12月1日，生態環境部和國家市場監督管理總局聯合發布了新修訂的《煤層氣（煤礦瓦斯）排放標準》。新標準強調，在滿足安全生產的前提下，通過更加嚴格的排放控制要求和監測要求，強化甲烷排放控制，積極應對氣候變化，改善生態環境質量。
第二十屆國際煤層氣研討會發布的數據顯示，截至2023年底，我國高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井有1500處左右，主要分布在安徽、河南、山西、陜西等地。
“煤礦瓦斯的主要成分是甲烷，甲烷是全球第二大溫室氣體。”應急管理部信息研究院（煤炭信息研究院）院長鄭景奇說，“開展煤礦瓦斯抽采利用，不僅能夠治理瓦斯災害，而且能夠減少溫室氣體排放。”
近年來，聚焦“雙碳”目標、能源結構轉型、煤礦安全生產，我國陸續出臺了一系列加強煤礦瓦斯防治和煤層氣開發利用工作的政策措施，瓦斯抽采利用政策體系不斷完善。
在做好煤炭產業規劃布局方面，我國嚴格控制高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井建設項目審批；規定高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井應配套建設瓦斯抽采與綜合利用設施，鼓勵先抽后建、先采氣后采煤；對不具備瓦斯災害治理能力的高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井，引導淘汰退出。
在制定煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用規劃方面，我國從勘探開發、輸送與利用、科技創新等方面布局，建設煤層氣開發產業化基地、瓦斯抽采規模化礦區，加大科技攻關支持力度，推動煤層氣快速增儲上產。
在加強激勵扶持方面，我國加快高瓦斯、煤與瓦斯突出煤礦安全技術改造，遴選推廣煤層氣（煤礦瓦斯）開發、瓦斯治理先進適用技術、裝備，支持將煤層氣開發利用項目作為溫室氣體自愿減排項目，對煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用給予財政補貼、專項資金支持，出臺煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用企業相關稅費優惠政策。
在一系列相關政策的支持下，煤炭行業相關企業與機構正在加快煤礦瓦斯利用步伐。
“我國煤礦瓦斯資源分布廣、儲量大，埋深小于2000米的煤礦瓦斯總量高達36.81萬億立方米。煤礦瓦斯的抽采與利用，是煤礦節能減排的關鍵環節。”中國安全生產科學研究院院長周福寶說。
據周福寶介紹，我國埋藏深度超過1500米的中深層煤層氣，資源量豐富，需要高水平的技術和復雜的工藝，開發成本高；埋藏深度1500米以內的淺層煤層氣，資源量相對較小，儲量小且豐度低，規模開發的經濟性不足。
如何構建適用于我國地質條件的煤層氣開發模式？
中國煤炭科工集團研發團隊全面協同部署1500米以淺煤層氣開發應用與煤炭集約化高效采掘生產，選擇西南地區、兩淮地區、鄂爾多斯盆地三種不同地質條件的地區進行煤層氣開發，最終形成適合我國目前條件下的煤層氣開發技術體系，實現“建、產、掘、抽”一體化煤與煤層氣協同開發。
“煤層氣與煤炭同源共生，開發過程中相互影響，井上下聯合開發可以破解眾多地質、安全難題。”中國煤炭科工集團副總經理劉見中說，“我國13個重點礦區，煤層氣地質資源量為6.6萬億立方米。瓦斯抽采和利用，要能抽盡抽、應抽盡抽，不能只選擇‘甜點’，回避堵點卡點。這些難點問題，要通過技術來解決。”
