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让废弃矿井“重生”——访中国工程院院士袁亮
价值中国推荐 2018-07-04 13:53 能源评论2018年第2期 解读此文 收藏此文

  1月5日,国家发改委等12部委公布《关于进一步推进煤炭企业兼并重组转型升级的意见》。一方面,这意味着新的发展契机即将来临;另一方面,随着煤炭去产能加速,大批煤矿被淘汰,成为废弃矿井。能否充分挖掘废弃矿井的煤、气、水、地热、空间价值并实现精准开发,对于产业发展和区域经济而言意义重大。本刊日前采访了中国工程院院士、安徽理工大学副校长袁亮,他认为,我国废弃矿井资源利用必须走智能精准开发之路,应将废弃矿井纳入区域经济和社会发展中统筹部署、科学规划,实现煤炭精准开发、科学闭坑与灾害治理、去产能资源综合利用、生态环境恢复美化的全生命周期的可持续发展,变产煤为产电、产气、产水、产氧。

  文/本刊记者  王伟

  迫在眉睫


  《能源评论》:在大力推进煤炭企业兼并重组转型升级的去产能路径下,您认为,关注废弃矿井资源利用的必要性在哪里?

  袁亮:与西方国家不同,我国95%以上的煤矿建于新中国成立后。新中国成立至今已开采煤炭近70年,部分矿井生命周期已经或即将结束。考虑到安全、经济、环境等因素,未来将有大批矿井退出历史舞台。关井时,如果不采取相应的措施,为将来利用早做准备,那么未来再想利用,难度和成本均会增加。这意味着,系统研究废弃矿井资源开发利用战略迫在眉睫。

  《能源评论》:目前国内废弃矿井数量是多少?

  袁亮:近年来实施的煤炭去产能政策,促使一批资源枯竭及落后产能矿井和露天矿坑加快关闭,形成大量的废弃矿井。“十二五”期间,我国淘汰落后煤矿7100处,淘汰落后产能5.5亿吨/年,其中关闭煤矿产能3.2亿吨/年。中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”研究结果表明,预计到2020年,我国废弃矿井数量将达到1.2万处,到2030年数量将到达1.5万处。

  《能源评论》:提起废弃矿井,人们首先会想到破败不堪的矿坑、满目疮痍的厂房,您认为,这些设施究竟还有多大价值?

  袁亮:矿井关闭或去产能后,仍赋存着多种巨量的可利用资源,比如煤、气、水、地热、空间等。按每个矿井地下资源空间60万立方米计算,1.2万个就是72亿立方米,这相当于一座千万人口大城市的空间。目前的废弃矿井中赋存煤炭资源量高达420亿吨,非常规天然气近5000亿立方米,并且还具有丰富的矿井水资源、地热资源、空间资源和旅游资源等。

  如果直接关闭矿井,而不开展废弃矿井资源的再开发利用,不仅造成资源的巨大浪费,还有可能诱发后续的安全、环境及社会等问题。开展我国废弃矿井资源智能精准开发利用研究,不仅能够减少资源浪费、变废为宝,提高废弃矿井资源开发利用效率,而且可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展的战略路径,推动资源枯竭型城市转型发展。

  世界难题

  《能源评论》:自工业革命以来,欧美等现代采矿工业发达国家,也产生了巨量的关闭/废弃矿井,他们在这方面有何经验可资借鉴?

  袁亮:开发利用好关闭/废弃矿井资源是世界性难题。美国、德国、英国等发达国家也只是进行了探索研究,仍未形成可推广的成熟模式。

  在利用废弃煤矿建设地下储气库方面:1963年,美国利用Denver附近的Leyden废弃煤矿(距地表240米至260米),建成世界上首座废弃煤矿地下储气库,形成1.4亿立方米的储气能力。1975年,比利时在Anderlues建成废弃煤矿地下储气库,形成1.8亿立方米的储气能力。1982年,比利时在Peronnes建成废弃煤矿地下储气库,形成1.2亿立方米的储气能力。

  在利用废弃矿井处置低中放废物方面:1967~1978年,德国Asse盐矿开始处置低中放废物,共处置12.5万个低中放废物桶。德国Konrad铁矿于2007年建设低中放废物处置巷道,预计2019年,该矿将开始处置低中放废物。

  实践表明,像皮肤病等疾病,在地下的治疗效果要好于地面;由于井下恒温,所以在井下建设冷库,成本要低很多。国外废弃矿井的资源开发利用,堪称各具特色:建设深地科学实验室、压缩空气蓄能发电站、地下医院、开发旅游等等,不一而足。

  《能源评论》:在未来发展的过程中,我们应如何看待国外的经验和做法,有没有可能采用现成的模式?

