未來中國煤炭工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵制約因素研究

文/康榮

伴隨中國經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的逐步推進，能源消耗仍將穩(wěn)步增長。由于中國受能源結(jié)構(gòu)特征的影響，在過去的時間內(nèi)，能源的發(fā)展過度依賴于煤炭，使煤炭長期處于超強度開發(fā)利用狀態(tài)，在保障國家能源安全的同時，也引發(fā)一系列環(huán)境問題。因此，未來煤炭可持續(xù)開發(fā)不單純是煤炭資源問題，它一方面受制于資源量、資源賦存條件等，另一方面，煤炭分布區(qū)水資源、土地資源和生態(tài)環(huán)境承載能力等也制約了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、煤炭深部開采技術(shù)的制約

從目前煤炭資源狀況看，盡管中國煤炭資源總量豐富，但深部煤炭資源所占比重大。與美國、俄羅斯、澳大利亞等主要煤炭資源國家相比，中國煤炭資源埋藏相對較深。

經(jīng)初步統(tǒng)計，中國煤炭資源保有儲量中，300m以淺的占36.1%；300～600m的占44.6%；600～1000m的占19.3%，平均開采深度為400m，適合露天開采的儲量僅占4%。此外，煤田地質(zhì)構(gòu)造相對比較復(fù)雜，從煤層傾角變化條件看，煤層傾角小于5°的近水平煤層資源量僅占9%左右，傾角在5°～15°的緩傾斜煤層資源量占60%左右，傾角在15°～45°的傾斜煤層資源量約占28%，大于45°的急傾斜煤層資源量約占2%，在現(xiàn)有煤礦中，以簡單構(gòu)造類型為主的煤礦分布范圍小。同時，中國煤炭資源分布與經(jīng)濟發(fā)展水平呈逆向分布，東部地區(qū)煤炭需求量大，但資源短缺，而且東部地區(qū)煤炭開發(fā)早，大部分生產(chǎn)礦井的開采深度已達500～1000m，且煤礦的開采深度以每年8～12m的速度增加，深部煤炭開發(fā)所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害將日趨嚴重，主要表現(xiàn)為巖爆、突水、頂板大面積來壓和采空區(qū)失穩(wěn)為代表的一系列災(zāi)害性事故。當前還沒有技術(shù)可以保證深部開采的安全可靠問題。

二、水資源條件的制約

未來中國主要依靠中西部的富煤區(qū)，但是這些地區(qū)大多處于干旱半干旱的缺水區(qū)域，水資源條件不可避免地成為開發(fā)西部煤田的重要制約因素。中國主要產(chǎn)煤區(qū)嚴重缺水，但是煤礦每年必須排放的礦井水數(shù)量巨大，礦井水利用地區(qū)分布不均衡。中國東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，國土面積約占全國的27.5%，查明煤炭資源量僅占全國的7%，而水資源總量年均20224億m3，占全國的71.9%。中部區(qū)國土面積約占全國的17.2%，查明煤炭資源量占全國已探明煤炭資源量的73.6%，而水資源總量年均6397億m3，占全國的22.7%，特別是中部的晉陜蒙寧區(qū)，查明煤炭資源量占全國的64.4%，而水資源總量僅占全國的2.6%。西部自給區(qū)（帶）面積約占全國的35.4%，查明煤炭資源量1279.37億t，占全國的11.6%，而水資源總量僅占全國的4.6%。因此，開發(fā)中國中西部煤田，不僅要做好煤炭資源的準備，而且還要做好水資源的準備。

另外，未來對新疆等西部地區(qū)的煤炭開發(fā)，涉及遠距離運輸條件和運輸成本，很可能要通過煤炭化工、煤炭制氣等辦法，用管道輸送以降低成本來解決。這樣的一些工藝也是極其消耗水資源的，也加劇了水資源短缺的矛盾。

三、自然生態(tài)的制約

煤炭資源富集地區(qū)生態(tài)脆弱，大幅度增加煤炭資源產(chǎn)量將受到制約。如秦嶺—大別山以北的北方地區(qū)，大部分為大陸性干旱、半干旱氣候帶，尤其是大興安嶺和太行山以西地區(qū)，年降雨量大部分在400mm以下，氣候干旱少雨，土地荒漠化十分嚴重。黃土高原地區(qū)溝壑縱橫，水土流失十分嚴重，泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻繁，植被覆蓋率低，生態(tài)環(huán)境十分脆弱；而這一地區(qū)集中了中國近90%煤炭資源。總體而言，新疆等富煤區(qū)煤炭資源豐富，但生態(tài)環(huán)境本底條件差，脆弱的生態(tài)條件極易遭到破壞。近期大幅度增加開發(fā)將受區(qū)域環(huán)境容量限制，同時，也受到運輸條件、市場需求、開發(fā)的經(jīng)濟性等因素的制約。

