摘 要：【目的】分析煤層氣抽采各污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)及其環(huán)境影響，提出煤層氣開發(fā)過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)措施?！痉椒ā客ㄟ^(guò)對(duì)河南省煤礦瓦斯治理及開發(fā)利用情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并結(jié)合山西、陜西等地的產(chǎn)業(yè)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤層氣開發(fā)過(guò)程的環(huán)境影響進(jìn)行分析。【結(jié)果】煤層氣開發(fā)建井及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期鉆井和管道施工過(guò)程會(huì)壓占土地，破壞植被，影響土地功能；排水采氣過(guò)程可能會(huì)使區(qū)域地下水補(bǔ)給、排泄和徑流條件發(fā)生變化，從而引起區(qū)域地下水位下降和地下含水層污染。同時(shí)該時(shí)期會(huì)對(duì)大氣、土壤、水環(huán)境、聲環(huán)境等造成影響。退役井場(chǎng)不再進(jìn)行作業(yè)，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能逐漸恢復(fù)，但仍可能造成一定影響?！窘Y(jié)論】煤層氣開發(fā)過(guò)程應(yīng)合理規(guī)劃、利用和施工，盡量減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。研究結(jié)果有助于推動(dòng)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤層氣；煤礦瓦斯；開發(fā)利用；環(huán)境影響

中圖分類號(hào)：X5" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：1003-5168（2025）03-0051-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.03.010

Environment Impact And Countermeasure Analysis of Coal-Bed

Methane （Coal Mine Gas） Mining Development

ZHANG Xi1 MA Na1 QIN Junqiang2 WANG Wenpeng2

（1.Henan Chaolan Energy Tecnology Co.， Ltd.， Pingdingshan 467000， China; 2.Jiaozuo Coal Industry Group Zhaogu （Xinxiang） Energy Co.， Ltd.， Xinxiang 453000， China）

Abstract： [Purposes] This paper analyzes the production link of pollutants and their environmental impact in coal-bed methane （CBM）mining process， and then puts forward the corresponding environmental protection measures. [Methods] Through the field survey of coal mine gas control and development and utilization in Henan Province， and combined with the industrial development experience of Shanxi and Shaanxi Provinces， the environmental impact of CBM mining process is analyzed. [Findings] Well drilling and pipeline laying process of underground mine construction and operation period of CBM mining will take up land， destroy vegetation and affect land function; the drainage and gas extraction process may change the regional groundwater recharge， discharge and runoff conditions， thus causing the decline of groundwater level and underground aquifer pollution. At the same time， this period will case air pollution， water pollution， solid waste pollution， noise pollution and so on. Abandoned well site will no longer operating， and the regional ecosystem function will gradually restore， but the site may still cause pollution. [Conclusions] The development process of CBM should be rationally planned， rationally utilized， rationally constructed， so as to minimize the impact on ecological environment. In addition， the research results are helpful to promote the high-quality development of China's CBM industry.

Keywords： CBM; coal mine gas; development utilization; environmental impact

0 引言

煤層氣（煤礦瓦斯）主要成分為甲烷，是煤礦形成過(guò)程中的伴生產(chǎn)物，賦存在煤層及煤系地層中，屬于優(yōu)質(zhì)能源，用途廣泛。加快煤層氣的開發(fā)利用，對(duì)改善煤礦安全生產(chǎn)條件、緩解能源壓力、減少溫室氣體排放等具有重要意義［1］。在過(guò)去的十幾年中，我國(guó)在煤層氣開發(fā)利用方面取得了明顯進(jìn)展，建成了沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地，煤層氣開發(fā)初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)［2］。煤層氣開采是一項(xiàng)包含地下、地上等多種工藝的系統(tǒng)工程，伴隨著煤層氣產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)，在開采利用過(guò)程中，不可避免會(huì)占用土地資源、破壞生態(tài)環(huán)境。本研究系統(tǒng)梳理了煤層氣開采過(guò)程中各種污染的產(chǎn)生情況，分析其環(huán)境影響，進(jìn)而提出相應(yīng)的措施建議，以促進(jìn)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)有序高效發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀及進(jìn)展

