保德煤矿煤层气（瓦斯）开发的可行性分析及经验探索

摘要：本文基于瓦斯电站初步建成，以及保德煤矿完善的井下瓦斯抽采条件，加之保德煤矿周边地面预抽煤层气输送管道较完备，提出了通过大力实施井下超前预抽，适当地面抽采，加快进行保德煤矿非常规天然气发展试点，既满足保德煤矿生产接续需求，又能为瓦斯电站提供充足气源，还能充分积累技术和人才，在合适时候全力进入煤层气开发领域。

关键词：煤层气;开发;可行性;必要性;经验;保德煤矿

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.124

Feasibility analysis and experience exploration of CBM （gas） development in Baode coal mine

Cheng Lin

（China Energy Conservation and Emission Reduction Co.，Ltd.，Beijing 100011，China）

Abstract：Based on the preliminary completion of the gas power station and the perfect underground gas extraction conditions in Baode Coal Mine， coupled with the relatively complete ground pre-drainage CBM transmission pipelines around Baode Coal Mine， this paper proposes to implement underground advanced pre-drainage and appropriate surface extraction. Accelerate the development of unconventional natural gas pilot projects in Baode Coal Mine， which will not only meet the continuous demand of Baode Coal Mines production， but also provide sufficient gas sources for gas power stations. It can also accumulate technology and talents and fully enter the field of coalbed methane development at the right time.

Key words：Coalbed methane;Development;Feasibility;Necessity;Experience;Baode coal mine

煤层气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的储存在煤层中的非常规天然气，是一种煤炭共生资源[1]。煤层气在空气浓度达到5%-16%时，极易爆炸，是煤矿爆炸事故的“元凶”。在涉及安全生产问题时，它更多被叫作“瓦斯”，所以煤层气俗称瓦斯。因为煤矿瓦斯是煤矿安全生产的最大威脅之一，所以对于高瓦斯矿井，需要对瓦斯“先抽后采、以风定产、监测监控”，保证瓦斯抽产达标，以为安全生产创造条件。然而，煤层气（瓦斯）又可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。据相关研究显示，煤层气（瓦斯）的热值跟甲烷（CH4）含量有关，地面抽采的煤层气甲烷（CH4）含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0℃，101.325kPa下，1m3纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当[2]。

1 煤层气（瓦斯）开发技术发展现状

煤层气技术主要分为抽采技术和利用技术。目前，利用技术较为成熟，根据甲烷浓度不同，可以做瓦斯发电、民用，以及管道输送和液化为LNG。

抽采技术方面可分为地面井抽采技术和煤矿瓦斯抽采技术。地面井抽采技术类似天然气井田开发技术，除沁水和保德区块外，其他煤层气田尚无大规模商业化开发的报道，似乎说明煤层气地面开采的技术尚未成熟。煤矿瓦斯抽采技术主要包括本煤层千米钻孔，采空区埋管抽放，保护层抽放等，与煤矿生产接续息息相关，不同的矿井，不同的工作面，宜采取不同的抽放方法。一般认为，通过矿井巷道布置瓦斯钻场，施工瓦斯千米钻孔，征地修路费用节省，无效进尺少等，这样操作属于性价比较高的方式。

2 保德煤矿煤层气（瓦斯）开发的可行性分析

2.1 保德煤矿煤层气（瓦斯）资源储量比较丰富

保德煤矿位于山西省保德县桥头镇，井田南北走向长14.0km，东西倾向宽5.7km，面积55.90km2，井田可采煤层为8#、10#、11#、13#共4层，煤层平均倾角5°，目前开采最上部的8#煤层，平均厚度6.8m，矿井生产能力1 600万t/a，保德煤矿是高瓦斯矿井，采用放顶煤的先进生产工艺。

根据《保德煤矿瓦斯基础参数测定报告》及相关数据，估算8#煤层深部区预计瓦斯含量7.0m?/t，10#煤层预计瓦斯含量5.2m?/t，11#煤层预计瓦斯含量4.6m?/t，13#煤层预计瓦斯含量3.5m?/t。合计全井田瓦斯储量为48亿m?，预计可抽采瓦斯量7.5亿m?（按照瓦斯抽采安全达标的抽出率25%计算，如果为了瓦斯发电效益主动超前抽采，可用瓦斯资源量将更多），计算各煤层瓦斯储量如表1所示。

保德煤矿瓦斯储量48亿m3以上，理论上可满足电站15台机组满负荷运行121年;如果电站28台机组全部投运，可满足28台机组满负荷运行64年以上。

保德煤矿作为采煤企业，如果在保证煤矿安全生产抽采达标的前提下，抽出25%的瓦斯，则提供给电站的气源为12亿m3，可满足电站15台机组满负荷运行30年以上;考虑到8号煤层部分已开采，再保守估计，满足安全生产前提下抽出瓦斯7.5亿m3，则可满足电站15台机组满负荷运行19年以上。

