加快煤礦區煤層氣開發是治理煤礦瓦斯災害的根本途徑
煤層氣是生於煤層並主要以吸附狀態儲集於煤層中的一種非常規天然氣，在煤礦俗稱為瓦斯，其主要成分是甲烷。一方麵，俗稱瓦斯的煤層氣是造成煤礦瓦斯爆炸、煤岩體突出的災害性氣體和引起全球氣候變暖的強烈溫室性氣體；另一方麵，它也是一種潔淨的新能源。
我國雖然石油天然氣資源短缺，但是煤層氣資源非常豐富，資源總量高達31.46萬億立方米，居世界第二位，與我國陸上常規天然氣資源量相當。
我國是煤炭資源大國，也是采煤大國。煤炭是我國的第一能源，長期以來在一次能源生產和消費構成中均占2/3以上，為國民經濟的快速發展提供著主體能源保障。在未來相當長時期內，我國以煤為主的能源供應格局不會改變。但是，由於我國地質構造條件複雜，高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井眾多，在國有重點煤礦中約占45%，煤礦瓦斯爆炸02manbetx.com 時有發生，每年因瓦斯爆炸死亡約2000人，尤其是近期連續三次發生的大平、陳家山和孫家溝煤礦重特大瓦斯爆炸02manbetx.com ，給人民生命財產造成極為嚴重的損失。隨著礦井不斷向深部延伸采和開采規模的加大，瓦斯災害更加嚴重。顯然，瓦斯已成為威脅我國煤炭高效安全生產的關鍵因素。
此外，作為世界上最大的煤炭生產國家，我國每年由於采煤向大氣中釋放的煤層甲烷量高達100億立方米，占全球同樣來源的46%，不僅浪費了巨大的能源,也造成全球大氣環境汙染。
因此，加快我國煤層氣開發利用步伐，發展煤層氣產業，對於防治煤礦瓦斯災害、利用潔淨能源、保護大氣環境具有重要意義。為此，提出如下建議：
（1）從安全、能源、環保三個方麵考慮，本著遠近結合、目標各有側重的原則，認為在當前和今後一段時期內，我國煤層氣開發利用工作應實行兩條腿走路：一是要加快煤礦區煤層氣開發利用工作，二是繼續開展煤礦外遠區或煤炭未開發區的煤層氣勘探開發利用工作。
煤礦區煤層氣開發的目的，側重短期內盡快改善煤礦生產安全條件為目的。即圍繞煤礦生產，采取一切可以采取的措施手段，在采煤前盡可能短的時間內快速有效地降低煤層和圍岩中瓦斯含量，使原本高瓦斯的礦井轉變為低瓦斯的礦井，建立本質安全型煤礦，防治瓦斯災害，保障煤炭安全高效生產。
煤礦外遠區或煤炭未開發區煤層氣勘探開發，側重能源開發、規模化長期生產煤層氣，獲取商業利益為目的。即通過勘探選區尋找到煤儲層條件較好、有煤層氣開發潛力的有利區塊，進行地麵大規模開發，建成商業化煤層氣生產基地，通過售氣獲取直接經濟效益，並為未來10年後建設的煤礦創造安全生產條件。
（2）煤礦區煤層氣開發，應改變單一的井下瓦斯抽放方式，采用地麵井下相結合，地麵預采、地麵采動開采和井下瓦斯抽放多種采抽方式並舉的立體開發模式，來提高煤層氣（瓦斯）采抽強度和采抽率，在掘進采煤前最大程度地降低煤層中煤層氣（瓦斯）含量。
井下瓦斯預抽，由於受巷道或回采工作麵的空間和“抽、掘、采”生產接續決定的抽放時間限製，難以達到設計的抽放程度，煤體瓦斯含量也難能降到安全開采指標以下。顯然，僅靠單一井下抽放方式是不夠的，應該引進煤層氣地麵開發方式和技術。
