李樹剛，張靜非，尚建選，林海飛，王蘇健，丁 洋，侯恩科，趙泓超

(1.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2.陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西 西安 710100；3.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054)

全球氣候變暖是21世紀(jì)人類面臨的最重大生存和發(fā)展危機(jī)之一。碳排放作為溫室效應(yīng)加劇的主要源頭，與煤炭等化石能源使用密切相關(guān)，全球輻射脅迫增加貢獻(xiàn)率最高的溫室氣體是CO和CH。為應(yīng)對氣候變化，191個(gè)國家先后加入了《巴黎協(xié)定》，承諾向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。2020-09-22，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上向世界首次提出了“3060”目標(biāo)。2021-12-08，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議再次強(qiáng)調(diào)，要立足以煤為主的基本國情，狠抓綠色低碳技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)造條件盡早實(shí)現(xiàn)能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變。在“碳達(dá)峰 碳中和”主導(dǎo)思想引領(lǐng)下，不同行業(yè)需因地制宜、精準(zhǔn)施策，多途徑、多角度完善自身減排技術(shù)體系，我國作為最大發(fā)展中國家，以煤為主的資源稟賦決定了可供給碳排放空間及減排時(shí)效極其有限。根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的CO排放量占75%左右，CH作為煤炭開采行業(yè)主要碳排放源，增溫潛能(GWP)是同量CO的21倍，煤氣同采面臨綠色低碳的新要求。為盡早解決煤礦CH-CO雙重減排技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)低碳融合技術(shù)與負(fù)碳技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，需對煤礦瓦斯抽采、利用及附加CO協(xié)同減排技術(shù)模式重新考量，完成“內(nèi)部閉圈消化”。瓦斯抽采與利用環(huán)節(jié)，需積極探索精準(zhǔn)高效一體化低碳發(fā)展手段，基于透明礦井-智慧礦山新型理念，結(jié)合瓦斯優(yōu)勢賦存區(qū)域圈定、精準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工、多元強(qiáng)化抽采以及智能管控等技術(shù)“吃盡”煤層瓦斯，通過瓦斯全濃度梯級(jí)利用進(jìn)一步完善高效低碳運(yùn)行機(jī)制；瓦斯利用環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO減排則需重點(diǎn)攻關(guān)CCUS(碳捕獲、利用與封存)等負(fù)碳技術(shù)手段，達(dá)到煤礦CH-CO近零碳排放目的。對煤礦而言，CO封存目標(biāo)地質(zhì)體主要為不可采煤層及采空區(qū)等，CO驅(qū)替煤層氣(CO-ECBM)已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行階段，而煤礦采空區(qū)作為非常規(guī)潛在封存地質(zhì)體前景同樣不容小覷。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，至2030年，我國煤礦采空區(qū)地下空間將達(dá)234.52億m，如何實(shí)現(xiàn)采空區(qū)殘余瓦斯二次高效抽采以及廢棄資源再利用，是“十四五”期間重點(diǎn)解決的技術(shù)難題之一。

眾多學(xué)者在煤礦低碳發(fā)展及資源高效利用等方面取得了豐碩研究成果，隨著“雙碳”行動(dòng)進(jìn)一步深化，智能低碳高效技術(shù)勢必會(huì)推動(dòng)煤氣同采發(fā)展進(jìn)入新階段。筆者基于前人成果，以“碳中和”目標(biāo)為導(dǎo)向，結(jié)合廢棄地下空間再利用(深部不可采煤層、采空區(qū)等)等理念，構(gòu)建了以煤礦瓦斯高效精準(zhǔn)抽采、煤礦瓦斯全濃度梯級(jí)利用及煤層CO捕獲-封存-利用為重點(diǎn)內(nèi)容的全生命周期煤氣同采技術(shù)體系，明晰了涉及的關(guān)鍵技術(shù)問題，旨在為我國煤炭行業(yè)雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供新的發(fā)展思路。

1 煤氣同采技術(shù)體系構(gòu)想

本研究中煤氣同采技術(shù)體系下的全生命周期僅指瓦斯抽采階段、瓦斯利用階段以及利用過程產(chǎn)生CO的捕獲-封存-利用階段，包括瓦斯高效精準(zhǔn)抽采、瓦斯全濃度梯級(jí)利用以及“CCUS+生態(tài)碳匯”環(huán)節(jié)。如圖1所示，總體思路為：在煤層瓦斯抽采利用的全生命周期創(chuàng)造一個(gè)封閉循環(huán)，以CH的形式從煤層中提取出碳，對利用后產(chǎn)生的CO進(jìn)行捕獲，最終通過CCUS等負(fù)碳技術(shù)手段以CO的形式封存至地下，用以驅(qū)替煤層瓦斯或進(jìn)行其他固碳手段，完成“內(nèi)部閉圈消化”。精準(zhǔn)抽采提高煤礦瓦斯抽采效率并為高效利用提供原料，2者作為煤炭行業(yè)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)可盡快完成碳達(dá)峰，“CCUS+生態(tài)碳匯”作為典型的負(fù)碳排放技術(shù)助力碳中和，3個(gè)環(huán)節(jié)相互疊加共同實(shí)現(xiàn)煤礦CH-CO近零碳排放甚至零排放愿景。

圖1 雙碳目標(biāo)下煤氣同采技術(shù)體系構(gòu)想Fig.1 Conception of gas simultaneous mining technologysystem under “dual carbon”target

(1)低碳融合技術(shù)。指瓦斯精準(zhǔn)抽采與全濃度梯級(jí)利用環(huán)節(jié)，同時(shí)也是煤氣同采技術(shù)體系中煤礦CH-CO協(xié)同減排重點(diǎn)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)該階段綠色低碳發(fā)展應(yīng)針對瓦斯抽采-利用全域全流程，著重強(qiáng)調(diào)“精準(zhǔn)”與“高效”作用，達(dá)到CH抽采零排放-CO低排放，實(shí)現(xiàn)“低碳”。

