经济，实现经济社会发展与生态环境和谐发展的基本保障。
根据中国总体能源需求，国家能源局编制的《国家煤层气“十二五”规划》提出了新增煤层气探明储量6543.8+0.8亿m3，实现年产6543.8+0.8亿m3的生产规模的目标和任务，引导了煤层气产业的发展方向。
表2中国能源消费总量及其构成一览表
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，煤炭和煤层气的开发将是未来中国能源工业的重要组成部分。将煤炭开采和煤层气开发有机结合起来，实现煤炭和煤层气资源的协调发展，对我国能源工业和国民经济发展具有极其重要的意义。
2煤与煤层气开发的关系
2.1自然属性与矿权的关系
煤和煤层气是两种不同性质的矿产资源，它们共生共储。它们的直观物质是独立的，又是紧密联系的。根据其赋存形式和开发方式，通过“先采气，后采煤”和煤与煤层气协调开发技术，使采气与采煤相结合，平衡合理发展，实现互利共赢，提高企业综合效益。
我国《矿产资源法》和《矿产资源勘查区块登记管理相关规定》将煤炭和煤层气划分为两种不同物理性质(固体和流体)的独立矿产资源管理。煤层气作为天然气资源系列中的非常规天然气，是国家一级管理的战略性油气资源，矿权实行国土资源部一级审批登记管理。煤炭是一般固体能源矿产资源，由国土资源部和省、自治区、直辖市人民政府地质矿产主管部门按资源管理权限审批登记，面积30km2。由于矿业权的分割和管理，矿业权重叠，煤炭和煤层气勘探开发区域在时间和空间上交叉。
2.2国家行业管理政策的相关要求
国务院国发[2006]47号文件《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》要求，高瓦斯煤矿区实行“先抽采瓦斯，后采煤”的方针。在条件适宜的高瓦斯矿井中，只有当煤矿瓦斯含量降低到规定标准以下时，才能进行采煤，按照“先采气，后采煤”的开发程序，合理开发煤炭和煤层气。
国土资源部国土资发[2007]96号文件《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，资源勘查过程中要坚持资源综合勘查、评价和回收利用；根据实际情况，加强资源管理，妥善解决矿业权重叠问题；按照经济合理的资源勘查开发程序，进一步完善煤炭与煤层气协调开发的管理机制。
国家安监总局发布的《煤矿瓦斯抽采基本要求》规定，超过煤层初始突出深度、瓦斯含量或瓦斯压力的矿井，必须提前进行煤层气预抽采。
2.3煤与煤层气协调开发技术体系
从赋存形式和开发方式来看，煤与煤层气共生、共储、分采。当前，要探索煤层气地面开发、矿井瓦斯抽采和煤矿区煤炭开采的协调，在时间和空间上统筹规划，合理安排未开发区、开采区、采空区、废弃矿井等煤矿的煤层气抽采方式，形成煤层气地面开发井+矿井瓦斯抽采井+开采区井+采空区井+废弃矿井井优化组合的技术体系，形成煤与煤层气综合开发模式。
通过煤层气地面钻孔、井下沿煤层长钻孔、采空区抽放相结合的煤矿立体抽放方法，实现煤层“先抽后采”。在时间上，煤层气的地面抽取与矿井中的煤炭生产过程相协调；在空间上，地面煤层气井的布置与采掘工作面相协调；从功能上来说，地面煤层气井可以用于地质勘探、采前抽水、采中抽水和采后抽水等。，并与煤炭企业的煤田地质勘探、煤矿基本建设、矿井瓦斯治理、煤矿生产衔接相协调，实现煤炭、煤层气的合理开采和矿井瓦斯的综合治理，更好地为煤矿生产和安全服务。
3.目前的主要问题
(1)由于矿权管理不统一，不同地区资源重叠，煤炭、煤层气资源开发时空交叉，导致不同企业无序竞争。
(2)煤炭和煤层气开发缺乏统一的协调机制和技术体系。虽然国土资源部下发的文件(国土资发[2007]96号)要求“先采气，后采煤”，统筹规划，协调采气与采煤的矛盾，但实际执行中存在诸多技术问题和认识误区。
(3)煤炭生产与煤层气开发之间的发展不协调。行业特点和企业性质决定了煤炭和煤层气是独立开采的，开发程序、时间和空间无法协调。煤层气资源储存在煤层中，煤炭开采和煤层气开发必然会产生相互作用。一方面，煤层气的开发利用势在必行；另一方面，煤炭是我国最重要的一次能源构成，其产量必须保持持续增长；因此，建立煤与煤层气协调发展的新模式对煤与煤层气产业的健康发展至关重要。
4措施和政策建议
