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煤矿区煤层气
摘要
我国富煤贫油少气的能源结构，决定了煤炭在国民经济发展中始终占据主导地位，并在未来较长时期内难以改变。
面对每年因煤层气事故引发上千死亡人数和相当于我国天然气储量的煤层气资源储量的巨大反差，国家明令企业必须将煤层气抽采到规定标准以下方可采煤，并限制抽采浓度在30%以上的煤层气空排到大气中，同时给予抽采利用煤层气的企业一定财税优惠政策。
目前，面对众多煤矿区煤层气开发利用技术，企业对如何筛选最适宜技术处于盲目阶段，对各种技术的适用性、经济性、社会性等缺乏系统认知;同时国家对推动煤矿区煤层气产业化发展、如何布局各类技术、如何制定适宜的煤矿区煤层气开发利用激励政策还处于摸索阶段，巫需一套适应中国煤矿区特点的煤矿区煤层气开发利用技术评价方法和评价工具。
为打破限制煤矿区煤层气产业发展的下游瓶颈，本论文着重围绕煤矿区煤层气利用对策及利用技术进行研究。
在调研分析国内外煤矿区煤层气开发利用策略、利用技术应用、综合评价方法基础上，通过对煤矿区煤层气利用系统分析，依据煤矿区煤层气产业特色以及不同利用技术特点，从技术一经济一环境一社会四个纬度构建煤矿区煤层气利用技术评价体系和评价模型。
依托评价方法，重点对最具有产业化前景的煤矿区煤层气发电技术进行综合评价，并进行不同政策、引入CDM机制、技术变化对煤矿区煤层气发电技术综合评价影响的情景分析。
关键词:
煤矿区煤层气；利用对策；利用技术；综合评价
ABSTRACT
Theenergystructureofrichcoal，lessoilandgasdeterminesThedominantofcoalinthedevelopmentofnationaleconomyinChina,whichwillnotchangeforalongtime,Withthecomparisionaboutthousandsofdeathduetocoalminingmethane（CMM）accidentsandthehugereservesofCMMextractionbelowstandard,andlimitemissionofCMMconcentrationabove30%,andtheextractionofenterpriseswouldbegettaxpreferentialpolicies.Atpresent,withnumerousCMMutilizationtechnologies,themostsuitabletechnologiesforenterprisesisn’tdecidedeasily,withoutsystemcognitiononapplicability,economy,socialityaboutvarioustechniques.What’smore,govermmentiseagertoknowhowtaopromoteindustrializationofCMM,howtolayoutoftechnology,howtoformulateappropriateincentivepolicy,whichispromptlyneededaboutCMMevaluationmethodsandevaluationtechnologytoolsconsideringChina’scoalmineareacharactera.
ThispaperwasemphaticallystudiedaroundCMMutilizationcountermeasuresandtechnologies.InresearchandanalysisofCMMbyusingtechnologystrategy,CMMtechnicalapplicationstatusandcomprehensiveevaluationmethod,CMMtechnicalevaluationsystemandmodelwasstructuredthroughfouraspectsontechnology,economy,environmentandsociality.Relyingontheevaluationmethods,theCMMpowergenerationtechnologyaskeynotewasevaluatedaswellasscenarioanalysisontheeffectionofdifferentpolicies,CDMmechanismandtechnologicalchange
