Khớ than cú nguồn gốc từ than, là khớ ủốt tự nhiờn ủược tạo thành trong quỏ trỡnh biến ủổi than bựn thành than ủỏ do hoạt ủộng của vi sinh vật dưới tỏc ủộng của nhiệt ủộ và áp suất. Một phần lượng khí này thoát vào không khí, phần còn lại tích tụ trong các khe nứt lỗ hổng của cỏc vỉa than, ủất ủỏ ở võy quanh vỉa than. Thành phần chủ yếu của khí than là metan (CH4), thường chiếm khoảng 94 - 95%, phần còn lại gồm etan, propan, butan, pentan, nitơ, carbondioxit, một ít lưu huỳnh (hoặc có thể không chứa lưu
huỳnh); vỡ thế, khớ than cú thể ủược khai thỏc ủưa vào ống dẫn ủể cung cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ.
Metan rất dễ cháy trong không khí và có thể nổ, tuy nhiên metan chỉ nổ khi nồng ủộ của nú trong khụng khớ ủạt từ 5- 6% ủến 14- 16% và gặp lửa, ủặc biệt nú nổ mạnh nhất khi nồng ủộ ủạt 9,5%; cũn khi lượng metan ủó lớn hơn 16%, thỡ hỗn hợp khớ chứa metan khụng nổ nữa mà chỉ duy trỡ sự chỏy trong ủiều kiện cú lửa và ụ xy.
Từ những năm 1980 về trước, các nhà khoa học và doanh nghiệp khai thác than vẫn cho rằng khí than là nguồn khí mỏ có hại, gây nhiều tai nạn cháy nổ trong khai thác than hầm lũ, cụng tỏc nghiờn cứu khớ than ở giai ủoạn này chỉ nhằm ủỏp ứng nhu cầu bảo vệ an toàn cho cụng nhõn mỏ và cỏc ủường lũ.
ðến nay quan niệm này ủó dần ủược xúa bỏ ở nhiều nước; từ sau năm 1980, viện nghiờn cứu khớ ủốt của Mỹ ủó nghiờn cứu thành cụng việc dựng khớ than như một loại năng lượng và theo ủú ủó tiến hành khai thỏc cụng nghiệp. ðến năm 2000, khi thị trường khớ ủốt của Mỹ tiờu thụ khoảng 6.653 tỷ m3 và tăng lờn 15% trong năm 2002 thỡ phần ủúng gúp của khớ than ủó là 7%.
Theo các chuyên gia năng lượng quốc tế, khí than là một loại nhiên liệu thân thiện với mụi trường hơn so với dầu mỏ và than ủỏ, việc khai thỏc khớ than khụng làm tổn hại ủến trữ lượng than ủỏ mà cũn loại trừ ủược nguy cơ gõy chỏy nổ nguy hiểm ủối với các mỏ than, giảm thiểu khả năng gây hiệu ứng nhà kính.
Hiện nay, theo cỏc tài liệu ủó cụng bố, Việt Nam cú trữ lượng than ủỏ (vựng Quảng Ninh) khoảng 5 tỷ tấn với hàm lượng khớ than khỏ cao, từ 4 ủến 10 m3/tấn than.
Tại bể than ủồng bằng Sụng Hồng, trong quỏ trỡnh thăm dũ dầu khớ ủó phỏt hiện ở tất cả cỏc bồn trầm tớch ủều gặp cỏc lớp than (mà chủ yếu là than nõu), phõn bổ tới ủộ sõu hơn 2.500 mét, ước tính trữ lượng khoảng hơn 200 tỷ tấn. Số liệu về khí than ở miền võng Hà Nội cũn ớt, nhưng cũng ủó cho chỳng ta những thụng tin lý thỳ: tại giếng khoan số 1(Tiờn Hưng) cú 4 vỉa than (từ ủộ sõu 1.460 một ủến 1.530 một), tất cả ủều cú khớ.
a) Thành phần các loại khí
Từ vật liệu ban ủầu(thực vật) trải qua một quỏ trỡnh dài của lịch sử ủịa chất chỳng bị chụn vựi và biến ủổi thành than với mức ủộ biến chất khỏc nhau ủược gọi là quỏ trỡnh than húa(coalcification). Trong quỏ trỡnh than húa ủú ủó sản sinh ra khớ(chủ yếu là khớ
metan), khối lượng khớ phụ thuộc vào nguồn gốc vật chất tạo than ban ủầu và mức ủộ biến chất của than.
Trong các vỉa than và trầm tích chứa than, khí thiên nhiên tồn tại khá phong phú và ủa dạng, cỏc dạng khớ gồm cú: carbuahydro từ khớ metan(CH4) ủến Hecxan(C6H14), carbuahydro giới hạn (CnH2n) như etilic (C2H4), propan (C3H6), ủúng vai trũ quan trọng nhất là khớ carbuahydro dóy ủồng ủẳng của metan. Ngoài ra cũn một số dạng khớ khỏc như: cacbonic (CO2), nitơ (N2), Hydro (H2), hydrosulfur (H2S).