(1)建议国家矿产资源管理部门统一管理煤炭和煤层气矿权，加强两种矿权的管理秩序，加强两者之间的信息交流，统一协调，避免矿权在时空和区域范围上的重叠。规范勘探开发程序，按照统一的能源一体化开发规划，综合开发利用大型煤层气田。当前，在煤炭矿区矿业权重叠区域，合理划分煤炭和煤层气资源开发主体，五年内煤炭生产衔接部署区域以煤矿企业为煤层气开发主体；煤炭生产已部署5年的地区，煤层气开发主要以专业化煤层气企业为主；鼓励煤炭与煤层气企业优势互补、共同开发，可以有效解决矿业权重叠问题，保障煤炭开采安全，实现煤层气与煤炭产业良性运行，达到互利共赢的效果。
(2)落实“先采气，后采煤”的国家政策，进一步出台相关资源协调开发细则，从机制和体制上解决煤炭和煤层气产业协调发展问题。根据国办发[2006]47号文件和国土资源部发[2007]96号文件精神，建立煤炭和煤层气资源勘查开发管理程序，完善综合勘查、协调发展、经济合理的能源矿产资源勘查开发模式。
(3)按照“先采气，后采煤”的原则合理开发，协调煤和煤层气的开发程序、方法和技术问题。根据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，将不同的煤层气开采方式与煤炭生产建设相结合。
表3不同井田煤层气开采方式及开发年限
(4)在煤炭生产矿井领域，对具备煤层气地面开发条件的高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，优先采用煤层气地面开发方式开展煤层气地面抽采和瓦斯综合治理。根据国家安监总局《煤矿瓦斯抽采基本要求》，绝对瓦斯涌出量≥40m3/min或相对瓦斯涌出量≥ 65438+100m3/t.d的(1)高瓦斯矿井；(二)开采具有煤与瓦斯突出危险煤层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，超过煤层突出深度、煤层瓦斯含量或煤层瓦斯压力的地方，必须提前进行煤层气预抽。
(5)在煤炭基建和规划井田内，根据综合勘探成果和《煤层气储量报告》的含煤性、含气性、可采性和经济性评价结果，采用煤层气地面开采方式进行规模化生产，使煤层中的瓦斯含量降至矿井安全采煤的最大允许煤层气含量限值。但煤层气开发时间应与煤矿基建相协调，遵循不影响煤矿正常生产衔接和矿井通风安全的原则。
(6)煤矿安全开采的最大允许煤层气含量受多种因素影响，如煤层气地质条件、矿井瓦斯条件、煤炭开采强度、矿井规模、技术条件、通风安全措施、回采率等。根据《煤矿安全规程》规定，采煤工作面、掘进工作面和巷道的回风最大允许风速为4m/s，回风最大允许甲烷浓度为1.5%。因此，根据回风风流中最大允许甲烷浓度与绝对涌出量、风量、相对涌出量、残余瓦斯含量、可采解吸量、抽采瓦斯含量、回风巷几何参数、最大允许风速、采煤工作面推进速度、吨煤残余解吸量之间的数学关系，推导出计算安全采煤最大允许瓦斯含量的通用公式:
中国煤层气技术进展:2011煤层气学术讨论会论文集。
式中:Cp为最大允许含气量(m3/t)；Cic为每吨煤的原始瓦斯含量(m3/t)；β为煤炭回收率(%)；ε是其他影响因素；Mc是甲烷的最大允许浓度(%)；Sh为回风巷的截面积(m2)；Vh是回风巷中的最大允许风速(m/s );p为单位时间产煤量(t/s)；n是单位时间内采动影响距离和采煤推进速度的倍数。
利用上述最大允许瓦斯含量模型公式，对全国10重点矿区安全采煤最大允许瓦斯含量的计算和统计结果见表4。
表4全国10重点矿区安全采煤最大允许瓦斯含量计算及统计结果
参考国外经验，不同国家对矿井安全采煤最大允许煤层气含量指标的规定不同，澳大利亚规定为3.0m3/t，美国规定为5.0m3/t，由于我国地质条件、开采技术、煤种、区域差异较大，高瓦斯矿区绝大多数集中在中高煤阶区。根据以往试验统计的综合分析结果，建议我国煤矿安全开采煤层气最大允许含量的评价指标为:
(1) 6.0m3/t适用于中高煤阶煤；
(2)低阶煤按1.5m3/t计；
(3)煤层坚固系数f
5结束语
煤层气与煤炭协调发展主要是为了提高煤矿安全程度，提高煤层气和煤炭企业发展的综合效益，节能减排，满足国家日益增长的能源需求。随着技术进步和观念创新，煤矿生产在系统简化、布局优化、生产集约化、采掘机械化和设备大型化方面取得了巨大成就。促进了煤炭生产能力的提高、煤炭开采强度的增加、采掘接续时间的缩短和矿井通风难度的增加，因此对煤矿瓦斯治理提出了更高的要求。保持煤炭生产均衡稳定，提高煤炭供应保障能力，必须坚持科学发展道路，把煤层气与煤炭协调发展作为提高经济效益和安全保障的重要举措。因此，建立煤层气与煤炭协调发展机制和技术体系，促进全国相关产业的煤层气与煤炭协调发展势在必行。
参考
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