煤炭与煤层气综合开发模式研究

煤层气和煤炭是同一储层的共生矿产资源。目前，由于部门之间、企业之间不协调，造成煤层气采矿权和煤炭采矿权设置重叠，一些地方煤层气抽采与煤炭开采不协调，既不利于调动各方参与煤层气开发利用的积极性，也影响了煤炭产业的发展。2006年，国家发改委、国土资源部、中国石油天然气集团公司、中联煤层气有限责任公司等部委和企业人员在内的调查小组，专门就煤层气与煤炭资源矿业权交叉(重叠)问题，赴山西、辽宁等地调查。调查结果显示:截至2004年年底，中联煤层气有限责任公司共有18个优先等级的煤层气矿业权的区块与95个煤炭勘查项目的矿业权交叉(重叠)，面积2263.03km2，占中联煤层气有限责任公司煤层气矿业权面积的6%。

多级矿业权管理体制是煤层气和煤炭矿业权重叠的主要原因。煤层气由国土资源部统一集中管理，煤炭资源矿业权除国土资源部外，省(自治区、直辖市)、市、县等各级政府都有相应的颁证权力。各级政府之间缺乏协调，特别是中央政府与地方政府之间的利益冲突，加上历史原因和人为因素，导致煤炭与煤层气矿业权重叠严重。

偏紧的煤炭供求关系客观上对两种资源的矿业权交叉(重叠)产生了一定程度的影响。近年来，由于我国煤炭需求旺盛，煤炭企业生产效益较好，致使煤炭勘查开发企业的生产积极性提高，地方政府出于利益的需要，越权发证的现象时有发生，企业侵权开采的情况也屡见不鲜，目前已经勘探的煤层气资源区块内普遍有小煤矿进入，给煤层气的正常勘探开发增加了新的难度。如在山西沁水和宁武盆地中中国石油天然气集团公司优先登记矿业权的煤层气勘探区内，煤炭企业的非法勘查开采活动和地方政府重复发证的现象相当严重，矿业权的交叉(重叠)面积超过了70%(表9－1)。煤层气与煤炭资源的矿业权交叉(重叠)，对两种资源的开发和产业的发展，都产生了不利的影响。由于煤炭产业是我国传统的能源产业，在国民经济中占重要地位，而煤层气资源的勘探开发在我国尚处于起步阶段，因此两权的交叉(重叠)对煤炭产业的影响较少，对煤层气产业发展起了阻碍的作用。

表9－1 山西沁水和宁武盆地煤层气和煤炭矿业权交叉情况

(据中国石油勘探开发研究院，2006)

煤炭和煤层气是同源同体的共伴生矿产，煤炭开采和煤层气的开发有着密切的联系，可以做到采煤采气一体化。但在我国，油气资源是由国家一级管理，而煤炭是授权省(自治区、直辖市)级管理，这就造成煤炭和煤层气矿业权交叉问题，先采气后采煤的原则在实践中难以落实，制约了煤层气产业的发展。由于我国煤层气资源勘查的起步晚于油气和煤炭资源的勘查，油气和煤炭资源勘查开采登记的面积已占据我国陆上沉积盆地的大部分游离区域，致使煤层气资源勘查登记受到矿业权排他性的严重制约，煤层气产业不能占据有利的煤层气资源区域，从而限制其商业化发展进程。因此，国家要妥善解决矿业权重叠的问题，加强对矿产资源勘查的监管力度，严厉打击矿业权侵权行为。规定凡新设煤炭探矿权时，必须对煤炭、煤层气资源综合勘查、评价和储量认定。凡煤层气含量高于国家规定标准并具备地面开发条件的，必须统一编制煤炭和煤层气开发利用方案，优先选择进行地面煤层气抽采或井下抽采。可借鉴国外经验，实行煤矿准许开采统一标准，符合1t煤含气量6m3以下和巷道瓦斯浓度低于0.1%两项标准才能准许采煤［160］。要制定相关的法律法规，明确煤炭企业必须建立先采气后采煤的科学程序，充分利用煤层气资源，提高资源综合利用效率，促进煤层气和煤炭资源协调开发。

徐文军 王赞惟 吴见

作者简介:徐文军,男,1962年出生,工程师。主要从事煤层气勘探开发及科研管理工作,地址:北京市东城区安外大街甲88号(100011),电话:(010)64267069,E-mail:xuwenjun0101@sina.com

(中联煤层气有限责任公司 北京 100011)

摘要:国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”、国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知”,要求“先采气,后采煤”,统筹规划,协调采气与采煤之间的矛盾,但在实际落实中存在许多技术难题及观念认识上的误区。本文根据煤炭生产建设的不同阶段,以及生产、基建、规划等井田实际情况,采用不同的煤层气开采方式与煤炭生产建设结合的方法,探索解决资源区域重叠,时间与空间交叉等问题。并针对目前存在的问题,提出从国家行政管理、政策调节、技术标准要求等方面加以指导和协调,促进其发展。

关键词:煤层气煤炭协调开发

It's Nelessany for Coalbed Methane and Cool to Development Harmonionsly

XU Wenjun WANG Zanwei Wu Jian

(China United Coalbed Methane Co, Ltd. Beijing 100083, China)

Abstract: Guo Tu Zi No. 96 of 2007 issued the Notice on strengthening the comprehensive exploration of coal and coal-bed methane resources management, which calls for the overall planning of exploiting gas first and fol- lowed is the coal. The purpose is to coordinate the contradiction between gas and coal exploitation. But actually there are many technical problems and misunderstanding on concept in implementation. In this paper,for the dif- ferent stages of coal exploitation, such as production, infrastructure, planning and so on, we work out the prob- lems of overlapping resource areas and crossed time and space issues by combining different mining methods and production and construction methods of coal.

Keywords: coalbed methanecoalcoordinationdevelopment

煤层气是吸附于煤层中以甲烷为主、与煤伴生同储的非常规天然气,是一种新型优质、高效的洁净能源和化工原料,是我国21世纪经济可持续发展,实现低碳经济重要的接替能源之一。同时它也是矿井瓦斯的主要成分,煤炭开采过程中的有害气体,煤矿瓦斯灾害的根源。

煤层气与煤炭属于两种独立的矿产资源,分别属于流体与固体两种物理性质的矿产行业。依据其伴生、同储、分采等特点,针对目前煤层气与煤炭矿权重叠、企业之间无序竞争等现象,国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”、国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭与煤层气资源综合勘查开采管理的通知”,以及国家安全生产监督管理局发布《煤矿瓦斯抽采基本要求》指导精神,要求“先采气,后采煤”,协调采气与采煤之间的矛盾,但在落实中还存在许多技术难题和观念认识上的误区。因此,结合目前实际情况及未来发展趋势,必须建立煤层气与煤炭协调开发机制和技术体系。

1 煤炭与煤层气开发现状及必要性

1.1 煤炭与煤层气开发现状

我国是一个煤炭资源大国(资源量约5万亿t),自1998年以来,我国煤炭的产量和消费量在世界上一直居首位。2010年全国累计原煤产量达32亿t,分别占全国一次能源生产和消费总量的79%和68%左右。我国因采煤每年有大量甲烷气体排入大气(联合国调查报告称中国甲烷排放量达194亿m3,约占全球甲烷排放量的1/3),是大气污染和温室气体排放的主要来源。目前我国煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占40%,煤矿安全事故死亡人数近70%是由瓦斯事故造成,对我国煤矿高效安全生产构成了重大威胁。2010年全国煤矿安全事故1403起,死亡2433人,百万吨死亡率降至0.749人,与国际采煤发达国家相比,我国煤矿瓦斯防治形势依然严峻(见表1)。

表1 我国历年煤炭、煤层气产量及煤矿死亡人数综合统计表

资料来源:根据国家能源局、国家煤矿安全监察局公布历年统计资料。

我国煤层气资源丰富,据新一轮全国油气资源评价成果,我国埋深2000m以浅煤层含气面积37.5万km2,煤层气总资源量为36.8万亿m3,与我国陆上常规天然气资源量38万亿m3相近。到目前,全国共施工各类煤层气井5400余口,其中已钻煤层气开发生产井3653口(包括:直井3590口,水平井63口)2010年全国煤层气产量达85.3亿m3,其中煤矿井下抽采量69.63亿m3,地面开发煤层气年产量15.67亿m3。