1.1 國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)歷史

我國(guó)煤層氣早期勘探工作，以及首次全國(guó)性的瓦斯資源調(diào)查在“六五”期間組織開展，由此開啟了我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1996年，煤層氣被列為我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)，同年成立中聯(lián)煤層氣公司，開始了煤層氣產(chǎn)業(yè)的對(duì)外合作，進(jìn)一步促進(jìn)了煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［3］。在此后十幾年間，晉煤集團(tuán)成立沁水藍(lán)焰煤層氣公司，國(guó)務(wù)院設(shè)立“煤層氣開發(fā)利用國(guó)家工程研究中心”和“煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心”，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)建立煤層氣公司，標(biāo)志著我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)向著更快更好發(fā)展，煤礦區(qū)煤層氣地面抽采利用技術(shù)也在不斷進(jìn)步［4］。

1.2 國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)煤層氣開發(fā)在資源量、產(chǎn)量和技術(shù)方面均取得了顯著成就。目前，我國(guó)擁有西北、華北、東北、滇藏及華南等5大聚煤區(qū)，形成了鄂爾多斯盆地東緣和沁水盆地兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，開發(fā)了潘莊、樊莊、鄭莊等27個(gè)煤層氣田［5］。其中沁水煤田作為我國(guó)最大的煤層氣田，估算煤層氣資源量達(dá)到6 000億m3，日產(chǎn)氣量已突破700萬(wàn)m3，創(chuàng)造了歷史新高。

中國(guó)煤層氣成藏條件復(fù)雜、煤儲(chǔ)集層品質(zhì)差、非均質(zhì)性強(qiáng)，因此在開發(fā)利用中無(wú)法直接借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)［6］。經(jīng)過(guò)近40 a的艱難探索與發(fā)展，中國(guó)煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)取得了重大突破，尤其是在薄煤層、深部煤層氣等領(lǐng)域［7］。地質(zhì)、鉆井、壓裂、排采等4大關(guān)鍵核心技術(shù)也在不斷完善，可有效保障我國(guó)兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)基地規(guī)模建立和高效利用，為煤層氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⑸虡I(yè)化勘探開發(fā)提供了有力支持。

2 煤層氣開發(fā)環(huán)境影響分析

2.1 環(huán)境影響因素分析

煤層氣開發(fā)過(guò)程可分為建井期、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期和退役閉井期等3個(gè)時(shí)期。建井期鉆井作業(yè)、管道鋪設(shè)及站場(chǎng)建設(shè)等施工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量剝離表土，該時(shí)期對(duì)環(huán)境的影響表現(xiàn)在壓占土地，影響土地功能及加劇水土流失、影響河流水質(zhì)等方面；生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期主要污染物來(lái)自煤層氣開采輸送過(guò)程，該過(guò)程采用排水采氣工藝，長(zhǎng)時(shí)間抽采煤層水，可能對(duì)地下水造成一定影響。同時(shí)采氣過(guò)程會(huì)排放一定的烴類氣體和燃燒煙氣，并產(chǎn)生噪聲污染；閉井期主要是環(huán)境功能恢復(fù)時(shí)期，該時(shí)期站場(chǎng)范圍生態(tài)功能逐漸得到恢復(fù)。

2.2 建井期環(huán)境影響分析

2.2.1 建井期生態(tài)環(huán)境影響分析。鉆井場(chǎng)地、管線施工作業(yè)帶等會(huì)臨時(shí)占用土地資源，造成植被破壞，干擾生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而降低土壤肥力，加劇水土流失；管道開挖會(huì)造成景觀連通性降低，管道穿越水體施工時(shí)還會(huì)增加河水泥沙含量及河水懸浮物含量，影響河流水質(zhì)。

2.2.2 建井期大氣環(huán)境影響分析。建井期大氣環(huán)境污染來(lái)源包括施工揚(yáng)塵、施工機(jī)械排放尾氣等。施工揚(yáng)塵受施工條件、機(jī)械化程度及季節(jié)、土質(zhì)和天氣等多種因素影響，且其傳播范圍受風(fēng)速影響較大，污染程度隨風(fēng)速的增大而增強(qiáng)。施工車輛尾氣的主要成分為CO和NOx，隨車輛移動(dòng)排放于施工現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)輸路線，為非連續(xù)性污染源。在鉆井過(guò)程中，鉆機(jī)的動(dòng)力和電力來(lái)源均為柴油機(jī)械，存在煙氣排放，主要污染物為煙塵、SO2、NOx，屬于無(wú)組織排放。