(2)負(fù)碳技術(shù)?！癈CUS+生態(tài)碳匯”作為典型的負(fù)碳排放技術(shù)，本文包含煤層CO封存及采空區(qū)CO吸儲(chǔ)2部分內(nèi)容。對瓦斯利用環(huán)節(jié)(燃料、發(fā)電為主)產(chǎn)生的CO進(jìn)行地質(zhì)封存或吸儲(chǔ)，一方面可以實(shí)現(xiàn)CO減排，另一方面可進(jìn)行瓦斯二次強(qiáng)化抽采利用；文中提到的“煤層封存”及“采空區(qū)吸儲(chǔ)”區(qū)別：對于時(shí)間尺度而言，“吸儲(chǔ)”相對較短，且后期會(huì)加以利用，類似“儲(chǔ)氣庫”作用，而“封存”時(shí)間尺度更長?！吧鷳B(tài)碳匯”指將CO封存于地下空間后通過控制地面監(jiān)測井(或其他控制單元)釋放合理范圍內(nèi)的CO作為氣肥，用于設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室大棚增強(qiáng)植物光合作用，實(shí)現(xiàn)固碳的同時(shí)可產(chǎn)生部分經(jīng)濟(jì)效益。

如圖1所示，煤氣同采全生命周期碳源總量包括瓦斯抽采、乏風(fēng)及CH利用產(chǎn)生的碳排放量；碳匯總量包括煤層CO封存或采空區(qū)CO吸儲(chǔ)以及地表植被光合作用形成的碳匯量，要實(shí)現(xiàn)該體系下的CH-CO近零碳排放就必須滿足如下簡化條件：

(CH)+(CO)≈(CO)+′(CO)

(1)

式中，(CH)為瓦斯抽采、乏風(fēng)階段產(chǎn)生的碳排放量，可近似看作0，即實(shí)現(xiàn)CH抽采零排放；(CO)主要為瓦斯發(fā)電及燃料產(chǎn)生的碳排放，即實(shí)現(xiàn)CO低排放；(CO)為封存于煤層/采空區(qū)的CO經(jīng)過人工可控釋放至地表后，經(jīng)植被光合作用吸收形成的碳匯量；′(CO)為瓦斯利用階段產(chǎn)生的CO封存/吸儲(chǔ)形成碳匯總量扣除(CO)。

由式(1)可以看出，低碳融合技術(shù)對達(dá)成瓦斯抽采利用階段CH抽采零排放-CO低排放至關(guān)重要；礦區(qū)地表原生植被及土壤碳匯能力較弱，探究高強(qiáng)碳匯能力植被及設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室大棚技術(shù)模式，是未來礦區(qū)植被固碳技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一；該構(gòu)想體系中大量的CO吸納需要通過煤層CO封存及采空區(qū)CO吸儲(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)，因此，礦區(qū)CO地質(zhì)封存技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤礦CH-CO近零碳排放目標(biāo)的關(guān)鍵性技術(shù)單元。

煤氣同采技術(shù)體系框架以“碳達(dá)峰、碳中和”為主導(dǎo)思想，包括總體目標(biāo)、基礎(chǔ)思路、技術(shù)支撐、研究方法、體系框架及關(guān)鍵技術(shù)問題組成(圖2)。該技術(shù)體系是以大數(shù)據(jù)云計(jì)算、人工智能、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等作為平臺(tái)支撐，融合透明地質(zhì)、數(shù)字礦山、精準(zhǔn)抽采、梯級(jí)利用以及地質(zhì)封存的多空間、多維度全流程保障機(jī)制，應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究、物理/數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控、區(qū)域性試驗(yàn)及規(guī)?；痉豆こ痰募夹g(shù)方法，旨在構(gòu)建以煤礦CH-CO近零碳排放為核心的全生命周期煤氣同采技術(shù)體系，以煤礦瓦斯高效精準(zhǔn)抽采、瓦斯全濃度梯級(jí)利用以及煤層CO捕獲-封存-利用作為關(guān)鍵技術(shù)。精準(zhǔn)抽采為煤礦瓦斯治理利用的高質(zhì)量發(fā)展提供基礎(chǔ)，瓦斯全濃度梯級(jí)利用為瓦斯綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵，煤層CO捕獲-封存-利用對瓦斯抽采、綜合利用階段產(chǎn)生的CO精細(xì)化管控(CCUS+生態(tài)碳匯)，既可起到負(fù)碳排放作用，亦可進(jìn)行煤層氣(瓦斯)驅(qū)替產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。3者相互銜接，最終實(shí)現(xiàn)協(xié)同低碳綠色發(fā)展，推動(dòng)全生命周期煤氣同采工程示范，助力我國雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圖2 雙碳目標(biāo)下煤氣同采技術(shù)體系框架Fig.2 Technical system framework of gas co-mining under double carbon targets

2 煤氣同采技術(shù)體系內(nèi)涵

雙碳目標(biāo)下煤氣同采技術(shù)體系旨在以煤礦CH-CO近零碳排放理念為核心，構(gòu)建以瓦斯高效精準(zhǔn)抽采、瓦斯全濃度梯級(jí)利用及煤層CO捕獲-封存-利用為主體的全生命周期煤氣同采技術(shù)框架，各環(huán)節(jié)均需解決眾多關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1 煤礦瓦斯高效精準(zhǔn)抽采

高效精準(zhǔn)抽采作為煤礦瓦斯低碳發(fā)展基礎(chǔ)，不僅關(guān)乎安全生產(chǎn)，更直接影響CH精細(xì)管控及高效利用。筆者以國內(nèi)外研究進(jìn)展為基礎(chǔ)，結(jié)合課題組多年研究成果，構(gòu)建了深部煤層瓦斯高效精準(zhǔn)抽采體系，深入分析了關(guān)鍵技術(shù)問題。該體系融合地質(zhì)勘探保障技術(shù)、協(xié)同抽采機(jī)制、多相多場耦合理論及災(zāi)害防控預(yù)警模型，采用物理/數(shù)值模擬、基礎(chǔ)試驗(yàn)、工程實(shí)踐及理論分析的“五位一體”研究方法，建立滿足煤礦CH抽采零排放的技術(shù)模式(圖3)。