  袁亮:我国对废弃矿井资源开发利用的研究起步较晚,基础理论研究薄弱,关键技术不成熟,且由于我国煤矿地质条件复杂、阶段性废弃矿井数量大等特殊条件,难以直接引进国外利用模式。同时,国外相关法律法规非常健全,有一套体系支撑废弃矿井资源开发利用。如果直接照搬国外做法,会水土不服,因此要在借鉴的基础上,走中国特色的废弃矿井资源开发利用之路。运用现代化信息技术,以多物理场耦合、智能感知、智能控制等技术为指导,实现我国废弃矿井资源的精准开发与利用。

  《能源评论》:随着煤炭等行业的大规模产能退出,诸多矿井加速关闭退出,在综合开发利用方面,我国有何进展?

  袁亮:目前我国废弃矿井资源开发利用整体处于试验阶段,比较成熟的是利用废弃盐矿矿井建设地下储气库。如在金坛地区成功改造3口废弃老腔,形成近5000万立方米的工作气量,云应、淮安、平顶山等盐矿去产能老腔改造储气库工作正在开展。安徽含山石膏矿计划利用去产能矿山采空区改建储油库,建成后预计可形成500万立方米的储油量。此外,截至2013年,我国已建成开放或获批在建的国家矿山公园共有70多个,其中包括河北唐山开滦煤矿国家矿山公园、太原西山国家矿山公园、焦作缝山国家矿山公园等。

    精准施策

    《能源评论》:您认为,推进废弃矿井综合利用战略,对煤炭企业的意义在哪里?

    袁亮:由于煤矿生产的特殊性,随着煤矿关闭,设备基本上全部报废。如果开发废弃矿井资源,对煤炭企业等于净增加产值,会让废弃矿井获得第二次生命。所以煤炭企业特别愿意干,只是目前还不知道怎么干。

    《能源评论》:这是否意味着,煤炭企业应该调整思路,统筹考虑综合利用废弃矿井的资源?

    袁亮:对煤炭企业而言,需要转换思维方式:以前是只管挖煤,未来可考虑开发废弃矿井,挖掘水、煤层气、地下空间、工业旅游等资源潜力;以前是只重视煤的能源属性,未来应同等重视煤的材料属性等多元属性,把资源优势转变为经济、环境、科技优势。这可间接地推动煤炭去产能工作,把井下与地上资源合起来用。通过井下与地上的结合,我们可以既保证安全、经济、环保,又能最大限度地开发利用煤炭、煤层气、水、巷道空间等资源。

    《能源评论》:下一步,我国废弃矿井资源开发的主要方向和内容是什么?

    袁亮:为进一步加强废弃矿井资源开发利用力度,需将废弃矿井纳入区域经济和社会发展中统筹部署、科学规划,把握废弃矿井开发利用的挑战和机遇,实现煤炭精准开发、科学闭坑与灾害治理、去产能资源综合利用、生态环境恢复美化的全生命周期的可持续发展,变产煤为产电、产气、产水,变产二氧化碳为产氧气。根据我国区域分布特征和复杂多样性的废弃矿井状况创新几种发展模式,建立示范工程,在全国推广应用,推动我国能源经济安全绿色可持续发展。

    《能源评论》:目前我国废弃矿井资源开发利用战略有没有明确的时间表或路线图?

    袁亮:初步的目标是:力争2020年废弃矿井开发利用率达到20%以上,全面启动废弃矿井资源开发利用;2030年废弃矿井开发利用率达到30%以上,开发利用技术达到国际先进水平;2050年废弃矿井开发利用率达到50%以上。

    《能源评论》:在推动过程中,需要解决哪些问题?如何具体实施?

    袁亮:在科学技术方面要解决的难题主要包括:一是地下煤炭气化高效转化耦合机制及开发利用技术体系。二是基于安全智能的废弃矿井地下空间储物环境控制机理。三是基于多场耦合的废弃矿井水及非常规能源智能精准开发。四是构建废弃矿井可再生能源开发与微电网输能模式。五是构建基于生态修复与环境支持的废弃矿井工业旅游开发模式。

    未来,我们要构建废弃矿井资源开发利用顶层设计与战略规划指导体系,提出工程科技攻关研究计划建议,形成示范工程指导意见,促进多学科交叉研究发展。最终,制定废弃矿井开发利用的相关政策规划,为国家相关方面提供决策参考和支撑。

    在具体实施时,我们首先会在东部、东北三省等资源枯竭矿区,以及山西、陕西等产煤大省调研,根据各矿具体条件,制定因地适宜的废弃矿井资源开发利用方法,实现因地制宜、精准施策。
责任编辑:Karen
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