煤層氣是與煤伴生、共生的氣體資源，指儲存在煤層中的烴類氣體，俗稱“瓦斯”，以甲烷為主要成分，屬于非常規天然氣，是近年來在國際上崛起的潔凈、優質能源和化工原料。

11月10日，中國和美國在聯合國氣候變化格拉斯哥大會期間發布聯合宣言，強調控制和減少甲烷排放。此后，生態環境部相關部門表示，將在煤炭開采、城市固體廢棄物等領域，研究制定有效的甲烷減排措施，促進甲烷回收利用和減排技術的發展，同時適時修訂煤層氣排放標準。

今年10月，在中共中央、國務院印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》和國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》中，均提到要加快推進煤層氣等非常規油氣資源規模化開發。

“規模化開發利用，是效果最好的‘減排’。一系列政策的出臺，增強了煤層氣企業對產業發展的信心和投資積極性，有利于促進國家和地方政府相關部門進一步加大對煤層氣開發利用的扶持力度，推進煤礦‘先采氣、后采煤’，實現煤層氣與煤炭的協調高效開發。”中煤科工集團西安研究院資源勘探開發與瓦斯防治技術研發中心主任姜在炳說。

煤層氣產業未來之路怎么走？“雙碳”路線圖從頂層設計層面給出了路徑，也對煤層氣產業的發展質量提出了更高的要求。

產業進步明顯 但發展仍低于預期

我國擁有豐富的煤層氣資源。據自然資源部發布的《全國石油天然氣資源勘查開采通報（2020年度）》數據顯示，截至2020年底，我國已探明煤層氣田28個，煤層氣地質儲量為7259.11億立方米，全國累計生產煤層氣288.66億立方米；2020年，我國地面開發煤層氣產量為57.67億立方米，我國煤層氣新增探明地質儲量673.12億立方米。

在很長時間內，煤層氣產業發展一直未成氣候。“十三五”以來，隨著煤層氣勘探和開發技術進入自主創新階段，經過持續攻關和試驗研究，煤層氣勘探開發技術體系逐漸形成，特別是在鉆井完井技術、儲層改造技術、排采關鍵技術、已開發氣田穩產增產方面，都取得了明顯的創新和突破，有效降低了煤層氣開發成本，提高了單井產量。開發利用率高、商業化程度高的山西沁水盆地、內蒙古鄂爾多斯盆地等煤層氣開發熱點區域，起到了重要的示范引領作用，煤層氣產業得到長足發展。

在中煤科工集團重慶研究院原瓦斯研究分院院長孫東玲看來，煤層氣產業近年來的發展進步，特別是在抽采技術方面的進步是可圈可點的。

“和美國、加拿大等國家煤層氣賦存條件相比，我國煤層氣儲層條件復雜，可以說是‘先天不足’，所以我們只能通過提高技術水平進行‘后天彌補’。比如，我國煤礦區松軟低滲煤層比例高達82%，中煤科工集團西安研究院提出的碎軟低滲煤層頂板巖層水平井分段壓裂抽采技術，實現了碎軟低滲煤層煤層氣開發的技術突破。再比如，我們團隊研究的煤礦采動區煤層氣地面井抽采技術，在抽采利用煤礦工作面瓦斯的同時，也提供了一種治理瓦斯的新途徑。據測算，該成果應用礦井工作面回風瓦斯濃度可降低30%至50%。”孫東玲說。

在“雙碳”目標下，煤層氣產業肩負著保障煤礦安全生產、彌補清潔能源缺口等重任，煤層氣開采利用被視為剛性需求。盡管“十三五”以來，煤層氣產業取得了長足進步，但其發展仍然低于預期。

“煤層氣產能轉化率低、資源動用率低、單井產量低、有氣難產出等問題仍然困擾著我國煤層氣產業發展。我國煤層滲透率普遍較低，70%的煤層氣資源屬于難抽采資源，煤層氣資源動用率極低，抽采利用率不均衡。2020年，煤層氣地面抽采利用率為91.9%，而煤礦瓦斯抽采利用率僅為44.8%。”姜在炳說。

他提出的問題，也是業內的共識。歸結其原因，業內專家普遍認為，一方面是由于我國煤礦數量眾多，煤層氣利用水平參差不齊；另一方面，主要是受技術制約，特別是低濃度瓦斯的利用技術尚不成熟，經濟性差，難以形成規模效應。攻克煤層氣開采利用關鍵性技術也成為產業發展不得不跨越的一道障礙。