1.2 煤炭与煤层气开发必要性

能源开发是国民经济的基础产业,对经济持续、快速、健康发展发挥着十分重要的促进与保障作用。煤炭是我国目前的主要能源,其在消费结构中占有很大比重,随着我国经济的快速发展,对各种能源的需求不断增加,但煤炭在我国能源结构中仍将发挥最重要的作用。开发煤层气可增加洁净能源供给,改善我国目前的能源消费结构有效地降低煤层中煤层气含量,从根本上治理和消除矿井瓦斯灾害,提高煤矿安全生产的保障程度和煤炭企业的经济效益减少煤矿甲烷排放量,有效地缓解温室效应是实现资源、环境和社会效益的可持续发展,应对未来全球低碳经济,达到经济社会发展与生态环境和谐发展的基本保障。

依据我国能源总体需求,国家能源局编制的全国煤层气“十二五”规划中,拟定其目标和任务为新增煤层气探明储量10000亿m3,实现年产气量100亿m3的生产规模,并以此指导煤层气产业的发展方向。

表2 中国能源消费总量及构成一览表

资料来源:历年中国统计年鉴,2009年国民经济和社会发展统计公报。

综上所述,煤炭与煤层气开发都将是今后我国能源产业发展中的重要组成部分,煤炭开采与煤层气开发有机地结合,实现煤炭与煤层气资源的协调开发,对我国能源产业及国民经济发展具有极其必要性和重要意义。

2 煤炭与煤层气开发相互关系

2.1 自然属性与矿权关系

煤炭与煤层气是伴生、同储的两种性质不同的矿产资源,其直观物质表现为既相互独立又紧密联系在一起。依据其赋存形式与开发方式,通过“先采气,后采煤”,煤炭与煤层气协调开发技术,使采气与采煤相互结合、统筹兼顾、合理开发,就可以达到互惠互利、提高企业综合效益的目的。

我国矿产资源法、矿产资源勘查区块登记管理办法相关规定,分别将煤炭与煤层气划分为两种物理性质不同(固体与流体)的独立矿产资源管理。煤层气作为非常规天然气归属天然气资源系列,为国家一级管理的油气战略资源,矿权实行国土资源部一级审批登记管理。煤炭则属一般固体能源矿产资源,按照面积30km2上下的资源管理权限,由国土资源部及各省、自治区、直辖市人民政府地质矿产主管部门两级审批登记。由于矿权分治,管理不统一,造成矿权重叠,煤炭与煤层气勘探开发区域在时间与空间上的交叉。

2.2 国家行业管理政策的相关要求

国务院国办发[2006]47号文“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见”要求,在高瓦斯煤矿区推行“先采气,后采煤”的政策。在条件适合地区的高瓦斯矿井,煤矿瓦斯含量必须降低到规定标准以下方可进行煤炭开采,并按照“先采气,后采煤”的煤炭与煤层气开发程序合理地开发。

国土资发[2007]96号文“关于加强煤炭与煤层气资源综合勘查开采管理的通知”要求,在资源勘探过程中,坚持资源综合勘查、评价和回收利用结合实际情况,加强资源管理,妥善解决矿权重叠按照经济合理的资源勘探开发程序,进一步完善煤炭与煤层气协调开发的管理机制。

国家安全生产监督管理总局发布的《煤矿瓦斯抽采基本要求》规定,超过煤层始突深度、煤层瓦斯含量或煤层瓦斯压力的矿井,必须提前进行煤层气预抽采工作。

2.3 煤炭与煤层气协调开发技术体系

依据赋存形式与开发方式,煤炭与煤层气表现为伴生、同储、分采。目前在煤矿区探索煤层气地面开发与矿井瓦斯抽放和煤炭开采相互协调的结合点,从时间与空间上统筹规划,合理布置煤矿未采区、采动区、采空区,以及废弃矿井的煤层气抽采方式,形成由煤层气地面开发井+矿井瓦斯抽放井+采动区井抽排井+采空区井抽排井+废弃矿井抽排井等多项技术优化组合的技术体系,以及煤炭与煤层气综合开发模式。

通过煤层气地面钻井、井下顺煤层长钻孔及采空区抽采相结合的煤矿立体抽采方式,对煤层进行“先抽后采”。在时间上,煤层气地面抽采与矿井煤炭生产过程协调在空间上,地面煤层气井位布置与矿井采掘工作面衔接协调在功能上,地面煤层气井可实现地质勘探、采前抽、采动抽和采后抽等一井四用,与煤炭企业的煤田地质勘探、煤矿基本建设、矿井瓦斯治理、煤矿生产衔接等相互协调,实现煤炭与煤层气合理开采及矿井瓦斯的综合治理,更好地为煤矿生产与安全服务。

3 目前存在的主要问题

(1)由于矿权管理不统一,造成资源区域重叠,在煤炭和煤层气资源开发过程中形成时间与空间交叉,造成不同企业间的无序竞争。

(2)煤炭与煤层气开发缺乏统一的协调机制与技术体系。虽然国土资源部下发文件(国土资发[2007]96号)要求“先采气,后采煤”,统筹规划,协调采气与采煤间的矛盾,但在实际落实中存在许多技术难题及观念认识上的误区。

(3)煤炭生产与煤层气开发之间发展不协调。行业特点与企业性质决定煤炭与煤层气各自独立开采,在开发程序、时间与空间上不能协调一致。煤层气资源储集在煤层当中,煤炭开采与煤层气开发必然会产生相互影响。一方面煤层气开发利用势在必行另一方面煤炭是我国最主要的一次能源构成,其产量又必须保持持续增长因此建立一套煤炭与煤层气协调开发的新模式,对煤炭与煤层气产业的健康发展至关重要。

4 措施与政策建议

(1)建议国家矿产资源管理部门,统一管理煤炭与煤层气矿权,强化两种矿权管理秩序,加强相互间的信息交流,统一协调,避免矿权设置在时间与空间上的交叉和区域范围的重叠。规范勘探开发程序,整装的大型煤层气田,按照统一的能源集成开发方案综合开发利用。在目前煤矿区矿权重叠区域,合理地划分煤炭与煤层气资源开发主体,在矿权重叠区域煤炭生产衔接部署5年内涉及的区域,煤层气开发以煤矿企业为主体在煤炭生产衔接部署5年之外的区域,煤层气开发以专门的煤层气企业为主体鼓励煤炭与煤层气企业优势互补,联合进行开发,可以有效解决矿权重叠问题,保障采煤安全,实现煤层气和煤炭行业之间的良性运作,达到其互利共赢的效果。

(2)落实国家有关“先采气,后采煤”政策,进一步出台相关资源协调开发的实施细则,从机制与体制上解决煤炭与煤层气产业协调发展问题。依据国办发[2006]47号文、国土资发[2007]96号文件精神,建立煤炭与煤层气资源勘探开发管理程序,完善煤炭与煤层气综合勘查、协调开发、经济合理的能源及矿产资源的勘探开发模式。

(3)按照“先采气,后采煤”的原则合理地开发,协调好煤炭与煤层气开发程序、方式和技术问题。针对煤炭生产建设的不同阶段,以及生产、基建、规划等井田的实际情况,采用不同的煤层气开采方式与煤炭生产建设相结合。

表3 不同井田类型的煤层气开采方式及开发年限

(4)在煤炭生产井田中,对具备煤层气地面开发条件的高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井,要优先选择煤层气地面开发方式,进行煤层气地面抽采及综合瓦斯治理工作。按国家安全生产监督管理总局发布《煤矿瓦斯抽采基本要求》规定:(1)矿井绝对瓦斯涌出量≥40m3/min或矿井相对瓦斯涌出量≥10m3/t.d的高瓦斯矿井(2)开采有煤与瓦斯突出危险煤层现象的煤与瓦斯突出矿井(3)煤层气含量大于8m3/t或煤层瓦斯压力大于0.74MPa。凡超过煤层始突深度、煤层瓦斯含量或煤层瓦斯压力的矿井,必须提前进行煤层气预抽采工作。

