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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。
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单位煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室; 重庆大学
