“双碳”目标下煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源再利用的政策研究

杨 函，连碧鹏，史建儒，和丽娜

(1.山西地质博物馆，山西 太原 030024；2.山西省自然资源厅油气处，山西 太原 030024)

2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出：“中国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”[1]。在我国能源产业结构中，产生碳排放的化石能源(煤炭、石油、天然气等)占能源消耗总量的84%[2]。在我国以煤炭为主导的能源结构背景下，要实现2060年碳中和的目标，除了要大幅发展可再生能源外，还需要大力推进化石能源清洁高效利用[3-5]。

当前，煤炭行业供给侧结构性改革持续推进，国内绿色煤炭资源量逐年减少，废弃矿井数量日益增多。袁亮院士[6]认为，开发利用好废弃矿井资源是构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要战略部署，同时是践行“双碳”目标的重要举措。山西省作为具有悠久历史的产煤大省，现存数量众多的煤矿采空区(废弃矿井)。由于观念、技术、资金等多方面原因，废弃矿井中蕴藏的巨量煤层气资源长期没有得到开发，任其自由逸散至地表，不但造成了巨大的资源浪费，加剧了温室效应，也给矿区人民的生命财产安全带来了隐患。因此，对煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源进行开发利用是提高资源综合利用率，实现煤炭产业清洁安全低碳高效发展，促进煤矿安全生产，实现温室气体减排的必由之路。

结合“双碳”目标背景，本文分析了山西省煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源赋存情况，梳理了开发利用煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源的必要性和可行性，剖析了现阶段开发利用所面临的问题，提出了规范开发的政策性建议。

1 资源赋存情况

山西省作为产煤大省，经过数十年的大规模开采，形成了约4 027 m2的煤矿采空区，废弃封闭的矿井中赋存着大量的煤层气资源。2016年，原山西省国土资源厅组织实施了煤矿采空区煤层气资源调查评价，初步评价成果如下所述。

1) 总量可观，相对集中。山西省有开发利用价值的采空区面积约2 052 m2，预测残余煤层气资源量约726亿m3。其中，7个瓦斯含量较高的矿区(西山矿区、阳泉矿区、武夏矿区、潞安矿区、晋城矿区、霍东矿区、离柳矿区)的采空区面积约870 m2，预测煤层气资源量303亿m3[7](表1)。

2) 点多面广，情况复杂。一是由于历史上山西省煤炭生产存在多、小、散、乱等特点，高峰时全省有煤矿7 000多座，煤矿生产形成自然废弃(关闭)的矿区众多；二是经历多年持续的煤矿秩序整顿，以及全省性的煤矿资源有偿使用、煤炭企业兼并重组，在关闭小矿、资源枯竭矿的同时，形成了众多政策性关闭矿(矿区)；三是部分资源枯竭或整合关闭矿井，采空区多积水，部分资料准确性低，如不进行较系统的积水探查和疏放，可能危及矿井安全生产。

3) 矿业权交错，边界模糊。煤炭采空区大多与已设煤炭、煤层气矿业权重叠，采空区边界模糊，同时部分煤炭矿业权变动、调整多，矿山地质资料不完整，在设置采空区矿业权时存在一定难度。

4) 赋存特征大致可分为两类：一类为回采率低、小煤窑整合矿区，另一类为回采率高的大矿采空区。评价结果显示小窑整合矿区有一定的煤层气资源，资源比较丰富。 以山西省晋城矿区为例，晋能控股集团有限公司现有的62个矿井中，超过1/3是煤与瓦斯突出矿井，其采空区剩余煤层气含量为7 m3/t。在未开采前，沁水煤田煤层气井实测值一般大于10 m3/t，煤田钻孔甲烷浓度一般在80%以上。晋城矿区已施工10口关闭煤矿地面井，其中7口井成功产气，每口井平均产气量可达到2 000 m3/d，瓦斯浓度约为90%，初步显现了晋城矿区关闭煤矿煤层气(煤矿瓦斯)开发的潜力，对我国关闭煤矿煤层气(煤矿瓦斯)开采利用具有重要的指导意义[8-9]。

表1 主要矿区采空区煤层气资源情况评价表Table 1 Evaluation of CBM resources in goaf ofmain mining areas