(5)在煤炭基建和规划井田中,按照综合勘查成果、煤层气储量报告的含煤性、含气性、可采性、经济性评价结果,应用煤层气地面开采方式进行规模化生产,最大限度地降低煤层中的气含量至矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量界限,但在煤层气开发时间上要与煤矿基本建设协调,以不影响煤矿正常的生产衔接和矿井通风安全为原则。

(6)矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量,受煤层气地质条件、矿井瓦斯状况、煤炭开采强度、矿井规模、技术条件、通风安全措施、采收率等多因素影响。根据《煤矿安全规程》规定:矿井采煤工作面及掘进面、巷道回风最高允许风速为4m/s,回风流中最高允许的甲烷浓度为1.5%。因此,根据回风流中最高允许的甲烷浓度与绝对涌出量、风量、相对涌出量、剩余含气量、可采可解吸量、已抽采含气量、回风巷几何参数、最高允许风速、采煤工作面推进速度及吨煤剩余可解吸量之间的数学关系,推导出具有普遍性的煤炭安全开采最高允许的含气量计算模型公式:

中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集

式中:Cp为最高允许含气量(m3/t)Cic为吨煤原地含气量(m3/t)β为煤炭回采率(%)ε为其他影响因子Mc为甲烷最高允许浓度(%)Sh为回风巷断面积(m2)Vh为回风巷最高允许风速(m/s)P为单位时间煤炭产量(t/s)n为单位时间内采动影响距离与采煤推进速度的倍数。

通过利用上述最高允许含气量模型公式,对全国10个重点矿区煤炭安全开采最高允许的含气量计算统计结果见表4。

表4 全国10个重点矿区煤炭安全开采最高允许的含气量计算统计结果

参照国外经验,不同的国家对矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量指标有不同的规定,其中澳大利亚规定为3.0m3/t,美国规定为5.0m3/t。我国由于地质条件、开采技术、煤种及地域等存在着极大的差异性,高瓦斯矿区绝大多数集中在中、高煤级地区,根据以往试验统计数据的综合分析结果,目前我国矿井煤炭安全开采最高允许的煤层气含量评估指标建议:

(1)中、高阶煤以6.0m3/t为宜

(2)低阶煤以1.5m3/t为准

(3)煤层坚固性系数f

5 结束语

煤层气与煤炭协调开发,主要为提升煤矿安全保障程度,提高煤层气与煤炭企业发展的综合效益,节能减排,满足国家不断增长的能源需求。随着技术进步和理念创新,煤矿生产在系统简单化、布局最优化、生产集约化、采掘机械化、设备大型化等方面取得了很大成效。促使煤炭生产能力提高、煤炭开采强度增大,采掘衔接时间缩短,矿井通风难度加大,因此对煤矿瓦斯治理提出了更高的要求。要保持煤炭生产均衡稳定,提高煤炭供应保障能力,必须坚持科学的发展道路,把煤层气与煤炭协调开发作为提高经济效益和安全保障程度的重要措施。因此,建立煤层气与煤炭协调开发机制和技术体系,促进全国相关行业领域内煤层气与煤炭协调开发势在必行。

参考文献

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袁华江.2009.国外煤层气产业政策及其对我国的借鉴意义[J].国际石油经济,(11)

周尚忠

( 中联煤层气有限责任公司 北京 100011)

摘 要: 煤层气是与煤伴生、主要以吸附状态赋存于煤层中的一种非常规天然气。煤层气既是煤矿安全生产的巨大危害，也是宝贵的洁净能源。国家在矿业权管理中分别按照固体矿产和石油天然气 ( 煤层气) 两种独立矿种进行管理。现行矿业权管理体制造成煤层气、煤炭矿业权重叠，给两种产业发展带来一定影响，为实现两种产业和谐、互补、共存、有序发展，有必要建立煤层气、煤炭企业有效的合作机制。

关键词: 煤层气 矿业权 矿种 合作机制

作者简介: 周 尚忠，男，高 级 工 程 师，1962 年 出 生，现 从 事 煤 层 气 勘 探 开 发 利 用 研 究 工 作，电 话:01064240708，邮箱: zhousz8816@ vip. sina. com

To Push Forward the Common Development of CBM and Coal Industry by Setting Up Cooperation Mechanism

ZHOU Shangzhong

( China United Coalbed Methane Corporation，Ltd. Beijing 100011，China)

Abstract: Coalbed Methane ( CBM) is a kind of unconventional natural gas associated with coal and mainly adsorbed by the coal seams. CBM is not only a danger to coal mining，but also a kind of clean energy. In national mining rights management system，CBM is managed according to oil ＆ gas system，but coal is managed in accord- ance with solid fuels and mineral resources system. Current mining rights management system causes overlap ques- tions to CBM rights with coal rights and it brings negative influence to CBM and coal industry. In order to achieve harmonious，complementary，concomitant and orderly development of CBM and coal industry，it is necessary to set up effective cooperative mechanism between CBM and coal companies.

Keywords: coalbed methanemining rightsmineralscooperation mechanism

引言

煤层气是煤炭的一种共生矿藏，以吸附于煤基质颗粒表面为主，部分游离于煤层孔隙中或溶解于煤层水中，主要成分为CH4。煤层气赋存在煤层中，煤层集生气层、储气层和产气层于一体，含煤地层是煤层气赖以生存的物质基础。

众所周知，煤炭在我国一次能源消费中的比重已达70%，是我国现阶段的主要能源供给，而煤层气是近二十年发展起来的一种新型清洁能源，同时它又是一种有害的危险气体，煤层气中CH4的温室效应约是CO2的21倍，对大气臭氧层造成的破坏约是CO2的7倍(赵庆波等，1998)，煤层气的易燃易爆性也严重威胁着煤矿的安全生产。因此，开发利用煤层气资源对于发展清洁能源、减少温室气体排放、促进煤矿安全生产及拉动其他相关产业具有重要的意义。

对于煤、煤成(层)气国家在矿业权管理中，分别按照固体矿产和石油天然气(煤层气)两种独立矿种进行管理。基于煤层气、煤炭的特殊赋存关系，如何促进两种产业和谐、互补、共存、有序的发展是煤炭、煤层气企业共同思考的问题，笔者认为，建立煤层气、煤炭企业有效的合作机制是促进两种产业共同发展的重要手段。

1 我国煤层气资源状况及矿业权设置情况

1.1 我国煤层气资源状况

据2006年“新一轮全国煤层气资源评价”结果(国土资源部等，2006)，我国42个主要含煤层气盆地埋深2000m以浅的煤层气地质资源量为36.81万亿m3，埋深1500m以浅的煤层气可采资源量为10.87万亿m3(见表1)。

表1 全国煤层气资源大区分布表

1.2 当前我国煤层气矿业权设置情况

截至2009年年底，全国共设置煤层气探矿权103个，勘查面积62785km2，采矿权8个，开采面积592km2，煤层气矿业权人25家。

2 我国煤层气产业发展情况

我国煤层气地面抽采开始于20世纪70年代的煤层气资源评价，20世纪80年代末、90年代初开始钻井勘探。据不完全统计，截至2010年年底，全国已钻煤层气井5400口，获得煤层气探明地质储量2733.95亿m3(仅2010年新增探明储量1115.15亿m3，同比增长154.8%)，建成煤层气产能25亿m3，2010年煤层气产量15.67亿m3(中联公司2.5亿m3，中国石油3.1亿m3，晋煤集团9.1亿m3，其他0.97亿m3)，初步在山西沁水盆地南部形成地面集输和外输管网。目前晋煤集团已建成45.2km输气管道，年输气能力3.5亿m3，中石油建成连接西气东输管道的樊庄沁水管道35km，年输气能力30亿m3，中石油樊庄煤层气压气站外输气并入西气东输主干线，中联公司在建端氏晋城博爱输气管道98km，年输气能力10亿m3。

