煤層氣開發(fā)利用或迎政策技術(shù)風口
發(fā)表時間 :2017-09-27 來源：礦業(yè)報
今年的中國國際礦業(yè)大會上，最大的亮點無疑是就煤層氣設立了專題論壇。來自美國、俄羅斯、英國、加拿大、澳大利亞、波蘭、烏克蘭、瑞士、格魯吉亞等國家的專家學者，以及國內(nèi)學術(shù)界的專家教授、學術(shù)刊物主編、論文作者等煤層氣開發(fā)應用領(lǐng)域的各路大咖齊聚互動，交流抽采、利用環(huán)節(jié)的理論技術(shù)心得。
此次分論壇期間，中國國際卓越煤礦瓦斯治理中心舉行揭牌儀式。該中心是由山西焦煤集團公司與聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會可持續(xù)能源委員會瓦斯專家委員會共同發(fā)起的。
用中國工程院院士袁亮的話說，中國國際卓越煤礦瓦斯治理中心的揭牌，是我國乃至世界煤層氣利用的重要事件，未來會進一步推動中國和世界煤層氣的利用。
這也意味著，不久的將來，煤層氣的有效抽取利用將迎風口。
儲量世界第三，須加深國際參與
人類認識煤炭的過程，大約始于7200年前，而其被人類初次使用是做成一種煤晶制品的器物。
在大約3500年前，人類真正利用了煤炭的光和熱。在《水經(jīng)注》當中明確記載了煤炭的開采和儲存。人類對煤炭的應用也持續(xù)推動了產(chǎn)業(yè)革命的蓬勃發(fā)展幾千年。
最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年，煤炭在全球一次能源中消費占比28%。在中國，這個比例為62%。回溯過去的60年，中國生產(chǎn)了750億噸的煤炭。到2020年，全球的煤炭產(chǎn)量仍將在90億噸以上。這充分表明，煤炭在人類文明中起到的作用功不可沒。
不容忽略的是，煤炭開采伴隨上大量的煤層氣的產(chǎn)出。這在明代《天工開物》有明確的記載。當時的開采利用，是用中空的主管放到井下瓦斯通過竹管放到地面。
我國煤層氣資源豐富，居世界第三。每年在采煤同時排放的煤層氣超過130億立方米，合理抽放的量應可達到35億立方米左右，除去現(xiàn)已利用部分，每年仍有30億立方米左右的剩余量，加上地面鉆井開采的煤層氣50億立方米，可利用的總量達80億立方米，約折合標煤1000萬噸。如用于發(fā)電，每年可發(fā)電近300億千瓦時。
據(jù)統(tǒng)計，截至2010年，中國瓦斯突出礦井1000多座，高瓦斯有2200多座。根據(jù)國土資源部的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年，中國煤礦煤層氣抽采量達到180億立方米，預計2030年煤層氣產(chǎn)量達900億立方米。
煤層氣勘探開發(fā)是世界上發(fā)展較快的非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)。我國必須深度參與國際標準的制定，才能與世界第三大煤層氣資源儲備國的地位相匹配。
政策加碼，管理體系日趨完整
事實上，人們對瓦斯的認識大致劃分為三個階段。
初級階段，認為是一種有害氣體，同時瓦斯也是煤礦安全生產(chǎn)的第一殺手，統(tǒng)計近10年煤礦安全事故，雖然數(shù)據(jù)在大規(guī)模下降，但瓦斯事故還是煤礦一個最大的安全問題。
第二階段，人們逐步意識到煤層氣是一種清潔的資源。同時煤層氣排放到大氣當中，它的溫室效應是二氧化碳21倍，因此必須對煤層氣加以利用，減少煤層氣向大氣的污染排放。這階段，煤與煤層氣共采理論被提出，使煤層氣的開發(fā)利用進入一個嶄新的階段。
第三階段，資產(chǎn)化的階段，利用瓦斯可產(chǎn)碳減排量，是可以交易、低壓、融資的重要資產(chǎn)，是碳金融體系中碳幣、碳匯的一種表示形成。煤層氣利用資產(chǎn)化是工業(yè)文明向生態(tài)文明的又一次巨大進步。
近些年，我國在煤層氣開發(fā)利用方面的鼓勵和優(yōu)惠政策在逐步加碼。
1994年4月，為了合理開發(fā)利用煤層氣資源，加強煤層氣資源勘探、開發(fā)的管理，保障煤炭勘探、規(guī)劃、設計和開采不受煤層氣勘探、開發(fā)的影響，煤炭工業(yè)部發(fā)布《勘探開發(fā)管理暫行規(guī)定》。強調(diào)：煤層氣是與煤伴生、共生的氣體資源，是優(yōu)質(zhì)潔凈的能源和化工原料。煤層氣資源屬于國家所有，國家鼓勵對煤層氣資源的勘探與開發(fā)。
