我國關(guān)閉煤礦潛在資源分析及二次利用前景

張飛燕，紀(jì)開鑫，韓 穎

(1.河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南省焦作市，454003；2.煤炭安全生產(chǎn)與清潔高效利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，河南省焦作市，454003；3.河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，河南省焦作市，454003；4.中原經(jīng)濟(jì)區(qū)煤層(頁巖)氣河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南省焦作市，454003；5.深井巖層控制與瓦斯抽采國家安監(jiān)局科技支撐平臺，河南省焦作市，454003；6.河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，河南省焦作市，454003)

煤炭產(chǎn)業(yè)涉及范圍廣、從業(yè)人員多，是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展的大局。隨著社會發(fā)展，越來越多的新能源被開發(fā)利用，煤炭市場將在一定程度上處于供需節(jié)奏錯配狀態(tài)。為推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、深入化解煤炭產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩、推動實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)的脫困轉(zhuǎn)型發(fā)展，自2016年起，中央企業(yè)科學(xué)處置“僵尸企業(yè)”和治理困難企業(yè)(以下簡稱“處僵治困”)取得良好成效。截至2020年底，淘汰退出煤礦5 500處、產(chǎn)能10億t/a，提前2年完成“十三五”去產(chǎn)能目標(biāo)任務(wù)。

自2015年國家實(shí)施煤炭去產(chǎn)能政策以來，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者也對關(guān)閉煤礦潛在資源進(jìn)行了分析探索。2018年，袁亮[1]強(qiáng)調(diào)煤礦直接關(guān)閉會導(dǎo)致資源的極大浪費(fèi)，開發(fā)利用關(guān)閉煤礦潛在資源刻不容緩；任輝等[2-4]提出只有建立規(guī)范系統(tǒng)地資源評價體系才能確保我國關(guān)閉煤礦潛在資源得到有效開發(fā)利用；李柯巖[5]通過列舉分析關(guān)閉煤礦二次利用難題提出相關(guān)建議；張農(nóng)等[6]統(tǒng)計(jì)我國廢棄煤礦分布特征，為開發(fā)利用關(guān)閉煤礦資源提供了參考。

以上分析研究表明，煤礦關(guān)閉后，仍有大量的剩余煤炭、礦井水、煤層氣、地下空間、生態(tài)開發(fā)及工業(yè)旅游資源等可以使用。但受傳統(tǒng)觀念的影響，一些煤礦管理粗放，沒有正確認(rèn)識關(guān)閉煤礦后依然賦存的資源，并且有的關(guān)閉煤礦不加管理而嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境[7]。

筆者通過列舉不同類型關(guān)閉煤礦潛在資源來進(jìn)行討論，分析我國關(guān)閉煤礦潛在資源二次利用的可行性，并對如何實(shí)現(xiàn)關(guān)閉煤礦資源二次利用提出合理化建議。

1 煤礦關(guān)閉帶來的負(fù)面效應(yīng)分析

我國關(guān)閉煤礦普遍采用直接關(guān)閉的方式，這極大地浪費(fèi)了可用資源，造成財(cái)產(chǎn)損失，也使后續(xù)的礦山安全與環(huán)境存在隱患。

(1)關(guān)閉煤礦瓦斯泄漏。井筒封閉存在疏漏，同時存在其他人為通道，因此井下與地面存有導(dǎo)通縫隙，當(dāng)煤礦關(guān)閉后就會有大量瓦斯通過上述通道逸散出來，造成人、畜等中毒，甚至引發(fā)火災(zāi)或瓦斯爆炸事故。另外，甲烷氣體的溫室效應(yīng)是CO2的22倍，如果不進(jìn)行系統(tǒng)治理，將會導(dǎo)致環(huán)境更加惡劣[8]。

(2)地質(zhì)災(zāi)害。因開采煤炭引起的塌陷，會形成大量塌陷盆地，改變了地表的坡度，使土壤侵蝕和退化，導(dǎo)致地表建筑物、鐵路、公路等受到嚴(yán)重破壞。露天礦會出現(xiàn)水土流失以及排土場邊坡不穩(wěn)定等地質(zhì)災(zāi)害，井工煤礦會發(fā)生地表變形、開裂、塌陷等事故[9]。