2.2.3 建井期水環(huán)境影響分析。煤層氣開發(fā)建井期產(chǎn)生的水污染主要來(lái)源于建井時(shí)使用的鉆井液，以及施工過(guò)程中的無(wú)序排水、廢水，其會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐叵滤廴荆茐乃Y源；另外還有施工車輛和施工機(jī)械設(shè)備的沖洗廢水，具有較大分散性；管道試壓介質(zhì)為潔凈水，可重復(fù)利用，重復(fù)利用率可達(dá)50%以上。建井期廢水應(yīng)進(jìn)行有效收集利用，否則會(huì)污染周邊水體及地下水。

2.2.4 建井期固體廢物環(huán)境影響分析。建井期的固體廢物主要包括工程棄土棄渣、廢棄泥漿、鉆井巖屑、廢機(jī)油等。廢棄泥漿和鉆井巖屑由地上移動(dòng)式收集設(shè)施收集后集中處置。廢機(jī)油屬于危險(xiǎn)廢物，對(duì)其處置尤為重要，應(yīng)設(shè)置危險(xiǎn)廢物暫存間，并對(duì)地面進(jìn)行防滲處理，以減少其對(duì)環(huán)境造成潛在污染，收集暫存后定期送至有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

2.2.5 建井期噪聲污染分析。煤層氣開發(fā)過(guò)程中的噪聲源可分為井下噪聲源和地面噪聲源。建井期井下噪聲主要來(lái)源于鉆井作業(yè)，地面噪聲源則主要來(lái)源于運(yùn)行中的各種機(jī)械設(shè)備，建井期井場(chǎng)所用地面設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、泥漿泵等，管道鋪設(shè)涉及的機(jī)械設(shè)備有定向鉆機(jī)等。施工的不同階段使用機(jī)械設(shè)備及其組合不盡相同，且施工位置不斷移動(dòng)，所以噪聲影響的程度也不盡相同。

2.3 運(yùn)營(yíng)期環(huán)境影響分析

2.3.1 運(yùn)營(yíng)期生態(tài)環(huán)境影響分析。預(yù)抽井采用排水采氣的工藝，長(zhǎng)時(shí)間抽取排煤層水可能會(huì)使區(qū)域地下水的補(bǔ)給、排泄和徑流條件發(fā)生變化，打破原來(lái)水文地質(zhì)系統(tǒng)的平衡，從而引起區(qū)域地下水位下降。區(qū)域地下水水位下降后會(huì)破壞上覆沉積物與地下水的壓力平衡，使孔隙水壓力減小，松散沉積物被壓縮從而引發(fā)地面沉降。若煤層氣開采區(qū)承壓含水層與上覆含水層或地表水系存在水力聯(lián)系，則可能使劣質(zhì)潛水或地表污水沿水頭勢(shì)差補(bǔ)給漏斗區(qū)，導(dǎo)致地下含水層污染。

2.3.2 運(yùn)營(yíng)期大氣環(huán)境影響分析。運(yùn)營(yíng)期正常工況下廢氣主要為各站場(chǎng)無(wú)組織排放烴類氣體；非正常工況及事故狀態(tài)下增壓站清管作業(yè)、站內(nèi)系統(tǒng)超壓、設(shè)備檢修等均會(huì)排放廢氣，對(duì)大氣環(huán)境造成污染。管道中的輸送介質(zhì)屬于易燃?xì)怏w，且管道中輸送壓力較高，若運(yùn)營(yíng)期間管道破裂發(fā)生煤層氣泄漏，遇明火將會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，對(duì)周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重影響，并危害工程區(qū)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3.3 運(yùn)營(yíng)期水環(huán)境影響分析。運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生的水污染主要包括廢水排放和廢水處理不當(dāng)導(dǎo)致的環(huán)境污染。在煤層氣開采和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生多種廢水，包括預(yù)抽壓裂返排液、井場(chǎng)采出水及增壓站分離水等。這些廢水含有膨潤(rùn)土、潤(rùn)滑油、強(qiáng)堿類物質(zhì)、表面活性劑等，具有高鹽度、高礦化度、重金屬離子超標(biāo)的特點(diǎn)。如果直接排放或處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。此外，煤層氣開采還會(huì)使地下水中出現(xiàn)高濃度的鈉離子、鈣離子和鎂離子，導(dǎo)致地下水水質(zhì)發(fā)生變化。

