【摘 要】煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。煤矿瓦斯对大气污染产生的温室效应是二氧化碳的20～30倍。煤矿瓦斯的开发利用，对改善煤矿安全生产条件、减少温室气体排放、保护生态环境、优化能源产业结构、增加清洁能源供应、培育新的经济增长点具有重大意义。

【关键词】煤矿瓦斯；开发利用；分析

一、阜康矿区煤矿瓦斯开发利用现状

煤矿瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称，是煤炭开采过程中的副产品。煤矿瓦斯作为优良资源的禀性往往受到忽视，成千上万方的瓦斯被排放在空中，既造成环境污染，也是资源的极大浪费。新疆是煤层气（煤矿瓦斯）资源富集区，煤层气预测资源储量达9.5万亿m3，约占全国煤层气预测资源总量的26%，但因起步晚，目前新疆还没有已探明的煤层气地质储量，地面开发利用还没起步，井下瓦斯抽采利用方面，目前仅有阜康矿区新疆豫新煤业有限公司大黄山煤矿一号井、新疆科林思德有限责任公司两家瓦斯发电企业。2012年新疆煤矿瓦斯抽采总量为7302万m3，抽采率为53%，瓦斯利用量为229.66万m3，利用率只有3%。

目前，新疆阜康矿区白杨河区块、乌鲁木齐矿区碱沟区块、库车-拜城煤田拜城矿区3个区域已被确定为新疆煤层气重点勘查开发示范区，并先期重点开发建设阜康矿区白杨河煤层气（煤矿瓦斯）示范区。

二、阜康矿区煤矿瓦斯开发利用分析

阜康矿区是新疆“十一五”发展规划确定的四大煤炭、煤电、煤化工、煤焦化基地之一，是新疆重要的炼焦、配焦用煤产地。阜康矿区煤层赋存于侏罗系中统西山窑组和侏罗系下统八道湾组地层中，八道湾组煤层以气煤为主，西山窑组煤层以不粘煤、长焰煤和弱粘煤为主。

近年来随着阜康矿区煤炭生产规模的快速发展，每天由井下抽出的大量瓦斯被排放到大气中，既浪费了瓦斯资源，又对环境造成了严重污染。阜康矿区内现有多个生产矿井，除新疆大黄山豫新煤业有限责任公司一号井抽采瓦斯直接用于发电之外，其它矿井抽放瓦斯均未进行利用。

阜康矿区瓦斯资源丰富，为瓦斯开发利用提供了充足的前提条件，为了实现矿区煤炭与瓦斯资源的合理开发利用，现阶段较好的开发模式是采煤采气一体化模式，这种模式对近期开采煤层，采用井下瓦斯抽放方式为宜，可以最小投资和最快时间达到有效控制煤矿瓦斯事故之目的；对中期开采的高瓦斯煤层，宜采用地面瓦斯抽放方式降低到一定程度后，再采用井下瓦斯抽放方式进行抽采；对矿区远期开采煤层，宜采用地面瓦斯抽放方式。

煤矿瓦斯作为煤炭开采的伴生资源，其易燃易爆性严重影响煤矿的安全生产。煤矿瓦斯含有大量的甲烷，属温室气体；煤矿抽采的大量瓦斯直接排入大气，将对地球产生温室效应，对环境造成严重污染；煤矿瓦斯是一种高效的清洁能源，对空直接排放是一种巨大的能源浪费。因此，必须对煤矿瓦斯进行科学的治理和有效的综合利用。

煤矿瓦斯利用的主要方式为瓦斯发电、民用燃气、锅炉改造、余热利用。其中瓦斯发电是最主要的利用方式。利用煤矿瓦斯进行发电，并利用发电余热进行供热，是煤矿瓦斯综合利用的较理想的途径。在进行瓦斯发电综合利用时，需要特别注意以下几个问题：

①气源分析：煤矿瓦斯气源的质量决定瓦斯发电的成败，在确定瓦斯发电机组和装机容量前，要对瓦斯气源进行事实求是的分析，明确可供发电的瓦斯浓度、气量及波动性，为瓦斯机组的选型和容量确定提供可靠的科学依据。

