煤層氣開發(fā)利用或迎政策技術(shù)風(fēng)口
發(fā)表時(shí)間 :2017-09-27    來源:礦業(yè)報(bào)
  今年的中國(guó)國(guó)際礦業(yè)大會(huì)上,最大的亮點(diǎn)無(wú)疑是就煤層氣設(shè)立了專題論壇。來自美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、加拿大、澳大利亞、波蘭、烏克蘭、瑞士、格魯吉亞等國(guó)家的專家學(xué)者,以及國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的專家教授、學(xué)術(shù)刊物主編、論文作者等煤層氣開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的各路大咖齊聚互動(dòng),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(guó)國(guó)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(tuán)公司與聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)可持續(xù)能源委員會(huì)瓦斯專家委員會(huì)共同發(fā)起的。
  用中國(guó)工程院院士袁亮的話說,中國(guó)國(guó)際卓越煤礦瓦斯治理中心的揭牌,是我國(guó)乃至世界煤層氣利用的重要事件,未來會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)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(fēng)口。
  儲(chǔ)量世界第三,須加深國(guó)際參與
  人類認(rèn)識(shí)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(dāng)中明確記載了煤炭的開采和儲(chǔ)存。人類對(duì)煤炭的應(yīng)用也持續(xù)推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)革命的蓬勃發(fā)展幾千年。
  最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年,煤炭在全球一次能源中消費(fèi)占比28%。在中國(guó),這個(gè)比例為62%?;厮葸^去的60年,中國(guó)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(dāng)時(shí)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(guó)煤層氣資源豐富,居世界第三。每年在采煤同時(shí)排放的煤層氣超過130億立方米,合理抽放的量應(yīng)可達(dá)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(dá)80億立方米,約折合標(biāo)煤1000萬(wàn)噸。如用于發(fā)電,每年可發(fā)電近300億千瓦時(shí)。
  據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2010年,中國(guó)瓦斯突出礦井1000多座,高瓦斯有2200多座。根據(jù)國(guó)土資源部的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2015年,中國(guó)煤礦煤層氣抽采量達(dá)到180億立方米,預(yù)計(jì)2030年煤層氣產(chǎn)量達(dá)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(guó)必須深度參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定,才能與世界第三大煤層氣資源儲(chǔ)備國(guó)的地位相匹配。
  政策加碼,管理體系日趨完整
  事實(shí)上,人們對(duì)瓦斯的認(rèn)識(shí)大致劃分為三個(gè)階段。
  初級(jí)階段,認(rèn)為是一種有害氣體,同時(shí)瓦斯也是煤礦安全生產(chǎn)的第一殺手,統(tǒng)計(jì)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(gè)最大的安全問題。
  第二階段,人們逐步意識(shí)到煤層氣是一種清潔的資源。同時(shí)煤層氣排放到大氣當(dāng)中,它的溫室效應(yīng)是二氧化碳21倍,因此必須對(duì)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(jìn)入一個(gè)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(jìn)步。
  近些年,我國(guó)在煤層氣開發(fā)利用方面的鼓勵(lì)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(qiáng)煤層氣資源勘探、開發(fā)的管理,保障煤炭勘探、規(guī)劃、設(shè)計(jì)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(qiáng)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(guó)家所有,國(guó)家鼓勵(lì)對(duì)煤層氣資源的勘探與開發(fā)。