Keywords：
Coalminingmethane;CMM;utilizationcountermeasures;Utilizationtechnologies;comprehensiveevaluation
目录
1绪论1
1.1选题背景1
2国内外研究现状3
2.1国外煤层气开发现状3
2.2国内煤层气开发现状4
2.3国内外技术发展状况8
2.3.1国外技术发展状况8
2.3.2国内技术发展状况9
3研究意义11
3.1研究意义11
3.2主要研究内容11
3.3技术路线11
4煤矿区煤层气13
4.1煤矿区煤层气涵义界定13
4.2煤层气涵义和分类13
4.3煤矿区煤层气涵义定位15
4.4煤矿区煤层气开发利用策略综述16
4.4.1国外煤矿区煤层气开发利用策略综述16
4.4.2国内煤矿区煤层气开发利用策略综述19
4.5煤矿区煤层气利用技术现状综述20
4.5.1国外煤矿区煤层气利用技术现状综述21
4.5.2国内煤矿区煤层气利用技术现状综述22
4.6综合评价方法综述25
4.6.1各领域综合评价方法综述25
4.6.2煤矿区煤层气利用技术评价方法综述29
4.7本章小结30
5煤矿区煤层气利用技术评价关注点分析31
5.1煤矿区煤层气利用技术特征分析31
5.2煤矿区煤层气利用技术评价影响要素分析32
5.3煤矿区煤层气利用技术评价关联结构分析33
5.4煤矿区煤层气利用技术评价动态变化分析33
5.5煤矿区煤层气利用技术综合评价理论分析34
5.6本章小结35
6新疆阜康煤矿区煤层气资源勘探开发与利用技术评价36
6.1前言36
6.2阜康煤矿区概况36
6.2.1位置与交通36
6.2.2煤矿区勘探及开发简况36
6.2.3煤层气资源概况36
6.3资源数据采气模式关键技术及利用方向37
6.3.1查清赋存地质条件获取准确的储量数据38
6.3.2采煤采气一体化模式38
6.3.3需要攻克的煤层气开发关键技术38
6.3.4煤层气市场分析和利用方向39
6.4煤层气开发的资金矿权及发展机制39
6.4.1煤层气开发项目资金来源和国家政策39
6.4.2煤层气开发利用中矿权问题的解决39
6.4.3充分利用清洁发展机制（CDM）40
6.5结论40
7结论41
8致谢42
9参考文献43
1绪论
1.1选题背景
煤层气，俗称瓦斯，是指赋存于煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙或溶解于煤层水中的烃类气体。
开发和利用煤层气具有重要意义，一是它是一种新型的洁净能源，其开发利用在一定程度上弥补常规油气资源的不足；二是可以减轻矿井灾害程度和降低矿井生产成本；三是可以减少温室气体排放，保护大气环境[1]。
中国是煤炭资源最为丰富的国家之一，同时也是世界上煤层气资源大国，陆上煤田埋深300～2000m范围内拥有的煤层气资源量为31×1012m3，居世界第2位。
但是迄今为止，除了沁水盆地等少数地区有所突破外，我国还没有达到商业化开发程度。
因此，我国的煤层气开发还有非常大的前景。
煤层气是一种以甲烷为主要成分的清洁能源，可以为常规天然气的重要战略补充。
随着国民经济的快速发展，能源消费中对优质能源的需求大幅度长，常规天然气的供需矛盾明显凸现出来。
据预测，到2010年我国天然气供应缺口将达到80×108m3，根据煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”规划，届时仅中国地面开发煤层气的产量就将达到50×108m3，这将有效的解常规天然气的供需矛盾。
此外开发利用煤层气资源对避免煤矿安全事故具有重要意义。
煤矿瓦斯爆炸是我国煤矿安全事故最主要的原因。
节能减排的压力也将推动煤层气开发利用。
我国“十一五”规划纲要提出2006－2010年期间单位GDP能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％的约束性指标，我国目前的节能减排形式相当严峻。
能源结构不合理是节能减排的阻力之一，我国目前以煤炭为主体的能源消费格局，使得能源利用效率难以达到较高水平，污染物的排放难以减少。
煤层气是一种高热值的优质能源，同时煤层气中的甲烷也是仅次于二氧化碳的主要温室气体之一，加强煤层气的开发利用不仅可以发挥煤层气高效、清洁的特点，也可以大幅度减少温室气体排放可以说我国煤层气产业的开发面临着重要的历史机遇期，我国大规模发展煤层气资源的时代即将到来。
但是近几年来虽然我国在煤层气的资源勘探、技术研究、先导性试验方面取得了很大的进步，煤层气产业发展已经具备了一定的基础。