瓦斯抽采率每提高1%，意味着煤矿本质安全程度的极大提升，也能带来近5 000万方的瓦斯发电气源，意味着6 000万人民币收入，这个数字比目前运行6台机组从2014～2017年3年多来的全部收益还多900万，意味着巨大的节能减排综合效益。

2.2 保德煤矿煤层气（瓦斯）开发的必要性较大

2.2.1 煤矿安全生产层面

大力发展煤层气产业，是“煤矿能够做到不死人”“生产时能够做到瓦斯不超限，超限就是事故”的“两个理念”的贯彻，有助于煤矿安全生产。通过超前投入提前抽采煤层气（瓦斯），把煤层气全部抽完，然后再掘进、回采，实质上是超前投入，将瓦斯防治的关口前移，将有助于进一步提升煤矿安全生产水平，满足预抽期和生产衔接的需要，有利于从根本上预防和避免煤矿瓦斯超限。

2.2.2 循环经济层面

开展保德煤矿非常规天然气试点，实现采煤采气一体化，可变害为宝，避免因采煤造成煤层气这种不可再生资源的浪费;充分利用现阶段煤层气发电较好的政策支持，与现在日益严重的“棄风弃光不同”，瓦斯发电的收入得益于国家的鼓励性政策，瓦斯发电公司既享受增值税即征即退，所得税按照90%收入计征，又不参与调峰，发电量（除厂用电外）全部上网，电价为0.509元/度，价格高于火力发电;同时，瓦斯电站余热是矿区小锅炉的完美替代能源产品，完全可以实现保德煤矿“产煤不烧煤、发电不用煤、供热不用煤”，为以煤为基础的循环经济产业链发展积累丰富经验。

2.2.3 节能减排层面

大力发展煤层气产业，对于减少温室气体排放、改善大气环境方面具有非常重要意义。抽采瓦斯排空后，其主要成分甲烷与二氧化碳同样是一种重要的温室气体，增温效应是二氧化碳的21倍;煤层气燃烧后无灰渣、零污染，有助于煤矿实现绿色发展。

2.2.4 地企关系层面

大力发展煤层气产业，有助民生，可带动运输、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展，创造就业机会，并为矿区百姓提供更清洁实惠的新能源，为当地政府创造更多的财政收入，更好地促进地方经济发展，这也是企业履行社会责任、“既要绿水青山，也要金山银山”的表现。

3 保德煤矿煤层气（瓦斯）开发的经验探索

3.1 确认项目承担主体

保德煤矿主业经营压力较大，而且保德煤矿也不是一个法人单位。瓦斯电站作为独立法人，有强烈动力、有意愿、有平台进行煤层气探气权开发，但苦于没有煤层气探气权等相关权利，启动资金实力不足。

从目前电站与煤矿的无缝合作和未来的长远发展看，煤矿是瓦斯电站的原料供应者，电站与煤矿是直接的天然的瓦斯治理利益共同体;若瓦斯电站获得煤层气探气权侯，可较好地与煤矿密切沟通，保证煤矿近期和远期的安全生产利益，并调动煤矿现有瓦斯治理人员积极性。

3.2 积极进行探索尝试

2017年保德瓦斯发电公司与保德煤矿积极尝试，以电站出资铺设部分老采空区瓦斯实验性抽采管道的方式满足了两台瓦斯发电机组的气源，证明只要通过超前预抽，只要通过合理的工程，电站与煤矿密切配合，瓦斯气源可以进一步提高。

目前，保德煤矿刘家墕和枣林瓦斯电站一期工程10台机组自2014年投运以来累计上网电量24 466万kW·h，利用瓦斯11 242万m3，节约标煤10万t，减排二氧化碳168万t，瓦斯电站余热替代煤粉炉为保德煤矿提供洗浴蒸汽，实现了循环经济愿景。瓦斯发电送出设施、扩展场地等完全满足瓦斯电站加速发展条件，中石油煤层气公司和山西省已经初步打造完毕煤层气输送管道，通过较完善的管网，煤层气可以在山西省内较好的流通。

保德煤矿瓦斯抽采系统已经全部建成，大巷已经延伸到位，具备利用大巷进行瓦斯钻场设置、抽采排污的完善条件。

4 结束语

将探气权赋予瓦斯电站，电站与煤矿充分沟通，可以达到促进试点建设的目的，即实现28台瓦斯电站达产、保德煤矿瓦斯预抽率提升、高浓度瓦斯管道输送及煤矿抽掘采的根本好转。以保德煤矿煤层气开发为试点，为国家能源集团的非常规天然气开发作出积极探索。

参考文献

[1]杨哲.煤层气水平井钻井装备选型及优化[J].煤矿安全，2020（02）：97-100.

[2]李瑞锋.低浓度煤层气资源利用现状及效益分析[J].内蒙古煤炭经济，2019（22）：56-57.

收稿日期：2020-10-28

作者简介：程琳（1987-），女，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为战略规划管理、投资管理。