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顾大钊院士:应在煤矿建设更多地下水库
2021-03-29 11:10       来源:中国能源报       作者:       分享:














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生态保护的最大挑战是缺水

全国14个大型煤炭基地中有9个在黄河流域,其产量占了全国煤炭总产量的近70%。作为我国最重要的煤炭资源富集区、原煤生产加工区和煤炭产品转换区,黄河流域也承载着巨大的环境压力,尤其在晋陕蒙宁甘等生态环境极度脆弱的西部地区,水的问题越来越凸显。


顾大钊认为,目前,黄河流域高质量发展和生态保护面临的最大挑战是水资源短缺,尤其在西部地区,地表水蒸发量很大,矿井水外排会加剧区域内水量减少。“煤炭开采对黄河流域地下水结构和径流的影响主要有水量和水质两方面。”顾大钊指出,正常情况下,煤炭开采会破坏地下含水层进而产生矿井水,矿井水外排后地下水位下降,往往有黄河水补给,因此对黄河水的水量有影响;同时,如果矿井水矿化度高或流经地表被污染,没有处理好就外排,最终汇集到黄河也会影响其水质。


但他也指出,只要进行科学开采和处理,煤炭开发对黄河流域水资源和地表生态的影响是可控的。以国家能源集团神东煤炭集团为例,神东矿区每年约产生1亿立方米矿井水,通过煤炭开采水资源保护技术,矿井水利用率达到82%,其中用作矿区生产、生活和生态的矿井水分别占35.1%、24.0%和15.3%,给矿区外供水占7.6%。


随着人们生态保护意识的加强,煤炭开采理念也发生了明显变化,不再停留于“把煤采出来就行”的阶段,开始更多地关注整个开采前后的生态环保问题。据介绍,神东矿区在煤炭开采前植被覆盖率只有3%-11%,开采后经过复垦,植被复垦率已达到80%。


顾大钊同时指出:“煤矿开采的不仅是煤炭资源,还有矿井水资源,如果将矿井水保存下来,并处理干净,是很宝贵的资源。”



有多少汤泡多少馍,要把“汤”保护好



从几近荒漠到植被大面积覆盖,位于缺水地区的神东矿区是如何做到的?


“1995年我初到神华集团时,正在建设大柳塔和补连塔,建井时发现,虽然地面很干,但地下有很多水。神东地区缺水,年降水量还不到400毫升/平方米,地表水蒸发量却高达2000-2500毫升/平方米,把矿井水外排很快就会蒸发。周边水源紧张,地下水又这么多,这个矛盾该如何解决?”顾大钊向记者娓娓道来:


开始我们尝试先把水抽到地面保存,但地表水渗漏、蒸发严重,水还容易受污染变质,而且在地面建设小水库涉及多方因素,难度比较大;


接着,在大柳塔尝试保水开采技术,如充填开采、限高开采,虽然含水层保住了,但不仅煤炭资源几乎要扔掉一半,效率还很低,一个工作面一年产量连100万吨都达不到;


最后,我们设想,煤炭开采完垮下去的岩体空隙是否可作为天然存水空间,直接把水保存在井下?于是尝试用人工坝体将周边煤柱围起来,形成挡水坝体,建造成地下水库。经过试验,效果很好,又进一步建设调水设施和水处理设施。


记者从神东煤炭集团了解到,该集团采用煤矿地下水库技术,已建成33座地下水库,最大储水量约3100万立方米,每年给矿区供水近7000万立方米,占矿区年用水量的95%以上。


“有多少汤泡多少馍,煤炭开采不是没‘汤’,而是‘汤’留不住。”顾大钊指出,把煤炭开采过程产生的“汤”保护好、利用好,能更好践行黄河流域“以水而定、量水而行”的理念。神东矿区煤矿地下水库,不仅可将矿井水大量储存在井下,减少蒸发损失;且由于可准确测控井下矿井水的状况,进而避免矿井水害事故,确保矿井安全;还可以为井下和地面供水,解决缺水难题。



需求牵引,坚持保护与开发并举



是什么成就了煤矿地下水库?“需求牵引。”顾大钊告诉记者,煤矿地下水库是一个系统工程,是煤炭开采水资源保护技术的一种。


“这一系统工程,实际上是工程超前了技术,技术超前了理论。为更好地在黄河流域推广应用,我们现在正在补课,更深入系统地进行基础研究和技术开发,这正是‘煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室’正在干的事。”顾大钊同时指出,随着黄河流域西部地区煤炭开采逐渐由浅层向深部转移,水资源保护技术难度更大,矿井水质也更趋复杂,也将面临一系列新的技术挑战。


顾大钊强调,黄河流域生态保护和高质量发展要先解决水的问题,矿井水高效利用的战略意义更加凸显,理念、技术、管理都要不断更新。


顾大钊认为,在黄河流域进行煤炭开发,要坚持水资源保护与开发并举。一方面,重要水源地、生态保护区要科学实施分区开采,采用水资源保护性开采措施;另一方面要充分认识到煤炭开发对水资源的开发属性。


同时,他还指出:“西部煤炭大规模高效率开采必然破坏含水层,在经济可行的前提下要尽量保护含水层,若无法很好保护含水层,可考虑换个思路,将注意力放在水资源保护上,将这些水储存井下并高效利用,也是对水资源的有效保护。”另外,矿井水要按实际需求进行分级处理、分质利用,充分利用矿区特有优势,实现低成本处理,科学合理制定矿井水排放和利用标准,避免增加不必要的处理成本和企业负担。


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