據介紹，我國瓦斯抽采基本技術路線為：通過抽采動力源將瓦斯從煤層中抽吸至地面，再對不同濃度的瓦斯進行利用，并在這個過程中監測計量。
在瓦斯抽采環節，長期以來，我國瓦斯抽采動力設備為水環真空泵。“水環真空泵雖然安全性能高，但能耗高、效率低，實際運行效率僅為10%到40%。”周福寶說。
2019年，“節能型泵及真空設備制造”被列入國家綠色產業指導目錄。
中國安全生產科學研究院研究團隊提出水環真空泵減阻節能新方法，將工質由水改變為高分子減阻液，大幅降低泵運行過程中的摩擦和渦流損失，從而降低水環泵能耗。
目前，這項技術已在陜西、山西、安徽推廣應用。其中，在山西潞安化工集團古城煤礦應用后，節能率在15%以上，單臺900千瓦水環真空泵年節電量達190萬千瓦時，泵站年節能凈效益超200萬元。
“在甲烷排放監測環節，現階段，我國煤炭行業對甲烷排放尚缺乏有效的計量方法、體系和標準，缺少在地面對礦區范圍內的甲烷排放進行計量的系統。”周福寶說。
去年8月，生態環境部發布《深化碳監測評估試點工作方案》，要求在煤炭行業開展甲烷排放監測試點。同年，中國安全生產科學研究院探索建立我國首套礦井甲烷排放智能監測系統，目前在國家能源集團布爾臺煤礦、上灣煤礦進行試點應用。
在瓦斯抽采利用過程中，智能化是重要一環。
“目前，我國瓦斯抽采作業過程復雜繁瑣，多為隱蔽性、復雜工程，涉及部門與人員較多，抽采過程自動化管控程度低，抽采系統標準化程度不高，抽采管網重監測、輕分析、弱控制。”光力科技股份有限公司董事長趙彤宇說。
光力科技股份有限公司研發團隊提出了瓦斯抽采關鍵過程管控智能化方案，主要包括抽采系統透明管理、高效智能鉆場施工、精準監測智能評判、礦區雙碳智能管控四大類瓦斯智慧抽采關鍵技術裝備。
其中，該公司發明的新型智能鉆機，可一鍵全自動鉆進、數據全面監測、孔內參數隨鉆探測、自適應高效鉆進，大幅降低了施鉆人員勞動強度，提高了鉆探效率和鉆孔精度。新型智能鉆機于今年4月入選礦山領域機器人典型應用場景。
“通過裝備智能化、管理信息化、流程規范化、設計與施工協同集成，我們不斷提高瓦斯治理工程的技術標準化和規范化水平，為瓦斯治理提供輔助決策，提升瓦斯防治智能化水平。”趙彤宇說。
第二十屆國際煤層氣研討會數據顯示，截至2023年底，我國累計鉆井近2.3萬口，累計探明煤層氣地質儲量1.1萬億立方米。
來自國家能源局的數據顯示，2023年，我國煤層氣產量達117.7億立方米，居世界第三位。
“基于全球變暖潛能值的計算結果顯示，1噸甲烷在100年內對于全球變暖的影響，是1噸二氧化碳所帶來影響的28倍。”周福寶介紹，在大氣中，二氧化碳可以存在數百年，而甲烷的壽命約為12年，減少甲烷排放可以在短期內顯著減緩全球氣候變暖。
今年3月，國際能源署（IEA）發布的《2024年全球甲烷追蹤》報告指出，2023年，全球化石能源的生產和使用導致近1.2億噸甲烷排放，其中煤炭的生產和使用導致4000萬噸的甲烷排放。
為不斷完善甲烷市場化減排機制，近年來，我國持續推進CCER（中國核證自愿減排量）體系建設，深入研究CCER方法學。
CCER是指對我國境內可再生能源、林業碳匯、甲烷利用等項目的溫室氣體減排效果進行量化核證，并在國家溫室氣體自愿減排交易注冊登記系統中登記的溫室氣體減排量。