圖3 深部煤層瓦斯高效精準(zhǔn)抽采體系Fig.3 Accurate gas extraction system of deep coal mines

該體系以瓦斯含量精準(zhǔn)原位測定及涌出量精準(zhǔn)預(yù)測為基礎(chǔ)先導(dǎo)，多場耦合裂隙滲流、裂隙演化及分域判定對瓦斯高效抽采區(qū)域精準(zhǔn)辨識(shí)，通過抽采參數(shù)優(yōu)化、多相孔-裂隙滲流等內(nèi)容，采用以孔代巷及智能封孔技術(shù)完善瓦斯抽采精準(zhǔn)施工設(shè)計(jì)；利用各類精準(zhǔn)增透技術(shù)強(qiáng)化瓦斯抽采功效；智能抽采調(diào)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控、智能運(yùn)維、輔助決策、全鏈條追溯與監(jiān)管、可視化運(yùn)營管理，促進(jìn)瓦斯治理與管理高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展。

(1)瓦斯含量精準(zhǔn)原位測定理論及技術(shù)。瓦斯含量精準(zhǔn)原位測定理論及技術(shù)基于深部原位巖體力學(xué)理論體系、多場瓦斯吸附解吸規(guī)律，利用井下定向長鉆孔、地面大功率取心鉆機(jī)，重點(diǎn)開展目標(biāo)區(qū)域瓦斯含量深孔原位測定，最大限度保證采集樣品的原始狀態(tài)及結(jié)果參數(shù)精準(zhǔn)性。深部原位取心技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了由最初的保壓密閉到“五?！?保壓、保溫、保質(zhì)、保光、保濕)取心(圖4)，并開發(fā)出定精度需求提升，高精度、高保真瓦斯含量深孔原位測定技術(shù)優(yōu)勢日益凸顯。

圖4 深部巖石原位“五?！比⌒南到y(tǒng)[16]Fig.4 Coring system with retaining in-situ conditions the porepressure temperature,quality,luminosity and humidity of originalcores of deep rocks[16]

(2)瓦斯涌出量精準(zhǔn)預(yù)測。瓦斯涌出量預(yù)測經(jīng)歷了由單因素向分源/多元測算發(fā)展歷程，灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、蟻群算法等新式理論促使算法迭代速度及預(yù)測精度不斷提高。筆者及其所在團(tuán)隊(duì)提出基于因子分析法的瓦斯涌出量預(yù)測指標(biāo)選取方法，構(gòu)建了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與卡爾曼濾波耦合的瓦斯涌出量預(yù)測模型，以MATLAB軟件為開發(fā)平臺(tái)，編制了基于因子分析及卡爾曼濾波的瓦斯涌出量預(yù)測軟件。構(gòu)建了基于粒子群算法(PSO)優(yōu)化誤差反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的瓦斯含量預(yù)測模型(PSO-BP模型)，研究試驗(yàn)礦井煤層瓦斯含量與埋深、煤厚、底板標(biāo)高以及測點(diǎn)與斷層垂距等因素之間關(guān)系，并運(yùn)用高斯過程回歸、最小二乘支持向量機(jī)、梯度提升回歸樹和極限回歸機(jī)等4種經(jīng)典有監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法，得到煤層瓦斯含量預(yù)測模型，提出基于特征選擇和機(jī)器學(xué)習(xí)融合的煤層瓦斯含量最優(yōu)預(yù)測模型。

(3)瓦斯高效抽采區(qū)域精準(zhǔn)辨識(shí)。瓦斯儲(chǔ)運(yùn)區(qū)精準(zhǔn)判識(shí)主要以壓力拱、懸臂梁、砌體梁及關(guān)鍵層等理論為基礎(chǔ)，闡明采動(dòng)覆巖裂隙分布特征具有“O”形圈、高位環(huán)形裂隙區(qū)、“橢拋帶”(圖5)、圓矩梯臺(tái)帶等形態(tài)，通過裂隙分布形態(tài)分析煤層瓦斯運(yùn)移滲流優(yōu)勢通道，為鉆孔布設(shè)及抽采設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。筆者及其團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年科研成果提出了理論推導(dǎo)、數(shù)值/物理模擬結(jié)合現(xiàn)場反演的辨識(shí)方法，即通過推導(dǎo)計(jì)算采動(dòng)覆巖垮落帶、裂隙帶范圍，基于此開展大型三維物理相似模擬試驗(yàn)或全尺度數(shù)值模擬，并結(jié)合鉆孔窺視、微震監(jiān)測、地空電磁等方法現(xiàn)場反演高效抽采區(qū)，深化研究多場耦合裂隙滲流、裂隙演化規(guī)律及分域判定，實(shí)現(xiàn)瓦斯高效抽采區(qū)域的精準(zhǔn)辨識(shí)。

圖5 橢拋帶示意[27]Fig.5 Signs of elliptic paraboloid zone[27]

(4)瓦斯抽采精準(zhǔn)施工設(shè)計(jì)。將煤層瓦斯“盡數(shù)”抽采加以分級(jí)利用，對于煤礦瓦斯高效低碳發(fā)展至關(guān)重要。鉆孔設(shè)計(jì)主要采用理論結(jié)合現(xiàn)場的方法優(yōu)化設(shè)計(jì)合理施工層位、鉆孔參數(shù)、施工參數(shù)、密閉/封孔參數(shù)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)單元，主要研究手段以理論計(jì)算、物理模擬試驗(yàn)平臺(tái)(二維/三維物理相似模擬試驗(yàn)臺(tái)、真三軸“應(yīng)力-滲流-能量”一體化試驗(yàn)臺(tái)等)、數(shù)值模擬(FLUENT,COMSOL)為主。

