1949年中国煤炭产量

4000万吨。根据查询神木官网得知，历年原煤产量为4000万吨。神木市，陕西省辖县级市，由榆林市代管，神木历史悠久，境内四五千年前就有人类聚居，石峁遗址是现存史前最大城址，为4000多年前中国北方及黄河流域的文明中心。

在2021年全球大宗商品价格基本暴涨，其中煤炭价格更是相较之前涨幅高达70%，因为煤炭价格的上涨也同时带动着原煤大省GDP的狂飙突进，在国家统计局近期公布的2021年全国规模以上企业原煤产量(分地区)榜单中，山西以119316.2亿吨的原煤产量，排名榜单首位，并为全国16个省市提供煤炭，可谓是全国第一产煤大省，相较去年108023.8亿吨的原煤产量，同比上涨了10.5%排在榜单第二位的是2021年累计产出103896.1亿吨的内蒙古，相较2020年101181.8亿吨的产量同比上涨了2.7%2021年原煤产量达69993.8亿吨的陕西排在榜单第三位，相较去年同期同比上涨了2.7%。

排在榜单第四至第十位的分别是新疆、贵州、安徽、河南、山东、宁夏和黑龙江，排在榜单前十位的省份在2021年累计原煤产量达382847.4亿吨，上榜的24个省份全年产量达407136亿吨，排名前十的原煤产量占原煤总产量的94.03%。

2021年全国各省区原煤产量排行榜

2021年全国规模以上企业原煤产量（分地区）

序号 地区 2021年累计 去年同期累计 同比增减% 2021年12月当月 去年同期当月 同比增减%

全国 407136.0 388793.0 4.7 38466.8 35881.7 7.2

1 陕西 119316.2 108023.8 10.5 10309.0 9806.6 5.1

2 内蒙古 103896.1 101181.8 2.7 10688.1 10023.1 6.6

3 陕西 69993.8 68178.8 2.7 6516.1 6254.5 4.2

4 新疆 31991.9 27048.4 18.3 3328.6 2512.7 32.5

5 贵州 13120.0 12192.4 7.6 1421.4 1255.3 13.2

6 安徽 11274.1 11084.4 1.7 963.2 953.1 1.1

7 河南 9335.5 10557.7 -11.6 828.6 892.2 -7.1

8 山东 9312.0 11080.2 -16.0 795.9 824.4 -3.5

9 宁夏 8632.9 8151.6 5.9 736.3 706.2 4.3

10 黑龙江 5974.9 5541.1 7.8 537.4 560.5 -4.1

11 云南 5796.0 5341.9 8.5 648.5 573.0 13.2

12 河北 4641.01 4974.7 -6.7 373.8 400.0 -6.6

13 甘肃 4151.1 3860.5 7.5 393.7 324.7 21.3

14 辽宁 3087.7 3125 -1.2 260.8 251.7 3.6

15 四川 1907.2 2123.9 -10.2 202.7 120.8 67.7

16 青海 1109.2 1092.1 1.6 127.2 83.0 53.3

17 江苏 934.3 1021.9 -8.6 72.1 65.4 10.4

18 吉林 875.3 992.9 -11.8 92.5 67.6 36.8

19 湖南 723.4 1052.2 -31.3 73.8 82.0 -10

20 福建 540.7 655.6 -17.5 47.1 60.1 -21.8

21 广西 279.7 266.6 4.9 28.8 23.8 21.2

22 江西 213.4 284.8 -25.1 17.9 25.1 -28.7

23 湖北 29.7 21.3 39.6 3.3 2.8 21.2

24 重庆 0.0 939.4 0.0 0.0 13.0 0.0

中国煤炭产量是：就全球煤炭能源产量结构而言，2020年中国煤炭产量39.02亿吨，同比增长1.2%，增幅比上年下降2.8个百分点，占全球总产量的50.4%。

产量亿吨以上的国家仍为10个，按数量排序为，中国、印度、印度尼西亚、美国等。其中，仅中国和印度煤炭产量较上年上涨，其余国家煤炭产量均下降。

虽然中国煤炭生产和消费量增幅均下降，但由于全球生产和消费总量下降，使得中国占世界总量的比重有所上升。

我国的煤炭储量是：

随着逐年开展地质勘探工作，煤炭累计探明储量是一个不断增长的数字。据原地质矿产部统计资料，截止1996年底，全国煤炭累计探明储量为10273亿吨。

其中，精查储量2510亿吨，详查储量1815亿吨，普查与找煤储量5948亿吨。煤炭累计探明储量减去生产矿井已经采出和损失的储量并计算了因多种因素引起的储量变化之后，所余下的称为煤炭保有储量。

