煤层气是保留在生气母质——煤层中的气体，其成分以甲烷为主，是一种自生自储式的天然气。这种气体大多未经运移而分散在煤层中，部分聚集成“瓦斯包”，成为采煤中瓦斯突出的根源。长期以来，煤层气被视为灾害，以往很多工作都从煤矿安全的角度出发，开展瓦斯赋存和运移规律研究及相应的排放工程试验，在世界能源问题日趋严重的今天，煤层气作为一种新型能源受到许多国家的高度重视。如俄罗斯已将煤矿床看作“煤－甲烷”矿床，把甲烷视同煤一样进行开发利用。世界上74个发现有煤炭资源的国家中，35个国家开展了煤层气研究工作，其中约一半的国家开展了煤层气专门探井和生产参数测试等工作（图0.5）。美国在煤层气研究开发方面一直处于世界领先地位，自20世纪70年代以来，美国能源部（DOE）制定了“非常规天然气回采计划”，从煤层气资源的基础地质研究到钻探、试采、强化和集输等方面投入了大规模研究工作，建立了煤层甲烷情报中心、煤层数据库和用于模拟煤层甲烷生产和水力压裂的数字模型，取得了控制煤层甲烷产能的地质因素及煤层的储集性能等方面的重大突破。1998年，美国的煤层气年产量就达到324×108m3。2005年全美17个含煤盆地，有圣胡安、黑勇士、尤因塔、阿巴拉契亚、汾河和拉顿等13个盆地开展了煤层气资源评价，煤层气生产井达到8万多口，年产量达到490×108m3。加拿大的煤层气开发试验始于1978年，2002年煤层气产量达到1×108m3，2004年猛增到15.5×108m3；加拿大煤层气商业化开发高潮是2002～2004年，2002～2003年增加了1000口煤层气井，产量达到5.1×108m3/a，2004年煤层气井总数达1900口，产量达到15.5×108m3/a；澳大利亚煤层气总资源量（8～14）×1012m3，1996年以来到2004年，年产煤层气12.85×108m3，单井产量3000～7000m3/d；俄罗斯煤层气抽放始于1951年，1990年达到巅峰，当年有48处煤矿抽放煤层气，年抽放量2.16×108m3，之后，抽放量下降。英国目前有9口煤层气抽采井，主要用于发电。德国煤层气总资源量3×1012m3，1998年的煤层气年抽放量就达到10.7×108m3，1998年和1999年修建了2座煤层气发电厂。印度煤层气资源较丰富，但勘探程度低，目前试验井的单井产量可达5000～6000m3/d。波兰下西里西亚、上西里西亚和卢布林盆地煤层气资源量约3×1012m3，政府将煤层气开发作为减少天然气进口的主要手段，今后五年计划在上西里西亚煤田开采煤层气50×108m3，下西里西亚煤田开采3×108m3。
图0.5 世界煤层气研发现状图
（据贾承造等，2007）
全世界的煤估计含有3500×1012～9500×1012ft3的煤层气
我国煤层气工业起步较晚，大致可分为三个阶段：新中国成立后到20世纪70年代末，主要是以煤矿安全为中心的瓦斯抽放和利用阶段；从70年末到90年代初，是资源调查与评价、地面勘探开发试验和井下抽放利用阶段，韩城矿区煤层气地面勘探就是从90年代初开始的；90年代以来，煤层气进入大规模勘探、开采试验和商业化开发利用阶段。预计2050年全国煤层气年产量将达到500×108m3。
“七五”期间，我国设立了“中国煤层甲烷的富集条件和资源评价”科技攻关研究项目，对中国煤层气资源远景进行了分类，提出了选区意见，估算埋藏深度2000m以浅的煤层气资源量31×1016m3。“八五”期间设立了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术”和“有利区块煤层吸附气开发研究”攻关项目，从生产角度在山西柳林，安徽淮南等地施工十余口地面勘探井，进行了测试、压裂和排采试验。1989年开始，我国陆续开展了煤层气勘探井或试生产井的实践工作，从1992年开始，原煤炭工业部在联合国开发计划署的资助下，实施“中国煤层气资源开发项目”，原地矿部、原石油部开展的“八五”国家攻关课题“85－102项目”，联合国资助的“深层煤层气勘探项目”、2002年国家“973”“煤层气成藏机制及经济开采基础研究”等课题以及许多外国公司的投资咨询都为我国深入开展储层特性研究、开采技术试验研究以及经济可行性研究积累了丰富的经验。据国家新一轮油气资源评价办公室2008年8月18日的消息，最新评价资料显示，我国42个含煤盆地，煤层气资源总量达37×1016m3，可采资源量11×1016m3。