  2006年,國(guó)務(wù)院辦公廳出臺(tái)《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(guó)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(shí),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(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。意見強(qiáng)調(diào),要加大煤層氣抽采利用力度,強(qiáng)化煤礦瓦斯治理,減輕煤礦瓦斯災(zāi)害。在開采環(huán)節(jié),凡堅(jiān)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(shè)探礦權(quán),必須對(duì)煤層氣、煤炭資源進(jìn)行綜合勘查、評(píng)價(jià)和儲(chǔ)量認(rèn)定。煤層中噸煤瓦斯含量高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)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(duì)煤層氣抽取利用實(shí)施優(yōu)惠稅收政策。
  2015年,國(guó)家能源局專門編制出臺(tái)《煤層氣勘探開發(fā)行動(dòng)計(jì)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(xì)具體的規(guī)劃。
  此次煤層氣論壇上,山西省國(guó)土資源廳副廳長(zhǎng)周際鵬表示,作為煤炭大省,山西省出臺(tái)并實(shí)施了《山西省煤層氣資源勘察開發(fā)規(guī)劃(2016~2010)》,在全國(guó)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(yùn)行政策,形成了全國(guó)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(guó)各界試采礦井提供了山西樣板。
  中國(guó)工程院院士、中國(guó)國(guó)際卓越煤礦瓦斯治理中心治理中心主席、山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司總經(jīng)理金智新表示,目前,山西正在實(shí)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(dá)到113立方米。
  碳減排,資金技術(shù)要跟上
  在2016年的G20峰會(huì)上,中國(guó)向聯(lián)合國(guó)正式交呈了《巴黎協(xié)定》文本,體現(xiàn)了對(duì)世界的莊嚴(yán)承諾和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。也由此對(duì)國(guó)內(nèi)的溫室氣體排放提出更嚴(yán)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(dá)到3.5萬(wàn)億美元,碳市場(chǎng)將超過石油市場(chǎng)成為第一大能源交易市場(chǎng)。
  2013年以來,中國(guó)先后在北京、深圳等7個(gè)省市開展了碳排放交易權(quán)試點(diǎn)工作。截止到今年4月底碳排放的配額成交量達(dá)到1.3億噸,成交額達(dá)到28億元。
  我國(guó)將在今下半年正式啟動(dòng)全國(guó)性的碳排放交易系統(tǒng)——國(guó)家碳排放系統(tǒng)。
  正是基于上述種種外力的推動(dòng),當(dāng)前,政府堅(jiān)定的政策保障,為煤層氣清潔利用、溫室氣體減排營(yíng)造了良好的環(huán)境。
  在《國(guó)家的“十三五”規(guī)劃綱要》當(dāng)中,有一個(gè)顯著的變化是兩個(gè)數(shù)據(jù)下降、一個(gè)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(jì)要下降18%,清潔能源使用比例到2030年要由現(xiàn)在的15%增長(zhǎng)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(guó)邁向生態(tài)文明的新時(shí)代。
  周際鵬認(rèn)為,國(guó)際卓越煤礦瓦斯治理中心的成立,一方面體現(xiàn)了國(guó)際社會(huì)對(duì)中國(guó)乃至山西省在煤層氣治理方面工作的支持和認(rèn)可。另一方面也寄希望采用企業(yè)主導(dǎo)、國(guó)際合作等NGO形式,以中國(guó)山西為基礎(chǔ),以國(guó)際化感覺樞紐為平臺(tái),培育適用于全球的煤礦瓦斯治理新模式。綜合運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)方法,促進(jìn)碳減排,減緩全球氣候變化。
  中國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院工程管理學(xué)部主任孫永福認(rèn)為,我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó),應(yīng)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(xué)技術(shù)切實(shí)發(fā)揮支撐人類發(fā)展的進(jìn)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(fēng)排瓦斯利用,大部分中國(guó)煤礦風(fēng)排濃度在0.1%左右,與現(xiàn)有的乏風(fēng)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(fēng),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(qiáng)力支持。當(dāng)前袁亮院士正在進(jìn)行這方面的研究。三是露天煤礦瓦斯捕集和利用,需要進(jìn)行深入嚴(yán)重。四是特殊地質(zhì)下瓦斯抽采效率。五是減排利用和激勵(lì)強(qiáng)度與項(xiàng)目融資模式創(chuàng)新。