(3)地下水污染引發(fā)環(huán)境問題。礦井水中含有毒有害物質(zhì)，地下水串層污染易在煤礦開采發(fā)生[3]。當(dāng)煤礦關(guān)閉后，水位回彈升高，大量污染物被礦井水?dāng)y帶并通過采空區(qū)裂隙等進(jìn)入飲用水層，進(jìn)而造成水體污染。同時，礦井水會在橫向上沿各含水層擴(kuò)散，造成一定范圍的水體污染。礦井水如若處理不當(dāng)，突入周邊生產(chǎn)礦井，將對煤礦安全生產(chǎn)造成影響。同時，礦井排水也會造成嚴(yán)重污染。如太原西山地表水被牛家口煤礦老窯水污染，下游的晉祠泉煤礦也慘遭威脅[10]，以及重金屬、有毒有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)的河?xùn)|煤田柳林趙家莊煤礦采空區(qū)積水[11-12]造成的危害等。

(4)引發(fā)生態(tài)問題。煤礦大量關(guān)閉后，沒有及時進(jìn)行環(huán)境治理和土地復(fù)墾，會加重土壤侵蝕，造成土壤貧瘠、生物多樣性驟降等。如地下水位淺的黃淮平原在開采煤層后引發(fā)地面沉陷，進(jìn)而形成大面積積水，尤其在徐州、濟(jì)寧、淮河附近等地，極大地影響了當(dāng)?shù)氐牡孛?、水資源、生態(tài)環(huán)境等[5]。

2 我國關(guān)閉煤礦潛在資源類型及二次利用前景

在不符合經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的落后煤礦相繼關(guān)閉之后，仍賦存大量可用資源，包括剩余的煤炭、煤層氣(非常規(guī)資源的甲烷，賦存于地下煤礦、水資源和土壤資源中)、礦井水、地下空間、地?zé)岬取?/p>

2.1 剩余煤炭資源

“我國煤炭資源高效回收及節(jié)能戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目指出，我國關(guān)閉/廢棄煤礦數(shù)量到2030年將達(dá)1.5萬處[13]。由于受開采技術(shù)的限制，我國僅有30%的礦井采出率[10]，關(guān)閉/廢棄煤礦潛在煤炭資源儲量十分豐富。關(guān)閉煤礦有2種類型，一種是資源枯竭型煤礦，另外一種則為政策性關(guān)閉煤礦。據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，關(guān)閉煤礦中遺留壓占的煤炭儲量在400億t以上[14]。因此，對我國關(guān)閉煤礦剩余煤炭資源進(jìn)行二次利用具有十分廣闊的發(fā)展空間。

2.2 礦井水資源

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國地下水資源豐富的礦井約占30%[15]。我國每年有約80億t的礦井水因煤炭開采而形成，但其利用率僅為25%，每年有60億t礦井水損失掉，約占我國工業(yè)和民用缺水量的60%[10]。礦井水資源有多種類型，主要有清潔礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含有特殊污染物的礦井水5種[11]。天然流場會隨著煤礦關(guān)閉而逐漸恢復(fù)，礦井水位也會因此快速回升，進(jìn)而導(dǎo)致采空區(qū)大量積水。如因周邊小煤礦關(guān)閉而導(dǎo)致礦井涌水量增加了4倍的陽泉蔭營礦[16]。為了使生態(tài)恢復(fù)的同時解決礦區(qū)缺水問題，有效避免水資源浪費(fèi)和污染，合理有效開發(fā)利用采空區(qū)積水和礦井水變得迫在眉睫。

2.3 煤層氣資源

關(guān)閉煤礦中有很多煤炭殘留，大量煤層氣賦存其中。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，高瓦斯煤礦在全國已報(bào)廢關(guān)閉煤礦中占70%[17]，其中大部分瓦斯會逸散到大氣中成為具有溫室效應(yīng)的氣體，或發(fā)生瓦斯燃燒、爆炸等事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國煤層氣資源量為36.8萬億m3。其中，9大盆地煤層氣資源量占比高達(dá)83%。由全國典型礦區(qū)關(guān)閉/廢棄煤礦調(diào)研結(jié)果可知，山西省對于關(guān)閉煤礦瓦斯資源的抽采量最高[18-19]，西南及東北地域關(guān)閉煤礦中雖賦含大量瓦斯資源，但其關(guān)閉煤礦瓦斯抽采二次利用率低，剩余煤層氣資源具有良好的開發(fā)利用前景。