Nhỡn chung thành phần húa học cỏc loại khớ trong than và ủỏ võy quanh là khỏ giống nhau, chủ yếu là khớ nitơ(N2), cacbonic(CO2), hydro(H2), mrtan (CH4), ủặc trưng cho cỏc chất khớ ủược sinh thành từ trầm tớch chứa than, trong ủú hàm lượng khớ nitơ thường là cao còn lại các khí khác có hàm lượng thấp.
+ Khớ carbonic (CO2): ủược thành tạo do quỏ trỡnh phõn huỷ cỏc chất hữu cơ cú trong trầm tớch kể cả than và sự oxy hoỏ cỏc khớ cacbuahyủro hấp phụ trong ủỏ của khối vật thể hay là khí cacbonic có nguồn gốc sinh hoá.
Khớ carbonic tồn tại trong than và hấp phụ trong ủỏ cũn cú một lượng khỏ lớn hoà tan trong nước, ủặc biệt càng xuống sõu hàm lượng carbonic hoà tan trong nước càng cao. Hàm lượng khớ cacbonic hoà tan trong nước ớt hay nhiều ủiều cú lợi cho việc khai thác không phải mất công chống ăn mòn thiết bị.
+ Khớ nitơ (N2): là loại khớ phổ biến nhất chỳng ủựơc tạo thành trong quỏ trỡnh tạo than và cũn cú liờn quan ủến sự xõm nhập từ khớ quyển vào.
+ Khí hydro (H2): là loại khí có hàm lượng ít nhất so với các loại khí khác trong hỗn hợp khớ than, về nguồn gốc của hydro trong trầm tớch chứa than cho ủến nay người ta chưa lý giải ủược một cỏch ủầy ủủ, người ta cho rằng sự cú mặt của chỳng cú thể là do quá trình phân huỷ và biến chất than sinh ra.
+ Khí metan (CH4):làloại khí cháy nó là thành phần cơ bản trong các hỗn hợp khớ ở dạng hấp phụ trong cỏc vỉa than và ủỏ võy quanh; ngoài ra metan hoà tan trong nước với hàm lượng tương ủối cao. Khớ metan ủược tạo thành do nguồn gốc nguyờn sinh trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo than.
b) Sự dịch chuyển và phõn ủới khớ.
Cỏc chất khớ ủược tạo ra trong trầm tớch chứa than với hàm lượng khỏc nhau, ủộ chứa khớ tự nhiờn của cỏc vỉa than khụng phải giữ nguyờn ở trạng thỏi ban ủầu mà cú sự phõn bố lại tạo ra sự khỏc biệt về thành phần khớ cũng như ủộ chứa khớ tự nhiờn trong than và ủỏ võy quanh. Nguyờn nhõn tạo ra sự dịch chuyển khớ là do tổ hợp cỏc yếu tố kiến tạo như ủứt góy, uốn nếp và quỏ trỡnh biến chất than; cấu tạo ủất ủỏ khỏc nhau như ủộ rỗng, ủộ thẩm thấu khớ cũng tham gia vào việc di chuyển của cỏc chất khớ. Theo chiều sõu ủịa tầng thỡ thấy rằng càng xuống sõu ủộ rỗng càng giảm, trong một ủịa tầng ủộ thấm khớ cũng khỏc nhau theo khụng gian 3 chiều: song song với mặt lớp, vuụng với mặt lớp và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu.
đá vây quanh có ựộ rỗng và ựộ thấm khắ cũng khác nhau, sét kết ựược coi là màn chắn khớ thỡ cỏt kết lại là ủới thụng khớ (cho khớ thoỏt qua dễ dàng).
Cỏc yếu tố ủịa chất tạo ra ủặc ủiểm phõn bố khớ trong trầm tớch chứa than ở mỗi vựng cú sự khỏc nhau, chủ yếu do nguồn gốc thành tạo khỏc nhau như ủầm lầy lục ủịa, ngập mặn ven biển, vũng vịnh. Các loại khí tồn tại trong trầm tích chứa than có nguồn gốc nguyờn sinh là vi sinh vật thỡ giàu khớ nhất; ủới khớ hấp thụ liờn quan ủến nguồn gốc thứ sinh trong trầm tớch lục ủịa hạt thụ thỡ nghốo khớ hơn, chủ yếu là khớ metan hàm lượng thấp. Như vậy cỏc vỉa than nằm ở ủộ sõu lớn do cúlớp ủất phủ dày nờn quỏ trỡnh trao ủổi khớ trong trầm tớch than với khớ quyển là rất ớt do ủú nghốo metan..