基于精準(zhǔn)施工環(huán)節(jié)及遵循原則，大功率定向鉆機(jī)、固/護(hù)孔工藝、智能密封及抽采等裝備技術(shù)的成功應(yīng)用，切實(shí)保障了瓦斯抽采施工的精準(zhǔn)有效性。定向鉆進(jìn)技術(shù)及裝備方面，國產(chǎn)化定向鉆機(jī)在“十一五”至“十三五”期間開發(fā)了ZDY6000LD,ZDY12000LD以及ZDY15000LD(圖6)等一系列大功率定向鉆機(jī)，完成了順煤層鉆孔深度3 353 m的世界紀(jì)錄，并逐漸研制出針對碎軟煤層的氣動(dòng)定向鉆進(jìn)技術(shù)以及自動(dòng)化智能鉆機(jī)，為煤礦瓦斯精準(zhǔn)抽采提供了裝備支撐；鉆孔密封理論及技術(shù)方面，經(jīng)歷由一次注漿至多次動(dòng)態(tài)密封過程，“強(qiáng)弱強(qiáng)”帶壓式封孔、稠化膨脹漿體密封、柔性膏體密封等技術(shù)的發(fā)展大幅提高了鉆孔密封的可靠性；集成鉆探、注漿、封孔、抽采功能一體化的智能礦用機(jī)器人也逐漸成為發(fā)展趨勢。

圖6 ZDY15000LD型煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)[37]Fig.6 ZDY15000LD full hydraulic track drilling rig for coal mine[37]

(5)瓦斯抽采精準(zhǔn)增透。低滲煤層增透理論及技術(shù)主要借助中間介質(zhì)傳遞能量來擴(kuò)展煤巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生瓦斯?jié)B流優(yōu)勢通道提高抽采效果。主要包含水力化單一/聯(lián)合增透理論技術(shù)，如分段水力(加砂)壓裂，卸壓裂隙帶的滲流擴(kuò)散及高壓水置換甲烷雙重效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高效抽采；水力割縫-CO相變致裂技術(shù)通過水力割縫擴(kuò)張瓦斯運(yùn)移通道結(jié)合CO相變致裂攜帶、置換作用，增強(qiáng)瓦斯抽采率；可控沖擊波以高功率脈沖技術(shù)為基礎(chǔ)，可通過液電效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行多次重復(fù)的致裂增透。筆者及其所在團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的水力致裂-超聲激勵(lì)協(xié)同增流技術(shù)，為深部低透煤層礦井瓦斯災(zāi)害防治及資源開發(fā)提供了新思路；精準(zhǔn)增透依托瓦斯高效抽采區(qū)域精準(zhǔn)辨識(shí)及施工設(shè)計(jì)，逐步形成了“點(diǎn)-面-體”綜合性增透體系，為煤礦瓦斯精準(zhǔn)抽采發(fā)展增添技術(shù)支撐。

(6)瓦斯抽采精準(zhǔn)調(diào)控。筆者及其團(tuán)隊(duì)立足于精準(zhǔn)化、智能化理念，建立了瓦斯精準(zhǔn)抽采云平臺(tái)，主要由抽采數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)感知、抽采效果評(píng)價(jià)及抽采系統(tǒng)決策與調(diào)控等部分組成(圖7)。抽采數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)感知是結(jié)合5G技術(shù)開發(fā)高精度監(jiān)測傳感器，實(shí)現(xiàn)抽采鉆孔、管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以及整個(gè)礦井抽采系統(tǒng)信息的動(dòng)態(tài)感知；通過內(nèi)嵌自迭代評(píng)判模型提取瓦斯動(dòng)態(tài)變數(shù)的異常特征，綜合各監(jiān)測點(diǎn)瓦斯數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)抽采系統(tǒng)的工況參數(shù)實(shí)時(shí)最優(yōu)匹配；開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的管道調(diào)節(jié)控制閥門，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配抽采單元鉆孔參數(shù)，保障瓦斯抽采系統(tǒng)始終運(yùn)行在安全、高效、能耗最優(yōu)的狀態(tài)。

圖7 瓦斯精準(zhǔn)抽采云平臺(tái)[13]Fig.7 Accurate cloud extraction platform for gas[13]

2.2 煤礦瓦斯全濃度梯級(jí)利用

瓦斯全濃度梯級(jí)利用作為煤礦瓦斯低碳排放技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，直接影響煤電行業(yè)雙碳目標(biāo)實(shí)施效果。體積分?jǐn)?shù)大于30%的高濃度瓦斯可直接利用，但體積分?jǐn)?shù)低于30%的低濃度瓦斯尤其是體積分?jǐn)?shù)低于0.75%的乏風(fēng)瓦斯需要進(jìn)行提濃、催化氧化或作為輔助性介質(zhì)才可進(jìn)一步利用。當(dāng)前我國瓦斯利用主要以民用/工業(yè)燃料、發(fā)電用途為主，形成了高濃度瓦斯直接利用、乏風(fēng)及低濃度瓦斯提濃增效技術(shù)為主的階梯式綜合利用體系(圖8)；同時(shí)，對瓦斯高效利用產(chǎn)生的CO進(jìn)行捕集，應(yīng)用至CCUS技術(shù)領(lǐng)域，最大限度實(shí)現(xiàn)煤礦CH-CO近零碳排放目標(biāo)。

圖8 煤礦瓦斯全濃度梯級(jí)利用Fig.8 Cascade utilization of total gas concentration in coal mine

高濃度瓦斯直燃發(fā)電以及民用/工業(yè)燃料作為瓦斯利用階段主要的CO排放端口，燃燒效率及低碳運(yùn)行工藝為關(guān)注重點(diǎn)。依托智慧礦山先進(jìn)手段，大功率高效發(fā)電機(jī)組與碳捕集工藝相結(jié)合的綠色低碳模式逐漸成為趨勢，區(qū)域性煤炭基地抽采-提濃-利用-捕集技術(shù)體系得到了快速發(fā)展，例如沁水寺河120 MW瓦斯發(fā)電廠(世界第1)、蘆家峪瓦斯電站(全國首個(gè)配套智慧電廠平臺(tái))以及山西省首個(gè)F級(jí)“二拖一”燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)等項(xiàng)目引領(lǐng)煤炭行業(yè)瓦斯全濃度梯級(jí)利用新方向。

