关闭/废弃煤矿甲烷排放研究现状及减排对策

作     者：梁运培 李左媛 朱拴成 陈强 王鑫 秦朝中 LIANG Yunpei;LI Zuoyuan;ZHU Shuancheng;CHEN Qiang;WANG Xin;QIN Chaozhong

作者机构：重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044 煤炭工业规划设计研究院有限公司北京100120 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52104024,52174166) 国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004705-5) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2023年第48卷第4期

页      码：1645-1660页

摘      要：全球正向低碳能源结构转型,加之煤矿资源枯竭、瓦斯灾害等问题,关闭/废弃煤矿数量快速增加。煤矿关闭退出后,采空区残存甲烷持续向地面逸散,成为温室气体重要排放源。针对关闭/废弃煤矿甲烷残存量、排放速率、减排措施等系列问题,通过大量文献调研、梳理,明确了国内外关闭/废弃煤矿数量及高瓦斯矿井分布,归纳总结了采空区残存甲烷来源及残存量的估算方法,并借鉴天然气成藏研究领域中甲烷地质渗漏理论与研究方法,分析了残存甲烷排放机制及监测手段,最后提出了残存甲烷减排对策及面临挑战。研究发现:我国山西、贵州、重庆、湖南、江西等地区存在大量关闭/废弃煤矿,且残余煤主要是具有强甲烷吸附力的无烟煤,导致矿井残存甲烷量大,成为重要甲烷排放源;关闭/废弃煤矿甲烷从残余煤中解吸释放至采空区,然后经由井口、采动裂隙等通道排放至大气;通过卫星遥感、通量室法、地球化学探针法、微气象技术等手段,可实现对煤矿甲烷排放的有效监测。基于甲烷排放预测模型预测,到2050年关闭/废弃煤矿排放甲烷在煤炭开采释放甲烷总量中占比可能超过20%,解决关闭/废弃矿井甲烷排放问题刻不容缓。为此,提出了抽采利用、原位爆燃发电、微生物降解甲烷、注水淹没、甲烷排放通道封堵等减排对策,综合考虑减排成本、甲烷排放持续时间、地下水污染等限制性因素,认为采用矿化修复方法封堵覆岩采动微裂隙,可低成本实现关闭/废弃煤矿甲烷减排目标。

主 题 词：甲烷减排 关闭/废弃煤矿 采动裂隙 甲烷地质渗漏 矿化修复 温室效应 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0815[工学-矿业类] 0703[理学-化学类] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.2022.1427

馆 藏 号：203122384...