但是与此不相协调的是我国现在的煤层气产业管理尚不规范，煤层气产业的发展缺乏一个完善的产业管理体制对其进行政策和管理上的支撑。
构建一个合理的煤层气产业管理体系将会对煤层气产业的发展起到推波助澜的作用，是推动我国煤层气产业走向成熟的必要手段。
目前我国煤层气产业管理的研究还处于探索阶段，更多的注意力集中在优惠政策的制定和政策的保护上，笔者认为这样也许在煤层气产业发展前期对产业的发展有所帮助，但是随着我国煤层气产业慢慢走向深层次的发展，向成熟阶段走近的时候，就需要一个完整的管理框架指导整个产业的健康发展。
指导煤层气产业的进入、价格、社会行为等各个方面，达到既能促进产业发展，又能保护消费者、社会的总体利益的目的。
2国内外研究现状
2.1国外煤层气开发现状
煤层气产业的发展日益受到各界人士的重视，也引起了国内外越来越多的学者和研究机构对煤层气产业规制及其改革的研究。
他们对煤层气产业的产业结构，煤层气产业的进入规制、价格规制，相应的产业政策等都做出了相应的研究。
其研究现状如下：
世界范围内，美国、澳大利亚、英国等国家煤层气产业规制的研究目前走在世界前列。
美国从20世纪80年代开始完善煤层气产业规制的相关政策和法规。
在美国，煤层气从一开始就被作为一种非常规天然气，首先纳入天然气工业的管理框架下，然后再给予一些特殊的政策，使煤层气尽管区别于常规天然气却具有相似的竞争条件和能力。
澳大利亚是目前除美国之外煤层气产业发展最成功的国家，产业政策比较健全。
首先，澳大利亚在解决煤层气开发和煤炭开采之间协调发展问题上颁布了一系列政策法规。
其次，澳大利亚很注重煤层气的市场的扩大。
比如说，澳大利亚的昆士兰州要求天然气发电必须占总发电量的13％，这一措施极大地创造了天然气包括煤层气的市场需求。
20世纪90年代初，英国政府和企业认识到煤层气是一种重要的资源，从此，煤层气产业得到了重视。
英国颁布了一系列法律政策来鼓励煤层气的发展。
这些鼓励行为包括：
为煤层气产业提供宽松的矿权发放政策；对煤层气产业的投资者实施税收优惠政策
煤层气资源主要赋存在1500m以内的煤层。
其煤层气产量从1985年的2．8×，增加至2008年的493×。
据估计，加拿大17个盆地和含煤区煤层气资源量为（17．9～76）×，其中，阿尔伯达省是加拿大最主要的煤层气资源区。
加拿大的煤层气开发起步比较晚，然而在2000年以后，在加拿大政府的支持下，加拿大开展了一系列煤层气开发研究项目。
到2006年底，加拿大的煤层气井超过7700口，产量达55×。
澳大利亚煤炭资源量为1．7×t，煤层平均含气量为0．8～16．8／t，煤层埋深普遍小于lO00m，渗透率多在1～10mD，煤层气资源量为（8～14）×，主要分布在东部悉尼、鲍恩和苏拉特3个含煤盆地。
1998年澳大利亚煤层气产量只有0．56×，而到2006年底就达到18×，现已进入商业化开发阶段。
表12006年世界煤层气资源分布
地区
煤层气资源量/
北美
3017
拉美
39
西欧
157
中东欧
118
前苏联地区
3957
中东和北非
0
亚撒哈拉非洲
39
中央计划亚洲国家和中国
1215
太平洋经合组织国家
470
其他亚太国家
0
南亚
39
总计
9051
注：
10.028317
德国、英国、波兰、印度、俄罗斯等国家也在进行煤层气资源的评价和勘探，但到目前为止，除美国、澳大利亚和加拿大等国之外，其他国家都还没有形成大规模的商业化开发。
2.2国内煤层气开发现状
中国是世界上煤炭资源总量最为丰富的国家之一，是世界上潜在的煤层气资源大国。
至今，我国的煤层气资源开发技术明显落后于外国。
从20世纪80年代开始，我国积极引进美国的煤层气勘探和开发技术，并进行了大面积的试验，但是效果不明显。
中联煤层气有限责任公司总经理、研究员孙茂远认为我国煤层气产业要想达到更好的发展目标，应该注重以下几个方面：
（1）国家应通过法律程序，出台“先采气后采煤”的强制性规定。
通过研究，制定煤炭安全开采的煤层含气量标准，对煤矿按照煤层中含气量的高低划分煤炭安全开采区和非安全开采区（比如煤层含气量在6/t以下的属安全开采区），对非安全开采区，强制性实施“先采气后采煤”，直至煤层中的含气量降低到安全标准以下才能开始采煤。
他认为可以通过这项规制措施减少对自然环境的蔚然以及对社会的危害。
（2）加大国家对煤层气科技攻关以及勘探开发的投入，引导社会和企业的广泛参与。
（3）继续鼓励煤层气对外合作，强化煤层气对外合作专营权管理，简化项目
审批程序，改善投资环境，保持政策连续性。
此外，原中联煤层气有限责
任公司董事长接铭训认为煤层气销售市场是制约投资者勘探开发煤层气的关键因素。