多重因素掣肘 亟待提高技術適用性

與美國、澳大利亞等成功發展煤層氣商業化開采的國家相比，我國煤層氣產業仍處于初級階段，突出表現在規模小、市場競爭力弱。特別是受能源市場和政策等多重因素影響，煤層氣勘探開發投資放緩，煤層氣地面產量、煤礦瓦斯利用率仍有待提高，制約煤層氣產業發展的一些矛盾和問題亟待解決。

在業內專家看來，掣肘煤層氣產業發展的諸多因素中，煤層氣開發利用難度大、技術適用性不強是最大的瓶頸。

我國煤層氣資源賦存條件復雜，開發技術要求高，區域適配性差，大量被美國和澳大利亞等國家驗證可行的技術在中國并不適用，而國內部分區域業已成熟的煤層氣開發技術，同樣難以適應其他地區的地質條件。

“低滲煤層煤層氣開發鉆完井、增產改造、穩定排采和老井改造等共性關鍵技術及裝備尚需繼續攻關，煤層氣田自動化生產技術落后，薄煤層群的煤層氣合層開發技術，以及新形勢下的煤與煤層氣協調開發技術等還需要繼續探索。”姜在炳直言我國煤層氣產業發展存在一些“卡脖子”的技術難題。

在中煤科工集團重慶研究院研究員霍春秀看來，由于技術不成熟導致煤層氣資源就地利用無法形成規模效應，經濟性較差，也從一定程度上打擊了煤層氣企業開發利用的積極性。

“高濃度煤層氣資源較為分散，多數煤層氣井在建設初期沒有考慮建設配套利用項目，盡管高濃度煤層氣利用范圍廣，但運輸困難；低濃度瓦斯可利用途徑少，企業開采成本高、利潤低，再加上越來越嚴格的環保政策要求，導致煤層氣企業開發利用的積極性不高。”霍春秀說。

除了技術因素外，不少業內人士也提到了政府對產業的扶持力度問題。

細算起來，無論是國家層面還是地方政府，對煤層氣產業的政策扶持力度可以用“持續加碼”來形容，稅費減免、財政補貼、煤礦瓦斯抽采利用等相關政策相繼出臺。除貫徹落實國家相關政策外，山西、貴州等煤層氣資源大省，都建立有煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用地方獎勵補貼制度，作為全國礦業權出讓制度改革試點省份，兩省都在積極推進煤層氣礦業權審批制度改革，煤層氣勘查許可取得了實質性突破。

業內人士普遍認為，政策扶持持續加碼值得欣喜，但現有補貼偏低，部分扶持政策涉及多方利益，協調難度大，配套措施難以出臺，地方扶持政策區域局限性強等情況仍然存在。

“煤層氣企業需要更多鼓勵政策提振信心，現在是姿態上的鼓勵較多，落實到經濟上的補貼較少，希望國家和地方政府能夠進一步在稅收優惠、開發補貼等方面加大扶持力度。”孫東玲說。他同時建議國家和地方政府可以出臺行政性政策，對煤層氣企業開發利用情況進行正向激勵和負向考核，設立相應的獎懲措施，以期進一步激發煤層氣企業開發利用的積極性。

變隱患為優勢 提高煤礦瓦斯抽采利用率

瓦斯作為威脅煤礦安全的“第一殺手”，隨著煤礦開采深度和開采強度的增加，瓦斯與沖擊地壓、水害、火災等多種災害耦合疊加，治理難度日趨增大，提高煤礦瓦斯抽采利用能力水平是一項長期且艱巨的任務。

中國礦業大學（北京）原副校長姜耀東認為，進一步加快煤層氣抽采利用，對于提高煤礦安全生產水平，增加清潔能源供應，減少溫室氣體排放，實現碳達峰、碳中和目標意義重大。

“十三五”期末，煤礦瓦斯防治工作交上了歷史最好成績單：2020年，我國首次實現新中國成立以來未發生重特大瓦斯事故，全國24個產煤省（自治區、直轄市)有18個實現瓦斯“零事故”。這和將煤層氣抽采利用作為防治煤礦瓦斯事故的治本之策，全面推進先抽后采、抽采達標和區域防突是分不開的。而一系列先進技術的加持，更是為煤礦瓦斯抽采利用提供了強大的支撐。

近年來，以防治瓦斯災害為主要目的的煤礦區煤層氣地面抽采和井下瓦斯抽采技術研發和工程試驗取得了長足進展，特別是碎軟低滲煤層頂板巖層水平井分段壓裂抽采技術、直井跨層壓裂技術、極小半徑鉆井技術、煤層氣無桿舉升技術、多層合采井產出剖面測試技術、智能排采、采動區井煤層氣地面井抽采技術等系列關鍵技術取得了重大突破。

