发布机构: 省大数据产业办公室 发布日期: 2021-10-28 09:22:32

屈晓荣:“碳中和”背景下的煤矿瓦斯地质问题

自2015年山西省实施煤矿瓦斯抽采全覆盖工程以来,经过五年的发展,全省煤矿已全部建成了煤矿瓦斯抽采系统(如图1所示),有效促进了全省煤矿瓦斯的抽采利用。在2020年中,我省煤矿瓦斯抽采量64.03亿立方米(占全国的50.04%)、利用量28.94亿立方米(占全国的50.43%),利用率达到45.20%,高于全国平均水平0.37%,其中阳泉、晋城、西山、离柳、潞安五个矿区瓦斯年抽采量更是超过1亿立方米。

图1 采煤采气一体化煤矿瓦斯抽采系统

近年来,随着温室气体浓度的急剧攀升,所导致的气候变暖问题已成为全球公认且亟待解决的环境问题。在温室气体排放总量中,CO2排放量约占64%,为了缓解全球气候变暖,碳减排已成为全球各国近年来的重点工作。煤矿瓦斯由于利用率低,其大气排放和泄漏成为了重要的温室气体排放源。据估计,煤矿瓦斯每年排放量约为(35±10)×106t,煤炭开采产生的瓦斯排放量约为600万t二氧化碳当量,占人为相关瓦斯排放量的8%~10%。山西省是煤矿瓦斯大气排放量最大的省份,因此,提高煤矿瓦斯抽采利用率是降低煤矿瓦斯大气排放的根本技术途径,同时也是我省实施碳达峰碳中和山西行动的重要支撑。

煤矿瓦斯抽采利用包括煤炭开采前瓦斯预抽、采中采动瓦斯抽采和采后采空区瓦斯抽采,风排低浓度瓦斯利用和废弃矿井瓦斯抽采利用等多个方面。研究煤矿瓦斯的基础地质问题能够在提高煤矿瓦斯抽采利用率方面发挥重要作用。笔者认为,在煤矿瓦斯地质问题上仍需加强以下几方面的基础地质研究工作:

(1)加强地质构造控制下煤层瓦斯分布赋存规律研究

煤变质程度、顶底板透气性、地下煤层埋深、地下煤层厚度、地质构造和地下水条件等多因素决定了煤层中瓦斯的赋存,特别是地质构造对煤层瓦斯的控制作用更为显著(如图2所示)。随着煤矿采深的增加,构造和地应力对瓦斯赋存分布、涌出和抽采的影响更加明显,相关研究工作需要深化。

图2 煤厚、瓦斯含量与构造对应关系剖面图

(2)加强废弃矿井残余瓦斯赋存条件和运移规律研究

废弃矿井采空区瓦斯压力降低导致残煤中部分吸附态的瓦斯转变为游离态存储于地下空间。由于采空区往往发育大量覆岩裂隙,加之矿井水疏排停止后水位的快速回弹,可能导致采空区瓦斯的地表泄漏。应开展全封闭、通风和淹井等不同状态下废弃矿井中瓦斯赋存运移及气—水—煤相互作用研究(如图3所示),探讨减少瓦斯泄漏等次生灾害发生以及残余瓦斯抽采利用等问题。

图3 废弃矿井瓦斯流动运移图

(3)加强煤矿瓦斯碳排放的确认和计量

开展煤矿瓦斯碳排放和减排路径分析,旨在通过开展大量的调查、收集、监测、测试分析、数值模拟等工作,厘清研究区煤矿瓦斯碳排放来源和碳排放量。通过对煤矿瓦斯碳排放源的确认,有利于企业对煤矿瓦斯的碳排放源有更为清晰客观的认识。对碳排放进行量化能够找到煤矿瓦斯最主要的碳排放源,有效反映出煤矿瓦斯的碳排放信息,进而提出更有针对性的碳减排措施,促进煤矿瓦斯的高效利用。

供稿人:屈晓荣  山西省煤炭地质勘查研究院

[字体:  ]  [关闭窗口]    [打印]