來源：中國能源報(bào)

據(jù)中國工程院預(yù)測，到2030年，全國關(guān)閉、廢棄礦井將達(dá)1.5萬處，賦存非常規(guī)天然氣近5000億立方米。對比去年，我國天然氣表觀消費(fèi)量3280億方、對外依存度已超40%，這部分資源若能充分利用，將極大彌補(bǔ)用氣缺口。然而，多位業(yè)內(nèi)人士向記者證實(shí)，直至目前，寶貴資源仍未得到有效開發(fā)，受制于種種約束，即便在長期開展抽采試驗(yàn)的地區(qū)，能夠保持穩(wěn)定產(chǎn)量的高產(chǎn)井?dāng)?shù)量也不多。

守著寶貴資源卻難以充分利用

國家能源局于2020年5月專門發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)關(guān)閉煤礦瓦斯綜合治理與利用的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，要求到2025年，基本摸清全國關(guān)閉煤礦瓦斯災(zāi)害、資源及甲烷逸散和減排潛力情況，在重點(diǎn)地區(qū)推動實(shí)施若干個(gè)關(guān)閉煤礦瓦斯治理與利用試點(diǎn)工程，逐步建立關(guān)閉煤礦瓦斯災(zāi)害評價(jià)、資源預(yù)測、抽采利用技術(shù)體系和政策保障機(jī)制。

據(jù)了解，我國90%以上為井工礦，資源實(shí)際回采率多在40%-60%，遺留資源十分可觀。“‘十二五’‘十三五’期間，全國分別累計(jì)淘汰落后煤礦7100處、5500處左右。礦井雖然關(guān)了，大量煤層氣資源殘存井下，若不能妥善處置，極易引發(fā)次生災(zāi)害，影響周邊生產(chǎn)生活安全。”中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院教授孟召平表示。

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的要求下，廢棄礦井減排問題也越來越受重視。孟召平稱，煤層氣即甲烷，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。“廢棄礦井內(nèi)殘存的遺煤、留設(shè)的煤柱等，在一定條件下會源源不斷釋放瓦斯，還會通過井口和各種采動裂縫等逃逸到大氣中。廢棄礦井?dāng)?shù)量逐年增加，長此以往必將增加溫室氣體排放。”

然而，多地守著寶貴資源卻難以充分利用。以煤炭大省山西為例，實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行副主任李國富介紹，全省具備開發(fā)利用價(jià)值的煤炭采空區(qū)面積約2052平方公里，預(yù)測殘余煤層氣資源量約726億立方米。“這些煤層氣資源相對分散，單位面積內(nèi)資源蘊(yùn)藏量較低，一些廢棄礦井歷史地質(zhì)資料不完整，不少采空區(qū)邊界與現(xiàn)有煤炭礦業(yè)權(quán)范圍交錯(cuò)，集中連片開發(fā)、持續(xù)穩(wěn)定利用面臨諸多不確定性，許多資源遲遲未能實(shí)現(xiàn)有效利用。”

資源評價(jià)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)難題待解

山西所面臨的問題，亦是廢棄礦井煤層氣開發(fā)利用的共性難題。據(jù)中國工程院院士袁亮表示，我國煤層氣利用主要依賴正在開采礦井的瓦斯抽排系統(tǒng)，真正意義上的廢棄礦井資源綜合治理、產(chǎn)業(yè)化尚屬空白，長期停留在基礎(chǔ)理論研究和先導(dǎo)性工業(yè)試驗(yàn)階段。

袁亮認(rèn)為，合理準(zhǔn)確的資源評價(jià)是前提，也是現(xiàn)場應(yīng)用的核心難題之一。“地下空間構(gòu)造種類繁多、地質(zhì)斷層散落其中、采場和巷道錯(cuò)綜復(fù)雜，加上遺留煤炭資源分布規(guī)律不清等因素，致使廢棄礦井瓦斯抽采利用對象屬性不清，地面抽采工程措施無的放矢，效果不理想。”