我国煤炭可开采的时间是：

中国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，人均探明煤炭储量145吨，按人均年消费煤炭1.45吨，即全国年产19亿吨煤炭匡算，可以保证开采上百年。另外，包括3317亿吨基础储量和6872亿吨资源量共计1万亿多吨的资源，可以留待后人勘探开发。

中国的煤炭储量丰富，且产量巨大，去年的产量为30多亿吨，居世界第一。但是大部分为电煤，高等级的焦煤属于稀缺资源，由于煤炭大部分集中在北部和西部，所以运输是中国煤炭供应的一大瓶颈，以上两点导致了中国进口煤炭的动力。从2008年开始，中国变为煤炭的净进口国，每年大概1亿多吨，大部分为电煤，有几千万吨焦煤。

煤炭行业主要上市公司：目前国内煤炭行业的上市公司主要有兖矿能源(600188)、中国神华(601088)、晋控煤业(601001)、陕西煤业(601225)、山西焦煤(000983)、中煤能源(601898)、华阳股份(600348)、山煤国际(600546)等。

本文核心数据：产量、销量、市场规模、市场份额、规模预测

行业概况

1、定义

煤炭是指植物有机质伴随地球地壳运动，经堆积、沉积、压实等过程，在高温高压条件下发生缓慢碳化反应所形成的黑色或棕黑色具有可燃性矿石，其主要成分为碳、氢、氧、氮、硫等。煤炭是冶金、煤炭、医药、建材等领域主要原材料，是供热、发电等领域主要燃料。

煤炭行业指从事煤炭开采、洗选、分级生产活动的行业。国内煤炭资源主要集中在西部地区，山西、内蒙等地煤炭产量对全国煤炭总供给的影响显著。

按照煤炭的属性和用途，主要分为三大类：无烟煤、烟煤以及褐煤。

2、产业链剖析：大型能源集团前向一体化布局，下游主要应用于四大行业

煤炭行业产业链上游为设备和系统，主要包括采掘机、掘进机等生产设备以及相关的智能化系统中游为煤炭开采和洗选，主要煤种有褐煤、烟煤、无烟煤等下游为应用领域，主要包含电力行业、钢铁行业、化工行业以及建材行业四大类行业。

从参与企业来看，上游包含华科电气、双环、圣亚机械等设备制造商中游包括国家能源、阳泉煤业、兖州煤业等企业，大型能源集团亦布局上游相关设备制造下游包括国家电投、山东钢铁等应用行业相关企业。

行业发展历程：目前处于高质量发展期

我国煤炭的有序发展可追溯至计划经济时期，建国后由国家规划发展，后随着改革开放的深入以及市场经济的转型，我国煤炭行业逐渐实现市场化。近年来，我国煤炭行业基于能源转型的需求，迈入高质量发展阶段。

行业政策背景：鼓励智能化与清洁化发展

2021年以来，国务院、国家发改委、能源局、矿山安全监察局等多部门陆续印发了支持、规范煤炭行业的发展政策，内容涉及煤炭行业历年的发展目标、煤炭开采的安全性建设、煤炭的清洁与智能化利用等方面：

2021年6月，煤炭工业协会发布《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》，配套颁布《煤炭工业“十四五”标准化发展指导意见》、《煤炭工业“十四五”地质勘查指导意见》、《煤炭工业“十四五”基本建设的指导意见》等13个文件。

产业发展现状

1、我国煤炭行业规上企业数量逐年精简

依据历年《中国统计年鉴》的数据来看，2013-2020年，中国煤炭行业规上企业数量呈下降趋势。行业主题数量规模逐年精简，到2020年，煤炭行业的规上企业数量下降至4331个。