乏風(fēng)及低濃度瓦斯作為煤礦主要的CH排放端口，提濃增效技術(shù)是“十四五”期間重點(diǎn)解決任務(wù)之一，目前主要形成了以蓄熱氧化結(jié)合催化氧化為主的技術(shù)框架，其中蓄熱式燃燒器(VAMRAB)、旋轉(zhuǎn)式蓄熱氧化、熱逆流反應(yīng)器(TFRR)、催化逆流反應(yīng)器(CFRR)、整體式催化反應(yīng)器(CMR)、貧燃?xì)廨啓C(jī)(LBGT)等先進(jìn)技術(shù)得到了廣泛推廣。其次，煤礦五床式乏風(fēng)瓦斯蓄熱氧化裝置、低濃度甲烷部分預(yù)混式旋流燃燒器等各類裝備的革新進(jìn)一步推動(dòng)了瓦斯綜合利用的綠色發(fā)展。典型項(xiàng)目如謝橋礦低濃度瓦斯氧化發(fā)電系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目、潘一關(guān)閉廢棄礦井采空區(qū)瓦斯再利用項(xiàng)目、貴州能化龍鳳煤業(yè)低濃度智慧瓦斯電廠、晉能控股集團(tuán)低濃度瓦斯直燃制熱技術(shù)研究等，對實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯全濃度梯級(jí)利用起到了引領(lǐng)作用。其中，彬長礦區(qū)大佛寺煤礦以“資源化利用、余熱余壓梯級(jí)利用”為指導(dǎo)理念，形成了低濃度瓦斯(8%以下)、乏風(fēng)瓦斯(0.2%～0.3%)摻混發(fā)電結(jié)合有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)煙氣余熱梯級(jí)利用技術(shù)體系，基本實(shí)現(xiàn)了全礦瓦斯“零排放”的綠色低碳發(fā)展模式。

在大力倡導(dǎo)清潔能源的時(shí)代背景下，煤炭的兜底保障地位至關(guān)重要，瓦斯作為煤系伴生資源其作用同樣不容忽視。CH及CO作為煤礦主要碳排放源，如何進(jìn)行有效的“內(nèi)部消化”，攻關(guān)低碳融合與負(fù)碳技術(shù)以期達(dá)到近零碳排放效果，是未來煤炭領(lǐng)域應(yīng)積極關(guān)注的問題。

2.3 煤層CO2捕獲-封存-利用

低碳融合及負(fù)碳技術(shù)攻關(guān)作為煤炭行業(yè)綠色低碳發(fā)展重點(diǎn)，不僅是行業(yè)轉(zhuǎn)型的需求，更是國際競爭的熱點(diǎn)，成熟穩(wěn)定可持續(xù)性良好的碳減排技術(shù)才能切實(shí)推動(dòng)3060碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。煤層CO捕獲-封存-利用作為典型負(fù)碳技術(shù)，對于吸納抵消煤氣同采技術(shù)體系中抽采-利用環(huán)節(jié)產(chǎn)生的碳排放(CO)起到關(guān)鍵作用。煤炭領(lǐng)域碳封存地質(zhì)體主要包括煤層以及采空區(qū)等，煤層CO驅(qū)替增產(chǎn)煤層氣技術(shù)已較為成熟，具備一定商業(yè)化規(guī)模，其發(fā)展趨勢以“經(jīng)濟(jì)效益型+技術(shù)完善型”為主；采空區(qū)CO吸儲(chǔ)的提出進(jìn)一步踐行了國家能源體系綠色可持續(xù)發(fā)展要求，主要契合廢棄礦井資源再利用理念，盡管該技術(shù)尚處于基礎(chǔ)研究階段，在安全可靠與經(jīng)濟(jì)性方面存在短板，但巨大發(fā)展?jié)摿爸匾獞?zhàn)略意義使其具備了較高的科研實(shí)踐價(jià)值，主要技術(shù)難點(diǎn)包括：① 多場、多相耦合吸儲(chǔ)作用機(jī)理；② 技術(shù)可行性、安全性評(píng)價(jià)體系；③ 全生命周期CO實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警機(jī)制；④ 規(guī)?；虡I(yè)運(yùn)作模式。

2.3.1 深部煤層CO封存理論及技術(shù)

深部煤層CO封存具備碳減排與驅(qū)替煤層氣(瓦斯)增加經(jīng)濟(jì)效益雙重作用。目前針對煤層CO封存尚處于基礎(chǔ)研究及先導(dǎo)性試驗(yàn)階段，研究重點(diǎn)集中于煤層CO封存安全性評(píng)價(jià)以及深部煤層注氣驅(qū)替技術(shù)應(yīng)用方面(圖9)。

(1)深部煤層CO封存安全性評(píng)價(jià)作為關(guān)鍵理論基礎(chǔ)，主要以封存地質(zhì)體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)為核心，圍繞CO泄漏途徑、工程擾動(dòng)、煤巖儲(chǔ)蓋層細(xì)觀破壞及宏觀地質(zhì)災(zāi)害影響等方面展開研究。煤巖儲(chǔ)蓋層細(xì)觀破壞主要包括超臨界CO注入深部煤層物化反應(yīng)、CO-CH氣體吸附置換、擴(kuò)散滲流及驅(qū)替機(jī)理以及深部煤層CO封存有效性等。

圖9 深部煤層CO2地質(zhì)存儲(chǔ)與CH4 強(qiáng)化開采(CO2-ECBM)技術(shù)及應(yīng)用(據(jù)文獻(xiàn)[10,47]修改)Fig.9 Schematic diagram of CO2 geological storage and CH4 enhanced mining (CO2-ECBM) technology andapplication in deep coal seams (Modified according to References[10,47])