我国煤层气的勘探开发工作经过多年探索与实践，基本掌握了常规煤层气勘探和开发技术，如欠平衡钻井和完井技术、地面多分支及单分支水平井钻井和完井技术、U型井钻井技术、井下顺层水平长钻井钻进抽采技术、注CO2提高煤层气采收率技术、N2泡沫压裂技术、水力加砂压裂技术、清洁压裂液压裂技术等，这些技术的应用与成功实施，有力地推进了煤层气产业的快速发展。

目前已初步进入规模化煤层气商业性开发的地区有山西沁水盆地南部(中联、中石油、晋煤)，山西柳林、寿阳(中联)，山西三交、大宁吉县(中石油)，山西阳泉(晋煤)，陕西韩城(中石油)，辽宁阜新(宏地公司、辽河油田)等地。

3 两种产业发展中存在的主要问题

由于煤层气、煤炭矿业权管理体制方面的原因，这两个互相依存的独立矿种在发展中出现了一些不太和谐的地方，主要表现在:

3.1 矿业权重叠问题

造成煤层气、煤炭矿业权重叠的主要原因是现行矿业权管理体制。近年来，随着我国国民经济的快速发展，相对紧张的煤炭供求关系客观上对两种资源的矿业权重叠产生了一定程度的推动作用。矿业权重叠对这两种能源产业的发展造成了不良影响。发生煤层气、煤炭矿业权重叠主要是在2003年到2008年，在矿业权重叠严重时，全国98个煤层气探矿权中有86个煤层气探矿权涉及矿权重叠问题，86个煤层气探矿权与1406个煤炭矿业权重叠，重叠总面积约12534km2，其中与煤炭探矿权重叠242个，重叠面积9137km2，与煤炭采矿权重叠1164个，重叠面积3397km2。

为妥善解决煤层气和煤炭的矿业权重叠问题，促进我国煤层气产业的发展，相关部门相继出台了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发［2006］47号)和《加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》(国土资发［2007］96号)等一系列政策。以“先采气、后采煤”的总体思路，从2009年开始，国家有关部门采取对煤层中吨煤瓦斯含量高于规定标准并且具备地面开发条件的，优先选择地面煤层气抽采、实行探矿权采矿权统一配号、煤层气企业退出煤炭首采区的矿业权等措施，基本解决了当时的重叠问题。从2010年起，煤炭企业又在进行兼并、重组、整合，在整合的过程中煤炭的矿业权区域也进行了相应的调整、扩大，这种调整、扩大又引起新的矿业权重叠。

3.2 违规作业，发生侵占煤层气矿业权的行为

国土资源部在规范、协调煤层气、煤炭勘查开采方面出台的国土资发［2007］96号文件明确规定:“已依法取得煤炭采矿许可证的采矿权人，在本矿区范围内以地面抽采方式开采煤层气的，应依法补办煤层气采矿许可证”，煤层气和煤炭探矿权、采矿权发生重叠且未签订协议的，由双方协商开展合作或签订安全生产协议，按照“先采气，后采煤”的原则，对煤层气、煤炭进行综合勘查、开采。但近年来，个别煤炭企业以解决煤矿安全生产问题为借口，在未办理煤层气采矿许可证的情况下，强行在煤层气企业的矿业权范围内进行煤层气地面抽采，甚至进入煤层气企业的探明储量区域，严重侵犯了煤层气企业的权益，影响了正常的煤层气作业秩序。

3.3 未建立有效的合作机制

目前，煤层气、煤炭企业在实际工作中并没有建立相互间的协同、合作关系，合作机制还未真正建立起来，企业之间的作业、规划信息基本处于封闭状态，给这两种产业共同发展和管理带来一定的难度。

4 建立合作机制，推动两种产业的发展

4.1 建立合作机制的必要性

煤层气、煤炭企业建立有效的合作机制是合理、有序开发两种资源，提高勘探开发效率，降低勘探成本，实现两种产业和谐、互补、共存、有序发展的有效方法。合作机制在实际运行中的有效性和可行性直接关系到两种产业的健康、有序发展。

4.2 国外煤层气、煤炭企业的合作启示

美国、澳大利亚和加拿大等国在发展煤层气、煤炭这两种产业的过程中所遇到的问题与我国的情况基本相同，这些国家结合本国的国情，制定了相应的法律法规，较好地解决了两种产业发展过程中的矛盾，推动了两种产业的协调发展。笔者仅就澳大利亚在煤层气、煤炭矿业权管理、合作机制方面的经验做一介绍，希望能对我国协调这两种产业的发展起到抛砖引玉的作用。

4.2.1 制定煤炭、石油天然气和煤层气开采方面的法律法规

澳大利亚在有关煤炭开采方面1968年制订了《矿产资源法案(MRA)》，1999年制订了《煤炭开采健康和安全法案(CMSHA)》2004年制定了有关燃气生产方面的《石油和燃气生产和安全法案(PGA)》，2007年又制定了有关温室效应方面的《国家温室效应和能源报告法案(NGERA)》。这些法律法规的主要内容包括:对煤炭、煤层气开采的规定煤炭、石油天然气、煤层气矿业权申请方面的规定煤矿企业开采煤层气方面的规定等等。

4.2.2 在煤炭采矿权或石油天然气采矿权申请方面的规定

(1)提交煤炭采矿权或石油天然气采矿权申请时要向政府和重叠矿权人两方面提交采矿权申请

(2)重叠矿权人对提交的采矿权申请可做出同意、拒绝或协商合作开发的选择

(3)如果重叠矿权人拒绝该申请，则必须由政府做出最终决定。

4.2.3 在煤层气和煤炭矿业权重叠方面的规定

(1)除非同意，一方作业不得干扰矿权重叠区另一方的作业

(2)如果重叠区内任何一方申请采矿权，则需与区域现有矿权人商讨并取得其同意

(3)对双方在同一区域进行勘探或生产的安全管理做出明确规定

(4)如果重叠区双方都申请采矿权，协调方案需就相关内容开展合作(由部长批准)，包括双方如何对安全问题进行管理以及如何优化煤炭和煤层气生产(合作开发计划)。

4.2.4 符合特定条件的煤矿可以有限制地开采煤层气

拥有采矿权的煤矿可以开采在5年采煤计划区内及准备开采的煤脉内的煤层气，且需将其直接应用于与采煤作业相关目的，例如现场发电，但不得用于商业销售，剩余气体不得排空单独拥有石油天然气开采权的煤矿可以对5年采煤计划区内的煤层气进行商业化生产利用。

4.2.5 建立煤层气、煤炭企业的合作机制

煤层气公司和煤炭公司共享获得的煤层气和煤炭等相关资料，共同建立矿权重叠区的煤层气储量和煤田地质电脑图形数据库，建立煤层气井产量电脑数据库，结合采煤计划设计有效煤层气抽采计划(包括煤层气井位设计和布井进度)。

4.3 我国煤层气、煤炭企业合作方式建议

近年来，随着煤炭价格的不断增长，煤炭企业扩充后备资源速度明显加快，后备资源作为企业的一项重要资本进行运作，更有个别煤炭企业规划预留的煤炭资源可以开采几百年，从国家资源管理和资源利用方面来说都是极为不合理的。在国家有关部门组织解决煤层气、煤炭矿业权的过程中，煤层气的矿业权逐年减少，从2007年到2009年，煤层气矿业权分别是64603.69km2、64178.99km2、62785.85km2，煤层气矿业权减少(或退出)的面积全部作为煤炭企业规划的采矿区和后备区。从矿业权管理角度来说，煤层气企业为煤炭企业的发展做出了比较大的支持。煤层气、煤炭产业要实现共同发展，需要双方按照国家的有关政策，站在国家能源产业发展的大局上协同综合考虑、统筹兼顾。煤炭企业首先需要根据煤矿建设产能规模、服务年限，划定煤矿的首采区和规划区，而煤层气企业应根据煤层气地面抽采的实际情况，结合煤矿的首采区和规划区，本着尽可能实现煤层气抽采利用、创造一定的经济和社会效益为前提，分阶段、分步骤制定详细的由首采区逐步向外扩展的抽采计划。煤层气的地面抽采规划应体现开发利用煤层气这一清洁能源和降低煤层瓦斯含量、为煤矿开采创造条件两方面的目的。