2、我国煤炭行业供需缺口近年来有所缩小

依据国家统计局数据，2001-2020年，我国原煤的产量整体呈上升趋势。2016年我国原煤产量下降至近十年最低点，为34.1亿吨，主要由于煤炭行业进行结构转型升级。2020年，我国原煤产量为39.0亿吨，基本接近顶峰时期的产量。从我国煤炭的消费量来看，2001-2020年，我国煤炭消费量呈上升趋势。2020年，我国煤炭消费量为40.4亿吨，同比上升0.5%。整体来看，近十年我国煤炭消费量稳定在40亿吨左右水平。

近年来，我国煤炭的供需缺口正在逐渐的缩小。

3、我国煤炭市场规模呈波动态势

2021年3月，中国煤炭工业协会发布《2020煤炭行业发展年度报告》，报告中披露我国煤炭行业规上企业的营收情况。具体来看，2015-2020年，我国煤炭行业规上企业的营收保持在2万亿以上的水平，但整体呈下降趋势。主要是由于我国近几年能源结构转型所致。2020年，我国煤炭行业规上企业的营收为20002亿元。

行业竞争格局

1、区域竞争：资源富足区生产企业集聚

从我国煤炭产业链生产企业区域分布来看，煤炭产业链中游生产企业主要分布在山西、贵州和内蒙古地区，贵州。山西和内蒙古是我国煤矿资源丰富的省市，贵州是南方地区多煤的大省。我国煤炭行业相关企业的分布与资源分布情况一致。

注：颜色越深代表相关企业数量越多。

从上市公司的区域分布来看，企业的分布数量基本与我国煤矿资源的分布一致，以贵州、内蒙古、山西、陕西等地区企业数量为最。从上市企业情况来看，山西省的上市企业数量相对较多，有山煤国际(600546)、晋控煤业(601001)、华阳股份(600348)、潞安环能(601699)、兰花科创(600123)、山西焦煤(000983)等上市企业北京含有昊华能源(601101)、中煤能源(601898)、中国神华(601088)等龙头上市企业。

2、企业竞争：中国神华在产量与市占率方面位列第一

从产量的分布来看，2020年中国神华的产量占比达到7.5%，是国内相关上市企业中产量前列的龙头企业。陕西煤业和兖矿能源的占比均在3%以上。

注：占比依据企业煤炭业务产量占全国煤炭产量的比重而得。

从市场份额来看，中国神华占比为6.9%，排名前列，中煤能源以5.7%的份额排名第二。

注：市场份额依据企业煤炭业务收入占全国规上煤炭企业收入的比重而得。

行业发展前景及趋势预测

1、智能化、“绿色低碳”转型，优质产能释放

从我国煤炭行业“两化融合”的文献数量来看，智能化占比超过1/3，且随着政策的重视程度提高，各大生产地均在布局智能化工作面。另外，目前我国煤炭行业处于高质量发展期，响应“3060”双碳政策的号召，煤炭行业逐渐向“绿色低碳”转型，带动优质产能发展，淘汰劣质产能。再者，近年来相关部门研究建立“基准价+上下浮动”的煤炭市场价格长效机制，我国煤炭售价弹性或逐渐趋弱。

2、未来煤炭规模有望接近21500亿元

依据《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》，我国未来煤炭消费增长率保持在1%左右，另鉴于中短期煤炭作为电力、钢铁、建材以及化工等行业不可替代的燃料和原材料，预计到2027年，我国煤炭行业的市场规模接近21500亿元。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国煤炭行业发展前景与投资战略规划分析报告》。

每公斤：7000千卡（29307千焦）。

标准煤是指热值为7 000千卡/千克 (公斤) 的煤炭。它是标准能源的一种表示方法。

由于煤炭、石油、天然气、电力及其他能源的发热量不同，为了使它们能够进行比较，以便计算、考察国民经济各部门的能源消费量及其利用效果，通常采用标准煤这一标准折算单位。

我国常用的能源与标准煤的单位重量折算比率是：原煤为0.714，原油为1.429。天然气按每立方米9 310千卡计算，折合标准煤1.33公斤。水电按历年火电标准煤消耗定额折合计算。