2.4 地下空間資源

由礦井的規(guī)模與其井巷可利用地下空間的比例系數(shù)，以60萬m3計(jì)算單個煤礦地下空間，到2030年我國廢棄煤礦地下空間約為90億m3[1]。晉能控股集團(tuán)晉華宮礦和長平礦是當(dāng)前山西關(guān)閉煤礦二次利用地下空間資源較為成熟的案例。晉華宮國家礦山公園采煤歷史文化底蘊(yùn)深厚，侏羅紀(jì)煤層地質(zhì)景觀奇特鮮明，在項(xiàng)目“煤都井下探秘游”的依托下，成為了2005年國內(nèi)第一批次的國家礦山公園。而長平礦則轉(zhuǎn)型為井下探秘游項(xiàng)目，主要包括現(xiàn)代科技、探險體驗(yàn)、煤炭開采等。全球問題如全球變暖、自然災(zāi)害頻發(fā)、環(huán)境惡化等日益突出，合理開發(fā)利用關(guān)閉/廢棄煤礦的空間資源將成為人類未來活動的趨勢，也將是人類可持續(xù)發(fā)展的主要途徑[20]。

2.5 生態(tài)開發(fā)及工業(yè)旅游資源

礦井遺址、沒有受礦業(yè)活動擾動的自然人文資源和具有開發(fā)潛力的土地資源是關(guān)閉/廢棄煤礦生態(tài)旅游開發(fā)的主要類型[4]。我國旅游具有獨(dú)特性和稀缺性。一般情況下，礦區(qū)都距離城區(qū)較遠(yuǎn)，其自然生態(tài)環(huán)境良好，使關(guān)閉/廢棄煤礦旅游有了不一樣的優(yōu)勢，吸引力也會大幅增加。通過關(guān)閉/廢棄煤礦資源儲量巨大，開發(fā)前景廣闊、廢棄礦區(qū)獨(dú)一無二的旅游價值、工業(yè)旅游供不應(yīng)求等優(yōu)勢，可以使關(guān)閉/廢棄煤礦轉(zhuǎn)型為礦業(yè)旅游，既能健全旅游的公共服務(wù)體系，也能提高關(guān)閉/廢棄煤礦的商業(yè)價值。如桃花溝景區(qū)、晉能控股集團(tuán)長平礦、杜兒坪礦偏橋溝、太原西山萬畝生態(tài)園等。

3 關(guān)閉煤礦二次利用亟待解決的問題

隨著時間的推移，越來越多的人意識到關(guān)閉煤礦潛在資源利用的迫切性，但關(guān)閉煤礦二次利用還需解決許多問題，如資源賦存特征模糊、開發(fā)利用形式不夠多元化、利用率低等。

(1)剩余煤炭資源賦存特征模糊。曾經(jīng)粗獷的生產(chǎn)管理模式使許多煤礦在未經(jīng)過嚴(yán)密的閉坑地質(zhì)報(bào)告和驗(yàn)收的情況下更迭產(chǎn)權(quán)，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確評估關(guān)閉/廢棄煤礦剩余煤炭資源。我國煤炭資源采出率低，煤系礦產(chǎn)資源品種多、儲量大，但實(shí)際中常開采單一的煤炭資源，造成大量礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)。

(2)關(guān)閉煤礦信息化程度不高。龐大雜亂的相關(guān)煤礦資料數(shù)據(jù)，粗放管理、質(zhì)量參差不齊、資料難收集、共享程度低等，使得關(guān)閉煤礦資料現(xiàn)狀不容樂觀。在關(guān)閉煤礦的整個資源環(huán)境評估過程中，需要地球物理、地球化學(xué)、遙感綜合性應(yīng)用高度有機(jī)結(jié)合，為進(jìn)一步綜合利用提供依據(jù)。然而，關(guān)閉煤礦地質(zhì)礦產(chǎn)資料的存儲管理以及提取使用都較為落后，沒有系統(tǒng)甄別地質(zhì)環(huán)境信息的技術(shù)和方法，這也使關(guān)閉煤礦剩余資源評估更加困難，無法滿足剩余資源快速準(zhǔn)確評估的需求。