(2)裝備技術(shù)及應(yīng)用方面，在我國與加拿大政府合作支持下，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司等單位承擔(dān)了國內(nèi)首個(gè)深部煤層注入/埋藏CO開采煤層氣技術(shù)研究項(xiàng)目，在沁水-鄂爾多斯盆地的柳林和柿莊開展了一系列試注與監(jiān)測研究，主要涵蓋了煤層氣強(qiáng)化開發(fā)及CO埋藏、注CO提高煤層氣采收率效果評(píng)價(jià)、先導(dǎo)性試驗(yàn)數(shù)值模擬及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)以及深煤層注氣驅(qū)替技術(shù)研究及裝備研制等一系列關(guān)鍵課題，為我國煤層CO封存技術(shù)應(yīng)用推廣奠定了重要基礎(chǔ)。

2.3.2 CO煤礦采空區(qū)吸儲(chǔ)與植被固碳機(jī)理

隨著國內(nèi)綠色煤炭資源量逐漸減少，關(guān)閉礦井以及采空區(qū)等廢棄地下空間日益增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間全國累計(jì)退出煤礦約5 500處，“十四五”期間煤礦數(shù)量還將進(jìn)一步壓縮。針對廢棄/關(guān)閉礦井二次利用問題，采空區(qū)作為CO封存潛在地質(zhì)體，成為當(dāng)前眾多學(xué)者關(guān)注熱點(diǎn)，袁亮、謝和平、黃炳香等對關(guān)閉礦井及采空區(qū)資源再利用均提出了指導(dǎo)性意見。

筆者及其所在團(tuán)隊(duì)則聚焦全生命周期煤礦CH-CO近零碳排放理念，提出CO煤礦采空區(qū)吸儲(chǔ)與植被固碳技術(shù)。煤礦采空區(qū)作為非常規(guī)地質(zhì)圈閉構(gòu)造，可作為CO吸儲(chǔ)的潛在地質(zhì)體，其總體思路為：CO的注入會(huì)與采空區(qū)殘留的CH產(chǎn)生競爭吸附(CO吸附優(yōu)勢強(qiáng)于CH)，促排采空區(qū)瓦斯同時(shí)進(jìn)行火災(zāi)管控；最終通過控制地面監(jiān)測井(或其他控制單元)釋放合理范圍內(nèi)的CO作為氣肥，用于地表設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室大棚實(shí)現(xiàn)植被固碳。采空區(qū)作為受到煤炭開采擾動(dòng)后形成的特殊地質(zhì)體，CO吸儲(chǔ)的技術(shù)安全性及經(jīng)濟(jì)可行性是該理念實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。

技術(shù)安全性方面，采空區(qū)儲(chǔ)蓋組合地質(zhì)體密封性是評(píng)價(jià)CO注入風(fēng)險(xiǎn)的先決條件，王雙明等通過探討內(nèi)蒙古烏蘭煤礦采空區(qū)上覆蓋層地質(zhì)條件、美國Leyden煤礦采空區(qū)改為天然儲(chǔ)氣庫等內(nèi)容，提出不受開采擾動(dòng)影響的穩(wěn)定地質(zhì)蓋層和良好儲(chǔ)集空間密閉性可為采空區(qū)CO封存提供基本地質(zhì)條件，且通過儲(chǔ)層空間再造、開采方式優(yōu)化等手段創(chuàng)造良好的“儲(chǔ)+蓋”組合條件，即可實(shí)現(xiàn)煤礦采空區(qū)CO規(guī)?；獯?；因此，該技術(shù)的落地很大程度取決于吸儲(chǔ)場地的適宜性，煤炭開采上覆巖層垮落形成的裂隙網(wǎng)絡(luò)尚未擴(kuò)展延伸至采空區(qū)上部低滲蓋層且采空區(qū)整體已處于穩(wěn)定狀態(tài)(形成時(shí)間長)是滿足技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)；利用煤礦采空區(qū)進(jìn)行CO吸儲(chǔ)在經(jīng)濟(jì)性方面存在以下優(yōu)勢：① 煤礦采空區(qū)地質(zhì)條件資料齊備，前期勘探投入成本低；② 采空區(qū)吸儲(chǔ)以氣態(tài)CO方式注入，操作成本低，封存機(jī)理相對簡單；③ 采空區(qū)滲透率高，儲(chǔ)蓋層穩(wěn)定條件下，CO擴(kuò)散范圍更大；④ 可進(jìn)行采空區(qū)甲烷二次抽采，具備一定經(jīng)濟(jì)效益；⑤ 大型火電廠等CO集中排放源和煤礦礦井伴生，有利于CO就地封存，減少CO的長距離輸送。探究CO煤礦采空區(qū)吸儲(chǔ)與植被固碳關(guān)鍵技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)CO地質(zhì)吸儲(chǔ)封存與地表生物質(zhì)補(bǔ)償吸收雙重目的(圖10)。

圖10 CO2煤礦采空區(qū)吸儲(chǔ)與植被固碳關(guān)鍵技術(shù)研究思路Fig.10 Key technologies of adsorption storage,transportation and carbon sequestration of vegetation in goaf of CO2

對我國煤礦采空區(qū)二次利用、煤炭行業(yè)“碳中和”目標(biāo)落實(shí)起到關(guān)鍵性作用。

總體而言，CO煤礦采空區(qū)吸儲(chǔ)與植被固碳技術(shù)的安全經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，依賴于關(guān)鍵技術(shù)理論的突破以及低成本運(yùn)行的探究，這也為今后的研究指明了方向。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括：

(1)CO吸儲(chǔ)場地選址及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。主要包含CO吸儲(chǔ)場地地質(zhì)條件及吸儲(chǔ)能力分析、目標(biāo)場地選址適應(yīng)性評(píng)價(jià)等方面(圖10)：① 儲(chǔ)層和蓋層的結(jié)構(gòu)性和完整性；② 場地CO吸儲(chǔ)能力評(píng)價(jià)；③ 構(gòu)建吸儲(chǔ)選址適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法體系。

