煤层气开发–瓦斯治理–甲烷减排一体化技术探索与进展

摘要

煤炭甲烷是煤层气、煤矿瓦斯赋存于煤层中与煤共伴生的以甲烷为主的烃类气体统称，基于煤炭甲烷的能源气体、灾害气体和温室气体的“三重”属性，研发煤层气开发–瓦斯治理–甲烷减排一体化技术，推进煤炭甲烷的高效开发利用，对保障我国能源安全、生产安全与生态安全具有重要意义.针对煤层气与煤炭全生产周期协调开发的工程接续部署及空间配置关系优化难，构造煤发育赋煤区内煤层气难采、煤矿瓦斯难抽、风排瓦斯量大，低浓度、超低浓度煤炭甲烷利用率低等问题，试图探索提出一体化技术的思路和研究方向.本文系统梳理了煤矿区煤层气开发、瓦斯治理和甲烷减排技术的现状、进展及挑战，探索构建了集“煤炭采前–采中–采后地面井一体化部署与接续抽采技术”、“煤矿采动区地面井抽采–井下钻孔联合部署与协同抽采技术”、“构造煤煤层气开发与煤层降突消突一体化技术”和“煤炭甲烷高浓度–中低浓度–超低浓度梯级开发利用与大气排放管控技术”为一体的煤层气开发–瓦斯治理–甲烷减排一体化技术体系.未来，该一体化技术体系有望在我国煤与煤层气协调开发全周期接续部署、矿区全空间联合抽采瓦斯治理和煤矿生产全周期甲烷浓度梯级利用领域发挥更大作用，推动我国煤矿区煤层气高效勘探开发–瓦斯有效治理–煤炭甲烷全浓度减排与大气排放管控技术领域的工程应用和发展.

关键词

煤层气开发 / 瓦斯治理 / 煤炭甲烷减排 / 全周期接续部署 / 全空间联合抽采 / 全浓度梯级利用

基金资助

国家自然科学基金重点资助项目（42030810）;国家自然科学基金碳中和专项资助项目（42141012）;国家自然科学基金国家重大科研仪器研制资助项目（41727801）; 江苏省创新支撑计划国际科技合作—“一带一路”创新合作资助项目（BZ2022015）