Question

煤炭与煤层气综合开发模式研究

Answer 1

一、国外煤层气开发模式

（1）煤矿井下抽采模式。英国、德国等西欧国家煤层气资源量小，吨煤含气量较低，不适合地面开发煤层气，煤层气开发主要采用煤炭采前井下抽采和采空区封闭抽采，无地面开发。

（2）地面开发模式。美国、加拿大、澳大利亚三国煤层气资源丰富，吨煤含气量较高，原生煤发育，主要采用地面煤层气开采模式。2008年，美国地面开发煤层气产量约557×10⁸m³，井下抽采60×10⁸m³；澳大利亚地面开发煤层气年产36×10⁸m³，井下抽采10×10⁸m³；加拿大地面开发煤层气年产86×10⁸m³，井下抽采6×10⁸m³。

二、中国先采气后采煤开发模式设想

（一）现行的煤炭与煤层气开发模式无法根本杜绝瓦斯灾害

煤层气是造成煤矿瓦斯突出和爆炸的罪魁祸首，近10年来，全国每年煤矿安全事故死亡人数大多在5000人以上，占全球煤炭行业死亡人数的80%，其中由瓦斯灾害引起的人员死亡一般在2000人以上，近两年虽有所下降，但仍远高于世界平均水平。

长期以来，煤矿抽排工作主要采取“边掘边抽、边采边抽、采后抽放”等方法治理瓦斯，瓦斯抽采在煤矿开采、掘进一并进行，危险性很大，恶性瓦斯爆炸事故难以根本杜绝，同时导致矿井煤层气抽采率低且抽采瓦斯浓度偏低，利用率低下。

实践证明，传统瓦斯治理方式不能从根本上杜绝瓦斯灾害，随着煤层气地面开发技术的日臻成熟，使得通过地面钻井开发煤层气成为可能，通过地面与井下协同开采，不同阶段各有侧重，最大限度地降低煤矿瓦斯含量，从根本上杜绝煤矿安全事故，最大限度地利用资源，保护环境，可以收到良好的安全效应、资源效应、环境效应和社会效应。

随着煤层气产业的快速发展，煤层气的开发利用也存在两个误区：一是煤矿企业把煤层气当作有害气体对待，抽采煤层气是为了保障煤矿安全生产，忽视了煤层气巨大的资源效应、环境效应和社会效应。二是近几年煤层气开发没有考虑对后续采煤的影响，将对后续的煤炭开采带来安全隐患。因此，如何理顺煤炭生产与煤层气开发利用之间的协调关系，建立井下抽采与地面开发相结合的煤层气开发模式，使煤炭产业和煤层气产业得到协调有序发展是摆在面前的亟待解决的问题。

（二）中国应走井下抽采与地面开发相结合的煤层气开发模式

中国煤层气产业发展应借鉴北美地面开发煤层气和西欧煤矿区井下抽采煤层气的成功经验，依据不同地区的煤层气地质特点和煤炭开采程度，采取煤层气地面开发与井下抽采相结合的道路，是实现中国煤炭与煤层气综合开发利用的有效途径。

因此，中国煤层气与煤炭综合开发应该遵循的原则：一是不同地质条件区别对待，采取不同开采方式，不能一刀切。二是煤矿生产区和煤矿规划区区别对待，煤矿生产区以保安全为主，在确保煤炭安全生产前提下尽可能开发利用煤层气；煤矿规划区严格按照先采气后采煤开发程序执行。

1.不同地质条件区别对待，采取不同开采方式

中国煤层气地质条件复杂，开发难易差别大。地质条件简单，煤体结构保存较好的地区，煤层气地面开发较易；而构造条件复杂，煤体结构遭到严重破坏的地区，煤层气地面开发较难。因此，应根据不同地质条件区别对待。

对吨煤含气量高于6m³/t的煤体结构保存较好的原生结构煤发育的含气区，应先采气后采煤；煤体结构保存较差的构造煤发育区及低含气区，应以井下抽采为主，先抽后采。

2.吨煤含气量高于6m³/t且原生结构煤发育的煤矿生产区和规划区区别对待

煤炭生产区：以保障煤炭生产安全为主，在确保煤炭安全生产前提下尽可能开发利用煤层气，如果安全生产得不到保证，应无条件停止煤矿开采，采用地面钻井及井下采前预抽等方法降低煤层含气量，使之达到安全标准后方可进行煤炭开采。

煤炭规划区：对于含气量大于6m³/t的原生结构煤发育的煤炭规划区，应严格按照先地面采气后井下采煤的开发程序进行，即：①利用保护煤层的地面钻完井的增产措施，预抽原始煤层的煤层气；②开采期抽采，利用采掘工作的超前压力，开采卸压，进行井下煤层气抽采；③采空区及废弃矿井的煤层气抽采，主采煤层开采之后，卸压更为充分，通过地面钻井、埋管及巷道抽采煤层气；④矿井通风煤层气的回收利用（图5-18）。

图5-18 中国煤层气开发模式流程示意图