(2)采空區(qū)煤巖體對CO吸附解吸規(guī)律、注入井布設(shè)技術(shù)及儲(chǔ)存移棲機(jī)制。以CO封存的時(shí)間序列“封前-封時(shí)-封后”為切入點(diǎn)，重點(diǎn)開展CO/CH二元?dú)怏w吸附解吸規(guī)律、CO注入井布設(shè)工藝技術(shù)以及CO儲(chǔ)存移棲機(jī)制等內(nèi)容的研究工作：① 研究CO置換含瓦斯煤體中CH過程及吸附介質(zhì)形變的特征，明確煤巖溶解溶脹作用對CO可注性的影響，探究CO礦化機(jī)理；② 采空區(qū)CO理論吸儲(chǔ)量估算分析，并探究CO吸儲(chǔ)區(qū)注入井布設(shè)技術(shù)；③ 采空區(qū)、蓋層和地表三維空間內(nèi)的CO移棲規(guī)律，采用近地表/淺層土壤氣/水質(zhì)分布式監(jiān)測技術(shù)，明確近地表/淺層土壤氣/水質(zhì)情況，揭示采空區(qū)CO吸儲(chǔ)區(qū)氣體長時(shí)間緩釋規(guī)律；④ 建立地面環(huán)境CO緩釋源強(qiáng)反演模型，構(gòu)建CO煤礦采空區(qū)儲(chǔ)運(yùn)緩釋全周期立體安全監(jiān)測體系。

(3)采空區(qū)CO緩釋增強(qiáng)地表植被光合作用機(jī)制。CO緩釋增強(qiáng)地表植被光合作用重點(diǎn)關(guān)注高耐受CO植物篩選、CO影響植被光合作用及固碳機(jī)制、產(chǎn)業(yè)化碳吸收固定技術(shù)推廣潛力等方面：① 探究采空區(qū)和CO吸儲(chǔ)區(qū)地表高二氧化碳濃度分布特征，明確高CO濃度區(qū)域土壤生產(chǎn)力限制因素；② 構(gòu)建基于CO吸儲(chǔ)區(qū)CO控制輸送技術(shù)的富碳設(shè)施農(nóng)業(yè)模式，明確適宜礦區(qū)CO吸儲(chǔ)區(qū)的最佳設(shè)施富碳農(nóng)業(yè)碳利用技術(shù)；③ 完善制備新型土壤改良劑生物炭-層狀雙氫氧化物(LDH)復(fù)合物技術(shù)，評(píng)估不同碳吸收及碳固定技術(shù)對礦區(qū)CO吸儲(chǔ)區(qū)經(jīng)濟(jì)收益及綜合環(huán)境收益。

3 煤氣同采技術(shù)發(fā)展方向

3.1 “地質(zhì)透明化-抽采智慧化”與瓦斯精準(zhǔn)抽采深度融合技術(shù)

(1)地質(zhì)保障是煤氣同采綠色發(fā)展的基石與先行者。煤田地質(zhì)透明化對于瓦斯精準(zhǔn)抽采構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)起著關(guān)鍵作用?！笆奈濉逼陂g煤炭行業(yè)地質(zhì)保障領(lǐng)域重點(diǎn)研究煤系資源精細(xì)化勘查及時(shí)空變化條件下的礦產(chǎn)煤系地質(zhì)精準(zhǔn)探測及建模理論，針對瓦斯抽采工程時(shí)空屬性的動(dòng)態(tài)變化問題，進(jìn)一步深化解決復(fù)雜條件下礦井地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測及精細(xì)化分域判定技術(shù)。

采用煤系裂隙帶屬性疊前地震反演技術(shù)、4D-GIS透明地質(zhì)技術(shù)、全數(shù)字高密度三維三分量地震勘探技術(shù)、槽波地震聯(lián)合勘探、槽波雷達(dá)探測、高密度電法勘探試驗(yàn)等先進(jìn)透明地質(zhì)精細(xì)化解譯技術(shù)，全方位保障礦井瓦斯抽采體系精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)智慧礦山是煤氣同采創(chuàng)新發(fā)展的突破及決策者。以5G通信、AI技術(shù)以及數(shù)字孿生等為推動(dòng)力的礦山運(yùn)維智慧化理念從根本上決定著瓦斯精準(zhǔn)抽采實(shí)現(xiàn)的可能性。瓦斯抽采的發(fā)展核心為技術(shù)體系的可靠準(zhǔn)確性、運(yùn)作精確性以及精細(xì)化管理，因此智慧礦山與瓦斯精準(zhǔn)抽采深化對接應(yīng)著重關(guān)注智能化鉆探、智能動(dòng)態(tài)封孔、抽采方案智能設(shè)計(jì)、抽采計(jì)量智能調(diào)控、抽采全流程可視化管理、評(píng)價(jià)反饋及決策等方面，多源、多空間、多維度保證瓦斯精準(zhǔn)抽采體系的智慧轉(zhuǎn)型。

3.2 瓦斯富集-提濃-利用一體化技術(shù)及裝備

瓦斯全濃度梯級(jí)利用的關(guān)鍵在于低濃度瓦斯富集提濃以及中高濃度瓦斯高效利用。隨著國家積極推行“雙碳”目標(biāo)落地，“十四五”期間乃至更長時(shí)間，以高效利用、綠色發(fā)展為主線的低碳利用技術(shù)會(huì)成為主流。

(1)技術(shù)層面，大力發(fā)展超低濃度乏風(fēng)瓦斯銷毀和余熱利用、低(超低)濃度瓦斯超遠(yuǎn)安全輸送及提質(zhì)增效技術(shù)，系統(tǒng)開展瓦斯全濃度梯級(jí)利用一體化示范研究。

