新疆煤炭技师学院 新疆 830027
摘要：煤矿资源是我国的重要能源,对国民经济发展起到非常关键的作用，随着对资源需求量不断的增加,而煤的伴生气体煤层气逐渐受到各国政府的重视，煤层气是煤层中自生自储的一种非常规天然气，是一种巨大的新兴潜在能源，对近10余年的开发数据分析，采用合理的排采制度，可对煤层气高效稳产提供有力保障，使其商业开发得以实现。
关键词：煤层气；洁净能源；储量；排采制度；
煤层气俗称瓦斯，是煤层伴生天然状态的气体，主要以吸附状态储集于煤层中。其主要成分为甲烷，通过分析煤层气成分，甲烷体积含量一般占90%以上，故又称甲烷。煤层气作为一种清洁能源，其开发利用程度日益加深。
煤层气是煤层中自生自储的一种非常规天然气，伴随着成煤作用而产生，是一种伴生气体，据国际能源署（IEA）的统计数据和新一轮全国煤层气资源评价结果，全球煤层气资源量可能超过260万亿m3，约占常规天然气资源量的50%左右，主要分布在北美、前苏联和亚太等煤炭资源主要产区，其中俄、美、中、加、澳五国合计占90%以上[1]。
表1.1 煤层气与常见气态燃料的异同
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我国煤层气资源储量丰富，居世界第三位，仅次于俄罗斯和加拿大。据最新一轮全国油气资源评价结果显示，埋深2000米以浅煤层气地质资源量36.8万亿m3，可采资源量12.5万亿m3，略低于页岩气的16万亿m3，约是常规天然气资源的量的1/4，整体储量可观。据测算，目前我国煤炭行业开采、加工、运输过程中每年释放瓦斯约500亿m3，而2015年我国煤层气人工抽采量只有184亿立方米，得到利用的更只有其中的1/2。因此，煤层气抽采利用不仅潜力巨大，而且对煤矿安全生产、节约资源、保护环境都具有深远意义[2]。
在我国煤矿开采过程中，90%以上的都属于井工开采，瓦斯灾害问题非常严重。每年我国煤矿向大气中释放大量的瓦斯气体，不仅造成环境污染，也浪费了大量能源。因此，如何就降低瓦斯事故隐患的同时对煤层气进行高效利用，是我国煤炭行业面临的一项重大课题。
基于能源结构调整及环境保护角度出发，我国在近年来才加大了对煤层气进行商业开发的力度，煤层气利用开始进入快速发展期。目前我国煤层气开发主要集中在中高阶煤地区，也都取得了较明显的成功，而东北、西北等低阶煤地区开发的案例还比较少，难度也比较大。但是因为低阶煤具有相对较高的渗透性，为它的开发前景提供了优越的先天条件，因此低阶煤地区煤层气开发越来越引起人们的重视。最新调查结果显示，中国低阶煤煤层气资源量约占总量的43.5%，主要分布在准噶尔盆地、吐哈盆地、二连、海拉尔、抚顺等盆地，且进行过低煤阶煤层气的勘探开发，尤其以新疆准噶尔盆地南部及吐哈盆地中低阶煤层气研究为多[3]。
新疆是我国重要的能源基地，煤炭、石油、天然气等资源对国家能源安全起到绝对保障，其中煤层气资源十分丰富，据统计，2000米以浅的煤层气资源量约9.51万亿m3，约占全国煤层气资源总量的26%，主要分布在准噶尔、吐哈、塔里木、天山系列盆地[4]。
神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿井田位于准噶尔盆地南缘中侏罗统的西山窑组。该矿在历史上发生过多起因瓦斯事故引发的矿难，如在82年、83年在17线开采B3-6号煤层的一个小窑，曾经发生过连续两次瓦斯爆炸事故，均有人员伤亡。2013年3月《瓦斯等级鉴定报告》（新煤行管发[2013]70号），确定乌东煤矿为高瓦斯矿井，报告显示矿井相对瓦斯涌出量为6.68m3/t，绝对瓦斯涌出量为26.01m3/min；采煤工作面最大瓦斯绝对涌出量为5.65 m3/min，掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量为3.34m3/min。 因为该矿井的瓦斯涌出量较大，瓦斯灾害较为严重，经煤管局批准按照高瓦斯矿井进行管理。2012年起，随着开采深度不断增加，开采难度的加大，为切实减少乌东煤矿瓦斯等地质灾害对生产的影响，神新公司开始在乌东矿进行地面及井下开展瓦斯抽采工作，根据矿井瓦斯赋存情况，为了保证采掘工作面安全生产，矿井建立了完善的瓦斯抽放系统。此举有效降低了煤矿瓦斯危害，实现资源的本质安全。但乌东煤矿属于低变质煤，煤层气开采能否持续稳定进行有效利用，还未得到充分的验证。但是，进行地面及井下煤层气开采对于煤矿今后安全生产有着重要的意义。
煤层气属于非常规天然气，主要以吸附态存在于煤层基质表面。煤层气开采是一个降压排采过程，经典的煤层气开发理论为“排水—降压—解吸—产气”，煤层气的产出机制是“解吸—扩散—渗流”， “降压解吸”是煤层气开发的首要环节[5]。当煤储层压力降低到煤层临界解吸压力以下时，吸附于煤基质表面的大部分煤层气就开始解吸，通过大孔隙和割理进行扩散，最终经煤储层的裂隙系统运移至井筒并产出。随着煤储层流体压力、有效应力的不断变化，孔裂隙系统开发动态效应集中体现于煤层渗透性变化，并在很大程度上影响产能效果。这些过程都发生在煤储层中，在压力传递过程中，煤储层渗透率等在不同运移阶段发生的变化直接影响到煤层气是否顺利的产出，这种变化是很难直接监测到的，只有根据监测并记录到的井底流压、产水量、产气量等数据的变化，综合考虑，分阶段分析，才能合理有效的开采煤层气。
结语
矿井煤层气的排采作为一个复杂技术体系， 与常规天然气和煤层气开发技术既有联系又有区别,产业规模的提升与扩展需体系内各保障系统的高度适配。我国煤层气开发技术前期发展支撑了目前年产气量百亿立方米生产规模的突破 ，但产业中一长期持续发展需适配性技术的进一步创新 。
参考文献
[1]俞启香. 矿井瓦斯防治[M]. 中国矿业大学出版社, 1992.
[2]王希耘，董秀成，皮光林. 我国煤层气资源开发现状及对策研究[J].中外企业家，2012，18（10）:11-14.
[3]白优, 黄平良, 樊莲莲, et al. 国内外煤层气资源开发利用现状[J]. 煤炭技术, 2013(03):12-14.
[4]2017年中国煤层气行业可采储量分析.中国产业发展研究网,2017-7-18.
[5]马东民. 煤层气吸附解吸机理研究[D]. 西安科技大学, 2008.