基于環(huán)境治理的關(guān)閉煤礦瓦斯和水資源利用探討

耿建軍

(中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039)

0 引言

我國因資源枯竭和淘汰落后產(chǎn)能等政策性原因關(guān)閉煤礦數(shù)量巨大，據(jù)統(tǒng)計2000—2015年全國累計關(guān)閉煤礦1.8萬余處。2016—2017年關(guān)閉退出煤礦3 000余處，全國煤礦數(shù)量已從2015年的1.08萬處減少到2017年的7 000處左右。由于煤礦集中關(guān)閉且缺乏完善的管理制度，大量的煤礦關(guān)閉給社會造成極大的環(huán)境和安全隱患。近年來有專家、學(xué)者不斷提出關(guān)閉煤礦資源利用和礦井全生命周期的理論，也有很多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)嘗試進(jìn)行了關(guān)閉煤礦瓦斯和水資源綜合利用研究和實踐。筆者在梳理、調(diào)研關(guān)閉煤礦采空區(qū)資源利用的基礎(chǔ)上，就關(guān)閉煤礦資源利用與環(huán)境治理的辯證關(guān)系，提出了自己的一些認(rèn)識和基本思路，以期與讀者共同探討。

1 關(guān)閉煤礦存在的環(huán)境和安全問題

我國煤礦關(guān)閉由于政策性原因比較集中，方式簡單，多數(shù)礦井僅是撤離了設(shè)備、封閉了井筒，沒有考慮后續(xù)的環(huán)境和安全問題，也沒有進(jìn)行任何技術(shù)處理，對后期可利用的資源沒有進(jìn)行前期論證。為部分關(guān)閉礦井一方面存在安全隱患，另一方面給后續(xù)的資源合理利用造成很大困難。

1.1 關(guān)閉煤礦瓦斯泄露

煤礦關(guān)閉后，會有大量的瓦斯溢散到巷道或采空區(qū)裂隙空間，井筒封閉不嚴(yán)，開采期間的地面抽采設(shè)施處理不當(dāng)，存在與地面的導(dǎo)通裂隙、斷層或其它人為通道等，造成瓦斯泄露，輕者導(dǎo)致人、蓄、野生生物中毒，重者會引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故。這類事故在煤層易燃、埋淺且無地下水的關(guān)閉礦井最易發(fā)生。如陽泉市上社煤炭有限責(zé)任公司2006年發(fā)生的廢棄瓦斯爆炸事故，就屬此例。

即便對于嚴(yán)密封閉的礦井，在礦井水位回彈壓力和覆巖圍壓下也會產(chǎn)生高壓瓦斯氣體積聚，一旦隨著不斷發(fā)育的地裂縫或薄弱通道涌出，就極易發(fā)生安全事故。根據(jù)某企業(yè)提供的關(guān)閉煤礦采空區(qū)瓦斯抽采的生產(chǎn)信息，存在個別關(guān)閉礦井地下巷道瓦斯壓力過高，生產(chǎn)施工時常常伴有嚴(yán)重的井噴，致使生產(chǎn)套管無法下入。因此，煤礦關(guān)閉后的覆巖移動和瓦斯動態(tài)監(jiān)測工作非常必要。

關(guān)閉煤礦瓦斯沿著通向地表的通道泄露，溢散到大氣之中，還會造成大氣污染。甲烷氣體是一種潔凈的能源，同時也是大氣中重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)要比二氧化碳高出22 倍。據(jù)專家統(tǒng)計，我國廢棄礦井中賦存煤炭高達(dá)420億t，煤層氣近5 000億m3，若不加以嚴(yán)格管理，長期以往，將會造成嚴(yán)重的環(huán)境危害。

《煤層氣排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21522-2008)對煤炭生產(chǎn)企業(yè)的瓦斯排放標(biāo)準(zhǔn)做了明確規(guī)定，但對于關(guān)閉(廢棄)煤礦的瓦斯溢散管理尚存在缺失。

1.2 地下水污染

煤礦關(guān)閉后，水位回彈升高，礦井水經(jīng)煤層、巷道、裂隙滲出后，攜帶大量污染物質(zhì)通過采空裂隙帶、導(dǎo)水?dāng)鄬?、陷落柱、封閉不良鉆孔進(jìn)入飲用水層形成串層污染，并橫向上沿各含水層擴(kuò)散，其影響范圍小則幾公里，大則十幾至幾十公里，如在山東某些礦區(qū)，由于關(guān)閉煤礦地下水污染，致使這些礦區(qū)的人畜吃水困難。