(2)裝備開發(fā)層面，積極對接煤電、機(jī)械、材料以及清潔能源行業(yè)先進(jìn)工藝，完善瓦斯利用領(lǐng)域“上—中—下”全產(chǎn)業(yè)鏈低碳循環(huán)發(fā)展路徑，升級(jí)改造低品質(zhì)瓦斯化學(xué)能熱電轉(zhuǎn)換裝置、高效氧化提熱、改性催化循環(huán)利用、大功率高效發(fā)電機(jī)組等裝備，全方位打造瓦斯綜合利用近零碳排放工藝體系，助力煤炭行業(yè)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.3 “CCUS+生態(tài)碳匯”全域負(fù)碳排放技術(shù)

CCUS技術(shù)作為“雙碳”背景下硬減排技術(shù)的主抓領(lǐng)域，是提高煤炭行業(yè)碳循環(huán)利用水平的關(guān)鍵技術(shù)；土壤-地表-大氣生態(tài)修復(fù)技術(shù)對于增加碳匯、實(shí)現(xiàn)近零碳排放具有重大意義。結(jié)合廢棄地下空間(深部不可采煤層、采空區(qū)等)再利用理念，建立“CCUS+生態(tài)碳匯”全域負(fù)碳排放技術(shù)體系，重點(diǎn)解決如下問題：

(1)深部地下空間CO封存技術(shù)適用性。深部不可采煤層等應(yīng)重點(diǎn)解決注入工藝、封存資源評(píng)估、CO運(yùn)移實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控等核心技術(shù)開發(fā)，積極開展面向復(fù)雜地層的CO-ECBM技術(shù)適用性研究；廢棄礦井、采空區(qū)等應(yīng)重點(diǎn)解決CO封存地質(zhì)體泄漏路徑探查、地下空間封堵工程(帷幕注漿等)、泄漏風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及監(jiān)測監(jiān)控預(yù)警、應(yīng)急救援及處置等方面。

(2)碳封存區(qū)域土壤-地表-大氣異常監(jiān)測及生態(tài)修復(fù)技術(shù)。為應(yīng)對煤礦CCUS技術(shù)存在土壤酸化、地下水污染以及CO泄漏至地表等可能風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)著重研究封存區(qū)域適宜性評(píng)價(jià)、地表高二氧化碳耐受植物篩選、特殊菌群土壤酸化治理等內(nèi)容，為CCUS技術(shù)在煤礦領(lǐng)域綠色可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.4 全生命周期煤礦CH4-CO2動(dòng)態(tài)監(jiān)測及管控技術(shù)體系

針對煤礦CH及CO等長壽命溫室氣體對環(huán)境升溫的脅迫效應(yīng)，雙碳目標(biāo)下煤氣同采理念著力研究瓦斯精準(zhǔn)抽采、氣體資源利用、CCUS技術(shù)實(shí)施以及礦區(qū)生態(tài)碳匯等全生命周期CH-CO動(dòng)態(tài)監(jiān)測響應(yīng)等核心點(diǎn)。關(guān)鍵在于低碳融合-負(fù)碳排放技術(shù)中碳收支平衡核算監(jiān)管、硬減排手段與碳匯增加有效性等內(nèi)容。從全局出發(fā)，精細(xì)化管理保障全流程碳源處置利用和生態(tài)修復(fù)協(xié)同發(fā)展。

建立全生命周期煤礦CH-CO動(dòng)態(tài)監(jiān)測及管控技術(shù)體系應(yīng)結(jié)合各行業(yè)“碳中和”實(shí)現(xiàn)路徑，提升產(chǎn)業(yè)交叉融合科技創(chuàng)新能力，基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、生化環(huán)材等領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)，重點(diǎn)解決硬科技實(shí)力發(fā)展滯后問題；同時(shí)亟解決完善相關(guān)政策支持及法律法規(guī)性質(zhì)的權(quán)益保障，積極倡導(dǎo)并推進(jìn)煤礦CH-CO協(xié)同減排產(chǎn)業(yè)化工程示范及商業(yè)運(yùn)行。

4 結(jié) 論

(1)低碳融合與負(fù)碳技術(shù)作為雙碳目標(biāo)下煤礦煤氣同采技術(shù)體系核心點(diǎn)，主要涵蓋瓦斯抽采階段、瓦斯利用階段以及利用過程產(chǎn)生CO的捕集-封存-利用階段。其總體思路為：在煤層瓦斯抽采利用的全生命周期創(chuàng)造一個(gè)封閉循環(huán)，以CH的形式從煤層中提取出碳，對經(jīng)過利用后的CO進(jìn)行捕集，最終通過CCUS等負(fù)碳技術(shù)手段以CO的形式封存至地下用以驅(qū)替煤層瓦斯或進(jìn)行其他固碳手段，完成“內(nèi)部閉圈消化”，旨在實(shí)現(xiàn)煤礦CH-CO近零碳排愿景，推動(dòng)我國煤炭行業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展。

(2)構(gòu)建了以煤礦CH-CO近零碳排放為核心的全生命周期煤氣同采技術(shù)體系，并簡化分析該體系的碳源匯機(jī)制。結(jié)合筆者及其團(tuán)隊(duì)成果，深入探討了煤礦瓦斯高效精準(zhǔn)抽采、煤礦瓦斯全濃度梯級(jí)利用以及煤層CO捕獲-封存-利用等關(guān)鍵技術(shù)問題。

(3)闡述了雙碳背景下煤氣同采技術(shù)的發(fā)展方向。① “地質(zhì)透明化-抽采智慧化”與瓦斯精準(zhǔn)抽采深度融合技術(shù)；② 瓦斯富集-提濃-利用一體化技術(shù)及裝備；③ “CCUS+生態(tài)碳匯”全域負(fù)碳排放技術(shù)；④ 全生命周期煤礦CH-CO動(dòng)態(tài)監(jiān)測及管控技術(shù)體系。未來應(yīng)積極倡導(dǎo)并推進(jìn)煤礦CH-CO協(xié)同減排產(chǎn)業(yè)化工程示范及商業(yè)運(yùn)行。