煤礦區煤層氣地麵開發，可分為兩種開發方式。一是地麵預采方式，包括地麵垂直壓裂井、垂直裸眼洞穴井、分支水平井、羽狀水平井四種開發技術。其優點是能在采煤前提前很早時間長時間預抽目標煤層煤層氣，降低煤層的原始煤層氣含量。二是地麵采動開采方式，包括地麵采動區井開發技術。其優點是能在采煤中利用采動形成的“豎三帶”中裂隙帶產生的高滲透率，開采上覆鄰近煤層和圍岩層中解吸釋放出的煤層氣，以及采空區集聚的煤層氣，使它們通過從采動區井中直接排除，大大減少它們向工作麵湧入量，緩解通風係統排放瓦斯的壓力。這種技術對於隨著開采深度和生產強度加大、瓦斯湧出量日益增加、風排瓦斯能力有限的煤礦來說，尤為重要。當然，不同開發方式和技術都有一定的適用性和局限性。
（3）煤礦區煤層氣開發，必須針對各礦區具體的地質構造條件和煤儲層特征，因地製宜地選擇適合對路的開發方式和技術，才能取得預期的開發效果。
我國地質構造條件複雜，成煤時代多，煤礦區分布廣，煤儲層特征差異大, 典型類型有正常煤體結構的硬煤層和構造煤發育的軟煤層兩種。顯然,前者比後者的采抽性好。煤礦區煤層氣開發不能像煤礦外遠區或煤炭未開發區煤層氣開發那樣，專門尋找采抽性好的構造煤不發育的硬煤層進行開發。它不論是構造煤不發育的硬煤層還是構造煤發育的軟煤層，采抽性好還是不好，為了安全生產都必須想法設法進行開采，沒有選擇餘地，麵臨的問題更複雜，解決難度更大。當然，不同的煤儲層類型，選用的開發模式是不同的，預期的采抽產能和效果也不一樣。
在正常煤體結構的硬煤層的煤礦區，如山西省沁水煤田內的晉城、陽泉、沁源礦區，河東煤田柳離礦區，遼寧省鐵法煤田，陝西省黃隴煤田焦坪礦區（內有陳家山礦）、黃陵礦區、彬長礦區，甘肅省華亭礦區等等，可采用地麵的采煤前預采、采煤中采動區開采和井下瓦斯抽放三種開發方式。
一是在地麵，采用與煤礦外遠區或煤炭未開發區相同的開發技術，即垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進行采前煤層氣開發。在煤儲層滲透率高的礦區，可直接采用地麵垂直裸眼洞穴井開發方式，這種方式在美國的粉河盆地（powder river basin）普遍使用，單井日氣產量2000m3左右。我國北侏羅紀和東北白堊紀、第三紀煤田，煤層厚度大，成煤後構造變形小，地質構造簡單，裂隙網絡保存較好，煤儲層滲透率可能大，地質條件和煤儲層特征與美國粉河盆地的相類似，可嚐試地麵垂直裸眼洞穴井開發方式。
二是在采煤過程中，利用在地麵預先施工好的采動區井抽采煤層氣。
三是在井下，除了常規的瓦斯抽放技術外，采用大直徑長距離水平鑽孔抽放技術,實現本煤層和頂板高位孔的高效瓦斯抽放。
在構造煤發育的軟煤層的煤礦區，如重慶直轄市的鬆藻，江西省豐城，安徽省淮南、淮北，河南省平頂山、焦作、鶴壁，陝西省韓城等礦區，煤儲層滲透率低，采抽性差，若采用地麵垂直壓裂井、分支水平井和羽狀水平井進行采煤前預采，氣產量低，采抽效果不好。因此，不宜采用地麵預采的開發方式，而隻能采用井下瓦斯抽放方式和地麵采動區井開發方式，引起是應加大井下頂板大直徑高位抽放鑽孔的使用。
（4）加大科技投入力度，加快研究和推廣先進實用的煤層氣采抽新技術新裝備，進一步提高煤層氣（瓦斯）的采抽效率。
