“雙碳”目標(biāo)下的煤礦綠色發(fā)展道路分析

魏海青　翟武杰

摘要：中國(guó)力爭(zhēng)于2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。面對(duì)雙碳目標(biāo)，煤炭行業(yè)何去何從，當(dāng)下該做出怎樣的響應(yīng)？筆者從地?zé)崮茉淳C合利用與煤—熱共采、采空沉陷區(qū)利用等方面結(jié)合彬長(zhǎng)礦區(qū)實(shí)際對(duì)煤礦綠色低碳發(fā)展進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：雙碳;綠色發(fā)展;地?zé)崮茉淳C合利用

0 引言

彬長(zhǎng)礦區(qū)位于陜西省咸陽(yáng)市境內(nèi)，煤炭資源儲(chǔ)量豐富，災(zāi)害多元復(fù)雜，水、火、瓦斯、煤塵、沖擊地壓、地?zé)岬雀黝?lèi)災(zāi)害并存，嚴(yán)重制約著礦井的高質(zhì)量發(fā)展。在“雙碳”這一歷史課題面前，如何將災(zāi)害轉(zhuǎn)化為資源，成了擺在彬長(zhǎng)礦區(qū)面前的一道關(guān)鍵考題，筆者結(jié)合彬長(zhǎng)礦區(qū)實(shí)際對(duì)煤礦綠色低碳發(fā)展進(jìn)行分析。

1 地?zé)崮茉淳C合利用與煤—熱共采

彬長(zhǎng)礦區(qū)煤層埋藏深度一般在500～800m，地?zé)豳Y源豐富，井下平均地溫梯度為3.76℃/100m，屬高溫類(lèi)，煤系地層平均為5.24℃/100m，多數(shù)地區(qū)為一級(jí)、二級(jí)熱害區(qū)，夏季回采工作面溫度高達(dá)30℃，部分礦井甚至超過(guò)30℃，為解決地?zé)釋?duì)礦井生產(chǎn)造成的影響，通常采用局部機(jī)械制冷降溫、冰塊物理降溫等手段，同時(shí)采取縮短熱害崗位時(shí)間、發(fā)放透氣工作服和降溫藥品等方法，豐富的地?zé)崮茉礇](méi)有得到充分利用。在“雙碳”目標(biāo)下，在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效煤炭的同時(shí)，如何降低能耗，將熱害轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，綜合開(kāi)發(fā)地?zé)崮茉磳?duì)實(shí)現(xiàn)“出煤不用煤”顯得極為重要。

1.1采煤工作面端頭封堵隔熱降溫

積極研制新型發(fā)泡粉煤灰填充材料，通過(guò)采煤工作面端頭“上封下堵”充填泡沫混凝土，減少采空區(qū)漏風(fēng)及熱量向工作面逸散，從而減少工作面熱量補(bǔ)給。對(duì)工作面下端頭進(jìn)行封堵，減少工作面漏風(fēng)，削弱采空區(qū)遺煤緩慢氧化產(chǎn)熱和氣體流動(dòng);對(duì)工作面上隅角進(jìn)行封堵，減少采空區(qū)熱量逸散到工作空間。同時(shí)，盡量封堵支架后部，減小氣流從支架間隙漏進(jìn)采空區(qū)。通過(guò)綜合技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)“上封下堵中擋”，減少工作面向采空區(qū)漏風(fēng)，阻止采空區(qū)熱量向工作面散逸。

1.2巷道圍巖隔熱降溫

工作面風(fēng)流流經(jīng)的巷道圍巖不斷向巷道內(nèi)散發(fā)熱量，被帶到采煤工作面，形成熱污染，提高了工作面進(jìn)風(fēng)溫度。積極研制適合礦區(qū)的巖體隔熱材料，研發(fā)巷道圍巖復(fù)合阻熱圈隔熱技術(shù)，通過(guò)向巷道圍巖表面和內(nèi)部噴注隔熱材料，以限制圍巖內(nèi)部的熱量向巷道風(fēng)流中傳遞，降低工作面溫度進(jìn)風(fēng)溫度，形成隔熱降溫技術(shù)。[1]

1.3鉆孔及埋管采熱利用

結(jié)合彬長(zhǎng)礦區(qū)高地溫的實(shí)際情況，以及工作面前方需要大量鉆孔抽采瓦斯及防沖卸壓，在鉆孔中注入冷水循環(huán)，吸收煤巖熱量，獲得熱水。此外，還可以在采空區(qū)埋設(shè)U形管，參與采空區(qū)余熱循環(huán)，采出采空區(qū)余熱。工作面前方煤巖熱量和采空區(qū)余熱開(kāi)采，不僅可以采出部分煤巖熱量，而且減少了工作面煤壁散熱和采空區(qū)散熱，為工作面降溫創(chuàng)造有利條件，具有明顯的及節(jié)能減排綜合效益。

1.4地?zé)崮茉粗评浣禍?/p>

利用地?zé)崴疄闊嵩刺峁┑臒崮転閯?dòng)力，通過(guò)水源熱泵實(shí)現(xiàn)礦井水熱能利用。在夏季煤礦地面建筑物溫度高，而使用的水源溫度低，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段可以將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，從而將過(guò)高的熱量帶走，達(dá)到給建筑物降溫的目的;在冬季，則是利用熱泵技術(shù)從水源中汲取能量，通過(guò)水或空氣作為煤質(zhì)將汲取的熱量輸送到建筑設(shè)施中。與空氣熱泵相比，水源熱泵所排放污染物排相當(dāng)于減少了40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少30%以上，而且制冷劑比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充注量。熱泵供應(yīng)熱量過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染物，且占用空間小，無(wú)需遠(yuǎn)距離傳輸從而減少了熱量損耗。[2][3]