②建设规模：按“以气定量”的配置原则，确定矿井瓦斯电站的建设规模。

③机组选型： 应根据煤矿抽采瓦斯特性，结合目前国内外瓦斯发电机组的技术特点和实际使用情况，同时考虑以最少的投资获方式，获得尽可能大的投资收益等综合因素合理选型。

瓦斯发电机组类型根据燃用煤矿瓦斯浓度的不同，分为低浓度和高浓度瓦斯发电机组两类。低浓度瓦斯发电机组适用于以浓度低于30%的煤矿瓦斯为主要燃料的机组；高浓度瓦斯发电机组适用于以浓度高于30%的煤矿瓦斯为主要燃料的机组。

④安全措施：对于浓度低于30%的低浓度瓦斯，用于瓦斯发电时必须按低浓度瓦斯利用的相关标准，对瓦斯输送等采取安全措施。

为保证瓦斯发电机组连续稳定供气，一般在瓦斯发电站前设具有一定储量的储气罐，并根据进气的瓦斯浓度对储气罐进气进行自动控制和保护。浓度低于30%的瓦斯严禁进罐。

新疆大黄山豫新煤业有限责任公司一号井主要采用的瓦斯抽放方法是钻孔预抽煤层瓦斯以及穿层钻孔抽放邻近煤岩层瓦斯，矿井抽放瓦斯浓度的波动范围在8%～28%之间，正常情况下瓦斯浓度在17%～18%左右。根据其瓦斯抽放量及浓度资料，设计选用8台500kW低浓度瓦斯发电机组，该矿井瓦斯电站于2008年11月26日建成投入运行，该电站是新疆境内建成的第一座瓦斯电站，该机组投入运行几年来运行状况良好。该瓦斯电站机组选型的成功范例，为其所在矿区相邻煤矿建设瓦斯发电站起到了借鉴作用。

三、煤矿瓦斯利用存在的主要问题

1、采用地面抽采煤层气难度较大。主要受制于矿区地质条件、煤层赋存的复杂性，煤层气残留量、煤层埋藏深度等一系列因素。

2、煤矿瓦斯利用率低。主要是认识问题、技术问题、资金投入问题以及瓦斯发电设备维护问题。

3、煤矿瓦斯开发利用政策难于操作。国家在煤层气发电、价格与税费等方面制定出台了一系列扶持和优惠政策，但煤矿企业瓦斯发电项目大都难以享受优惠政策。

4、煤矿瓦斯商业化开发暂未进行。

四、建议

1、对煤矿企业而言，从安全生产、经济和技术方面考虑，采用地面煤层气抽采仍然是最好的方式，建议煤炭企业在地面煤层气抽采方面取得一定的突破。

2、多措施提高煤矿瓦斯利用率

（1）加强领导，把煤矿瓦斯治理利用纳入政绩考核指标体系，切实转变“重抽采、轻利用”的观念，加大瓦斯利用力度。

（2） 加大自身投入。建议煤炭企业根据各矿井瓦斯涌出量及浓度情况，合理确定瓦斯发电站建设规模及机组选型，提高瓦斯利用率。

3、国家应加大煤矿瓦斯抽采利用政策支持力度。应建立健全适用于煤矿瓦斯抽采利用的政策体系，细化瓦斯发电上网政策，进一步完善煤矿瓦斯相关法规和技术标准。

4、稳步推进煤矿瓦斯民用商业化。

五、结束语

煤矿瓦斯的开发利用具有一举多得的功效：一是提高煤矿瓦斯事故的防范水平，具有安全效应；二是有效减排矿区温室气体，产生良好的环保效应；三是作为一种高效、洁净能源，对煤矿企业产生巨大的经济效益，同时在一定程度上起到改善我国能源结构的作用。因此，做为新疆示范区的阜康矿区各煤矿企业对煤矿瓦斯的开发利用，具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]《新疆煤层气勘查开发利用（2011-2020年）实施方案》，新疆煤田地质局，2011.

[2]《新疆维吾尔自治区煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十二五”规划》，新疆煤田地质局，2012.

[3]《新疆阜康矿区总体规划》， 新疆煤炭设计院有限责任公司，2012.

[4]《新疆兵团农六师大黄山煤矿一号井瓦斯发电站项目可行性研究报告》，新疆煤炭设计院有限责任公司，2006.

[5]《新疆久能瓦斯发电有限公司石庄沟、泉水沟、小黄山煤矿瓦斯发电站项目可行性研究报告》，新疆煤炭设计院有限责任公司，2012.

作者简介：

刘术玲，女，大学本科，新疆乌鲁木齐市，高级工程师，现任职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事煤炭工程设计和煤层气利用研究工作。