顧大釗院士：應(yīng)在煤礦建設(shè)更多地下水庫(kù)

“煤炭開(kāi)發(fā)會(huì)產(chǎn)生大量礦井水，傳統(tǒng)思路是將這些礦井水外排。目前，開(kāi)采1t 煤炭大約產(chǎn)生2m3礦井水，全國(guó)每年有近50 億t 礦井水未能得到有效利用。”近日，中國(guó)工程院院士、煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任顧大釗指出，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵在水，有必要改變傳統(tǒng)開(kāi)采思路，將礦井水作為重要的水資源保護(hù)、利用起來(lái)。

◆生態(tài)保護(hù)的最大挑戰(zhàn)是缺水

全國(guó)14個(gè)大型煤炭基地中有9個(gè)在黃河流域，其產(chǎn)量占了全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的近70%。作為我國(guó)最重要的煤炭資源富集區(qū)、原煤生產(chǎn)加工區(qū)和煤炭產(chǎn)品轉(zhuǎn)換區(qū)，黃河流域也承載著巨大的環(huán)境壓力，尤其在晉陜蒙寧甘等生態(tài)環(huán)境極度脆弱的西部地區(qū)，水的問(wèn)題越來(lái)越凸顯。

顧大釗認(rèn)為，目前，黃河流域高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)保護(hù)面臨的最大挑戰(zhàn)是水資源短缺，尤其在西部地區(qū)，地表水蒸發(fā)量很大，礦井水外排會(huì)加劇區(qū)域內(nèi)水量減少。“煤炭開(kāi)采對(duì)黃河流域地下水結(jié)構(gòu)和徑流的影響主要有水量和水質(zhì)兩方面。”顧大釗指出，正常情況下，煤炭開(kāi)采會(huì)破壞地下含水層進(jìn)而產(chǎn)生礦井水，礦井水外排后地下水位下降，往往有黃河水補(bǔ)給，因此對(duì)黃河水的水量有影響；同時(shí)，如果礦井水礦化度高或流經(jīng)地表被污染，沒(méi)有處理好就外排，最終匯集到黃河也會(huì)影響其水質(zhì)。

但他也指出，只要進(jìn)行科學(xué)開(kāi)采和處理，煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)黃河流域水資源和地表生態(tài)的影響是可控的。以國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)為例，神東礦區(qū)每年約產(chǎn)生1 億m3礦井水，通過(guò)煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)技術(shù)，礦井水利用率達(dá)到82%，其中用作礦區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)的礦井水分別占35.1%、24.0%和15.3%，給礦區(qū)外供水占7.6%。

隨著人們生態(tài)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，煤炭開(kāi)采理念也發(fā)生了明顯變化，不再停留于“把煤采出來(lái)就行”的階段，開(kāi)始更多地關(guān)注整個(gè)開(kāi)采前后的生態(tài)環(huán)保問(wèn)題。據(jù)介紹，神東礦區(qū)在煤炭開(kāi)采前植被覆蓋率只有3%～11%，開(kāi)采后經(jīng)過(guò)復(fù)墾，植被復(fù)墾率已達(dá)到80%。

顧大釗同時(shí)指出：“煤礦開(kāi)采的不僅是煤炭資源，還有礦井水資源，如果將礦井水保存下來(lái)，并處理干凈，是很寶貴的資源。”

◆有多少湯泡多少饃，要把“湯”保護(hù)好

從幾近荒漠到植被大面積覆蓋，位于缺水地區(qū)的神東礦區(qū)是如何做到的？

顧大釗娓娓道來(lái)：“1995年我初到神華集團(tuán)時(shí)，正在建設(shè)大柳塔和補(bǔ)連塔，建井時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然地面很干，但地下有很多水。神東地區(qū)缺水，年降水量還不到400ml/m2，地表水蒸發(fā)量卻高達(dá)2000～2500ml/m2，把礦井水外排很快就會(huì)蒸發(fā)。周邊水源緊張，地下水又這么多，這個(gè)矛盾該如何解決？”