2.3.4 運(yùn)營(yíng)期噪聲污染分析。煤層氣開發(fā)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期噪聲主要來(lái)自井場(chǎng)、增壓站運(yùn)行設(shè)備噪聲及檢修或事故狀態(tài)下的放空噪聲。運(yùn)營(yíng)期噪聲源簡(jiǎn)單，主要由水環(huán)真空泵、螺桿壓縮機(jī)、火炬等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生，多呈穩(wěn)態(tài)噪聲特征，噪聲源強(qiáng)度一般不大于80 dB（距離1 m處）。放空系統(tǒng)噪聲僅在場(chǎng)站檢修或事故狀態(tài)下才會(huì)產(chǎn)生。

2.3.5 運(yùn)營(yíng)期固體廢物環(huán)境污染分析。運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生的固體廢物主要有清管作業(yè)廢渣、壓縮機(jī)產(chǎn)生的廢機(jī)油、廢潤(rùn)滑油及生活垃圾等。其中廢機(jī)油、廢潤(rùn)滑油屬《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2021年版）中的HW08廢礦物油與含礦物油廢物，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)危險(xiǎn)廢物暫存間，將其由高密度聚乙烯塑料桶集中收集至危廢暫存間暫存后，交由有資質(zhì)的單位處理。

2.4 服務(wù)期滿后環(huán)境影響分析

項(xiàng)目服務(wù)期滿后不再進(jìn)行作業(yè)，各類設(shè)備停止運(yùn)行，井場(chǎng)和站場(chǎng)逐步撤銷，土石方等基本被回填，不再產(chǎn)生新的污染物，土地使用功能逐漸恢復(fù)。站場(chǎng)中永久性占地范圍內(nèi)的水泥平臺(tái)及砂礫石鋪墊將被清除，站場(chǎng)范圍內(nèi)不再受到人為活動(dòng)干擾，自然植被也將逐步恢復(fù)，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境逐步改善。

在服務(wù)期滿后主要污染源與污染物為：①進(jìn)行站場(chǎng)清理時(shí)產(chǎn)生的固體廢物、施工噪聲和少量生活廢物等；②退役期的井場(chǎng)氣壓較低，可能有少量煤層氣泄漏，通過(guò)封井混凝土回灌等措施，可有效防止煤層氣泄漏；③廢棄管線、廢棄建筑殘?jiān)裙腆w廢物等。

3 煤層氣開發(fā)環(huán)境保護(hù)措施

3.1 大氣污染防治措施

在施工期，對(duì)于易產(chǎn)生揚(yáng)塵的物料在施工、運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)采取密閉存儲(chǔ)或嚴(yán)密覆蓋等措施，并定期灑水抑塵。在煤層氣管道中設(shè)置截?cái)嚅y，避免煤層氣泄漏遇明火發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。加強(qiáng)規(guī)劃管理，對(duì)施工設(shè)備和運(yùn)輸車輛進(jìn)行定期維護(hù)和檢修，禁止柴油機(jī)械超負(fù)荷工作。在設(shè)備檢修等非正常情況下產(chǎn)生的廢氣應(yīng)經(jīng)火炬放空系統(tǒng)燃燒后排放。

3.2 水污染防治措施

在鉆井施工時(shí)為每座井場(chǎng)配置一座泥漿循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)利用鉆井液（泥漿）。施工產(chǎn)生的巖屑和廢棄泥漿暫存于防滲泥漿池中，靜置沉淀后析出的上清液作為鉆井配液回用，以實(shí)現(xiàn)施工期生產(chǎn)廢水循環(huán)利用，避免外排影響周邊水體。對(duì)于運(yùn)營(yíng)期間的生產(chǎn)廢水應(yīng)自建水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理或統(tǒng)一收集后送往附近煤礦的礦井水處理系統(tǒng)集中處理。按照“源頭控制、分區(qū)防治、污染監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)”相結(jié)合的原則，從污染物的產(chǎn)生、入滲、擴(kuò)散、應(yīng)急響應(yīng)等方面全方位進(jìn)行地下水污染控制。

