发布机构: 山西省科学技术厅能源处 发布日期: 2021-12-01 09:15:10

李国富:煤炭采空区煤层气资源开采存在的问题及建议

煤炭是我国的主体能源,经过长期开采煤炭采空区和废弃关闭矿井数量众多,遗留煤层气资源量巨大。据中国工程院2018年预测,到2030年我国废弃矿井将达1.5万处,遗留非常规天然气近5000亿m3(注:主要为煤层气)。因此,在我国碳达峰碳中和目标的指引下,对煤炭采空区遗留的大量煤层气不能“一关了之”,应该采用地面与井下结合的方式对废弃资源进行“精耕细作”。

据山西省自然资源厅2018年调查数据,山西省有开发利用价值的煤炭采空区面积约2052平方公里,预测残余煤层气资源量约726亿立方米。近年来,我省通过产学研用联合创新,以产业难点痛点问题为导向,深入开展了废弃矿井采空区煤层气富集规律、资源评价及井位优化研究,在晋城、西山、阳泉等矿区进行了有益探索,并取得了一定成绩。但我国煤炭采空区煤层气开发利用整体仍处于起步探索阶段,诸多难题待解。

1、废弃矿井采空区煤层气开发受采气权设置制约

目前国家没有设置煤炭采空区和废弃矿井煤层气矿业权,如果开发企业按照常规煤层气审批流程办理矿权,废弃矿井采空区产气量可能达不到储量下限标准,导致无法取得采矿权;同时,还存在与煤炭矿业权人分担矿山环境恢复治理等法定义务的问题,开发企业面临较大的法律和经济风险。针对这一问题,山西省自然资源厅与山西省能源局于20191211日联合下发了《关于开展煤炭采空区(废弃矿井)煤层气抽采试验有关事项的通知(晋自然资发〔201954号)》,提出了很多创新性且富有成效的改革举措。

2、煤炭采空区煤层气开发缺乏精准详实的基础资料

由于种种原因,煤层气开发企业通常很难获取作业范围内真实准确的煤矿采掘平面图和井上下对照图等关键基础资料,地面钻井极易钻遇煤柱和积水区导致报废,基础资料的缺失还可能带来潜在的安全风险。建议未来进一步优化矿井废弃关闭前流程,将矿井原始技术资料、矿井主要技术人员和管理人员联系方式等统一提交主管部门留存备查。此外,对于部分开发利用潜力较好的矿井,建议在矿井关闭废弃前对关闭后的集中预留管道抽采工作提前布局,提前相关准备措施;对于已经废弃且资料不全的矿井,建议加强科研攻关力度,大幅度提高地面物探的分辨率并降低施工成本,为精确选定抽采井位、降低钻遇煤柱和积水区风险提供技术支撑。

3、传统的煤层气利用模式无法满足实际需求

煤炭采空区的煤层气资源赋存和抽采技术特点,决定了抽采井在空间上一般比较分散,采用传统煤层气管网集输利用或就地压缩的模式,投入大、风险高、效率低,制约了地面抽采在空间上的拓展。采用煤层气移动式发电站并网发电的利用模式,又面临着上网难和上网电价偏低等问题,抽采企业难以盈利。建议加大对地面分布式抽采条件下低浓度煤层气转化利用新技术的研发支持力度,探索经济安全高效的煤炭采空区煤层气利用新途径。同时,建议将煤炭采空区煤层气抽采利用创造的碳减排量纳入国家碳市场交易,以市场手段激励开发利用企业的积极性。

4、加强科技攻关、加强技术适配性

需要指出的是,由于我国煤炭在赋存地质条件、采煤方法、煤层气资源赋存、原始技术资料保存、采空区和关闭矿井实际状态等方面存在巨大差异,未来仍需加强采煤与采气技术的结合,对不同煤层赋存条件、不同采煤方法形成的采空区和关闭矿井煤层气资源量精准预测、采空区内部结构及富水性地面精细探测等方面的科研攻关,助力实现碳达峰碳中和。

供稿人:李国富  煤与煤层气共采国家重点实验室 执行副主任


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