當前，我國煤層氣（瓦斯）開采存在的主要問題是: 正常煤體結構的硬煤層的高效采抽和構造煤發育的軟煤層的有效采抽。急待重點研究的內容：一是地麵水平井技術與裝備，包括分支水平井和定向羽狀水平井技術與裝備的研究；二是井下履帶行走式大直徑長鑽孔鑽機及定向鑽進工藝研究；三是構造煤發育的軟煤層和頂板軟岩層的瓦斯抽放鑽孔機及鑽進護孔技術研究。
美國近幾年來在煤層氣開發技術方麵取得新進展的主要標誌之一是，適合低滲透率煤儲層特點的煤層氣地麵水平井開發技術及專用裝備，在勇士盆地、聖胡安盆地和Cherokee盆地等相繼得到成功應用，取得了很好的效果。尤其是CDX公司開發的煤層氣定向羽狀水平井開發技術，受到廣泛關注。該項技術的特點是，①較短時間內，使煤層的氣含量和儲層壓力快速下降，煤層氣采收率高，三年采出控製區內75％以上煤層氣；②最大限度地溝通裂縫通道，泄氣麵積大，單井產氣量高，在West Virginia的低滲透煤層高達3.40～5.66萬 m3/d；③開發井數少、綜合鑽井成本低；④投資回收期短、效益好，投產後10～12個月即可收回成本；⑤有利於環境保護。由此可見，定向羽狀水平井技術，在正常煤體結構的硬煤層的煤礦區，是采煤前預先地麵高效采出煤層氣、大範圍快速降低煤層氣含量、治理瓦斯災害的有效手段，也是低滲透率煤儲層煤層氣開采技術的一次革命性進展，與采用射孔完井和水力壓裂增產的常規垂直井相比具有極大優越性，在我國將有著良好的應用前景。因此，應盡快組織研究、引進煤層氣定向羽狀水平井開發技術與裝備，選擇合適地點開展先導性試驗。
在構造煤發育的軟煤層中施工瓦斯抽放鑽孔一直是個難題。因地應力大、瓦斯壓力大、煤層鬆軟，順煤層打鑽時出現塌孔、卡鑽和抱死現象，鑽孔打不深，一般30~80m，成孔率低，瓦斯抽放效率低，抽放效果差。我國地質構造條件複雜，構造煤發育的軟煤層在華南地區、西南地區和華北大部地區的石炭-二疊紀煤礦區普遍存在，這些煤礦區的瓦斯抽放問題突出，嚴重影響到煤礦的安全高效生產。因此，需要組織科研單位，專門研究軟煤層瓦斯抽放的專用鑽機和施工工藝。
（5）加強煤層氣（瓦斯）開發的工業性試驗研究工作
經過多年的研究試驗，我國已建立了煤層氣形成、賦存、產出機理及其控製影響因素等一整套基礎理論，施工了290餘口評價井和開發試驗井，摸清了資源家底及其分布規律，圈定出了有利開發區塊，初步形成了一套勘探、評價和開發技術，在無煙煤煤層氣開發方麵取得突破，在煤礦井下瓦斯抽放方麵取得長足進展。因此，目前我國已具備條件，通過出台支持和鼓勵性的政策，推動現已取得的煤層氣技術成果集成，高起點地開展煤層氣（瓦斯）開發工業性試驗研究，來突破製約煤層氣商業化開發技術瓶頸，用成功的事例展示開發和利用煤層氣（瓦斯）不僅可以解決煤礦安全生產領域的突出問題，而且也具有較為明顯的投入產出效益，推動煤層氣（瓦斯）開發利用產業的迅速興起。
（6）加大政策支持力度，鼓勵煤層氣（瓦斯）開發和利用
國家應借鑒國際開發煤層氣的成功經驗，盡快製定相關經濟鼓勵政策，調動企業和社會開發和利用煤層氣（瓦斯）的積極性，如對煤層氣（瓦斯）開發免征資源稅、所得稅、增值稅等，提供低息貸款；對煤層氣(瓦斯)生產每立方米給予一定的資金補貼；對煤層氣（瓦斯）發電以類似開發風能的價格進行優惠優價收購；用國債支持企業投資建設輸配管網；按市場化交易原則建立甲烷減排激勵機製。
