新中國成立以來，隨著我國經濟建設的發展，山西成為我國以煤炭、冶金礦產、化工等為代表的能源基地，特別是煤炭能源，為國家建設發揮了歷史性的作用。山西的煤炭不僅關系到本省的產業和經濟發展，涉及到社會和民生問題，同時還與全國的能源供應和能源安全息息相關。多年來，山西省煤炭大規模開采或程度不同的無章開采之后，遺留下殘留煤、邊角煤、薄煤難采層，這些似乎被廢棄的煤田被壓覆在地下，加上采空區難以治理，形成了資源浪費、環境惡化等一系列影響煤炭工業可持續發展的問題，影響了全省煤炭工業的科學發展。筆者參閱了山西煤炭行業的相關資料、分析和研究報告認為應當認真思考山西壓覆煤炭資源（殘留煤、邊角煤、薄煤難采層）的回收利用問題。山西在煤炭整合中提出，為了推廣煤炭企業清潔生產，實現規模以上煤炭企業循環模式的普及目標，必須把培育生態型煤炭企業作為循環經濟的基礎工程，以提高資源能源的利用效率、減少廢物排放為主要目標，努力構建全新的循環型企業體系。而殘留煤炭、邊角煤田、薄煤層等壓履煤炭資源的回收利用問題，更是應當考慮解決的問題之一。

一、山西煤炭開采由規模開采轉向清潔開采利用，最大限度地減少殘留煤炭、邊角煤田的產生山西煤炭資源的開采具有兩個特點，一是開采歷史長，二是開采強度大。以現有生產、在建礦井已占用儲量與已查證煤炭儲量相比，山西省煤炭資源的開采強度達到23.3%，與陜、蒙兩省區相比，分別高出陜西14.3個百分點、內蒙古14.7個百分點。2000年至2004年，僅全省重點煤礦就有17個老礦井關閉破產，減少生產能力1600萬噸。隨著山西開采強度的進一步加大，礦井衰竭程度更甚，預計2005年至2020年的16年間，僅5大國有重點煤炭企業就將有32處礦井面臨資源枯竭，將每年衰減生產能力5400萬噸，需要重新安置轉產工人102650人；預計到2020年，全省地方國有煤礦將有近1/3的礦井因資源枯竭而閉坑，將減少能力2000多萬噸；鄉鎮煤礦近一半礦井因資源枯竭而閉坑，將減少能力近1億噸。因此，加快接續替代產業和非煤產業發展，迫在眉睫。山西煤炭開采由規模開采轉向清潔開采利用的同時應當限制、限量，有序、有節開采，從而最大限度地減少殘留煤炭、邊角煤田的產生。

二、山西煤炭資源浪費嚴重，后續接替困難目前山西煤炭2660.46億噸剩余保有量中，按30%的平均資源回采率，實際可采量僅有558.8億噸，以2000年4億噸/年的開采能力計算，可供開采的年限僅為139.6年。而落后的開采方式又嚴重浪費了資源，目前全省煤礦資源回采率，國有煤礦僅有55%，鄉鎮礦僅為15%-20%，采1噸煤約損失資源量為6.6噸。按此推算，1980年-2004年，全省鄉鎮煤礦在扣除規范合理的損失儲量后，資源浪費量達200億噸。其次，煤的共伴生資源浪費嚴重。山西煤層中與煤共伴生的各種礦產資源有煤層氣、鋁土礦、高嶺土、耐火黏土、鐵礬土、陶瓷黏土及稀有元素鎵、鍺等伴生礦產資源，遠景潛在價值達10萬億元。但目前尚未得到充分的開發利用。如各煤礦煤層氣一般作為廢氣排放掉，高嶺土，即煤矸石就地堆放，不僅浪費資源，還污染環境。此外，山西能源年消費總量達2.01億噸標準煤，加工轉化耗煤1.35億噸標準煤，占全國比重的15.7%；終端能源消費為6613.84萬噸標準煤/年，占全國終端消耗的5.08%。目前山西人均產能為全國的7.33倍，人均耗能為全國的5.3倍，人均生活能耗為全國的1.49倍。