如果回彈水位高于地表，污染的煤礦地下水會從低洼地帶流出，對周邊土壤、河流等形成嚴(yán)重污染。如貴州凱里魚洞河流域，由于煤礦無序開采、廢棄礦井常年疏于治理等歷史遺留問題，地下水已通過煤層形成酸性廢水涌出地表，造成河流污染。

關(guān)閉或廢棄煤礦如處理不當(dāng)，礦井水會通過斷層、裂隙等通道滲入、或突入到周邊的生產(chǎn)礦井，威脅煤礦安全的同時通過礦井排水形成嚴(yán)重污染。

2010年2月6日徐州旗山煤礦發(fā)生重大突水災(zāi)害，其突水原因是由于韓橋煤礦關(guān)閉后，停止抽排礦井水，致使水位上升水頭壓力增大，廢棄礦井水通過老礦區(qū)斷層裂隙突入旗山煤礦，為了保證煤礦安全，每天從廢棄煤礦和旗山煤礦中抽出礦井水逾20萬m3，其中鐵、錳離子濃度嚴(yán)重超標(biāo)，礦井水排出地表后導(dǎo)致周邊主要河道中鐵錳濃度超出地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)近200倍，受污染水體總量近1 000萬m3，不僅影響周邊30萬群眾的生活和生產(chǎn)，還直接威脅大運河這一重要飲用水源地的安全。

目前《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境(HJ 610-2011)》主要關(guān)注建設(shè)項目的影響評價，對煤礦這樣的重大工程項目，由于生產(chǎn)周期長，影響范圍大，閉坑時的水文地質(zhì)條件已經(jīng)與工程立項之初的環(huán)評要求大相徑庭，缺乏后續(xù)工程的評估標(biāo)準(zhǔn)或要求。

2 關(guān)閉煤礦資源利用存在問題

2.1 關(guān)閉煤礦瓦斯利用存在的主要問題

①關(guān)閉煤礦封閉不嚴(yán)，地下瓦斯通過蓋層或封閉不嚴(yán)的通道溢散殆盡，已無開采價值；

②關(guān)閉煤礦采空區(qū)和擾動區(qū)瓦斯被回灌礦井水淹沒，排水費用高，開采瓦斯不經(jīng)濟(jì)，且礦井水不經(jīng)處理排放會對環(huán)境產(chǎn)生二次危害；

③小煤窯雖然遺煤多，且有很多處在地下水位之上，地面抽采相對簡單，但由于資料不準(zhǔn)確、不完善造成井位選擇和施工困難，鉆井成功率低。以晉煤藍(lán)焰集團(tuán)為例，自2014年投入采空區(qū)瓦斯抽采項目以來，共施工采空區(qū)抽采井40余口，僅成功16口，成功率不足50%；

④關(guān)閉煤礦位置分散且沒有瓦斯輸送管道，無法經(jīng)濟(jì)利用，瓦斯發(fā)電總量小，并網(wǎng)困難；

⑤地下煤層氣資源經(jīng)煤炭開采賦存環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，且資料互相保密，資源量不清，資源評價需要投入大量的前期調(diào)查和勘探工作，對本來已是薄利或虧損的瓦斯抽采企業(yè)無力承擔(dān)；

⑥對于政策性關(guān)閉的瓦斯高突礦井，盡管有些煤層氣資源豐富，但由于導(dǎo)氣性差，抽采困難，難以取得經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 關(guān)閉煤礦地下水利用存在問題

煤礦開采為地下水提供了大量的儲水空間，但也成為重要的污染源。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，近幾年我國每年煤炭開采產(chǎn)生礦井水量約80億噸，但利用率僅為25%，約占我國工業(yè)和民用缺水量的60%。伴隨著大量煤礦關(guān)閉，大量礦井水在淹沒過程中水化學(xué)特征和污染因子更加復(fù)雜，處理難度更大，費用更高。且關(guān)閉煤礦大多分布在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的區(qū)域，無法進(jìn)入市場應(yīng)用。因此，一般除引發(fā)大面積污染和影響眼下的民生問題外，很少作為重點問題被關(guān)注。政府沒有處理的資金和能力，企業(yè)沒有處理、利用的積極性。