2 采空沉陷區(qū)利用

2.1沉陷區(qū)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)

彬長(zhǎng)五對(duì)礦井有大面積的沉陷搬遷區(qū)，可充分利用沉陷區(qū)、工業(yè)廣場(chǎng)、工業(yè)屋頂、生活區(qū)屋頂甚至廢棄的矸石山等，建立光伏電站替代礦區(qū)現(xiàn)有能源消耗，有效降低生產(chǎn)成本，降低能耗、低碳應(yīng)用也是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。到2030年，全國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上，屆時(shí)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)接近現(xiàn)有規(guī)模的3倍。[4]

2.2沉陷區(qū)植樹(shù)造林

1997年通過(guò)的《京都議定書(shū)》承認(rèn)森林碳匯對(duì)減緩氣候變暖的貢獻(xiàn)，并要求加強(qiáng)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和植被恢復(fù)及保護(hù)，允許通過(guò)開(kāi)展造林、再造林碳匯項(xiàng)目用于抵消減排指標(biāo)。由此可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)國(guó)內(nèi)碳交易市場(chǎng)成熟后，林業(yè)碳匯指標(biāo)將在未來(lái)成為一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)投資項(xiàng)目，既可以積累碳信用指標(biāo)，還能抵消一定量的碳排放。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)輕、中度沉陷區(qū)采取充填復(fù)墾，對(duì)于重度沉陷區(qū)則可以沿地形等高線根據(jù)高低起伏狀況就是修建梯田，形成梯田景觀。

2.3運(yùn)用景觀技術(shù)實(shí)施生態(tài)修復(fù)

通過(guò)合理選擇濕地景觀植物，綜合考慮植物的習(xí)性、空間梯度分布、四季濕地景觀的美觀、財(cái)力等積極構(gòu)造景觀濕地，因地制宜地采用帶狀生態(tài)攔阻、線狀生態(tài)攔阻、前置庫(kù)生態(tài)攔阻和濕地凈化萃取等模式，建設(shè)多元發(fā)展的人工濕地系統(tǒng)。以淮南市為例，淮南煤田探明產(chǎn)量占全省的70%，開(kāi)采煤礦歷史悠久，因此城市備受采煤沉陷區(qū)帶來(lái)的困擾，淮南市通過(guò)大力實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程、創(chuàng)新綜合治理模式等措施對(duì)采煤沉陷區(qū)進(jìn)行綜合整治，在沉陷區(qū)建立了大通生態(tài)公園、十澗湖國(guó)家城市濕地公園和舜耕山綠化等工程，進(jìn)行生態(tài)治理與恢復(fù)發(fā)展，不僅保護(hù)了環(huán)境，還有利于發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.4土地復(fù)墾與生態(tài)建設(shè)相結(jié)合

針對(duì)采煤沉陷區(qū)采用“挖深墊淺”“充填復(fù)墾”相結(jié)合，利用煤矸石、粉煤灰、劣質(zhì)土等開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物作為充填材料，通過(guò)邊采邊復(fù)的動(dòng)態(tài)復(fù)墾方式，既能縮短復(fù)墾時(shí)間，又能最大限度地保護(hù)耕地資源。山西省作為全國(guó)唯一的采煤塌陷區(qū)治理試點(diǎn)省份，近幾年重點(diǎn)推進(jìn)尾礦、煤矸石、粉煤灰等工程填充及生態(tài)填充利用，按照廢棄地整理、荒地重新復(fù)墾和建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)園實(shí)行“三步走”，同時(shí)積極爭(zhēng)取政府政策扶持，大力培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)實(shí)體，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷(xiāo)“一條龍”的規(guī)模經(jīng)營(yíng)，建設(shè)現(xiàn)代化生態(tài)莊園，融有機(jī)種植、養(yǎng)殖，集休閑、度假、采摘、游樂(lè)、餐飲等多功能配套設(shè)施為一體，將采空沉陷區(qū)變廢為寶。

3 結(jié)術(shù)語(yǔ)

在“雙碳”目標(biāo)下，所有煤炭能源企業(yè)都處于同一起跑線上，如何在這一歷史挑戰(zhàn)下抓住機(jī)遇，必須要堅(jiān)持走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳、安全智能的高質(zhì)量發(fā)展道路。一是要提高煤炭綠色智能化開(kāi)采水平，二是解決煤礦重大事故災(zāi)害的防控問(wèn)題，三是提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)煤炭清潔高效利用。原煤全部入洗是最大的節(jié)約，也是最有效的減排。出精煤，提高能效，減少用量，這是最經(jīng)濟(jì)的減排。環(huán)境不友好、安全條件差、煤質(zhì)不好的煤礦，必定在“雙碳”大潮之下率先退出。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫玉峰，李中才.地?zé)崮茉诘V山的應(yīng)用途徑和方法[J].礦業(yè)工程，2006（03）：48-50.

[2]劉紅麗.淺談水源熱泵技術(shù)在煤礦中的綜合應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2014（15）：178.[3]周瑞.煤礦開(kāi)采對(duì)水環(huán)境的影響及水資源保護(hù)對(duì)策[J].江西煤炭科技，2018（03）：194-196.

[4]楊曉玉，蘇立寧.采煤沉陷區(qū)綜合治理研究綜述與展望[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2019（05）：183-185+188.

作者簡(jiǎn)介：魏海青（1991-），男，陜西富平人，2016年6月畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事煤礦安全管理