4.3.1 建立交流平台

建立煤层气、煤炭企业合作的交流平台是两种产业进行有效合作的基础，是推进两种产业信息交流、共享的结合点。交流平台的设置主要应包括制定交流的信息、交流的渠道、组织方式等方面的内容。

4.3.2 合作交流的主要内容

(1)建立煤炭、煤层气企业规划、计划系统，通报相关内容及调整计划内容

(2)通报作业进度和进展情况

(3)共享地震、测井、取心、岩心分析、煤田勘查钻孔、气体成分及含气量等方面的勘探资料

(4)建立协调机制，协调勘探开发中出现的问题

(5)制定相关安全预案和预警机制

(6)签署信息、资料等方面的保密协议，保护双方的权益。

5 结论

赋存条件的特殊性和依赖性，将煤层气、煤炭两种产业紧紧结合起来，只有相互支持、共同促进才能使两种产业发展的更加顺畅、和谐。

建立有效的合作机制不仅为两种企业间搭建起信息共享、资料共享、和谐发展的平台，而且对于双方企业降低勘探成本、提高勘探效率，实现高效、有序的发展起到重要的作用。

参考文献

国土资源部，国家发展和改革委员会，财政部.2006.新一轮全国油气资源评价———煤层气资源评价报告［R］.80～85

赵庆波，刘兵，姚超等.1998.世界煤层气工业发展现状［M］.北京:地质出版社，1～2

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），是主要存在于煤矿的伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。它是成煤过程中经过生物化学热解作用以吸附或游离状态赋存于煤层及固岩的自储式天然气体，属于非常规天然气，它是优质的化工和能源原料。煤层气是热值高、无污染的新能源。它可以用来发电，用做工业燃料、化工原料和居民生活燃料。煤层气随着煤炭的开采泄漏到大气中，会加剧全球的温室效应。而如果对煤层气进行回收利用，在采煤之前先采出煤层气，煤矿生产中的瓦斯将降低70%~85%。

煤田瓦斯是一种能源资源。因此，各国都积极扩大抽放瓦斯的应用范围及研究煤田瓦斯开发与利用的技术途径。从勘察情况看，围岩瓦斯是可观的瓦斯源，而且有可能成为煤成气田。在高瓦斯矿井采后的老采空区中及报废的矿井中，一般都积存大量的瓦斯。这些瓦斯是很好的瓦斯源地。

我国的抚顺胜利煤矿是停产报废的矿井，但至今仍在抽放瓦斯，年抽放达到2300万立方米，可供给一个甲醛厂和6635户居民利用。地面钻孔预抽煤层瓦斯，是扩大煤田瓦斯开发的重要技术手段，它可以摆脱煤田开采条件的限制，达到提前抽放瓦斯。煤矿开采过程中放出的瓦斯，除抽放一部分外，其余都是经风流排至地面大气中。这部分瓦斯比抽放的瓦斯量大10余倍。科学家正在研究利用这种低浓度瓦斯的技术，如果该技术能达到工业应用水平，将为煤田瓦斯的开发利用开辟广阔的前景。

山西是煤层气资源大省,煤层气资源量约10×1012m3,占全国总量的1/3,主要分布在河东、沁水、霍西、宁武、西山五大煤田.经国土资源部审查批准,山西省煤层气探明储量402.19×108m3,可采储量218.39×108m3.其中以沁水和河东煤田最为富集,蕴藏量占全省煤层气总量的80％.沁水盆地煤层气资源量约5.35×1012m3,具有资源分布其中、埋深浅、可采性好、甲烷纯度高（大于95％）等特点,是目前全国第一个勘探程度最高、煤层气储量条件稳定、开发潜力最好的煤层气气田.

煤层气资源的开发利用将会为社会创造巨额财富.我国具有丰富的煤层气资源,其开发潜力巨大.按照目前我国石油天然气资源发现率计算（10％）,31.46万亿立方米的煤层气资源可获得3万亿立方米的天然气,参照目前天然气的中等价格,即每立方米天然气约1.0元（城市门站价）计算,将会为社会创造3万亿元的财富.事实上,随着科学技术的飞速发展,资源发现率将会大幅度上升,经济价值将不可估量.

开发煤层气,形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用.开发煤层气是一项庞大的系统工程,建设一个煤层气生产基地将带动道路、管道、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展,增加就业机会,促进当地经济的发展.特别是对于我市这样一个能源重化工基地,发展煤层气产业对于保护资源、实现煤炭产业深加工及可持续发展、减少温室气体排放、改善大气环境质量,调整产业结构、加快煤化工产业规模化发展、培育新的经济增长点,都具有十分重要的现实意义和深远的战略意义.

我国煤层气资源的特点是资源总量丰富，地域分布广，埋深比较适中，煤田地质构造复杂，总体上具有低压、低渗和低饱和度的特征。

(一)资源总量丰富，分布比较分散但又相对集中

中国陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量达37×1012m3，仅次于俄罗斯和加拿大，占世界总资源量的14%，广泛分布在中国不同的含煤盆地中，我国中东部地区煤层气资源占总量的74%，其中鄂尔多斯和沁水盆地是煤层气资源量最大的两大盆地，资源量超过10×1012m3。具有优势开发潜力的资源又相对集中在华北地区的中东部，该区既是常规气的发育盲区，又是洁净能源的消费旺区。开发该地区的煤层气资源可以缓解该区天然气供需矛盾。

煤层气地区性分布差异，与该区煤炭资源量多少、煤层气含量大小等因素相关。中部区各含气带煤炭资源量多，绝大部分含气区煤层气含量高，所以煤层气资源量大。西部区北疆含气区煤层气含量小，但各含气区煤层层数多、厚度大、煤炭资源量很多，所以煤层气资源量仍然比较大。东部区的冀鲁豫皖含气区各含气带虽煤炭资源较多，但大部分含气区煤层气含量小，所以煤层气资源量总体不是很高。黑吉辽、华南、南疆－甘青含气区各含气带煤炭资源量少，绝大部分含气区煤层气含量也较低，煤层气资源量总体不高［119］。

(二)埋深合适，有利于煤层气资源开发

我国67.6%的煤层气资源量分布在埋深小于1500m的范围内，其中埋深小于1000m以浅层资源量较大，地质资源量和可采资源量分别为14.3×1012m3和6.3×1012m3，占煤层气地质资源量的39%和可采资源量的58%。根据美国煤层气开发经验，埋深在1000m以浅的煤层气资源开发具有较好的经济效益。我国煤层气资源埋深合适，有利于煤层气资源的开发。

图6－4 全国煤层气资源深度分布图［117］

(三)煤田地质构造复杂，但含气量较高

中国地壳运动具有多旋回性和复杂性，造成煤层及煤层气分布在区域、地质时代上的不均一性，特别是由于成煤构造背景不同、后期构造破坏的强度和范围不同、区域的热史影响不同，使得煤层气的储层条件产生了区域地质和微观结构组成上的强烈不均一性。但华北地区构造基底相对稳定，后期构造破坏在华北地区中部相对简单，特别是燕山后期的快速区域热变质作用使该区煤储层条件相对有利［120］。

