甲烷（CH₄）是仅次于二氧化碳的第二大人为温室气体，具有寿命短、升温效应强、减排见效快的特点。煤矿甲烷排放是中国甲烷排放的重要来源之一，也是《甲烷排放控制行动方案》明确提出的重点管控领域。然而，受限于矿井级数据分散、缺失严重且口径不统一，现有煤矿甲烷排放清单在空间精度和时间连续性方面仍存在较大不确定性，制约了精准减排政策的制定与实施。
近日，清华大学能源环境经济研究所滕飞教授课题组，发表于国际期刊 Environmental Research Letters 的研究，系统构建了覆盖 2011~2023 年的中国井工煤矿矿井级甲烷排放因子数据库，揭示了中国煤矿甲烷排放因子的时空演变特征及其主要影响因素，为推进矿井层面的精准治理和完善国家甲烷排放清单提供了重要的数据支撑。
该研究整合了全国煤矿瓦斯等级鉴定、地方公开披露资料及多源辅助数据，在统一口径下构建了覆盖2011~2023年数万座井工煤矿的矿井级甲烷排放因子数据库。针对部分关键变量存在缺失的问题，研究在统计建模框架下，综合地质条件与生产特征，并引入机器学习算法，对缺失数据进行系统补全，同时对结果不确定性进行量化评估，从而显著提升了数据库的完整性与可用性。
研究结果表明，尽管近年来中国煤炭行业经历了深刻的结构性调整，小型煤矿数量大幅减少、产能逐步向大型矿井集中，全国煤炭生产能力整体仍保持相对稳定，煤矿甲烷排放因子在时间和空间上呈现出显著差异。
图1. 全国煤矿甲烷排放因子的时间变化及省级贡献分解。(a)显示全国加权平均排放因子呈现“上升—下降—反弹”的三阶段特征;(b-d)展示了不同阶段各省份对排放因子变化的驱动贡献
从时间变化看，全国按产量加权的平均煤矿甲烷排放因子整体呈现出“先升—后降—再回升”的三阶段特征。2011~2015年间，排放因子从5.39kg/t上升至5.73kg/t，主要受产能向高瓦斯地区（如山西、贵州）集中驱动；2015~2020年，随着“去产能”政策淘汰大量落后及高排放小煤矿，排放因子降至4.24kg/t的低点；而2020年以后，受能源保供需求增强及矿井开采深度增加等因素影响，排放因子出现一定程度反弹。
图2. 煤矿甲烷排放因子的空间分布变化（2011 vs 2023）。饼图展示了主要产煤省份不同排放强度产能的占比
在空间分布上，中国煤矿甲烷排放因子长期呈现“南高北低”的格局，西南及中南部分省份排放水平显著高于北方主要煤炭生产基地。同时，即便在同一省份内，不同矿井之间的排放差异也十分显著，凸显了仅依赖省级平均值难以支撑精准治理的局限性。
研究还发现，以炼焦煤为主的矿区普遍具有更高的甲烷排放因子。这类煤矿通常埋深更大、煤阶更高、瓦斯赋存条件更为复杂，在钢铁产业需求长期存在的背景下，其甲烷减排难度明显高于动力煤矿区，亟需针对性的技术和管理措施。
图3. 炼焦煤资源分布、煤种结构与瓦斯条件。焦煤矿井普遍埋深更大、瓦斯突出风险更高，是减排的难点领域
研究表明，随着低排放矿井逐步退出，单纯依靠结构性调整推动煤矿甲烷减排的边际效果正在减弱。未来甲烷治理的重点应从“以量取胜”转向“以精取胜”，更加注重对高排放、高不确定性矿井的识别与重点管控，并通过加强瓦斯抽采、通风优化、深部开采气体控制及数字化监测等手段提升减排成效。
该数据库为中国煤矿甲烷排放的监测、报告与核查（MRV）体系建设提供了重要支撑，有助于在有限监管资源条件下，优先将监测和治理力量投向减排潜力最大、风险最高的矿井和区域，也为我国履行国家自主贡献目标和推进甲烷专项治理行动提供了科学依据。论文第一作者为研究所博士生吴紫琪，通讯作者为滕飞教授。
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论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ae3190
数据下载： https://github.com/wzq-0324/China_Mine_CH4_EF
素材：吴紫琪