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"先采气后采煤"与"煤与煤层气共采":两种模式的本质逻辑与核心差异

"先采气后采煤"与"煤与煤层气共采":两种模式的本质逻辑与核心差异 天然气咨询
2026-09-13
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导读:煤层气与煤炭"同生共体、相生相伴",是赋存于同一地质空间的两种共生矿产资源。

煤层气与煤炭"同生共体、相生相伴",是赋存于同一地质空间的两种共生矿产资源。然而,正因为二者共享同一片地下空间,如何协调开采顺序、平衡资源收益,成为中国煤炭与煤层气产业发展始终绕不开的核心命题。经过三十余年的探索,我国逐渐形成了两种具有代表性的技术路径——‌"先采气后采煤"‌与‌"煤与煤层气共采"‌。二者看似都是"既要煤、又要气",实则在底层逻辑、技术体系、资源禀赋要求和产业组织方式上存在本质区别。


一、两种模式的核心本质

(一)先采气后采煤:气矿主导的"分阶段串行开发"

"先采气后采煤",顾名思义,是指‌在煤炭开采之前,优先通过地面钻井工程独立开发煤层气资源,待煤层瓦斯含量降至安全阈值以下后,再启动煤炭开采‌。这一模式的本质,是将煤层气作为一种独立的能源矿产进行商业化开发,煤炭开采在时间上让位于煤层气,在空间上受煤层气井网布局约束。

从开发机理看,"先采气后采煤"主要依赖‌CBM(Coalbed Methane)方式‌——在未受采动影响的原始煤层中,通过地面钻井进入煤层,利用煤层气自身赋存压力与井筒的压力差释放气体,多数情况下还需配套水力压裂、注气驱替等增产措施。整个过程与煤炭开采相互分离、先后独立。

这一模式的诞生,有其深刻的政策背景。2006年国务院办公厅《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》首次提出"先采气、后采煤"原则;2007年国土资源部《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》进一步明确:‌具备煤层气地面规模化抽采利用条件的,必须先采气、后采煤‌。其初衷既是为了从源头上治理煤矿瓦斯灾害,也是为了推动煤层气作为独立能源产业的发展。

(二)煤与煤层气共采:采矿主导的"全过程协同开发"

"煤与煤层气共采"(也称"采煤采气一体化"),是指‌将煤层气抽采与煤炭开采作为一个有机整体统筹规划,在时间上贯穿采前、采中、采后全过程,在空间上整合地面与井下多种工程手段,实现两种资源的协同开发‌。这一模式的本质,不是"先抽气再采煤"的简单先后关系,而是以煤炭生产为核心节奏,瓦斯治理与资源利用并重,通过采煤卸压增透效应大幅提高煤层气抽采效率。

从技术体系看,"煤与煤层气共采"是‌CBM方式与CMM(Coal Mine Methane)方式的深度融合‌:

采前预抽阶段‌:利用地面钻井超前预抽原始煤层气,降低瓦斯含量,为安全生产创造条件;

采动抽采阶段‌:随着采煤工作面推进,上覆岩层产生卸压裂隙,渗透率可提高数十至数百倍,此时通过地面采动区井、井下定向长钻孔等方式抽采卸压瓦斯,抽采效率大幅提升;

采后抽采阶段‌:对采空区遗煤和围岩释放的瓦斯进行持续抽采,进一步提高资源回收率。

这一模式的理论基础是中国工程院袁亮院士提出的"煤与瓦斯共采理论",其核心内涵是‌"先抽后采、治理与利用并举"‌——安全是底线,资源利用是增量,二者不是先后替代关系,而是并行协同关系。


二、六大核心维度的深度对比

1. 开发逻辑:"气优先"与"煤为核"的底层分野

"先采气后采煤"的底层逻辑是‌资源开发的优先级排序‌——煤层气是独立的能源资源,应当被首先、充分地开发利用,煤炭开采退居其次。这一思路借鉴了美国圣胡安盆地、黑勇士盆地的成功经验:整装煤层气田集中开发,采出率可达45%~75%,远高于分散开采的20%左右。

而"煤与煤层气共采"的底层逻辑是‌系统协同与价值最大化‌——不纠结于谁先谁后,而是围绕煤炭生产的全生命周期,将瓦斯治理的"安全刚需"与能源开发的"经济增益"有机结合。采煤产生的采动卸压效应大幅提升煤层渗透率,反过来又为高效抽采煤层气创造了地质条件,形成"采煤促采气、采气保安