我国煤田地质构造复杂，部分含煤盆地后期改造较强，构造形态多样，煤层及煤层气资源赋存条件在鄂尔多斯等大中型盆地较为简单，在中小盆地较为复杂。

东北赋煤区:部分上覆地层厚度较大或煤层气封盖条件较好，有利于煤层气开发。

华北赋煤区:吕梁山以西的鄂尔多斯盆地东缘及吕梁山与太行山之间的山西断隆(包括沁水盆地)，构造条件有利于煤层气开发太行山以东华北盆地，煤层气开发困难。

西北赋煤区:西北塔里木陆块、准噶尔及伊犁盆地，煤层气开发条件较好。

华南赋煤区:煤层气资源开发条件较复杂。

滇藏赋煤区:煤层气保存的构造条件差。

我国煤层大多含气量较高。据对全国105个煤矿区调查，平均含气量10m3/t以上的矿区有43个，占41%平均含气量8～10m3/t的矿区有29个，占28%平均含气量6～8m3/t的矿区有19个，占18%平均含气量4～6m3/t的矿区有14个，占13%［118］。

(四)高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气

中国煤层气主要赋存在低阶煤和高阶煤中。根据美国煤层气理论，中阶煤是最有利的煤层气开发目标区，但中国的勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤的煤层气资源在中国占的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发的难度也最大。

(五)煤层具有渗透率低、压力小、低饱和的特征

低渗、低压和低饱和是中国煤层气藏的又一个较为显著的特征，为煤层气资源的开发带来了很大的难度。煤层气的开发成败受多种因素影响，而地质因素的优劣是诸因素中的核心因素，其中煤层的渗透率是开发煤层气的关键因素。我国许多煤田和矿区的煤层受构造运动的影响，煤层气含量不稳定，特别是煤层渗透率太低，这是影响我国煤层气开发的最不利的因素。

根据资料分析和我国进行的煤层气开发试验表明:煤层压力小、渗透率低，完井后采气效果差，并且水力压裂增产效果不明显。按美国开发选区标准，认为煤层渗透率在3×10－3～4×10－3μm2最佳，但不能低于1×10－3μm2，而且还需煤层内生裂隙发育。我国煤层渗透率普遍偏低，一般在0.1×10－3～0.001×10－3μm2范围内。其中，渗透率小于0.10mD的占35%0.1～1.0mD的占37%大于1.0mD的占28%大于10mD的较少。

煤层气开发靠煤层甲烷的解吸，煤层压力大小对产量的高低至关重要。中国煤矿区大部分为低压区，瓦斯压力为0.5M～3MPa，部分煤储层压力较高，储层压力梯度最低为2.24kPa/m，最高达17.28kPa/m。而美国黑勇士盆地和圣胡安盆地的瓦斯压力可达5.6MPa。

我国煤层气含气饱和度比较低，一部分含煤盆地煤层气储层含气饱和度低于70%，影响了煤层气的开发。因此，中国煤层气由于渗透率低、压力小、饱和度低，使得气源补充量少、产量低，而且衰减快［121］。

陕西省煤炭资源丰富，含煤面积5.71×104km2，埋深2000m以浅的煤炭资源蕴藏总量超过3800×108t，煤炭资源分布呈现北富南贫的特点，秦岭以北约占全省的98%，以南不足2%。成煤时代主要为石炭－二叠纪、三叠纪和侏罗纪，主要煤田有渭北石炭－二叠纪煤田、陕北石炭－二叠纪煤田、陕北三叠纪煤田、黄陇侏罗纪煤田、陕北侏罗纪煤田、商洛石炭－二叠纪煤田和镇巴侏罗纪煤田等七个煤田（图0.1）。各个煤田均有煤层气分布，但具有资源价值的煤层气主要分布在陕北石炭－二叠纪煤田、渭北石炭－二叠纪煤田和黄陇侏罗纪煤田。全省2000m以浅煤层气资源量13095×108m3，位居全国第三位。

0.1.1 陕西省主要煤田

渭北石炭－二叠纪煤田：东起韩城，西至耀县，地层走向由北东向南西展布，有渭北“黑腰带”之称。东西长约220km，南北宽37～50km，含煤面积近1×104km2，划分为铜川、蒲白、澄合、韩城四个矿区。总体构造为一向北西倾斜的单斜，倾角5°～15°。蒲白、澄合两矿区断裂构造较发育，断层多成为井田自然边界。煤系为山西组和太原组，含煤11层，可采者3～4层，即3＃、5＃、10＃、11＃煤层。煤类以瘦煤、贫煤为主。

黄陇侏罗纪煤田：东起黄陵，经宜君、旬邑、彬县、凤翔、千阳等，西至陇县，长约280km，宽30～40km，含煤面积约1.1×104km2，为一向北倾斜的单斜。煤田内多出现宽缓的背、向斜，倾角多在3°～10°之间，个别地段15°左右。构造线以东西向或北东向为主。煤系为侏罗系中统延安组，含煤4层，可采者1～2层。划分为4个矿区和一个勘探区，即：黄陵矿区、焦坪矿区、旬耀矿区、彬长矿区、永陇勘探区。煤类主要为不粘煤、弱粘煤，黄陵矿区有少量气煤。

陕北三叠纪煤田：含煤地层分布范围包括延安、子长、子洲、安塞、米脂、横山等县、市，南北长约75km，东西宽约30km，含煤面积约2200km2，为一向西倾斜的单斜，倾角1°～5°。煤系为三叠系上统瓦窑堡组，含煤7～15层，可采者1～2层，即3＃、5＃煤层，主采为5＃煤。主采煤层的特点是薄而分布广，0.7m以上厚度仅分布于子长县境内，现仅规划一个矿区（子长矿区）。煤类为气煤。

陕北侏罗纪煤田：东北起于府谷至西南的靖边、定边，经神木、榆林、横山等县、市，长约300km，宽25～80km，含煤面积约17400km2。地层倾角1°～5°左右，为一大型向北西倾斜的单斜。煤层赋存稳定，划分为神府矿区、榆神矿区、榆横矿区和靖定预测区。煤系为侏罗系中统延安组，分五个含煤段，分别含5个煤层组，自下而上编为1＃、2＃、3＃、4＃、5＃，主采煤层为1＃－2、2＃－2、3＃－1、4＃－2、5＃－2五层。煤类主要为不粘煤、长焰煤，局部有弱粘煤。

图0.1 陕西省煤炭资源分布图

陕北石炭二叠纪煤田：分布于府谷、佳县、吴堡沿黄河以西一带，是山西河东煤田西延部分。以煤层埋深2000m为深部界线，划分为两个不相连接的分区，即府谷矿区和吴堡勘探区。府谷矿区与吴堡勘探区之间的佳县地区，因煤层埋深超过2000m，未作规划分区。煤田地层走向近于南北，为向西倾的单斜，断层稀少，褶皱不发育，地层倾角＜10°。煤系地层为山西组和太原组，含煤10层，主要可采煤层为3＃、8＃、9＃三层。煤类为焦煤。

0.1.2 陕西省煤层气资源

0.1.2.1 煤层气区块划分和资源量

根据全省煤田地质勘探钻孔的瓦斯资料，全省的煤层气可按含气量及平面分布特点划分为15个含气区，其中：①单层可采煤层烃类气体含量≥4m3/t，具有一定分布面积的矿区或勘探区，有渭北石炭－二叠纪煤田的铜川、蒲白、澄合、韩城矿区和陕北石炭－二叠纪煤田的府谷矿区和吴堡勘探区六个含气区；②单层可采煤层烃类气体虽≥4m3/t，但分布面积较小，并以孤立点出现的矿区或勘探区，有黄陇侏罗纪煤田的黄陵、焦坪、彬长矿区三个含气区；③单层可采烃类气体含量小于4m3/t的矿区或勘查区，有陕北侏罗纪煤田的神府矿区、榆神矿区、榆横矿区、孟家湾勘查区和陕北三叠纪煤田子长矿区，共五个含气区。

根据全省煤层气赋存情况，对韩城、澄合、蒲白、铜川、府谷、吴堡6个含气区计算了煤层气资源量。对黄陵、焦坪及彬长矿区，估算了煤层气资源量。全省1500m以浅共蕴藏煤层气资源量约13121×108m3（表0.1、表0.2）。