进入21世纪以来，煤层气开发迎来了快速发展时期，2006年底全国登记煤层气探矿权区块98个，总面积6.5×104km2。在沁水、铁法探明煤层气地质储量1130×108m3，经济可采储量523×108m3。2007年设立了20多个煤层气专项试验区（图0.6），截至2005年底，全国施工煤层气地面抽采井615口，仅2005年就施工330口。山西潞安、晋城，安徽淮南等进入商业化开采，2006年全国煤层气产量超过1×108m3，2007年地面产能达到10×108m3，产量5×108m3。2007年仅山西沁水盆地产能达到3.3×108m3/a。辽宁煤田地质局在阜新施工8口煤层气生产井，2003年5月开始向阜新市供气，日供气量1.6×104m3。山西晋城潘庄煤层气地面开发项目，施工了175口煤层气井，日产气约10×104m3；山西沁南潘河先导性试验工程，计划施工900口煤层气井，到2005年底完成钻井100口，日产气约8×104m3。2005年以来，港联公司在陕西韩城矿区登记了煤层气采矿权，开始进行井网开采，但由于种种原因，只施工了一口煤层气井。2004～2006年中联煤层气有限公司在韩城矿区板桥一带施工了煤层气专门勘探井11口，单井煤层气产量达到500～2000m3/d，2007年提交了储量报告。
图0.6 全国煤层气试验区分布图
（据贾承造等，2007）
我国煤矿井下瓦斯抽采始于20世纪50年代初，1952年在辽宁抚顺矿务局龙凤煤矿进行了首次井下抽放试验并获得成功，随后，逐步推广到全国高瓦斯矿井。1957年山西阳泉矿务局四矿试验成功了临近层瓦斯抽放，本煤层长水平井抽放是目前的最新技术。据统计，20世纪50年代，全国有抚顺、阳泉、天府、北票等矿区的6对矿井进行瓦斯抽放，年抽放量0.60×108m3；60年代，焦作、淮南、中梁山、南桐、松藻、包头、峰峰等矿区的20对矿井抽放瓦斯，年抽放量达到1.6×108m3；70年代增加到83对，年抽放量2.42×108m3；80年代111对，年抽放量3.80×108m3。2002年全国20个主要瓦斯抽放矿区95对矿井抽放瓦斯，年抽放量7.72×108m3。经过50年的发展，煤矿井下瓦斯抽采，已由最初为保障煤矿安全生产到安全能源环保综合开发型抽采；抽采技术由早期的对高透气性煤层进行本煤层抽采和采区抽采单一技术，逐渐发展到针对各类条件适合于不同开采方法的瓦斯综合抽采技术。据统计，截止到2007年底，全国煤矿高瓦斯矿井4462处，煤与瓦斯突出矿井911处，在615处国有重点矿井中，煤与瓦斯突出矿井近200处，高瓦斯矿井152处，装备地面固定瓦斯抽采系统308套。2005年，全国井下抽采煤矿瓦斯近23×108m3，阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城、抚顺等7个矿区年抽采量超过1×108m3。2007年全国国有重点煤矿已有283处高瓦斯、瓦斯突出矿井建立了抽采系统，年瓦斯抽采量达30.6×108m3，利用量9.1×108m3，利用率29.7%，年抽采量超过1×108m3的有9个矿区。陕西彬长矿区大佛寺煤矿、铜川陈家山煤矿、下石节煤矿等开展了煤层气地面抽采，2006年陕西省26处高瓦斯矿井抽出的煤层气总量达2.06×108m3，但利用率很低，进一步开发利用的潜力较大。
根据《全国煤层气规划》，2010年，全国煤层气（煤矿瓦斯）产量将达100×108m3，其中，地面抽采煤层气50×108m3，利用率100%；井下抽采瓦斯50×108m3，利用率60%以上。新增煤层气探明地质储量3000×108m3，逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系。国家级重点项目及示范工程有：①山西沁水盆地煤层气试验示范工程项目。包括三个子项，一是沁南国家高技术产业化示范工程，2004年国家批准立项，设计钻井900口，产能达到7×108m3/a；二是端氏煤层气战略选区示范工程，该项目计划施工5口多分支水平井、17个单分支水平井，建成年产能1×108m3规模；三是大宁先采气、后采煤示范工程，该项目是我国成功实施的第一口多分支水平井，现稳定日产量2×104m3，“十一五”期间，施工2～5口多分支水平井，建成先采气、后采煤的示范性工程。②鄂尔多斯盆地东缘煤层气试验示范项目。该区具有适合煤层气开发的优越地质条件，“十一五”期间，建成产能16×108m3，产量11×108m3的煤层气商业化工程。