全"的正向循环。

2. 适用条件:地质禀赋决定模式选择

两种模式的适用前提存在显著差异,核心取决于三个地质参数:‌煤层渗透率、瓦斯含量和煤层厚度‌。

地质条件
先采气后采煤
煤与煤层气共采
煤层渗透率
要求高(一般>1mD),需具备地面规模开发条件
要求低,低渗、特低渗煤层均可适用
瓦斯含量
中高含量,有商业开发价值
从低到高均可,重点是安全治理
煤层稳定性
要求煤层稳定、构造简单
复杂构造、松软煤层同样适用
开采规划期
远期开采煤层(5~15年后)
近期开采煤层(3~5年内)
资源禀赋
整装煤层气田、规划区
生产矿区、高瓦斯矿井

我国煤层气资源的"先天禀赋"决定了"先采气后采煤"的适用范围有限。全国绝大多数煤层渗透率小于1mD,构造复杂、埋深大、煤层松软,仅靠地面CBM方式难以在短期内达到瓦斯治理的目标。这也是"煤与煤层气共采"成为主流方向的根本原因——‌它不挑地质条件,只要有煤矿、有瓦斯,就能做‌。

3. 技术体系:"地面单打一"与"井上下立体化"的技术代差

"先采气后采煤"的技术体系相对单一,以‌地面钻井工程‌为核心:

井型包括直井、丛式井、水平井(U型井、L型井);

增产措施主要是水力压裂、注入CO₂/N₂驱替;

排采工艺为排水降压—解吸—扩散—渗流的经典CBM流程。

这种方式的优势是煤层气浓度高(一般95%以上)、质量好、利用方便。但工程投资大、周期长,对于低渗煤层收效有限。

"煤与煤层气共采"则构建了‌"四区联动、井上下联合"的立体技术体系‌:

规划区‌:地面直井/丛式井/水平井超前预抽,提前5~15年介入;

准备区‌:地面与井下联合抽采,井下定向长钻孔(最深可达3353米)+地面压裂技术叠加,加速瓦斯治理;

生产区‌:本煤层钻孔抽采+边抽边采+采动区地面L形井抽采;

采空区‌:地面井二次完井抽采裂隙带瓦斯+井下埋管抽采。

这种立体化格局的典型代表是晋能控股集团寺河矿的"两条腿走路"模式,该矿每年井下瓦斯抽采量保持在8亿立方米左右,瓦斯超限次数从最高年份的28次降至2021年的0次。

4. 产气特征:"慢热持久"与"快增高效"的节奏差异

由于开采机理不同,两种模式的产气曲线截然不同。

"先采气后采煤"的地面CBM井,生产过程呈现典型的‌"慢热型"特征‌:初期以排水为主,产气量低;随着压降漏斗扩展,产气量逐渐上升达到高峰;随后进入漫长的递减阶段。整

个生命周期可达15~20年,但前2~3年往往产气有限,投资回收慢。这是因为浅层煤层气以吸附态为主,必须先排水降压使甲烷解吸才能产出,"慢"是由其赋存机理决定的。

"煤与煤层气共采"则充分利用了采煤卸压效应,产气节奏呈现‌"集中高效"特征‌。研究表明,采动影响下煤层渗透率可提高数十倍甚至上百倍,瓦斯解吸速度和流动能力大幅增强。尤其是采动区和采空区抽采,产气量高、产气集中,可以在采煤工作面推进的数年内就实现大量瓦斯抽采。这一特点使得共采模式的资金周转效率显著高于纯地面预抽模式。

5. 经济性:投资回收节奏与收益结构的差异

从经济角度看,两种模式的成本收益结构存在系统性差别。

先采气后采煤‌的特点是‌前期投入大、回报周期长、但长期收益稳定‌。地面单井投资动辄上千万元,井网建设周期长,且低渗煤层往往产量不达预期。其收益来源单一,主要是煤层气销售收入(含财政补贴)。2007年起中央财政按0.2元/m³给予补贴,地方政府另有叠加补贴。但在低产井占比较高的情况下,项目经济性高度依赖补贴政策和气价走势。