四、土地資源的制約

目前中國煤炭主要生產(chǎn)省與糧食主產(chǎn)省復(fù)合比重大，在13個糧食主產(chǎn)省中有12個也是煤炭主產(chǎn)省。將中國煤炭資源分布圖與土地利用現(xiàn)狀圖疊加后發(fā)現(xiàn)，僅煤炭資源與耕地資源分布的復(fù)合面積就占中國耕地總面積的42.7%，其中煤炭保有資源與耕地復(fù)合面積占耕地總面積的10.8%。采煤塌陷、挖損、壓占等破壞了大量耕地，無疑會加劇中國人多地少、耕地資源不足的狀況。

截至目前，中國采煤塌陷土地面積已達80萬公頃且仍以約4萬公頃/年的速度遞增，采煤破壞土地復(fù)墾率僅為12%，遠低于發(fā)達國家65%的平均水平。2005年以來，煤矸石年排放量達到1.8億t左右，其綜合利用率雖有較快增長，但截至2007年底僅為66%，低于發(fā)達國家90%的利用水平，且有約為38億t的累計存量。

五、大氣減排的約束

2008年，中國煤礦抽放瓦斯約58億m3，利用量為17億m3，利用率僅為29%。此外，煤矸石自燃、煤炭運輸、瓦斯排放等均加重了大氣污染。

中國火力發(fā)電排放的二氧化硫、氮氧化物以及煙塵總量分別占全國排放量的45%、41%和30%。粗略估計，煤電占化石能源燃燒二氧化碳排放的40%左右。燃煤蒸汽發(fā)電是煤電的在役主力技術(shù)，其技術(shù)發(fā)展方向是不斷提高蒸汽初參數(shù)和優(yōu)化熱力循環(huán)，例如超臨界、超超臨界和AD700℃。除常規(guī)煤粉鍋爐外，循環(huán)流化床技術(shù)在中國也得到了較好的發(fā)展。煤和生物質(zhì)摻燒發(fā)電可有效減少煤電的二氧化碳排放，應(yīng)得到大力發(fā)展。

由于煤炭資源自身特點以及煤炭資源分布區(qū)自然與社會經(jīng)濟環(huán)境特點，不同地區(qū)煤炭開發(fā)均受到一定條件的約束。要做到既保障國家能源安全，又要對采煤區(qū)域的水、土、生態(tài)環(huán)境的影響控制在環(huán)境容量許可范圍內(nèi)，是中國煤炭可持續(xù)開發(fā)突破約束瓶頸、實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)與利用的關(guān)鍵。

針對這些情況，中國的煤炭工業(yè)發(fā)展、煤炭開發(fā)，要綜合考慮市場需求、經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，在環(huán)境容量許可范圍內(nèi)調(diào)控煤炭開采規(guī)模，實行煤炭開發(fā)總量控制，根據(jù)環(huán)境承載力的地域差異考慮煤炭開發(fā)的時序安排。解放受水威脅的東部煤炭資源，合理開發(fā)西部煤炭資源，加快研發(fā)和推廣西部礦區(qū)煤炭資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開采技術(shù)。應(yīng)統(tǒng)籌考慮源頭控制、采中防范和采后治理，深入研究和推廣“保水開采”技術(shù)、“充填開采”技術(shù)、“煤與瓦斯共采”技術(shù)等。革新現(xiàn)有塌陷地復(fù)墾技術(shù)，因地制宜地拓寬塌陷地利用方向，推廣塌陷地動態(tài)預(yù)復(fù)墾技術(shù)。對新產(chǎn)生的煤矸石等煤礦固體廢棄物應(yīng)加大綜合利用和無害化處理，同時應(yīng)加快煤矸石山的治理進度。充分利用礦井水資源，提高瓦斯綜合利用水平。完善煤礦環(huán)境治理的保障體系，包括建立礦山關(guān)閉審批、管理與實施體系，完善的法規(guī)體系、科學(xué)健全的土地復(fù)墾保證金制度，將為實現(xiàn)煤礦環(huán)境治理目標和煤炭可持續(xù)開發(fā)提供有效的保障。