3 關(guān)閉煤礦環(huán)境治理與資源利用

3.1 環(huán)境治理與資源合理利用的辯證關(guān)系

在當(dāng)前社會發(fā)展階段，國家對環(huán)境問題的重視日益提升，環(huán)境問題成為人民生活質(zhì)量提升的關(guān)鍵和焦點問題，能源節(jié)約與綠色開發(fā)越來越成為社會轉(zhuǎn)型發(fā)展的主基調(diào)，如何科學(xué)的處理好關(guān)閉煤礦環(huán)境治理和一次性能源充分利用的關(guān)系，不僅是解決當(dāng)前環(huán)境問題的迫切需要，也涉及礦區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的可持續(xù)性。只有厘清了二者的辯證關(guān)系，才能達(dá)到事半功倍的效果。筆者認(rèn)為，在當(dāng)前形勢和條件下，關(guān)閉煤礦資源利用應(yīng)以有利于環(huán)境恢復(fù)和治理為前提，離開環(huán)境治理不切實際的搞資源開發(fā)，勢必形成更大的資源浪費，發(fā)展也不可持續(xù)；環(huán)境治理不兼顧資源的合理利用，在浪費資源的同時還會產(chǎn)生更嚴(yán)重的環(huán)境和安全隱患，也更達(dá)不到綠色發(fā)展的目的。

3.2 關(guān)閉煤礦環(huán)境治理與資源綜合利用要點分析

在關(guān)注資源充分、合理利用的同時，應(yīng)首先對關(guān)閉煤礦環(huán)境和安全問題進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的評估，以資源利用配合解決當(dāng)前急需解決的環(huán)境問題，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件允許的前提下，談關(guān)閉煤礦資源的合理利用。

通過環(huán)境、安全、資源要素的綜合調(diào)查與評估，按照對人、環(huán)境的危害程度和資源利用的環(huán)境效應(yīng)綜合處理關(guān)閉煤礦環(huán)境治理與資源綜合利用問題。

一是以是否可能引發(fā)災(zāi)難事件為最高評判原則，對于存在瓦斯突出和爆炸隱患的關(guān)閉礦井，必須盡快實施相應(yīng)的安全對策。對有瓦斯突出和封閉不嚴(yán)的礦井要首先開展調(diào)查，尤其是不按政策和技術(shù)要求封閉的小煤礦，首要問題是要對其展開安全性調(diào)查，達(dá)到封閉標(biāo)準(zhǔn)。

二是以是否危及人、畜及生物生態(tài)安全為次級評判標(biāo)準(zhǔn)，對關(guān)閉煤礦是否存在瓦斯泄露通道，地下水位回彈是否危及飲用水源地，是否可控等開展調(diào)查，并在調(diào)查的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的治理對策，先期進(jìn)行處置，處理越早，其導(dǎo)致的危害越小。

三是按照對當(dāng)前環(huán)境的一般性危害程度進(jìn)行排序，對于在一定范圍內(nèi)可控，暫時不會造成較大危害的關(guān)閉煤礦，可按照其影響范圍大小，投入治理的費用和社會效益進(jìn)行分級排序，逐步分階段加以解決。對于處理難度較大的水資源污染，首先以不繼續(xù)危害環(huán)境和人的生存安全為目標(biāo)，或者暫時性的避開污染區(qū)域，設(shè)立隔離區(qū)域等。

3.3 工作方向

基于環(huán)境治理的目標(biāo)開展關(guān)閉煤礦資源綜合利用的各項準(zhǔn)備工作，主要包括：

①制定關(guān)閉煤礦相關(guān)政策、評價標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，預(yù)留利用空間，對于即將關(guān)閉的礦井，應(yīng)充分開展環(huán)境安全評估研究和資源后期利用研究，在關(guān)閉之前做好各項處理措施，如，排水與瓦斯抽采的論證，必要的隔離封堵措施等。

②樹立礦井全生命周期的理念，實現(xiàn)環(huán)境持續(xù)改善和資源開發(fā)的綠色接替，重視礦業(yè)資產(chǎn)的后周期管理，隨著科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)提高，逐步將資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)納入一個統(tǒng)一的生態(tài)體系。

③建立完善的礦業(yè)開發(fā)資料管理體系，形成完整的數(shù)據(jù)管理庫，并對礦產(chǎn)開發(fā)階段形成的大量生產(chǎn)、勘探數(shù)據(jù)對社會公開，有利于煤礦關(guān)閉后資源利用的研究和技術(shù)突破。

④根據(jù)關(guān)閉煤礦的現(xiàn)狀和存在問題，在厘清安全、環(huán)境、資源利用的內(nèi)在關(guān)系的同時，提供相應(yīng)的政策規(guī)劃和資金支持，使之在有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。

4 結(jié)語

關(guān)閉煤礦資源綜合利用是環(huán)境和安全問題的延伸，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，重點關(guān)注關(guān)閉煤礦瓦斯和水資源利用難免會走不通，長遠(yuǎn)來看，應(yīng)從環(huán)境治理的角度思考當(dāng)下關(guān)閉煤礦存在的問題，在治理的過程中逐步提高資源利用的水平和能力，才是更加科學(xué)合理的。