(3)關(guān)閉煤礦剩余資源評價體系未建立。目前，尚未建立系統(tǒng)的關(guān)閉煤礦資源與環(huán)境評價體系。需要用完善、統(tǒng)一的評價方法與評價手段對去產(chǎn)能及關(guān)閉煤礦剩余資源進(jìn)行有效評估，進(jìn)而制定合理的關(guān)閉煤礦綜合開發(fā)利用方案。我國尚處于去產(chǎn)能及關(guān)閉煤礦剩余資源綜合利用模式研究和示范的萌芽期。

(4)缺少完善的關(guān)閉煤礦綜合開發(fā)利用的政策法規(guī)。部分關(guān)閉煤礦不嚴(yán)格執(zhí)行關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)，礦業(yè)時代礦業(yè)權(quán)主體及后礦業(yè)時代資源、環(huán)境礦業(yè)權(quán)主體責(zé)任不明確，政策法規(guī)落實(shí)不到位，安全隱患巨大?，F(xiàn)有的政策法規(guī)也沒有對關(guān)閉煤礦后期再利用做出相關(guān)規(guī)定，導(dǎo)致大量資金浪費(fèi)或是無法開發(fā)利用的剩余資源。

4 關(guān)閉煤礦二次利用的解決方案

(1)開展去產(chǎn)能及關(guān)閉煤礦可利用資源調(diào)研。由政府主管部門牽頭，相關(guān)部門協(xié)助，以自然資源部儲量評審委員會關(guān)閉煤礦資料為基礎(chǔ)，對全國去產(chǎn)能及關(guān)閉煤礦可利用資源的數(shù)量、分布等相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)查和評價，全面掌握去產(chǎn)能及關(guān)閉煤礦基本情況和資源狀況，為國家相關(guān)決策提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。

(2)加強(qiáng)完善資料管理與歸檔。當(dāng)前，煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革持續(xù)推進(jìn)，關(guān)閉礦井?dāng)?shù)量日益增多，“十四五”期間煤礦數(shù)量還將進(jìn)一步壓縮。面對不斷增多的關(guān)閉煤礦，建立關(guān)閉煤礦檔案刻不容緩。關(guān)閉煤礦應(yīng)按照“一礦一檔”的原則將關(guān)閉煤礦資料進(jìn)行收集整理歸檔，為建立規(guī)范的關(guān)閉煤礦管理制度以及關(guān)閉煤礦信息資料共享系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，增加關(guān)閉煤礦資源二次利用的可行性。

(3)構(gòu)建關(guān)閉煤礦資源評價體系。關(guān)閉煤礦中還賦存大量可用資源，根據(jù)完善統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系對這些資源進(jìn)行正確、合理、有效地評估，才能更好地利用關(guān)閉煤礦剩余資源。選擇資源豐富、地質(zhì)條件優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)價值高、便于開發(fā)利用的關(guān)閉煤礦作為首要研究對象，開展先導(dǎo)示范工程，系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)閉煤礦資源評價體系。

5 結(jié)語

在當(dāng)前關(guān)閉煤礦數(shù)量逐年增多、其潛在剩余資源豐富的大背景下，出臺相關(guān)關(guān)閉煤礦管理和開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)的政策和制度，并進(jìn)行關(guān)閉煤礦資源摸底、開發(fā)利用可行性評價，統(tǒng)籌國內(nèi)關(guān)閉煤礦的管理和資源的二次利用非常必要。同時，應(yīng)牢記“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，因地制宜，在保證關(guān)閉煤礦安全環(huán)保的基礎(chǔ)上開發(fā)利用關(guān)閉煤礦資源，使自然、資源、經(jīng)濟(jì)和諧統(tǒng)一。