“開(kāi)始我們嘗試先把水抽到地面保存，但地表水滲漏、蒸發(fā)嚴(yán)重，水還容易受污染變質(zhì)，而且在地面建設(shè)小水庫(kù)涉及多方因素，難度比較大；接著，在大柳塔嘗試保水開(kāi)采技術(shù)，如充填開(kāi)采、限高開(kāi)采，雖然含水層保住了，但不僅煤炭資源幾乎要扔掉一半，效率還很低，一個(gè)工作面一年產(chǎn)量連100萬(wàn)t都達(dá)不到；最后，我們?cè)O(shè)想，煤炭開(kāi)采完垮下去的巖體空隙是否可作為天然存水空間，直接把水保存在井下？于是嘗試用人工壩體將周邊煤柱圍起來(lái)，形成擋水壩體，建造成地下水庫(kù)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，效果很好，又進(jìn)一步建設(shè)調(diào)水設(shè)施和水處理設(shè)施。”

從神東煤炭集團(tuán)了解到，該集團(tuán)采用煤礦地下水庫(kù)技術(shù)，已建成33 座地下水庫(kù)，最大儲(chǔ)水量約3100 萬(wàn)m3，每年給礦區(qū)供水近7000 萬(wàn)m3，占礦區(qū)年用水量的95%以上。

“有多少湯泡多少饃，煤炭開(kāi)采不是沒(méi)‘湯’，而是‘湯’留不住。”顧大釗指出，把煤炭開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生的“湯”保護(hù)好、利用好，能更好踐行黃河流域“以水而定、量水而行”的理念。神東礦區(qū)煤礦地下水庫(kù)，不僅可將礦井水大量?jī)?chǔ)存在井下，減少蒸發(fā)損失；且由于可準(zhǔn)確測(cè)控井下礦井水的狀況，進(jìn)而避免礦井水害事故，確保礦井安全；還可以為井下和地面供水，解決缺水難題。

◆需求牽引，堅(jiān)持保護(hù)與開(kāi)發(fā)并舉

是什么成就了煤礦地下水庫(kù)？“需求牽引。”顧大釗表示，煤礦地下水庫(kù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，是煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)技術(shù)的一種。

“這一系統(tǒng)工程，實(shí)際上是工程超前了技術(shù)，技術(shù)超前了理論。為更好地在黃河流域推廣應(yīng)用，我們現(xiàn)在正在補(bǔ)課，更深入系統(tǒng)地進(jìn)行基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，這正是煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在干的事。”顧大釗同時(shí)指出，隨著黃河流域西部地區(qū)煤炭開(kāi)采逐漸由淺層向深部轉(zhuǎn)移，水資源保護(hù)技術(shù)難度更大，礦井水質(zhì)也更趨復(fù)雜，也將面臨一系列新的技術(shù)挑戰(zhàn)。

顧大釗強(qiáng)調(diào)，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展要先解決水的問(wèn)題，礦井水高效利用的戰(zhàn)略意義更加凸顯，理念、技術(shù)、管理都要不斷更新。

顧大釗認(rèn)為，在黃河流域進(jìn)行煤炭開(kāi)發(fā)，要堅(jiān)持水資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)并舉。一方面，重要水源地、生態(tài)保護(hù)區(qū)要科學(xué)實(shí)施分區(qū)開(kāi)采，采用水資源保護(hù)性開(kāi)采措施；另一方面，要充分認(rèn)識(shí)到煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)屬性。

同時(shí)，他還指出：“西部煤炭大規(guī)模高效率開(kāi)采必然破壞含水層，在經(jīng)濟(jì)可行的前提下要盡量保護(hù)含水層，若無(wú)法很好保護(hù)含水層，可考慮換個(gè)思路，將注意力放在水資源保護(hù)上，將這些水儲(chǔ)存井下并高效利用，也是對(duì)水資源的有效保護(hù)。”另外，礦井水要按實(shí)際需求進(jìn)行分級(jí)處理、分質(zhì)利用，充分利用礦區(qū)特有優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)低成本處理，科學(xué)合理制定礦井水排放和利用標(biāo)準(zhǔn)，避免增加不必要的處理成本和企業(yè)負(fù)擔(dān)。