早在12年前，國家發展改革委就發布了《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》，提出CCER機制，對國內溫室氣體自愿減排項目等五個事項實施備案管理。
自“雙碳”戰略目標提出以來，全國碳市場及相關配套機制的建設進展大大加快。2021年7月，全國碳排放權交易市場正式啟動。今年1月，全國溫室氣體自愿減排交易市場正式啟動，與全國碳排放權交易市場共同構成了“強制碳配額+自愿碳減排”兩個相互關聯的碳市場體系。
“自愿碳減排促進我國煤炭甲烷減排經濟可行性、煤炭甲烷減排技術創新能力、煤炭甲烷利用率不斷提高。”應急管理部信息研究院（煤炭信息研究院）副院長劉文革說。
數據顯示，2020年，我國煤礦瓦斯抽采量128億立方米，相比2006年增長2.8倍；煤礦瓦斯利用量57.4億立方米，相比2006年增長4倍。2023年，全國煤礦瓦斯利用量58億立方米，減排二氧化碳8700萬噸。
劉文革坦言，目前，我國煤炭甲烷排放基礎工作仍存在基礎數據不清、統計核算能力不足、核查體系尚未成熟等問題，煤炭甲烷排放精準測量技術有待進一步優化，催化氧化技術研發有待進一步加強，安全技術水平有待進一步提高。
“保障煤礦瓦斯安全利用是推進煤炭甲烷控排的重中之重。我們要不斷提高裝備設施安全水平，防范事故發生。”劉文革說。
今年6月，國家能源局公布的數據顯示，我國礦井數量由1萬多處減少到4200處左右。
“這些關閉礦井尤其是高瓦斯和突出煤礦，關閉后剩余大量瓦斯資源。殘存瓦斯易引發瓦斯爆炸事故，關閉礦井的瓦斯從地表裂縫逸出，造成溫室氣體排放。”劉文革說。
在美國，開展關閉礦井瓦斯利用，可以在自愿減排市場交易中獲得減排收益。
“美國目前已有3個關閉礦井瓦斯開發利用項目在‘加利福尼亞空氣資源委員會限額貿易方案’進行注冊，可獲得12美元/噸的減排收益，關閉礦井瓦斯發電可以獲得約4歐分/千瓦時的額外收益。”美國環保局煤層氣辦公室主任沃爾雅·羅斯切卡表示。
“未來關閉礦井的瓦斯利用，有待納入自愿碳減排支持范圍，我國自愿碳減排體系有待進一步健全完善。”劉文革建議，加強煤炭甲烷開采、運輸、儲存、利用各環節排放的監測、報告和核算等核查體系（MRV）建設；加強全濃度瓦斯梯級利用技術攻關；健全相關法規標準體系，適時修訂煤礦瓦斯利用安全相關法規標準，健全完善煤礦瓦斯輸送、逸散監測相關標準和檢定規程；加大超低濃度乏風瓦斯催化氧化銷毀和余熱利用技術、低濃度瓦斯高效提純技術、甲烷濃度在3%到9%的煤礦瓦斯直燃技術等關鍵技術的科研攻關。
根據《煤礦瓦斯發電工程設計規范》，甲烷體積濃度大于或等于30%的煤礦瓦斯為高濃度瓦斯；甲烷體積濃度大于或等于7%且小于30%的煤礦瓦斯為低濃度瓦斯。
針對甲烷體積濃度小于7%的煤礦瓦斯，目前沒有明確定義。在業內，廣義上稱甲烷體積濃度小于7%的煤礦瓦斯為超低濃度瓦斯。也有專家指出，甲烷體積濃度小于3%的煤礦瓦斯可被稱為超低濃度瓦斯；甲烷體積濃度低于0.75%的煤礦瓦斯為乏風瓦斯（風排瓦斯、通風瓦斯）。
據周福寶介紹，不同濃度的煤礦瓦斯，其抽采利用程度也不同。
其中，高濃度瓦斯可被用作高濃度內燃發電、管道民用燃氣、LNG、CNG等，其利用技術已基本成熟；低濃度瓦斯被用于內燃機發電、供熱等，可實現大部分利用。而超低濃度瓦斯利用存在困難，大部分超低濃度瓦斯被直接排放。
2020年11月，生態環境部、國家發展改革委、國家能源局三部門聯合發布了《關于進一步加強煤炭資源開發環境影響評價管理的通知》，鼓勵對甲烷體積濃度在2%（含）至8%的抽采瓦斯以及乏風瓦斯探索開展綜合利用。