扩展资料：

折算标准

能源折标准煤系数=某种能源实际热值（千卡/千克）/7000（千卡/千克）

在各种能源折算标准煤之前，首先测算各种能源的实际平均热值，再折算标准煤。

平均热值也称平均发热量，是指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值。计算公式为：

平均热值（千卡/千克）=Σ[某种能源实测低位发热量（千卡/千克）× 该能源数量（吨）]/能源总量（吨）

标准煤的计算尚无国际公认的统一标准，1千克标准煤的热值，中国、前苏联、日本按7000千卡计算，联合国按6880千卡计算。

参考资料:百度百科---标准煤

一、煤矸石的产生

我国煤炭资源储量丰富，煤种齐全，目前已探明原煤储量近15000×108t，主要分布在山西、陕西、内蒙古、新疆、山东、河南、江苏以及黑龙江等干旱、半干旱区域。2008年，我国煤炭产量由2000年的9.98×108t增至27.16×108t，年均增加近3×108t，成为世界煤炭生产第一大国。为保证我国国民经济的正常发展，预计到2020年煤炭仍占一次性能源的70%左右，是我国最主要能源，而且这种能源结构在相当长时间内不会改变。煤炭资源的开发对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用，但是煤炭的开采和利用也引发了一系列的生态环境问题，煤矿区已经成为典型的、严重受损的生态系统，并成为制约煤矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患。因此，煤矿区生态环境治理迫在眉睫。

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板和底板及煤层中的夹矸以及洗煤过程中排出的矸石。作为煤炭开采和加工过程中的必然产物，煤矸石是我国目前工业排出的固体废弃物中数量最大的一种，也是矿区环境污染和生态恶化的主要原因之一。

多年来，我国煤炭开采过程中排放的煤矸石、粉煤灰、剥离物等固体废弃物累计达74×108t，占压土地8×104hm2，其中，煤矸石是排放量最大的一种固体废弃物。从煤炭开采来看，我国每年生产1×108t煤炭，排放矸石1400×104t左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1×108t炼焦煤，排放矸石量2000×104t，每洗1×108t动力煤，排放矸石量1500×104t。据不完全统计，目前，全国仅国有重点煤矿就有矸石山1700多座，堆积量50×108t以上（占全国工业固体废物排放总量的40%以上）。而且随着我国经济发展规模的扩大和对能源需求的不断增长，以及煤炭储量的逐年减少和产量的不断提高，煤矸石占煤炭产量的比例呈不断上升趋势。由此可见，由煤矸石引起的生态环境问题形势十分严峻，煤矸石的环境治理、生态重建和资源化利用显得十分必要。

煤矸石是聚煤盆地煤层沉积过程的产物，是成煤物质与其他物质相结合而成的可燃性矿石。聚煤盆地的沉降运动的变化，引起植物遗体堆积速度和沼泽水面上升速度之间出现“不足补偿”。如沼泽水面上升速度大于植物遗体堆积速度，沼泽水面加深，沼泽环境变化，引起泥炭作用减弱或停止，低含炭泥层或泥砂层沉积，在其后的地质作用下，形成了煤层的顶板、底板或煤层中间的含碳质泥岩或其他成分的岩层。

一般来讲，煤矸石是煤炭开采带出来的碳质泥岩、碳质砂岩，但在煤矿实际生产过程中，煤矸石是煤矿建井和生产过程中排出来的一种混杂岩体。它包括煤矿在井巷掘进时排出的矸石、露天煤矿开采时剥离的矸石和洗选加工过程中排出的矸石。夹在煤层中间的岩层层数有多有少，有厚有薄，其中最常见的岩石有粘土岩、碳质泥岩、砂质泥岩、砂岩等。产生于煤层中的煤矸石煤层的顶板，常见的岩石有粘土岩、砂岩及铝矾土。在岩浆发育的煤田中，有的煤层顶底板或煤层中间有岩浆岩侵入。我国煤矸石主要来自于石炭系、二叠系晚期、侏罗至早白垩系等含煤地层。它是由碳质页岩、碳质泥岩、砂岩、页岩、粘土等岩石组成的混合物。