  他表示,目前國(guó)內(nèi)煤層氣利用的空間還很大。日前,中辦、國(guó)辦聯(lián)合印發(fā)《資源環(huán)境承載能力檢測(cè)預(yù)警長(zhǎng)效機(jī)制》,環(huán)境成本將計(jì)入能源價(jià)格形成機(jī)制,這對(duì)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(jī)遇更是挑戰(zhàn)。
  針對(duì)煤層氣抽采和利用的資金來源問題,聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)可持續(xù)能源委員會(huì)專家雷·皮爾徹表示,PPP形式公私合營(yíng)制是非常有效的。上個(gè)世紀(jì)70年代到80年代,美國(guó)政府通過政策調(diào)整實(shí)現(xiàn)了政府、公共部門、私營(yíng)部門和企業(yè)的合作,幫助企業(yè)完成融資、技術(shù)和市場(chǎng)。他認(rèn)為,目前不僅要重視技術(shù),還要制定相應(yīng)政策?!昂芏嗉夹g(shù)要加以推廣,其實(shí)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(jìn)展?!?/div>
  深部抽采,三大難題待解
  中國(guó)工程院院士袁亮表示,近二十年來,中國(guó)在煤礦瓦斯防治上做了大量的研究。從“九五”到“十三五”,國(guó)家持續(xù)重視支持這個(gè)領(lǐng)域的研究,形成了具有代表性的成果。一個(gè)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(fēng)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(gè)是高位環(huán)形體理論,通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)首采層開采瓦斯場(chǎng)形成機(jī)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(huì)的認(rèn)可。
  袁亮認(rèn)為,目前,中國(guó)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(tuán)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(guó)家發(fā)改委、國(guó)家安全生產(chǎn)總局、安監(jiān)局的推動(dòng)下,實(shí)現(xiàn)全行業(yè)應(yīng)用,并且走出國(guó)門在澳大利亞得到推廣。
  北京科技大學(xué)教授何學(xué)秋表示,中國(guó)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(xué)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(yīng)力導(dǎo)致突出,沖擊危險(xiǎn)非線性加大,通過實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也可以看出來,深度增加,動(dòng)力礦井個(gè)數(shù)在快速的增多。這些都是實(shí)測(cè)的瓦斯含量、瓦斯強(qiáng)度、深度變化的情況,我個(gè)人建議沒有捷徑可走,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)裝備開發(fā),加強(qiáng)解威技術(shù)措施開發(fā),加強(qiáng)防備技術(shù)的開發(fā)。新挑戰(zhàn)之二是高地應(yīng)力導(dǎo)致煤層呈負(fù)指數(shù)關(guān)系在降低,滲透隨著開采深度會(huì)快速下降,主要對(duì)策是開采解放層,強(qiáng)化采動(dòng)卸壓抽放,優(yōu)化水利壓裂、沖擊措施。新挑戰(zhàn)之三是高應(yīng)力強(qiáng)流變導(dǎo)致抽放巷道、鉆孔難施工,對(duì)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(jìn)行抽查。新挑戰(zhàn)之四是高應(yīng)力強(qiáng)流變導(dǎo)致采動(dòng)影響范圍增大,瓦斯涌出加大封孔困難。措施里強(qiáng)化采動(dòng)卸壓抽放,強(qiáng)化通風(fēng)瓦斯實(shí)時(shí)檢測(cè),采用三相封孔技術(shù)來封堵鉆孔,提高抽風(fēng)效率。未來,要加強(qiáng)抽采一體化的理論與技術(shù)的研究,特別是要加強(qiáng)強(qiáng)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(duì)災(zāi)害的預(yù)警方面,現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)智慧礦山對(duì)動(dòng)力災(zāi)害的預(yù)警發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是以物理監(jiān)測(cè)趨勢(shì)為主。
  西安交通大學(xué)教授張永民認(rèn)為,無(wú)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(shí)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(tuán)隊(duì)利用一種可控沖擊波技術(shù)解決煤層增透難題。