2 开发煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源的必要性和可行性

2.1 现有政策支撑

1) 国家鼓励煤炭和煤层气资源综合开发利用。为鼓励我国煤层气产业发展，国务院办公厅、原国土资源部、财政部、商务部等先后出台了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发〔2006〕47号)、《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》(国土资发〔2007〕96号)、《关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》(财税〔2007〕16号)、《关于进一步扩大煤层气开采对外合作有关事项的通知》(商资函〔2007〕第94号)等鼓励性文件，支持和鼓励煤炭矿业权人综合勘查开采煤层气资源，促进煤炭和煤层气资源综合开发利用。此外，还从煤层气价格、费用、财政补贴、税收、利用等方面给予了政策支持，给煤层气产业发展提供了良好的政策环境。

2) 山西省政府规章明确要求充分利用本矿区内(含采空区、废弃矿井)的煤层气资源。2020年5月1日起实施的《山西省煤层气勘查开采管理办法》(山西省人民政府令第273号)第二十四条明确规定：“煤炭企业应当按照要求合理安排煤炭生产和煤层气(煤矿瓦斯)抽采布局和时序，充分利用本矿区内(含采空区、废弃矿井)煤层气资源”。

2.2 具备安全和环保效益

煤层气的主要成分是甲烷，甲烷的温室效应是CO2的21倍，对臭氧层的破坏程度是CO2的7倍。对煤层气的开发和利用，还可以最大程度地减少因煤矿开采、排放甲烷气体对大气造成的污染。2016年以来，因国家化解过剩产能，山西省政策性关闭煤矿128座。今后数年，伴随着清洁能源体系建设与碳达峰进程，将有一批煤矿陆续关闭，不可避免地形成一大批煤炭废弃矿井。有效利用这些矿区剩余煤层气资源，对于消除矿区安全隐患、增加清洁能源供应、减少碳排放等均具有积极意义。

2.3 盘活废弃矿区闲置资源

引导煤矿废弃矿井继续抽采利用煤层气，既能盘活矿区剩余煤层气、建设用地等闲置资源，提高资源利用效率[10]，也有助于延长企业存量资产(厂房、电力设施、道路等)利用时间，支持职工再就业，还可以激励更多企业在煤炭生产过程中提前布局地面煤层气、井下煤矿瓦斯抽采利用系统，提高“采煤采气一体化”水平。

2.4 国内外已有类似成型经验

2010年底，德国运行的废弃矿井瓦斯抽采利用项目不少于36个，大多数为瓦斯发电和热电联供，年抽采量达25亿m3。2011年，美国约有38个废弃矿井实施了瓦斯地面抽采和利用，抽采利用总量约为1.6亿m3。2014年，英国废弃矿井瓦斯涌出量约为0.9亿m3，回收利用量约为0.7亿m3[11]。近年来，山西燃气集团有限公司经过不断摸索实践、项目攻关，初步形成了集资源评价、开发设计、钻井施工、安全抽采、运行管理、合理利用为一体的完整技术体系，已建成投运采空区井22口，平均日产气量约4.2万m3，为山西省煤矿采空区(废弃矿井)地面抽采利用煤层气提供了经验[12-14]。

2.5 具有良好的经济效益和社会效益

在经济效益方面，与煤层气地面抽采相比，采空区抽采在一些区域具有成本较低、见效较快、单井出气量大等优势。据山西省能源部门公布数据，山西省煤矿瓦斯利用率不足50%，直排现象禁而未绝(注：2007年原环境保护部即明确“禁止甲烷浓度大于30%的瓦斯直接排放”)。以2020年山西省每年煤矿瓦斯折纯利用60亿m3推算，如提高2个百分点，将增加1.2亿m3煤层气供应量，创造约2亿元的直接经济效益。 在社会效益方面，将采空区(废弃矿井)残余的煤层气资源“吃干榨净”，既可增加清洁能源有效供给，还可减少采空区瓦斯沿裂缝向地表逸散给附近居民造成的安全隐患，是进行采空区综合治理、实现煤炭绿色安全发展的重要途径[15]。

3 开发利用存在的困难和问题

3.1 规模开发受矿业权设置制约，地质资料相对较少

目前山西省尚未设置煤矿采空区煤层气矿业权，如果开发企业按照常规煤层气审批流程办理矿权，采空区(废弃矿井)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，众多已经关闭的小矿(矿区)，以及部分由小矿整合而成的保留矿井，因历史上矿山地质机构不健全，导致矿山地质资料部分或者全部缺失，采空区界线、煤层气(煤矿瓦斯)赋存及抽采利用情况等均不清楚。 此外，可能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风险和经济风险。