表0.1 石炭－二叠纪煤田煤层气资源量

表0.2 侏罗纪煤田煤层气资源量（埋深＜1500m）

通过对煤田煤储层展布、煤层气含量、煤层渗透率、煤变质特征、煤的吸附性能等条件的综合分析，认为渭北与陕北石炭－二叠纪煤田煤层厚度大（图0.2），煤层埋深适中，甲烷含量较高，生、储、盖条件较好，目前有在建和生产矿井，是煤层气勘探开发的理想地区，并具有重要的理论和实际意义。

图0.2 陕西省煤层气资源分布图

彬长矿区至2007年底，已有下沟、火石嘴、水帘、亭南、大佛寺等煤矿生产，其中有的矿井瓦斯涌出量每分钟超过150m3，从目前井下抽放获得的资料分析，本区具有良好的开发前景。

0.1.2.2 不同含气区煤层气地质特征

（1）渭北石炭－二叠纪煤田

煤层的埋深主要受地形和构造的影响。煤田边浅部地层倾角较陡，一般20°左右，局部有直立甚至倒转现象，一般埋深小于500m。煤田的中深部，地层倾角变小，一般5°～10°，地形高差变化较大，在澄合、蒲白、铜川三矿区，地层倾向近于正北。黄土台塬区煤层埋深一般为600～1500m，低山区煤层埋深一般在1800～2300m之间。韩城矿区地层倾向北西，煤层在山区边部埋深仅为0～200m。

3＃煤层厚0.18～9.26m，一般3.0m；4＃煤层厚度0～3.56m，一般1.00m；5＃煤层在韩城矿区厚0～7.19m，澄合矿区厚0.40～10.54m，蒲白矿区煤厚0～8.28m，铜川矿区煤厚0～8.18m；10＃煤层澄合矿区厚0～7.39m，蒲白矿区厚0～20.25m，铜川矿区厚0～6.62m。

煤层裂隙、割理发育程度各可采煤层相近。一方面与宏观煤岩类型有关，光亮型和半亮型中，内生裂隙发育，一般为20条/5cm。另一方面，煤层的割理与构造的关系较为密切。韩城北区压性、压扭性构造较发育，不利于煤层割理的形成，并常形成构造煤，阻止了煤层气的运移和逸散，有利于煤层气的富集，从而使北区各矿为高沼矿，相对涌出量较高，下峪口矿可达55.3m3/t，桑树坪矿可达56.09m3/t，但煤层渗透性很低，并常出现瓦斯突出现象。韩城南区张性构造发育，有利于煤层割理形成，煤层渗透率最高达2.5×10－3μm2。

（2）陕北石炭－二叠纪煤田

陕北石炭－二叠纪煤田煤层的内生裂隙较发育，割理不发育，就影响孔隙度和透气性的因素而言，陕北煤的变质程度较低，有利于煤中大孔隙的存在，推测煤层的透气性较高。煤层埋深主要受后期构造影响。地层倾向正西，煤田边浅部沿倾向约5～10km的范围，煤层埋深从露头增加到1000m，中深部埋深在1000m以上，沿走向在佳县以西煤层埋深大于2000m，使煤田一分为二，即南部吴堡区和北部府谷区。

府谷矿区：东部以黄河为界，北以陕西与内蒙古自治区边界为界，西部延伸较远，但埋藏深度1500m的边界位于新民镇—三道沟乡一带。1500m以浅面积893km2，资源量140×108t，探明区面积200km2，资源量53×108t。矿区含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，含可采煤层11层，自上而下编号为3＃、4＃、5＃、6＃、7＃、8＃、9＃－1、9＃－2、10＃－1、10＃－2、11＃，其中3＃、4＃煤赋存于山西组，其余赋存于太原组。主要可采煤层为4＃、6＃、7＃、9＃－2，其余为局部可采煤层，煤层埋深200～1200m。根据总体规划，划分为西王寨、冯家塔井田等。西王寨井田4＃煤层厚度0.96～12.41m，平均6.93m，埋藏深度125.29～473.84m；6＃煤层厚度1.16～5.29m，平均2.29m，埋深141.03～501.98m；7＃煤层厚度0.80～7.52m，平均1.74m，埋深150.13～506.33m；9＃－2煤厚度1.41～8.60m，平均3.20m，埋深171.76～543.60m。煤类均为长焰煤—气煤，该区是陕西省炼焦配煤基地之一。

吴堡矿区：南起吴堡县城，北至丁家湾乡，呈长条形沿黄河西岸南北向展布，南北长约26km，东西宽2.8～5.6km，面积93.1km2。按照总体规划，划分为柳壕沟井田和横沟井田，两井田以柳壕沟北断层为界。矿区内含煤地层为山西组下段和太原组，总厚度131m，含煤4～14层，其中可采煤层5层，可采煤层总厚度2.89～16.58m，平均9.05m，平均含煤系数9.4%。山西组含煤3层，自下而上编号分别是S3、S2、S1号煤层。其中S3煤层厚度0.31～1.34m，平均0.76m，埋藏深度284.24～952.50m，煤层底板标高－180～－360m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S2煤层厚度0.30～1.62m，平均0.99m，埋藏深度294.18～962.40m，煤层底板标高－190～－250m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S1煤层厚度1.20～5.10m，平均2.74m，埋藏深度301.41～969.92m，煤层底板标高－240～－350m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右。太原组含可采煤层1层，编号T1，煤层厚度3.51～8.98m，平均6.03m，煤层埋藏深度380.74～1074.28m，底板标高－285～－260m，煤层整体向西倾斜，倾角4.6°。1500m以浅含煤面积813km2，资源量90×108t，其中探明区面积78.5km2，资源量15.3806×108t。煤类为焦煤JM25为主，肥煤FM36、FM26次之，少量焦煤JM24、气煤QM34、瘦煤S13和S14、焦煤JM15及中粘煤1/2ZN23。由于埋藏较深、开采技术条件复杂，暂时尚未开采。

（3）黄陇侏罗纪煤田

黄陵矿区：位于陕西省黄陵县境内，东距县城约55km。受沮水河及其支流长期切割和侵蚀，基岩裸露，沟壑纵横。区内森林植被广泛分布。地势呈西北高而东南低，最高点位于野猪窝附近，海拔1537m，最低点位于索罗湾一带，海拔1022.75m，相对高差514.25m。属地形较为复杂的中—低山区。延安组为含煤地层，地表无出露，属一套生油含煤内陆碎屑河、湖沼相沉积。厚度7.44～135.18m，平均92.30m，区内呈南薄北厚的变化规律，可采煤层有2＃、3＃两层，2＃煤层厚度0.05～6.75m，平均3.91m。3＃煤层厚0.85～3.80m，平均厚2.09m，煤层厚度变化较大。煤类以弱粘煤为主，少量1/2中粘煤。勘探阶段发现有3个孔煤层中甲烷含量大于4m3/t，分布面积约15km2，预计储量约3×108m3。勘探阶段施工的1个水文孔，当钻进到延安组第二段时，孔内有煤成气逸出，气量不大，导管引出点燃后火焰呈淡蓝色，火苗短而弱，30～40cm。分2次采集气体样品进行了化验测试，第一次测试结果，氧含量6.31%，氮含量41.69%，二氧化碳含量0.16%，甲烷含量51.27%，乙烷含量0.37%，丙烷含量0.20%；第二次测试结果，氧含量0.25%，氮含量13.54%，二氧化碳含量0.06%，甲烷含量85.06%，乙烷含量1.09%。2004年5月20～21日对孔内气体压力进行了测量，采用0.6MPa压力表，每30分钟测量一次，其值介于0.05～0.145MPa之间。另有1个孔钻进到三叠系时，天然气喷出，导管引出，火焰高达1m。