2023年11月，生態環境部等11部門印發《甲烷排放控制行動方案》。
“方案印發一年多以來，我們將甲烷控排2024重點工作細化為35項，建立排放因子數據庫，提升甲烷排放數據準確性，修訂煤層氣煤礦瓦斯排放標準，將禁止排放的煤礦瓦斯濃度下限從30%下調到8%。”生態環境部應對氣候變化司一級巡視員蔣兆理說。
今年7月，生態環境部組織編制了《溫室氣體自愿減排項目方法學 煤礦低濃度瓦斯和風排瓦斯利用（征求意見稿）》，鼓勵煤礦企業申請低濃度瓦斯和風排瓦斯回收利用的自愿減排項目，進一步提高煤礦瓦斯回收利用率，削減甲烷排放。
今年12月1日，新修訂的《煤層氣（煤礦瓦斯）排放標準》明確指出，在保障煤礦通風安全的前提下，禁止排放高濃度煤礦瓦斯，禁止排放甲烷體積濃度高于8%且抽采純量高于10立方米/分鐘的煤礦瓦斯。
在系列政策的要求與支持下，煤炭行業對于超低濃度瓦斯和乏風瓦斯的利用探索正在展開。
“既然甲烷濃度低，難捕捉，那么能否換一個思路，捕捉氧氣和氮氣，讓甲烷濃度相對變高？”周福寶說。為此，中國安全生產科學研究院研發團隊研發了基于吸附動力學選擇性的“微壓—真空”變壓吸附提濃技術，實現氧氣、氮氣、甲烷高效率分離，并在1300多次循環實驗中保持效果穩定。
不滿足于單一的技術路徑，中國安全生產科學研究院研發團隊還探索出基于固體氧化物燃料電池（SOFC）的低濃度甲烷高效清潔發電新技術，通過電化學反應，直接將甲烷化學能轉化為電能，破解傳統內燃機發電效率低、污染重的技術難題。此外，該研發團隊探索出乏風甲烷低溫催化氧化技術，開發了一種新型催化劑（鈣鈦礦氧化物浸漬顆粒型催化劑）。
“像海綿吸水一樣，這種催化劑可以更有效吸附甲烷氣體。該技術已在安徽省展開實驗，轉化率為50%以上，但距離產業化還有一段距離。”周福寶說。
在北京揚德環保能源科技股份有限公司，成套技術方案正在礦區落地實踐。
“當煤礦摻混瓦斯甲烷濃度較低（0.3%至0.5%）時，無法提取熱量，我們通過技術手段銷毀甲烷，達到減少溫室氣體排放的目的。”北京揚德環保能源科技股份有限公司總裁許政洪說，“當煤礦摻混瓦斯甲烷濃度大于0.5%時，通過氧化反應可產生950攝氏度的高溫熱風。我們通過增加相關配套技術設備，利用這部分煤礦瓦斯實現熱電冷三聯供、供暖、井筒進風加熱、煤泥烘干等。”
利用這套技術方案，晉能控股集團李陽煤礦年摧毀瓦斯量3000萬標準立方米，年碳減排量49萬噸；潞安化工集團漳村煤礦年摧毀瓦斯量1700萬標準立方米，年碳減排量25萬噸；中煤山西華寧煤業公司年摧毀瓦斯300萬標準立方米，年碳減排量4.5萬噸。
中國礦業大學低碳能源與動力工程學院研發團隊以多孔介質燃燒為基礎理論依據，研究揭示了甲烷濃度小于9%瓦斯爆燃過程中能量釋放和傳播機制，提出了小空間熱流循環自激振蕩式瓦斯直燃利用方法，發明了首臺防爆轟火焰管道阻火器。
中國礦業大學低碳能源與動力工程學院學科主任趙培濤指出，煤礦瓦斯安全高效利用具有顯著的社會效益、環境效益，可促進煤礦安全生產節能降碳、提質增效。但同時，煤礦瓦斯利用應充分考量技術經濟性，遵循“梯級”原則，在經濟承受范圍內，匹配不同技術方案。
蔣兆理說：“下一步，我們將繼續落實甲烷行動方案重點任務，推動新修訂瓦斯排放標準落實，鼓勵更多煤炭企業開展自主減排行動，回收利用低濃度瓦斯和乏風瓦斯。”
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