根据煤矸石的产生和来源，一般露天矿剥离岩石及采煤岩石巷道掘进排出的煤矸石称为白矸，约占总矸石排放量的45%；采煤过程中产生的普通矸石约占总矸石排放量的35%；选煤厂排出的选矸约占总矸石的20%（表1-1）。

表1-1 煤矸石来源及产生情况

随着煤炭生产的不断扩展，煤矸石的产生量与日俱增，2011年煤炭产量达35.2×108t，煤矸石产生量按原煤产量的15%计算，每年煤矸石至少增加5.28×108t，历年积存下来的煤矸石已超过50×108t，占地30万亩以上，而且仍在继续增加。这样大量的煤矸石已经严重地污染了环境，并侵占了大量的土地和农田，破坏了土地资源，如不加紧有效利用，将影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。煤矸石的产生与分布与原煤产量有直接的关系。目前，我国煤矸石年排放量达400×104t的省份有山西、黑龙江、内蒙古、山东、河北、陕西、安徽、河南、新疆等。另外，四川和其他省、自治区也排放有大量的煤矸石。可见，煤矸石排放比较多的地区主要集中在北方。

露天煤矿产生的煤矸石主要是剥离和煤层顶板及上覆岩层的岩石，其岩性主要是砾岩、砂岩和泥岩；地下采煤的开拓巷由于资源回收、减少损失等原因一般布置在煤层底板岩层中，掘进排矸是岩石矸。因此，此类矸石一般是不具有燃烧值的白矸。露天煤矿回采过程中排出的煤矸石主要是煤中夹石层，一般是含炭砂岩、炭质泥岩等，此类煤矸石含有一定热值。地下采煤的准备巷道和回采巷道根据煤层多少和巷道位置的不同，产生的煤矸石含炭的多少不定，部分为具有低燃烧值的矸石。选煤厂排出的矸石是混入原煤中的伪顶和夹矸层，岩性主要是伴生硫铁矿、粉砂岩、炭质泥岩和粘土岩等，这类矸石具有一定的块度、粒度，在其化学组成上含炭、硫、铁、铝等，因此具有一定的热值，在一定的条件下极易发生自燃，这也是煤矸石山自燃的重要原因。

二、煤矸石的主要组成

煤矸石的组成随产地、层位、成因、开采方式等不同而各异，不同产地甚至同一产地的矸石，由于煤层的生成年代、成煤条件和开采等情况不同，矸石的组成和特性也不相同。因此，了解煤矸石的主要组成特征后，可以根据矸石类型确定其处理处置措施及加工利用工艺方向，制定综合处理利用方案，把矸石对环境的影响减为最小或回用转化为有用物质。

1.岩石组成

煤矸石的岩石与煤田地质条件有关，也与采煤技术密切相关。煤矸石的岩石组成变化范围大，成分复杂，主要由页岩（炭质页岩、泥质页岩、粉砂质页岩），泥岩类（泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩）、砂质岩（泥质粉砂岩、砂岩）、碳酸盐类（泥灰岩、灰岩）及煤粒、硫结核等组成。

2.矿物组成

不同地区的矸石由不同种类矿物组成，其含量相差也很悬殊。一般来讲，煤矸石中的主要矿物有硅酸盐类矿物（石英、长石类、闪石类、辉石类）、粘土矿物（高岭土类、膨润土类、蒙脱石、伊利石、水云母类）、碳酸盐矿物（方解石、白云石、菱铁矿）、硫化物（硫铁矿和白铁矿）、铝土矿（一水硬铝矿、一水软铝矿和三水铝矿）和其他矿物（石膏、磷灰石和金红石）。

3.化学组成

煤矸石的化学组成随产地、层位、成因、开采方式等不同而各异，根据煤矸石的化学成分，可用于生产烧结及非烧结砖、混凝土制品、砌筑砂浆材筑路等的骨料；有的煤矸石含硅较高，可作为硅质原料制作水泥等。煤矸石中常含有炭粒和黄铁矿结核，具有较高的发热量（表1-2～表1-4）。