三、山西煤炭資源40年的開采歷史表明，必須下工夫解決制約煤炭資源可持續發展的問題。

在長期粗放經營模式下，作為我國第一能源的煤炭業，特別是煤炭大省山西省，已經不堪重負。近10多年來山西省煤炭資源經過大規模開采，產生了嚴重的生態破壞和環境污染，由此引發的各種矛盾已成為嚴重制約黃河流域乃至全國經濟社會持續發展的因素。一是礦區土地塌陷、地表擾動、崩塌、泥石流等地質災害嚴重。目前全省采空區面積已達5000平方公里，可引起嚴重地質災害的區域達2940平方公里以上，波及1900個自然村，涉及上百萬人口。二是礦區水土流失日趨嚴重，每年因煤礦開采造成的水土流失影響面積高達1200多平方公里。三是煤炭開采造成嚴重的環境污染。每年新增煤矸石在5000萬噸以上，堆存總量達到11.4億噸，自燃產生大量的有害氣體進入大氣層，經雨淋滲透到水系，污染了地下水資源，影響了人民群眾的身體健康。

在資源日益短缺的今天，山西省仍然存在煤炭回采率低、資源浪費嚴重的現象。2004年山西省小型及以下礦井產量2.1億噸，占該省煤炭產量的42.3%；由于這些煤礦基本采用房柱式等落后的采煤方法和工藝，片面追求經濟效益，資源回收率只有15%左右，不足國有大礦的1/3，煤炭資源浪費十分驚人。國有大礦也存在丟棄薄煤層在開采特厚煤層時產生厚度損失，普遍達不到設計規范和技術政策規定的資源回收標準的問題。

資源型城市由于以單一的資源產業為主導，而這些資源又具有不可再生性，隨著資源的不斷開采，數量會越來越少，開采難度越來越大，加上市場需求多變等原因，資源型企業的生產就會十分艱難。山西多年來一直以開采煤炭作為主要經濟支柱，現在煤炭面臨枯竭，老企業發展明顯緩慢，影響到社會的安定團結。我國阜新、本溪、撫順等煤礦城市都是因為資源枯竭帶來一系列社會、經濟和穩定問題，教訓十分深刻。

四、煤炭地下氣化技術的應用對壓覆煤炭資源回收利用的價值我國能源需求主要依靠本國，以煤為主的能源消費結構是我國能源戰略的重要組成部分。隨著經濟的不斷發展，煤炭資源的開采利用開始進入由傳統粗放型向現代集約型轉變的階段，煤炭地下氣化技術的不斷發展就是這一轉變最生動的寫照。

早在1979年的世界煤炭遠景會議上，聯合國就已明確提出，實施煤炭地下氣化開采是解決傳統煤炭開采利用問題的重要途徑。在煤炭氣化技術方面，我國也制定了發展規劃、綱要等，而且是世界上煤炭地下氣化技術研究較早的國家之一。

1、煤炭地下氣化技術的類型

煤炭地下氣化是在地下氣化爐的條件下進行的，該技術目前主要有兩種類型。一是巷道式地下氣化爐技術。就是在開采或廢棄的煤礦井中建地下氣化爐，以人工掘進的方式在煤層中建立氣化巷道，并在進氣孔底部巷道筑一道密閉墻（促使定向燃燒煤層），然后便可將密閉墻前面的煤炭點燃氣化。此種方式中的單套地下氣化爐由氣化通道進氣孔、輔助孔和出氣孔組成，氣化通道在同一煤層內連通各孔，但由于受煤層地應力和溫度制約，人工豎井部分深度有限。二是鉆井式地下氣化爐技術。即采用常規的油氣鉆井技術，鉆一口普通的長裸眼水平井，與另外的兩口直井在同一煤層內連通。單套地下氣化爐仍由氣化通道、進氣孔、輔助孔和出氣孔等組成。

施工時，先將進氣孔底部的氣化穴中的煤炭點燃，鼓入氣化劑，連續使煤炭氣化，同時由輔助孔鼓入氫氣，氣化通道內會形成氧化帶、還原帶和干餾干燥帶。國外大多采用此種技術。遼河油田在2005年成功建成了我國首座鉆井式地下氣化爐。

這種煤炭氣化方式，很好地發揮了石油企業的鉆井技術優勢，免去了巷道式建地下氣化爐的條件限制。但因鉆井井徑有限，制約了單套爐的氣化規模，有待進行單套爐多進氣孔、多氣化通道、多出氣孔、大井眼鉆進和擴眼完井等技術攻關。

2 、挖掘剩余資源的新途徑

據統計，1953年- 1 9 8 9 年我國有報廢礦井2 9 7 處，1 9 9 0 年至今有2 4 4處報廢，報廢資源量到2 0 0 2 年底已超過3 0 0 億噸。一般為井工開采（由工人下入井內進行資源開采，與露天開采相對應，井工可采煤炭量僅占煤炭資源儲量的11.43%），遺留的煤柱、薄煤層、劣質煤層、高瓦斯煤層以及豐富的深層煤炭資源和淺海地區的煤炭資源也未被開發利用。