政府应大力培育煤层气消费市场，建立灵活的市场投资机制和煤层气分销系统，切实执行煤层气市场定价，真正让投资者受益。
要在煤层气（煤矿瓦斯）发电上网、化工、民用等方面出台一些硬性规定，比如规定煤层气（煤矿瓦斯）发电量占总发电量的最低比例及适当提高煤层气上网电价等，引导市场对煤层气（煤矿瓦斯）的需求，重视培育长期和潜在的煤层气消费市场，以需求和消费促进煤层气产业上游的发展。
国土资源部油气资源战略研究中心战略室主任杨虎林认为，为了实现我国煤层气产业化、规模化发展，国家应该考虑出台煤层气发展的优惠政策，建议国家颁布优于天然气开发和对外合作的税费优惠政策，试用期10～15年。
安排专项资金重点支持煤矿煤层气回收利用项目。
中国石油股份公司规划计划部的朱兴珊博士认为，为了发展我国的煤层气产业国家应该加大力度解决矿权重叠问题、理顺天然气价格，整合从事煤层气开发的国有企业资源，充分调动民间资本的积极性，扩大对外开放。
中国石油勘探开发科学研究院的刘洪林、李景明等人认为国家应该进一步规范煤层气开发和煤炭开采的法律关系，处理好煤层气开发与煤炭生产具有的特殊关系，制定有利于两者协调发展的法规。
中国工程院院士翟光明等人认为为了健全我国煤层气的产业规制应该尽快制定煤层气资源保护和产业监管法规。
因为我国煤层气开发利用刚刚起步，由于缺乏统筹规划和有效监管以及政府部门多头管理、相互掣肘，已经出现了一些低水平重复勘探和无序开发的混乱现象。
这对于国家和企业都不是好兆头。
建议国家吸取小煤矿乱开滥采、破坏资源、危害安全和环境的教训，加紧制定保护煤层气资源和加强煤层气产业监管的法律法规，依法加强督察和监督，协调解决煤炭企业与煤层气企业的矿权设置问题，规范煤层气开发活动，保障煤层气产业的持续、健康、有序发展。
北京科技大学的贾亚会等人认为煤层气产业是具有公益性的产业，这个特点决定了其生产的边际成本高于社会边际成本，结果导致企业的最优产量低于社会的需求产量，社会资源不能得到有效的配置，导致生产的低效率。
而政策的保护，正是政府看得见的手在进行资源的再分配，促使资源得到有效配置，社会福利达到最大。
因此，政府应该制定优惠的产业政策，以利于煤层气产业的形成和健康发展。
对于我国整个煤层气产业规制研究的整体研究比较全面的首推中联煤层气有限责任公司。
中联煤层气有限责任公司在其《中国煤层气开发产业化对策研究》一书中对我国整个煤层气产业的发展提出相应的观点。
对于煤层气产业相应的法律规范和产业规制机构方面，该书认为我国目前煤层气产业设计的各个行业和部门只是从本行业的角度出发，政府部门站在国家的层面考虑煤层气产业发展力度不够。
所以该书建议我国需建立相应的监督机构，在政策法律框架下，对煤层气（煤矿瓦斯）资源、市场准入、价格调控、服务标准、信息以及质量、安全、环保、公共利益等一系列产业规制内容进行统一监管；对于煤层气的价格规制，此书认为我国现有价格形成机制不完善，定价不合理，缺乏有效的价格监督和指导。
目前，地方一些政府管理部门压价，煤层气价格违背了国家为鼓励煤层气资源开发，以国办通（1997）8号文件皮肤“煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商确定”的精神，导师市场的不公平，所以国家应该采取相应从措施保证煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商确定，政府不限价；对于整个煤层气行业的进入规制，该书认为由于煤层气资源的勘探开发具有高风险，高投入且回报期周期长的特点，国内民营企业、集体企业甚至国有企业尚不具备承担如此风险的实力，煤层气产业的进入门槛比较高。
因此，在煤层气产业的初级阶段只能依靠国家政策和中央财政的资金支持。
此外，要适当降低外商进入的门槛，简化煤层气对外合作的审批程序，改善煤层气对外合作的投资环境，降低外商投资者合同前的费用成本，提高外商投资者的积极性。
同时，加强对煤层气对外合作的合同执行力度的监督，健全退出机制；对于煤层气产业规制的相关法律和政策，该书主要提出了以下几点建议：
（1）将煤层气视为一种独立的能源矿产资源进行管理。
（2）对煤炭生产企业推行“押金返还制度”以及制定优惠的税收减免政策等优惠政策。
（3）开发清洁发展机制项目鼓励政策。
（4）出台投融资政策。
政府向煤层气生产企业提供政策性低息贷款、基本建设贷款和技术改造贷款等。
（5）统筹考虑输气管网建设等
以罗东坤教授为首的一些专家依托中欧能源环境项目也对我国煤层气产业规制的改革做出了一些探索性的研究。
该研究指出，要想加快我国煤层气产业规制的发展，应该在产业政策和制度方面注意以下几点：