西安研究院一直從事煤層氣地質與勘探開發基礎理論、關鍵技術和核心裝備的攻關研究，形成了成套的煤礦區煤層氣高效開發技術與裝備，“十三五”期間開發的“碎軟低滲煤層頂板巖層水平井分段壓裂抽采技術”達到國際領先水平，在山西潞安、晉城，安徽淮北、皖北，貴州黔北，陜西韓城等礦區進行了應用推廣，取得了良好的產氣效果，其中淮北蘆嶺、晉城趙莊等煤礦的單井日產氣量均突破1萬立方米。該技術已成為碎軟低滲煤層煤層氣地面抽采和瓦斯超前區域治理的有效措施。

經過多年探索研究，孫東玲帶領團隊研究了多項地面煤層氣抽采技術，其中“煤礦采動區煤層氣地面井抽采技術”等成果達到國際領先水平，在山西、河南、安徽、新疆等地礦區成功推廣應用，取得了良好的瓦斯抽采利用及瓦斯治理效果。據數據顯示，應用該成果后，采動區地面直井保護有效率可達85%，山西晉城示范礦區煤層氣單井日均抽采氣量達8500立方米，平均濃度70%，單井平均采氣總量超過220萬立方米。

“目前，西安研究院正在貴州黔北礦區與河南能源化工集團永貴能源公司新田煤礦合作開展‘三區聯動’瓦斯高效抽采技術與工程示范項目，以期實現煤礦規劃區超前抽采、準備區先抽后掘、生產區先抽后采的目標。”姜在炳說。

煤層氣抽采上來，如何提高其利用率，是困擾行業的一大難點問題。據了解，根據煤層氣濃度的不同，其利用途徑主要有以下三種：高濃度煤層氣增壓集輸、低濃度煤層氣提純、低濃度煤層氣分布式發電。受多重因素影響，煤層氣的利用率遠遠低于預期。

業內人士指出，低濃度瓦斯提純成本高；管網難以實現公平開放、集輸調峰能力弱；大多數礦井未配套利用項目，低濃度瓦斯排空量大；抽采利用缺乏統一標準和規劃等問題亟待解決。

中國工程院院士、安徽理工大學校長袁亮多次在公開場合表示，科研院所和煤層氣企業要研究低濃度瓦斯提純、轉化、利用基礎理論與關鍵技術，研發系統動態調控與監控預警裝置，破解低濃度瓦斯安全高效綜合利用技術難題，推動我國能源資源綠色、智能、健康發展。

“2016年，重慶研究院與原山西陽煤集團合作，應用瓦斯蓄熱氧化熱能利用技術，在陽煤五礦小南莊風井建設了一套設計氣體處理能力6萬標準立方米/小時、處理氣體甲烷濃度0.3%至1.2%的瓦斯蓄熱氧化井筒加熱系統。一個供暖季可減排甲烷260萬標準立方米，相當于減排二氧化碳當量3.6萬噸，可為煤礦節約煤炭3200噸。”在霍春秀看來，除了國家相關政策的扶持外，科研院所和行業企業對煤層氣利用關鍵技術的攻關和裝備研發至關重要，也是進一步提高煤層氣利用率的最行之有效的方法。

廢棄礦井資源利用 安全環保“一石二鳥”

隨著我國煤炭去產能政策的持續推進，一批產能落后煤礦和資源枯竭煤礦陸續關停。廢棄礦井中賦存著大量煤層氣資源，據中國工程院《我國煤炭資源高效回收及節能戰略研究》重點咨詢項目研究預測，到2030年，我國廢棄礦井將達到1.5萬處，殘留煤層氣資源近5000億立方米。對廢棄礦井煤層氣進行科學有效的抽采利用，不僅能夠消除廢棄礦井采空區瓦斯積聚帶來的安全隱患，也為煤炭產業實現“雙碳”目標創造了新的碳減排來源。

“廢棄礦井中賦存著豐富的煤炭、煤層氣、水、地熱等資源，直接關閉將造成巨大的資源浪費和國有資產流失，誘發安全、環境及社會問題。”袁亮說。以安徽省兩淮煤炭基地為例，袁亮指出，由于資源枯竭及政策性關閉等原因，一些礦井退出生產后未能得到有效治理和利用，形成多個采煤沉陷區，給當地經濟社會發展和生態保護工作帶來了難題。

從國際廢棄礦井煤層氣開發利用情況來看，早在20世紀50年代，英國就開始探索廢棄礦井煤層氣開發利用；德國在魯爾區廢棄礦井進行煤層氣開發，積累了寶貴的經驗；作為世界首個將廢棄礦井煤層氣納入溫室氣體排放總量的國家，美國擁有成熟的廢棄礦井煤層氣抽采利用技術。與上述國家形成鮮明對比的，是我國廢棄礦井煤層氣資源極低的開發利用率。