3.2 点上利用已具备一定基础，但面上展开仍处于起步阶段

虽然山西燃气集团有限公司在采空区抽采利用方面初步形成了技术体系，但在基础理论研究、开发利用技术、安全保障措施等方面仍存在诸多不足，国内也没有相应的技术规范标准，需要企业在实践中进一步制定完善。同时，开发企业通常很难获取作业范围内煤矿采掘平面图和井上下对照图等关键基础资料，导致钻井打到煤柱和积水区的概率较高，影响采空区(废弃矿井)煤层气的安全高效开发。

3.3 具备良好的资源环境效益，但经济投资收益较差

与整装煤层气矿区的地面抽采相比，采空区抽采虽然稳定持续抽采时间较短，但一些区域具有成本较低、见效较快、单井出气量大等优势；同时，对于有效消除瓦斯溢出等矿山灾害具有积极作用。但总体上看，采空区在空间上一般比较分散，资源丰度偏低，采用煤层气移动式发电站/压缩或液化等利用模式，成本相对较高，影响抽采企业的经济效益和开发利用积极性。

4 政策建议

4.1 分情况设置矿业权，解决转采问题

对煤矿采空区(废弃矿井)的煤层气资源开发利用设置矿业权时，可采取以下两种方式。

1) 以邀请招标的形式公开出让探矿权。根据煤炭采空区煤层气资源调查评价结果，优选部分区域，向具备条件的煤炭/煤层气抽采企业发出邀请，通过综合评标后确定实施企业，并允许其通过试采实现资源利用，提交探明储量的，可转为采矿权。此种方式的缺点是具备采空区抽采煤层气能力的企业不多，难以形成有效竞争；优点是后期运行及投融资、就地转化等更易实施。

2) 沿用省地勘基金项目的运作方式。即在煤矿采空区(废弃矿井)区域，以设置政府持有的煤层气探矿权+允许报告后开采的形式，来勘查评价、利用煤矿采空区(废弃矿井)的煤层气资源。此种方式的优点是设置探矿权时较为方便(可由主管部门事业单位代政府持有矿业权)，缺点是需要注入财政资金进行调查评价，在审批转采时存在问题(抽采主体应为营利法人)。近年来，中国地质调查局将部分国家项目施工成型的油气井就近交由地方国有企业使用的办法，可供借鉴。

4.2 出台相关优惠政策，鼓励继续抽采煤层气

1) 对在煤矿采空区(废弃矿井)出让煤层气探矿权，免收矿业权使用费。原国土资源部关于印发《关于东北地区老工业基地土地和矿产资源若干政策措施》的通知(国土资发〔2005〕91号)明确，“凡进入三次采油的和利用煤田废旧井巷工程开采煤层气的，采矿权使用费可以免缴”。基于此，建议出台相关政策，争取对煤矿采空区(废弃矿井)煤层气矿业权实行减免矿业权使用费等优惠政策。

2) 创新奖补政策，鼓励企业持续利用。煤矿采空区(废弃矿井)残余煤层气资源禀赋、开采技术和综合成本都无法与整装气田相比，实现对其充分利用的难度远远大于整装气田的地面直接抽采，需要在奖补政策上进一步扶持。建议在现有煤层气奖补政策的基础上，可按照“分级补贴”原则，采取“浓度越低、补贴越高”的方式对实施企业进行追加补贴。既能激励更多企业在煤炭生产过程中提前布局煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用系统，又能促使企业充分利用煤矿采空区(废弃矿井)煤层气资源，做到对残余煤层气资源“可用即用、能用必用”。

3) 由政府牵头，组织有关单位加大研究力度，适时出台一批统一的技术规范、技术指南，指导高瓦斯煤矿在煤炭生产闭坑后，继续运营瓦斯抽采系统，实现采空区煤层气资源持续利用。在煤炭矿业权自有矿业权范围内，鼓励地面抽采企业与煤炭企业在本矿区内合作抽采利用煤层气，促进煤矿采空区煤层气资源安全高效利用。

4) 支持煤层气移动式发电站项目建设。鼓励企业自用或就近供给矿区居民/企业使用。同时基于废弃矿井通常配套高压供电线路的实际情况，积极推广集装箱式煤层气移动电站直接发电上网的利用模式。

4.3 加强监督检查，保障安全生产

在废弃矿井区域进行煤层气抽采利用，安全生产要求更高。政府部门应加大监督检查力度，保障安全生产，同时要求在煤层气勘查开采过程中，矿业权人不得恢复煤炭生产(含道路、井场施工等工程出煤)，违者将依法实施处罚。