焦坪矿区：焦坪矿区位于陕西省铜川市耀州区和印台区境内，距铜川市约70km，矿区南北长26.5km，东西宽3.84km，含煤面积103.1km2。现由陈家山、下石节和玉华煤矿开采。矿区含煤地层为侏罗系中统延安组，厚度105～147m。主采4＃－2煤层和局部可采的3＃－2煤层。4＃－2煤层属全区可采，煤层倾角2°～5°，厚度一般6～14m，平均约10m。靠近煤层底板，普遍发育1～3m的劣质煤。煤层结构复杂，一般含矸2～3层，为炭质泥岩或泥岩，夹矸总厚度为0.1～0.5m。煤层直接顶为粉砂岩，厚度2～6m；老顶为中、粗粒砂岩，厚度10m左右；底板为根土岩及花斑泥岩，遇水极易膨胀，厚度4～12m。矿区4＃－2煤层赋存较稳定，构造及水文地质条件简单。3＃－2煤层仅局部可采（分布于下石节煤矿，现未开采），煤层厚度一般4～6m，平均厚度5m。煤质特征是，原煤灰分产率15%，全硫含量小于1%，发热量25～32MJ/kg。矿区三矿属高瓦斯矿井，煤层属极易自燃煤层，发火期3～6个月，最短24天。由于开采中煤、油、气共生，所以焦坪矿区开采地质条件既特殊，又十分复杂。2006年在该矿区转角勘查区钻探施工时，遇到井喷，喷出气体以二氧化碳气为主。

彬长矿区：位于彬县及长武县境内，彬长规划矿区东西长70km，南北宽25km，详查区面积913km2。矿区地层总体为一倾向北西—北北西的平缓单斜，在单斜背景上有少量方向单一的宽缓褶曲，地层倾角小于9°，构造简单。含煤地层为侏罗系延安组，4＃煤为主采煤层，位于延安组第一段的中部，厚度0.15～43.87m，平均10.64m。4＃煤为本区主要气源层，最大埋藏深度700m，结构简单，厚度大，分布面积广，可采面积达577.39km2。煤层气与成煤环境、煤化程度、煤厚、沉积构造及围岩性质等关系密切。彬长矿区4＃煤层气分带呈南北展布，即矿区东西部大面积范围内为煤层气风化带（CO2－N2带）。中部为N2－CH4带，局部地段为CH4带。煤层埋藏深度、煤变质程度、镜质组含量、煤层的顶、底板泥岩厚度与煤层气含量呈正相关关系。在顶、底板泥岩厚度＞4m时，其甲烷含量＞2.5mL/g；当泥岩厚度＜4m，其甲烷含量＜2.5mL/g。

0.1.3 煤层气赋存规律

研究表明，煤层中甲烷含量与煤层埋深、上覆基岩厚度等呈正相关关系（图0.3，图0.4），在渭北石炭二叠纪煤田，煤层瓦斯含量不仅受控于煤层埋深，同时也受控于地质构和煤层厚度。

图0.3 煤层瓦斯含量与煤层埋深关系

（据闫江伟等，2008）

图0.4 煤层瓦斯含量与上覆基岩厚度关系

（据闫江伟等，2008）

煤层气含量与构造的关系：一般在张性断裂发育的地区，煤层气含量低，如蒲白矿区杜康沟逆断层以南，有数条断距在100～300m的较大的正断层，呈北东向斜交于杜康沟逆断层之上，此处煤层气含量明显偏低。另外，在铜川矿区和澄合矿区边浅部以及韩城矿区的边浅部和南区，张性断裂也比较发育，因此，这些区域甲烷浓度和含量均较低。褶皱构造较发育的地区，有利于煤层气的局部富集，一般向斜轴部受挤压，孔隙少，吸附甲烷含量较背斜低，但易于保存；背斜轴部受到拉伸，裂隙、孔隙较发育，当顶板为泥质岩石时，甲烷含量高，当顶板为砂质或脆性岩石时，甲烷易于通过张裂隙散失，甲烷含量低。

甲烷含量与煤层埋深的关系：从渭北煤田四个矿区来看，浅部基本上属于瓦斯风化带，如铜川、蒲白、澄合三个矿区，埋深300m以浅，煤层气组分以N2为主，甲烷含量一般都小于4mL/g。各可采煤层甲烷含量＞4m3/t的分布区，韩城、澄合矿区多在煤层埋深300m以深，蒲白、铜川矿区多在400m以深。而韩城矿区，煤层埋深在1000m左右时，甲烷含量已达到19.99m3/t。甲烷含量随深度增加而增大，在本煤田中表现极为明显。

甲烷含量与煤层厚度的关系：一般煤层厚度越大，生、储气越多，甲烷含量就高。从煤田中各可采煤层所采瓦斯煤样统计分析，在正常情况下，同一煤层，深度相近时一般煤层厚的地区甲烷量较高。

在煤的形成过程中伴随着3种副产品生成——甲烷、二氧化碳和水。由于甲烷是可燃性气体，又深藏在煤层之中，所以人们称它为“煤层气”。

甲烷一旦产生，便吸附在煤的表面上。甲烷的产生量与煤层深浅有关。一般来讲，煤层越深，煤层气越多。

理想的煤层气条件是：煤层深度300米~900米，覆盖层厚度超过300米，煤层厚度大于1.5米，吨煤含气量大于8.51立方米，裂缝密度大于1.5米／条为好。

开采甲烷的关键问题有2个：一是使甲烷从煤的表面解吸下来，一般是靠降低煤层压力来解决，主要办法是通过深水移走来降低压力；二是让从煤层表面解吸下来的甲烷顺利穿过裂缝进入井孔。

煤层气如果得不到充分利用，会带来2大害处：一是在煤层开采过程中以瓦斯爆炸的形式威胁矿工的生命安全；二是每年全球有上千亿立方米的瓦斯进入大气中，对环境造成巨大污染。所以，在很早以前人们就想把煤层气作为资源加以利用，让它化害为利，这便是人们开发利用煤层气的最初动因。

进入20世纪70年代后，受能源危机的影响，人们在寻找新能源方面的积极性空前高涨。在有天然气资源的地方，天然气备受青睐；在没有天然气的地区，煤层气便成为人们寻找中的理想新能源。此外，随着开采和应用技术的进步以及显著的经济效益，又给煤层气的开发利用注入了新的动力。

开发煤层气在经济上的优越性表现在几个方面：勘探费用低、利润高、风险小、生产期长。其勘探费用低于石油的勘探费用，生产气井的成本也较低。一般来讲，煤层气的钻井成功率可达到90％以上，打一口井只需要2~10天。浅层井的生产寿命为16~25年，4米井的生产寿命为23~25年。

现有资料表明：全世界煤层气资源为113.2×1012~198.1×1012立方米。国外对煤层气的小规模开发利用始于上个世纪50年代，大规模开发利用则是从80年代开始的。

目前，美国煤层气的开采在世界上居领先地位，每天煤层气产量已超过2800万立方米。中国煤炭储量为1×1012吨，产量居世界首位，煤层气资源为35×1012立方米，相当于450亿吨标准煤，与中国常规天然气资源相当，已成为世界上最具煤层气开发潜力的国家之一。

煤层气是指赋存在煤层中的自生自储式非常规天然气，通常称为煤层甲烷，生产煤矿多称为煤层瓦斯。煤层气是成煤植物的有机质，在成煤过程中经过分解形成甲烷，即煤层气。常规天然气在地层中以气层气、溶解气、气顶气、水溶气和凝析气等原始状态赋存；而煤层气在地层中的原始状态是以吸附气、游离气和水溶气三种状态赋存，吸附气是煤层气最主要的赋存状态，这是煤层气区别于常规天然气的显著特点之一。因此，煤层是煤层气的储集层，简称煤储层。煤储层对于煤层气有两方面的能力：第一，在压力作用下有吸附煤层气体的能力，相反在人工排水降压条件下，煤储层中吸附气有解吸转变为游离气被抽出利用的能力；第二，由于孔隙 天然裂隙系统的存在，具有允许气体流动的能力。煤储层本身显示出两大特性：一是煤层的几何形态，如煤层厚度、连续性和密集度等；二是煤的储层物性，包括煤的孔隙性、渗透性、吸附 解吸性、储层压力等特性，这些特性直接控制煤储层的含气性，影响煤储层渗透性能和煤层气的开采潜能。中国煤层气资源十分丰富，是与常规天然气储量大致相等的新能源，勘探开发煤层气对开发新能源、环境保护和煤矿安全生产具有十分重要的意义。