2006年，國務院辦公廳出臺《關(guān)于加快煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用的若干意見》，明確將煤層氣定位為寶貴的能源資源。我國高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井多，煤礦瓦斯一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患。同時，未經(jīng)處理或回收的煤層氣直接排放到大氣中，也造成了嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。意見強調(diào)，要加大煤層氣抽采利用力度，強化煤礦瓦斯治理，減輕煤礦瓦斯災害。在開采環(huán)節(jié)，凡堅持采氣采煤一體化，須依法清理并妥善解決煤層氣和煤炭資源的礦業(yè)權(quán)交叉問題。新設探礦權(quán)，必須對煤層氣、煤炭資源進行綜合勘查、評價和儲量認定。煤層中噸煤瓦斯含量高于規(guī)定標準且具備地面開發(fā)條件的，必須統(tǒng)一編制煤層氣和煤炭開發(fā)利用方案，并優(yōu)先選擇地面煤層氣抽采。并對煤層氣抽取利用實施優(yōu)惠稅收政策。
2015年，國家能源局專門編制出臺《煤層氣勘探開發(fā)行動計劃》，就煤層氣的開發(fā)利用就相關(guān)的技術(shù)研發(fā)做了更詳細具體的規(guī)劃。
此次煤層氣論壇上，山西省國土資源廳副廳長周際鵬表示，作為煤炭大省，山西省出臺并實施了《山西省煤層氣資源勘察開發(fā)規(guī)劃（2016~2010）》，在全國首次開展煤層氣探礦權(quán)公開出讓，形成了煤層氣管理的山西模式。首次明確了煤層氣產(chǎn)業(yè)運行政策，形成了全國首份煤層氣“用地專業(yè)套餐”，建立了煤層氣試采管理綜合制度，為全國各界試采礦井提供了山西樣板。
中國工程院院士、中國國際卓越煤礦瓦斯治理中心治理中心主席、山西焦煤集團有限責任公司總經(jīng)理金智新表示，目前，山西正在實施全省的瓦斯抽采全覆蓋工程，按照規(guī)劃今年的瓦斯抽采達到113立方米。
碳減排，資金技術(shù)要跟上
在2016年的G20峰會上，中國向聯(lián)合國正式交呈了《巴黎協(xié)定》文本，體現(xiàn)了對世界的莊嚴承諾和責任擔當。也由此對國內(nèi)的溫室氣體排放提出更嚴苛的約束與限制。
據(jù)世界銀行推算，到2020年全球碳排放交易總額達到3.5萬億美元，碳市場將超過石油市場成為第一大能源交易市場。
2013年以來，中國先后在北京、深圳等7個省市開展了碳排放交易權(quán)試點工作。截止到今年4月底碳排放的配額成交量達到1.3億噸，成交額達到28億元。
我國將在今下半年正式啟動全國性的碳排放交易系統(tǒng)——國家碳排放系統(tǒng)。
正是基于上述種種外力的推動，當前，政府堅定的政策保障，為煤層氣清潔利用、溫室氣體減排營造了良好的環(huán)境。
在《國家的“十三五”規(guī)劃綱要》當中，有一個顯著的變化是兩個數(shù)據(jù)下降、一個數(shù)據(jù)上升，即單位GDP能耗要下降15%，單位GDP二氧化碳累計要下降18%，清潔能源使用比例到2030年要由現(xiàn)在的15%增長到20%。這也體現(xiàn)了減少溫室氣體排放和減緩氣候變化的決心和信心，彰顯了中國邁向生態(tài)文明的新時代。
周際鵬認為，國際卓越煤礦瓦斯治理中心的成立，一方面體現(xiàn)了國際社會對中國乃至山西省在煤層氣治理方面工作的支持和認可。另一方面也寄希望采用企業(yè)主導、國際合作等NGO形式，以中國山西為基礎(chǔ)，以國際化感覺樞紐為平臺，培育適用于全球的煤礦瓦斯治理新模式。綜合運用先進技術(shù)和科學方法，促進碳減排，減緩全球氣候變化。
中國工程院院士、中國工程院工程管理學部主任孫永福認為，我國是煤炭生產(chǎn)和消費的大國，應該在煤炭清潔高效利用方面，特別是在煤礦瓦斯治理技術(shù)創(chuàng)新方面走在世界前列。更能充分的利用瓦斯、能夠化害為利，為積極探索的瓦斯的利用開拓新的領(lǐng)域，讓科學技術(shù)切實發(fā)揮支撐人類發(fā)展的進步重大作用。
金智新表示，目前就煤層氣利用技術(shù)仍面臨諸多難題，一是風排瓦斯利用，大部分中國煤礦風排濃度在0.1%左右，與現(xiàn)有的乏風氧化技術(shù)裝備不匹配，利用率很低。二是采空區(qū)抽采瓦斯，容易造成漏風，形成井下的發(fā)火。廢棄礦井瓦斯抽采利用還需要政策的強力支持。當前袁亮院士正在進行這方面的研究。三是露天煤礦瓦斯捕集和利用，需要進行深入嚴重。四是特殊地質(zhì)下瓦斯抽采效率。五是減排利用和激勵強度與項目融資模式創(chuàng)新。