煤炭地下氣化技術的發展應用，為這些資源的有效利用提供了途徑。

目前山東、山西、內蒙古和貴州等地都在引入煤炭地下氣化技術，以使剩余的煤炭資源得到充分利用。

有關專家介紹，煤炭地下氣化技術避免了傳統煤炭開采方式對大氣帶來的污染。地下燃燒產生的高溫能使瓦斯氣和煤焦油發生劇烈膨脹而被揮發采出。尤其是高溫能使褐煤的物理性變好，使煤層氣被解析，易于產出，其中的灰分留存于地下，還可以減少開采后期地層坍塌的危險。

煤炭地下氣化開采還有見效快的特點。點燃后，只需注入氣化劑便可連續生產。氣化劑由空氣、水蒸氣、氧氣和氫氣組成。氧氣和氫氣可由粗煤氣分離獲得，水蒸氣可由產出的高溫粗煤氣經降溫處理制取，總體工藝具有明顯的循環經濟特色。

3、資源綜合利用的新方式

煤炭地下氣化開采產業的綜合性較強，不僅能夠提高煤炭資源的利用率和開發動用程度，符合節約型的產業發展原則，而且有利于就近建立綜合性的產業群。

降溫處理后的粗煤氣，經過凈化可用來發電或向產業群以及附近城市集中供熱，尤其是可以利用余熱，發展附近農村的溫室綠色農作物產業，還可以從中提取氫氣和氧氣，除用作氣化劑外，氫氣還是城市清潔能源。粗煤氣凈化過程中，還可以獲得焦油、硫產品、酸產品和苯產品。

值得一提的是，粗煤氣凈化過程中分離出來的氮氣，可以制成液氮，在油氣鉆井和增產措施中具有重要用途。目前國內油氣田開發中對液氮的需求正在不斷增大。凈化后的煤氣是重要的化工原料，可制取甲醇，進而制取甲脂和聚甲醛等，或者作為制取合成氨、二甲醚等的原料。

總之，煤炭地下氣化開采的產業綜合性越強，開采成本下降就越明顯，獲取的綜合效益就越大。煤炭地下氣化開采產業規模可大可小，可獨立經營，更利于大產業經營，投資少，回收期短，投資回報率高。

五、山西省開展煤炭地下氣化應用的條件已經成熟

煤炭地下氣化項目在山西省一直是空白，針對我省不同煤種、地域和大量壓覆、殘留煤田的實際，有選擇地開展煤炭地下氣化工業試驗，對于有效解決壓覆資源、殘留資源，推進山西煤炭產業向煤炭清潔能源工業轉化，實現山西綠色轉型、低碳運營的目標，特別是對于我省實現國家資源型經濟轉型綜合配套改革試驗區的經濟結構戰略調整具有深遠的意義。

筆者有幸參與了針對山西的小窯破壞煤田、殘留煤區、劣質煤田、深部煤田等進行的調研。山西小窯破壞煤田、殘留煤區和劣質煤田較為普遍，如果選擇和應用煤炭地下氣化技術，將為山西的殘留煤田的開采找到一條清潔、環保的新技術和新方法，為山西的十二五節能減排，實現轉型發展，氣化山西，低碳生活，大力提高城市工業鏈系統能效發揮積極的作用。

我們以一個殘留約200萬-300萬的煤礦為例，煤炭地下氣化技術，可使氣化總規模達到410萬N M3，按總共三期計算：一期規模為10萬N m3/d，其中5萬N m3/d為民用燃氣，5萬N m3/d為工業燃氣；二期、三期規模分別為100萬N m3/d和300萬N m3/d。項目所產煤氣可經變換合成后直接輸送至多家大型焦化廠、工業園區、民用煤氣管網等，工業燃氣和居民生活均可使用。這樣，既有效解決了十數個殘留煤田的回收利用，又產生了積極的社會效益和可觀的經濟效益。而且在建設中的煤氣轉化、鋪設管道、加壓站等相關設施建設等的方面，預計后續投資在10億元以上，對于帶動區域經濟發展具有廣闊的前景。

綜上所述，煤炭地下氣化項目對山西省不同煤種、地域和大量壓覆、殘留煤田的重新開發利用、對于有效解決壓覆資源、殘留資源，推進山西煤炭產業向煤炭清潔能源工業轉化， 實現山西綠色轉型、低碳運營的目標，特別是對于山西省實現國家資源型經濟轉型綜合配套改革試驗區的經濟結構戰略調整，具有深遠的社會和經濟意義。