煤与煤层气共采‌的经济性则呈现‌"一本万利、多元收益"‌的特征:

安全收益‌:从源头治理瓦斯,减少事故损失和通风成本。贵州肥田煤矿实施共采后,工作面风排瓦斯含量降低30%,瓦斯涌出流量锐减67%,实现瓦斯"零超限";

成本节约‌:减少传统钻孔工程量。肥田煤矿单个工作面减少钻孔1.45万米,治理成本大幅下降;

能源收益‌:抽采瓦斯用于发电、供热、民用或化工。寺河矿形成了发电、供热、民用等多途径利用系统;

环境收益‌:减排CO₂可参与碳交易。晋城煤业集团早在2004年就与世界银行碳基金签订了中国首份煤层气减排购买协议。

更关键的是,共采模式下煤层气抽采可以‌依托煤矿现有基础设施‌(巷道、管网、供电系统等),大幅降低了额外投资。正如中国科学院院士赵阳升在2026年太原能源低碳发展论坛上所指出的:‌煤与煤层气共采的效益更佳‌。

6. 产业组织:"双权分置"与"一体化运营"的体制碰撞

两种模式背后,折射的是矿业权管理体制的深刻变革。

在"先采气后采煤"的政策框架下,煤层气与煤炭曾经是‌两套独立的矿业权体系‌——煤层气矿业权由原国土资源部(现自然资源部)审批,煤炭矿业权则主要由地方审批。"双权重置"曾长期困扰行业:同一矿区地下,煤层气企业和煤炭企业各有各的开采权,互相掣肘。煤炭企业指责煤层气企业"圈而不探、占而不采",妨碍煤炭开采;煤层气企业投诉煤炭企业"侵权采气"。历史上,兰花集团曾因井田与央企气权重合,不得不按吨煤15元缴纳"资源费";潞安矿业屯留矿为获得22平方公里采煤权,支付了120多万元"矿权转让费"。

"煤与煤层气共采"的兴起,本质上是对"双权分置"体制的一种实践突围。既然两张矿权、两家企业难以协调,那就‌把煤和气放在同一个主体、同一个体系内统筹运营‌——即"采煤采气一体化"。晋能控股、山西焦煤等煤炭企业既是煤炭开采主体,也是瓦斯抽采主体,煤层气开发服务于煤炭安全生产,同时创造增量价值。这一模式绕开了矿权纷争,在企业内部实现了资源协同。


三、从对立走向融合:中国煤层气开发的演进方向

需要特别指出的是,"先采气后采煤"与"煤与煤层气共采"并非非此即彼的对立关系,而是在不同空间尺度、不同时间维度上的互补方案。

从宏观布局看,我国已经形成了‌"整装气田地面规模开发+煤矿区井上下共采"双轮驱动‌的产业格局:

在沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘等资源条件好、煤炭远期规划开采的区域,以地面CBM规模开发为主,走"先采气后采煤"的路子;

在山西、贵州、安徽等现役高瓦斯矿区,则以"煤与煤层气共采"为主,通过采前、采中、采后全过程抽采实现安全与资源双赢。

政策层面也在持续推动二者融合。2026年9月,在太原能源低碳发展论坛"煤与煤层气共采创新发展论坛"上,山西省明确提出"十五五"期间非常规天然气年产量300亿立方米、年产值千亿元的"双翻番"目标,核心路径就是‌"强化采煤—采气一体化、煤—气共采"‌。中国工程院院士袁亮也在论坛上强调,要"从采矿源头开展瓦斯治理,走采煤采气一体化、煤与瓦斯共采、先抽瓦斯后采煤的技术路线"——这句话本身就表明,"先抽瓦斯后采煤"已经被纳入更宏大的"共采"框架之内,成为其中一个有机组成部分,而非独立的、排他的模式。

展望未来,随着深层煤层气(埋深1500米以深)进入规模开发阶段,两种模式的边界可能进一步模糊。深层煤层气游离气占比高、产气节奏快、开发技术更接近页岩气,与传统的浅层CBM模式差异显著。如何将深层煤层气开发与深部煤炭开采统筹规划,将是下一个十年的核心课题。但无论技术如何演进,‌"安全、资源、环境"三位一体、煤与气协同最大化‌的方向不会改变——这是两种模式共同的终极追求,也是中国能源革命在煤炭领域的具体实践。

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