他表示，目前國內(nèi)煤層氣利用的空間還很大。日前，中辦、國辦聯(lián)合印發(fā)《資源環(huán)境承載能力檢測預警長效機制》，環(huán)境成本將計入能源價格形成機制，這對煤炭企業(yè)的管理水平和瓦斯的治理能力都提出了更高的要求，這是機遇更是挑戰(zhàn)。
針對煤層氣抽采和利用的資金來源問題，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會可持續(xù)能源委員會專家雷·皮爾徹表示，PPP形式公私合營制是非常有效的。上個世紀70年代到80年代，美國政府通過政策調(diào)整實現(xiàn)了政府、公共部門、私營部門和企業(yè)的合作，幫助企業(yè)完成融資、技術(shù)和市場。他認為，目前不僅要重視技術(shù)，還要制定相應政策?！昂芏嗉夹g(shù)要加以推廣，其實是需要政策的支持。只有這樣，在未來煤層氣的開采過程中，尤其是投融資方面，才能取得更好的進展?！?/div>
深部抽采，三大難題待解
中國工程院院士袁亮表示，近二十年來，中國在煤礦瓦斯防治上做了大量的研究。從“九五”到“十三五”，國家持續(xù)重視支持這個領(lǐng)域的研究，形成了具有代表性的成果。一個是走“煤與瓦斯共采，先抽瓦斯后采煤”的路子，變傳統(tǒng)瓦斯治理風排為主為高效抽采瓦斯的新構(gòu)想，這其中關(guān)鍵技術(shù)是讓煤體送電卸壓，增加透氣性。另一個是高位環(huán)形體理論，通過現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)首采層開采瓦斯場形成機制及分布規(guī)律，再通過大型數(shù)字模擬就可以從過去的定性走向定量。這也得到了世界采礦大會的認可。
袁亮認為，目前，中國擁有比較成熟的煤層氣抽采關(guān)鍵技術(shù)裝備。一是晉煤集團的低透氣性煤層全立體市煤與瓦斯共采技術(shù)及裝備；二是首采層瓦斯抽采消土技術(shù)及裝備。目前，已經(jīng)有成熟的技術(shù)通過收采層超前的卸壓、超前抽采已經(jīng)把瓦斯消滅在萌芽狀態(tài)。目前，煤與瓦斯共采技術(shù)在國家發(fā)改委、國家安全生產(chǎn)總局、安監(jiān)局的推動下，實現(xiàn)全行業(yè)應用，并且走出國門在澳大利亞得到推廣。
北京科技大學教授何學秋表示，中國煤礦和煤層氣下一步最主要的問題是深部，瓦斯治理也面臨深部的瓦斯如何抽采、利用。如何解決增加煤層的透氣性，提高煤層氣的抽采量的難題。
何學秋提出，隨著深度的增加，抽采難度都大幅度提高。新挑戰(zhàn)之一是高地應力導致突出，沖擊危險非線性加大，通過實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)也可以看出來，深度增加，動力礦井個數(shù)在快速的增多。這些都是實測的瓦斯含量、瓦斯強度、深度變化的情況，我個人建議沒有捷徑可走，加強監(jiān)測預警技術(shù)裝備開發(fā)，加強解威技術(shù)措施開發(fā)，加強防備技術(shù)的開發(fā)。新挑戰(zhàn)之二是高地應力導致煤層呈負指數(shù)關(guān)系在降低，滲透隨著開采深度會快速下降，主要對策是開采解放層，強化采動卸壓抽放，優(yōu)化水利壓裂、沖擊措施。新挑戰(zhàn)之三是高應力強流變導致抽放巷道、鉆孔難施工，對策是優(yōu)化巷道鉆孔的布局，優(yōu)選頂?shù)装搴线m的巖層布置抽放想巷道和鉆孔，到煤層進行抽查。新挑戰(zhàn)之四是高應力強流變導致采動影響范圍增大，瓦斯涌出加大封孔困難。措施里強化采動卸壓抽放，強化通風瓦斯實時檢測，采用三相封孔技術(shù)來封堵鉆孔，提高抽風效率。未來，要加強抽采一體化的理論與技術(shù)的研究，特別是要加強強流變條件下，煤層瓦斯抽放的一些新的特征、新的規(guī)律，如何來甄透的技術(shù)和裝備。對災害的預警方面，現(xiàn)在要實現(xiàn)智慧礦山對動力災害的預警發(fā)展趨勢應該是以物理監(jiān)測趨勢為主。
西安交通大學教授張永民認為，無論是以清潔能源利用的煤層氣，還是以礦井安全生息為目的的瓦斯抽采，通過改造措施實現(xiàn)煤層增滲還是目前需要解決的首要技術(shù)難題。目前，他的團隊利用一種可控沖擊波技術(shù)解決煤層增透難題。