“通常，煤層氣開發(fā)企業(yè)很難獲取作業(yè)范圍內(nèi)真實(shí)準(zhǔn)確的煤礦采掘平面圖、井上下對照圖等關(guān)鍵基礎(chǔ)資料。很多礦井關(guān)閉年限許久、基礎(chǔ)資料缺失，不僅存在安全風(fēng)險(xiǎn)，還有可能加大企業(yè)投入風(fēng)險(xiǎn)。”李國富稱，由于國家尚未設(shè)置廢棄礦井采空區(qū)煤層氣礦業(yè)權(quán)，開發(fā)企業(yè)若按常規(guī)審批流程辦理，采空區(qū)產(chǎn)氣量很可能達(dá)不到儲量下限標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無法取得采礦權(quán)。

孟召平坦言，從基礎(chǔ)理論研究、開發(fā)利用技術(shù)到產(chǎn)業(yè)規(guī)模均處于起步階段，進(jìn)一步影響開發(fā)效果。“除了賦存條件復(fù)雜，不同采煤方法、礦井關(guān)閉時(shí)間及密閉性、含水性等情況，紛紛影響著開發(fā)難易程度。針對廢棄礦井的鉆井成功率，目前只有50%左右，打下去很可能是廢井、出不了氣。相比常規(guī)煤層氣井，廢棄礦井的衰減速度快、出氣不穩(wěn)定。如果說現(xiàn)階段開發(fā)數(shù)量有限，尚且可以一口井一口井進(jìn)行研究，今后大規(guī)模開發(fā)利用，則需要完整的抽采可行性評價(jià)體系及方法。完善方法、提煉規(guī)律，解決這一關(guān)鍵性基礎(chǔ)難題迫在眉睫。”

實(shí)現(xiàn)全生命周期系統(tǒng)管理利用

李國富介紹，通過深入開展廢棄礦井采空區(qū)煤層氣富集規(guī)律、資源評價(jià)及井位優(yōu)化研究，現(xiàn)已在鉆井技術(shù)、抽采工藝、裝備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面建立了成套技術(shù)體系。截至目前，晉城、西山、陽泉等地施工完鉆采空區(qū)煤層氣抽采井100多口，單井日產(chǎn)量最高可達(dá)8000立方米，抽采甲烷濃度平均保持在50%以上，最高達(dá)到99%，主要包括中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(fā)電等用途。

“這些技術(shù)預(yù)計(jì)可在部分開發(fā)條件較好的礦區(qū)率先推廣，諸如礦區(qū)遺留煤層氣資源量較多、礦井原始資料較為準(zhǔn)確詳實(shí)、煤層和采空區(qū)自燃風(fēng)險(xiǎn)較低，以及靠近終端用戶便于銷售的區(qū)域。”李國富表示，針對不同煤層賦存條件、不同采煤方法形成的采空區(qū)，還需加強(qiáng)資源量精準(zhǔn)預(yù)測、采空區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細(xì)探測、水文地質(zhì)精準(zhǔn)預(yù)測等方面攻關(guān)。“尤其是對部分開發(fā)利用潛力較好的礦井，建議在關(guān)閉前就對抽采工作進(jìn)行布局，提前做好井下瓦斯后續(xù)集中抽采的技術(shù)和工程準(zhǔn)備，為能抽盡抽打好基礎(chǔ)。”

袁亮提出，面對遺留資源開發(fā)需求，亟需研究廢棄礦井資源協(xié)同綜合利用評價(jià)方法，并構(gòu)建廢棄礦井全生命周期系統(tǒng)管理利用的理念，建立廢棄礦井可再生能源利用規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。通過“政產(chǎn)學(xué)研金”一體化改革，把技術(shù)創(chuàng)新的上中下游打通并有效對接耦合，才能真正推動這些寶貴資源的精準(zhǔn)開發(fā)利用。“‘十四五’期間，煤礦數(shù)量將進(jìn)一步壓縮。實(shí)現(xiàn)資源和資產(chǎn)二次回報(bào)，不僅能減少浪費(fèi)，提高去產(chǎn)能礦井能源資源開發(fā)利用效率，也是踐行碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要舉措。”