（1）因为有些地区煤层气的价格比照天然气的价格很低，所以国家要制定合理的天然气价格政策，地方政府要尽快开放天然气价格，从而保证煤层气与天然气、煤气、液化气在价格上的竞争能力，为煤层气产业创造良好的市场环境。
（2）政府要为煤层气企业利用国内外的融资渠道提供支持。
比较可行的融资渠道是国内贷款、具体项目融资、外商投资等。
（3）国家有必要紧一步严格环保法规，尽快建立甲烷减排基金，出台甲烷减排补贴政策和排放标准罚款制度，从而促进和鼓励企业开发和利用煤层气
（4）对于天然气、煤层气管网输送方面，国家可以考虑实行协商的第三方管网准入制度。
由管道公司和托运人协商确定是否准入准入，政府需要要求运输商公布管道运输和相关服务的基本条件。
在条件成熟的时候，实施第三方准入制度。
据新一轮全国煤层气资源评价成果（2005年），全国煤层埋深2000m以浅的煤层气总资源量为36．81×，其中可采资源量为10．87×。
从赋存深度来看，这对于煤层气资源的商业开发是较为有利的。
但是资源分布较为不均衡，华北地区煤层气资源量约占60%，西北地区约占16%，华南地区约占15%，东北地区约占9%（傅雪海等，2007）。
目前，全国已建立数量较多的煤层气勘探开发试验区，主要分布于华北地区，其次在东北地区，少量在华南地区。
中联煤层气有限责任公司于1999年在山西沁水盆地南部部署的TL-007井，最高单井日产量达16000。
晋城蓝焰公司相继哎沁水盆地开发煤层气井100余口，累积煤田的煤层气产量达20万。
截止到2005年底，我国政府共签订了14个对外的煤层气合作项目，总资源量超过2.5万亿。
表1-1煤层气开发利用部分政策汇总表
编号
单位
政策名称
核心思想
国能煤炭[2009]100号
国家能源局
关于组织开展全国重点煤矿区煤层气抽采利用规模化建设工作的通知
2010年抽采量1亿矿区数达18个；2015年36个
发改能源
[2009]889号
国家发展改革委、国家能源局、国家安全监控总局、国家煤矿安监局
关于组织开展小煤矿瓦斯专项整治的通知
整治小煤矿，建立瓦斯抽采系统，实施先抽后采、抽采达标和有效防止瓦斯突出
安委办
[2008]17号
国务院安委会办公室
关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见
遏制重特大事故系列举措，包括应抽尽抽，抽采达标，全面落实治理和利用政策
GB21522-2008
环境保护部和国家质检总局
煤层气排放标准（暂时）
煤层气的排放限制
财建
[2007]114号
财政部
关于煤层气开发利用贴补的实施意义
发电外利用，中央补贴0.2元/
，地方适当补贴
发改能源
[2007]721号
国家发展改革委
关于利用煤层气发电工作的实施意见
煤层气电厂上网电价1比照当地脱硫燃煤机组标杆上网电价
发改价格
[2007]826号
国家发展改革委
关于煤层气价格管理的通知
民用煤层气出厂价格由供需双方协商确定
安检总煤装
[2007]188号
国家安全监管总局、国家煤矿安监局
关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的若干指导意见
充分认识先抽后采重要性，强化保障措施
财税
[2007]16号
财政部、国家税务总局
关于加强煤层气抽采有关税收政策问题的通知
实施增值税先征后返、设备加速折旧、减免所得税等措施
国办发
[2006]47号
国务院办公厅
关于加强抽采利用的若干意见
宏观指导煤层气勘探开发利用工作
发改办
[2006]044号
国家发展改革委
煤层气开发利用“十一五”规划
加强抽采利用，保护生命、节约资源、保护环境
财关税
[2006]13号
财政部、海关总署、国家税务总局
关于印发《关于煤层气勘探开发项目进出口物资免征进口税收的规定》
进口设备、仪器、专用工具等
2.3国内外技术发展状况
2.3.1国外技术发展状况
世界上已有许多采煤国家进行了井下瓦斯抽放，各国在井下瓦斯抽放技术方面基本类似，多采用综合的总体抽放方式，在掘进过程中抽放瓦斯、回采过程中边采边抽和采空区抽放。
如美国主要利用水平钻孔、采空区钻孔等对前进式工作面实施边采边抽措施抽取煤矿生产区的瓦斯；澳大利亚悉尼煤田广泛利用井下水平钻孔、斜交钻孔和地面采空区钻孔抽取生产矿区的煤层气。
英国、德国、波兰、俄罗斯和乌克兰等国家也基本类似。
井下抽放瓦斯主要有3个方面的技术难点：
钻孔机具和钻孔工艺技术；提高抽放率技术；提高甲烷浓度技术。
在钻孔机具和钻
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