3.3 噪聲污染防治措施

對(duì)于施工期鉆井及測(cè)試作業(yè)產(chǎn)生的噪聲，應(yīng)通過(guò)選用低噪聲設(shè)備及合理布局來(lái)減輕噪聲的影響，并對(duì)噪聲源采取相應(yīng)的隔聲、減振、消聲措施。由于鉆井為露天施工，降噪難度大，在施工時(shí)應(yīng)積極與周邊居民溝通，必要時(shí)采取臨時(shí)搬遷、租用或經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)姆绞?，以獲得居民理解，避免糾紛。

運(yùn)營(yíng)期應(yīng)合理布置噪聲源，對(duì)作業(yè)過(guò)程各種噪聲進(jìn)行高低等級(jí)的劃分，將高噪聲設(shè)備集中布置在遠(yuǎn)離居民生活的區(qū)域。對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)減振，在設(shè)備安裝時(shí)與管道之間采用柔性連接，以減少噪聲和振動(dòng)的傳遞。

3.4 固體廢物污染防治措施

施工期鉆井巖屑和廢棄泥漿屬于一般工業(yè)固體廢物，通常暫存于防滲泥漿池中，完井后一起進(jìn)行無(wú)害化處置（固化填埋）。防止固體廢物污染還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)泥漿循環(huán)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，同時(shí)循環(huán)利用鉆井泥漿和泥漿池內(nèi)的上清液，這樣不僅可節(jié)約泥漿用量、節(jié)約水資源，又可減輕廢棄泥漿排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。施工期生活垃圾經(jīng)分類回收后運(yùn)送到所在地的生活垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行安全處置。

運(yùn)營(yíng)期應(yīng)在站場(chǎng)設(shè)置清管設(shè)施，清除管道內(nèi)的積液和固體雜質(zhì)，降低腐蝕性物質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕損傷，防止煤層氣泄漏。清管廢渣的主要成分為煤泥和鐵屑等，屬于一般工業(yè)固體廢物，經(jīng)統(tǒng)一收集后運(yùn)至相關(guān)部門指定地點(diǎn)進(jìn)行處置。施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢機(jī)油和廢潤(rùn)滑油為危險(xiǎn)廢物，應(yīng)用高密度聚乙烯塑料桶進(jìn)行收集，置于危廢暫存間，交由有相關(guān)資質(zhì)的單位運(yùn)輸和處置。

3.5 生態(tài)減緩及避讓措施

煤層氣開發(fā)一般采用滾動(dòng)式開發(fā)模式，各施工項(xiàng)目的選址應(yīng)在設(shè)計(jì)之初進(jìn)行優(yōu)化，盡可能避讓基本農(nóng)田、森林公園、重要濕地等生態(tài)敏感區(qū)。在避讓時(shí)，應(yīng)制定完善的土地復(fù)墾和補(bǔ)償方案，做到占補(bǔ)平衡。在鉆井過(guò)程中應(yīng)盡量縮小作業(yè)面積，利用現(xiàn)有道路進(jìn)行運(yùn)輸，減少作業(yè)過(guò)程對(duì)土壤和植被的影響。在鉆井施工結(jié)束后，對(duì)于產(chǎn)氣量大的氣井應(yīng)及時(shí)安裝采氣設(shè)備，及時(shí)平整施工場(chǎng)地并播撒草籽。不能綜合利用的氣井應(yīng)永久封井，場(chǎng)地地面及時(shí)復(fù)墾，恢復(fù)地貌原狀。

井場(chǎng)服務(wù)期滿后應(yīng)盡快拆除地面設(shè)備，截除地下一定長(zhǎng)度的井管和套管，防止對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響并在井管中注入水泥進(jìn)行密封，避免煤層氣外泄；清除場(chǎng)地地面以下一定范圍的水泥建筑，翻松土壤，在地表覆蓋一定厚度的剝離表土，按照因地制宜、景觀協(xié)調(diào)的原則進(jìn)行復(fù)墾，同時(shí)根據(jù)“宜樹則樹、宜草則草、宜耕則耕”的原則，恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境功能。

4 結(jié)語(yǔ)

煤層氣（煤礦瓦斯）的抽采利用作為煤礦瓦斯治理的有效手段，在國(guó)內(nèi)部分礦區(qū)已規(guī)?；瘜?shí)施；但煤層氣開采不可避免會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。因此在開發(fā)利用過(guò)程中，應(yīng)合理規(guī)劃、利用和施工，盡量減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響。通過(guò)制定完善的環(huán)境保護(hù)政策、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定、綠色發(fā)展。

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