复杂地质煤矿区煤层气(瓦斯)高效开发关键技术研究与应用

曹运兴

(河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心,河南 焦作 454000)

1 煤层气开发的现实背景和意义

煤炭是我国现阶段的主体能源,且短期内这一形势很难发生改变。其中,山西对我国煤炭工业领域贡献巨大。自1966年以来,山西煤炭产量在全国的占比保持在20%～30%之间,2022年山西煤炭产量达13.1亿t,占全国煤炭总产量的28%。可以说“燃烧了山西点亮了全国”,因此在山西进行煤炭研究具有重要的意义。

目前煤炭开发所面临的两个最重大的问题:一是提高产煤效率,保障煤炭企业经济效益;二是解决安全问题。煤矿安全最大威胁来自于瓦斯,近期中国瓦斯事故依旧时有发生。2023年8月21日在陕西延川县新泰煤矿发生的重大瓦斯爆炸事故造成11人死亡。跟瓦斯突出事故不同,瓦斯爆炸的发生除与地质要素这一天然要素有关外,还取决于煤矿瓦斯的管理措施。尤其是在低瓦斯煤矿的瓦斯爆炸事故,说明我们在瓦斯管理方面还存在很多问题,仍需要继续努力和攻关。

从另外一个角度看,瓦斯燃烧的等当量的热值,其碳排放量是煤燃烧的45%左右,因此瓦斯是一种清洁能源。我国碳减排压力巨大,据计算目前我国每年碳排放量中90%是化石燃料,其中70%是煤炭。煤层气开发具有清洁能源供给、煤矿安全和碳减排的多重意义。全球非常规天然气储量丰富,已探明可采储量达到330万亿m3,其中煤层气占11%。我国煤层气资源总量为80万亿m3,其中2 000 m以内煤层气36.8万亿m3,2 000 m以上深部煤层气储量为40.47万亿m3。……