(1)煤礦井下排水方式。英國、德國等西歐國家煤層氣資源量少,噸煤含氣量低,不適合煤層氣地面開發。煤層氣開發主要采用采煤前井下抽采和采空區密閉抽采,不進行地面開發。
(2)地面開發模式。美國、加拿大和澳大利亞煤層氣資源豐富,噸煤含氣量高,原生煤發達,主要采用地面煤層氣開采方式。2008年美國地面開發的煤層氣產量約為557×108m3,井下排水60×108 m3;。澳大利亞地面開發的煤層氣年產量為36×108m3,地下開采量為10× 108m3。加拿大地面開發的煤層氣年產量為86×108m3,地下開采量為6×108m3。
第二,我國先采氣後采煤的發展模式。
(壹)目前的煤炭和煤層氣開發模式不能從根本上消除瓦斯災害。
煤層氣是煤礦瓦斯突出和爆炸的罪魁禍首。近10年,我國煤礦安全事故死亡人數大多在5000人以上,占全球煤炭行業死亡人數的80%,其中瓦斯災害死亡人數壹般在2000人以上。雖然近兩年有所下降,但仍遠高於世界平均水平。
長期以來,煤礦抽放工作主要采用“邊掘邊抽、邊采邊抽、采後抽放”的方法治理瓦斯。煤礦采掘同時進行瓦斯抽放,危險性很大,很難徹底杜絕惡性瓦斯爆炸事故。同時導致煤層氣抽采率低,抽采瓦斯濃度低,利用率低。
實踐證明,傳統的瓦斯治理方法並不能從根本上消除瓦斯災害。隨著煤層氣地面開發技術的成熟,通過地面鉆井開發煤層氣成為可能。通過地面和井下協同開采,不同階段各有側重,可以最大限度地降低煤礦瓦斯含量,從根本上杜絕煤礦安全事故,最大限度地利用資源和保護環境,可以收到良好的安全效果、資源效果、環境效果和社會效果。
隨著煤層氣產業的快速發展,煤層氣開發利用中也存在兩個誤區:壹是煤礦企業將煤層氣視為有害氣體,抽采煤層氣的目的是保障煤礦安全生產,忽視了煤層氣巨大的資源效應、環境效應和社會效應。二是近年來煤層氣的開發沒有考慮對後續煤炭開采的影響,會給後續煤炭開采帶來安全隱患。因此,如何理順煤炭生產與煤層氣開發利用的協調關系,建立井下抽采與地面開發相結合的煤層氣開發模式,使煤炭工業與煤層氣產業協調有序發展,是壹個亟待解決的問題。
(B)中國應采取地下排水與地面開發相結合的煤層氣開發模式。
中國煤層氣產業的發展應借鑒北美煤層氣地面開發和西歐煤礦區煤層氣地下開采的成功經驗。根據不同地區煤層氣的地質特征和煤炭開采程度,是實現我國煤與煤層氣綜合開發利用的有效途徑。
因此,我國煤層氣和煤炭綜合開發應遵循以下原則:壹是不同地質條件區別對待,采取不同的開采方式,不能壹刀切。二是煤礦生產區和煤礦規劃區區別對待。煤礦生產區以確保安全為主,在保證煤炭安全生產的前提下,盡可能多的開發利用煤層氣;煤礦規劃區嚴格按照煤礦開采前的瓦斯生產開發程序實施。
1.不同的地質條件區別對待,采用不同的開采方法。
我國煤層氣地質條件復雜,開發難度差異較大。在地質條件簡單、煤結構保存完好的地區,地面更容易開發煤層氣;但在構造條件復雜、煤結構破壞嚴重的地區,煤層氣地面開發難度較大。所以要根據不同的地質條件區別對待。
對於噸煤含氣量高於6m3/t且煤結構保存完好、原生構造煤發育的含氣區,應先采氣後采煤;在煤體結構保存較差的構造煤發育區和低含氣區,應以井下抽采為主,先抽後采。
2.噸煤含氣量高於6m3/t的煤炭生產區和規劃區與壹次構造煤開發區別對待。
煤炭產區:優先保證煤炭生產安全,在保證煤炭生產安全的前提下,盡可能多的開發利用煤層氣。在生產安全得不到保證的情況下,應無條件停止采煤,在井下開采前,可通過地面鉆孔、預抽等手段降低煤層瓦斯含量,使其達到安全標準後,方可進行采煤。
煤炭規劃區:對瓦斯含量大於6m3/t的原生構造煤進行開發的煤炭規劃區,應嚴格按照先地面采氣後地下采煤的開發程序進行,即:①利用地面鉆完井的增產措施預抽原煤層中的煤層氣,保護煤層;(2)開采期抽采,即利用開采工作的推進壓力,邊開采邊卸壓抽采地下煤層氣;(3)采空區和廢棄礦井的煤層氣抽采。主煤層開采後卸壓更充分,通過地面鉆孔、埋管、巷道抽采煤層氣;④礦井通風中煤層氣的回收利用(圖5-18)。
圖5-18中國煤層氣開發模式示意圖