表1-2 阳泉矿区洗选煤矸石化学分析单位：%

表1-3 我国其他部分煤矿煤矸石化学组成单位：%

表1-4 我国部分煤矿煤矸石污染物质组成单位：mg/kg

煤矸石的化学成分比较复杂，所包含的元素可多达数十种。一般以碳、硅、铝为主要成分，其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属，如铅、铜、锌、镉、铬、钛、钒、钴、镓等。其化学成分组成的百分率：SiO2为30～65；Al2O3为16～36；Fe2O3为2.28～14.63；CaO为0.42～2.32；MgO为0.44～2.41；TiO2为0.90～4；P2O5为0.007～0.24；K2O+Na2O为1.45～3.9；V2O5为0.008～0.03。

三、煤矸石的特性

1.颗粒大小

颗粒大小是煤矸石重要的物理性质，煤矸石的颗粒大小对矸石的筛分处理和资源化利用有很大的影响，而且不同粒径煤矸石的含硫量与发热量也是有所不同的。根据煤矸石颗粒大小可分为粗粒矸石（粒径＞25mm）、中粒矸石（粒径为25～1mm）和细粒矸石（粒径＜1mm）。

2.孔隙率

煤矸石山渗透率的大小表明了煤矸石山供氧条件的好坏，它与煤矸石的粒径分布、粒度及形状有关，更主要的是取决于煤矸石山孔隙率。

3.发热量

发热量是煤矸石最重要的质量指标，是煤矸石作为能源的使用价值高低的体现。一般煤矸石发热量的大小随着挥发分和固定碳含量的增加而增加，随灰分含量的增加而降低。根据发热量的高低可分为：低发热量矸石（发热量＜2092kJ/kg）、中发热量矸石（发热量为3347.2～8368kJ/kg）和高发热量矸石（发热量＞8338kJ/kg）。低发热量矸石用作一般建材原料，中发热量以上矸石用作沸腾炉的燃料，高发热量矸石可进行气化。

4.熔融特性

矸石在某种气氛下加热，随着温度升高，产生软化、熔化现象，称为熔融性；在规定条件下测得，随着加热温度而变化的煤矸石灰堆变形、软化和流动的特性，称为“灰熔点”。煤矸石灰熔点的高低影响到矸石利用的工艺与设备。如一些固定床热处理设备的热处理温度将取决于灰熔点，若床层的温度过高则有可能造成设备停车事故。根据熔融特性，灰熔点或软化区范围可分为难熔矸石（灰熔点为1400～1450℃）、中熔矸石（灰熔点为1250～1400℃）和低熔矸石（灰熔点＜1250℃）。

5.膨胀性

膨胀性一般是指矸石在一定温度和气氛下锻烧时，产生体积膨胀的现象，轻质陶粒的生产就是利用这种特性。根据膨胀性（膨胀系数）可分为：微膨胀矸石（膨胀系数＜0.2%）、中等程度膨胀矸石（膨胀系数为0.2%～1.6%）和激烈膨胀矸石（膨胀系数＞1.6%）。有膨胀性的矸石可烧制轻骨料。

6.可塑性

煤矸石的可塑性是指矸石粉和适当比例的水混合均匀制成任何几何形状，当除去应力后泥团能保持该形状，这种性质称为可塑性。煤矸石可塑性大小主要和矿物成分、颗粒表面所带离子、含水量及细度等因素有关。按可塑性可分为低可塑性矸石、中等可塑性矸石和高可塑性矸石可塑性。中等以上的可塑性矸石适合制矸石砖。

7.活性

在使用煤矸石生产水泥和烧结砖等建材时，其强度和性能在很大程度上取决于煤矸石的活性。煤矸石经过燃烧，其烧渣属人工火山灰类物质而具有活性，根本原因是煤矸石受热矿物相发生了变化。作为煤矸石主要矿物组分的粘土类矿物和云母类矿物的受热分解与玻璃化是煤矸石活性的主要来源。煤矸石的活性依赖于煤矸石煅烧温度和制品的养护条件，这是煤矸石综合利用时应当重视的问题。

8.含硫量

煤矸石中含硫量的多少直接决定了其处置和利用方向。由于含硫高的煤矸石具有自燃的可能性，因此，此类煤矸石要进行安全处置，预防其自燃。

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。

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