我國關閉煤礦潛在資源分析及二次利用前景

張飛燕，紀開鑫，韓 穎

(1.河南理工大學安全科學與工程學院，河南省焦作市，454003；2.煤炭安全生產與清潔高效利用省部共建協同創新中心，河南省焦作市，454003；3.河南理工大學能源科學與工程學院，河南省焦作市，454003；4.中原經濟區煤層(頁巖)氣河南省協同創新中心，河南省焦作市，454003；5.深井巖層控制與瓦斯抽采國家安監局科技支撐平臺，河南省焦作市，454003；6.河南省瓦斯地質與瓦斯治理重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，河南省焦作市，454003)

煤炭產業涉及范圍廣、從業人員多，是我國國民經濟的基礎產業，關系到經濟增長和社會發展的大局。隨著社會發展，越來越多的新能源被開發利用，煤炭市場將在一定程度上處于供需節奏錯配狀態。為推進供給側結構性改革、深入化解煤炭產業產能過剩、推動實現煤炭企業的脫困轉型發展，自2016年起，中央企業科學處置“僵尸企業”和治理困難企業(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、產能10億t/a，提前2年完成“十三五”去產能目標任務。

自2015年國家實施煤炭去產能政策以來，國內相關學者也對關閉煤礦潛在資源進行了分析探索。2018年，袁亮[1]強調煤礦直接關閉會導致資源的極大浪費，開發利用關閉煤礦潛在資源刻不容緩；任輝等[2-4]提出只有建立規范系統地資源評價體系才能確保我國關閉煤礦潛在資源得到有效開發利用；李柯巖[5]通過列舉分析關閉煤礦二次利用難題提出相關建議；張農等[6]統計我國廢棄煤礦分布特征，為開發利用關閉煤礦資源提供了參考。

以上分析研究表明，煤礦關閉后，仍有大量的剩余煤炭、礦井水、煤層氣、地下空間、生態開發及工業旅游資源等可以使用。但受傳統觀念的影響，一些煤礦管理粗放，沒有正確認識關閉煤礦后依然賦存的資源，并且有的關閉煤礦不加管理而嚴重影響生態環境[7]。

筆者通過列舉不同類型關閉煤礦潛在資源來進行討論，分析我國關閉煤礦潛在資源二次利用的可行性，并對如何實現關閉煤礦資源二次利用提出合理化建議。

1 煤礦關閉帶來的負面效應分析

我國關閉煤礦普遍采用直接關閉的方式，這極大地浪費了可用資源，造成財產損失，也使后續的礦山安全與環境存在隱患。

(1)關閉煤礦瓦斯泄漏。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通縫隙，當煤礦關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，甚至引發火災或瓦斯爆炸事故。另外，甲烷氣體的溫室效應是CO2的22倍，如果不進行系統治理，將會導致環境更加惡劣[8]。

(2)地質災害。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，導致地表建筑物、鐵路、公路等受到嚴重破壞。露天礦會出現水土流失以及排土場邊坡不穩定等地質災害，井工煤礦會發生地表變形、開裂、塌陷等事故[9]。

(3)地下水污染引發環境問題。礦井水中含有毒有害物質，地下水串層污染易在煤礦開采發生[3]。當煤礦關閉后，水位回彈升高，大量污染物被礦井水攜帶并通過采空區裂隙等進入飲用水層，進而造成水體污染。同時，礦井水會在橫向上沿各含水層擴散，造成一定范圍的水體污染。礦井水如若處理不當，突入周邊生產礦井，將對煤礦安全生產造成影響。同時，礦井排水也會造成嚴重污染。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、有毒有害物質嚴重超標的河東煤田柳林趙家莊煤礦采空區積水[11-12]造成的危害等。

(4)引發生態問題。煤礦大量關閉后，沒有及時進行環境治理和土地復墾，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地面沉陷，進而形成大面積積水，尤其在徐州、濟寧、淮河附近等地，極大地影響了當地的地貌、水資源、生態環境等[5]。

2 我國關閉煤礦潛在資源類型及二次利用前景

在不符合經濟與環境協調發展的落后煤礦相繼關閉之后，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、地熱等。

2.1 剩余煤炭資源

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

2.2 礦井水資源

據統計，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閉而逐漸恢復，礦井水位也會因此快速回升，進而導致采空區大量積水。如因周邊小煤礦關閉而導致礦井涌水量增加了4倍的陽泉蔭營礦[16]。為了使生態恢復的同時解決礦區缺水問題，有效避免水資源浪費和污染，合理有效開發利用采空區積水和礦井水變得迫在眉睫。

2.3 煤層氣資源

關閉煤礦中有很多煤炭殘留，大量煤層氣賦存其中。根據國家能源局統計，高瓦斯煤礦在全國已報廢關閉煤礦中占70%[17]，其中大部分瓦斯會逸散到大氣中成為具有溫室效應的氣體，或發生瓦斯燃燒、爆炸等事故。據統計，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83%。由全國典型礦區關閉/廢棄煤礦調研結果可知，山西省對于關閉煤礦瓦斯資源的抽采量最高[18-19]，西南及東北地域關閉煤礦中雖賦含大量瓦斯資源，但其關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利用前景。

2.4 地下空間資源

由礦井的規模與其井巷可利用地下空間的比例系數，以60萬m3計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]。晉能控股集團晉華宮礦和長平礦是當前山西關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深厚，侏羅紀煤層地質景觀奇特鮮明，在項目“煤都井下探秘游”的依托下，成為了2005年國內第一批次的國家礦山公園。而長平礦則轉型為井下探秘游項目，主要包括現代科技、探險體驗、煤炭開采等。全球問題如全球變暖、自然災害頻發、環境惡化等日益突出，合理開發利用關閉/廢棄煤礦的空間資源將成為人類未來活動的趨勢，也將是人類可持續發展的主要途徑[20]。

2.5 生態開發及工業旅游資源

礦井遺址、沒有受礦業活動擾動的自然人文資源和具有開發潛力的土地資源是關閉/廢棄煤礦生態旅游開發的主要類型[4]。我國旅游具有獨特性和稀缺性。一般情況下，礦區都距離城區較遠，其自然生態環境良好，使關閉/廢棄煤礦旅游有了不一樣的優勢，吸引力也會大幅增加。通過關閉/廢棄煤礦資源儲量巨大，開發前景廣闊、廢棄礦區獨一無二的旅游價值、工業旅游供不應求等優勢，可以使關閉/廢棄煤礦轉型為礦業旅游，既能健全旅游的公共服務體系，也能提高關閉/廢棄煤礦的商業價值。如桃花溝景區、晉能控股集團長平礦、杜兒坪礦偏橋溝、太原西山萬畝生態園等。

3 關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閉煤礦潛在資源利用的迫切性，但關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。曾經粗獷的生產管理模式使許多煤礦在未經過嚴密的閉坑地質報告和驗收的情況下更迭產權，導致無法準確評估關閉/廢棄煤礦剩余煤炭資源。我國煤炭資源采出率低，煤系礦產資源品種多、儲量大，但實際中常開采單一的煤炭資源，造成大量礦產資源的浪費。

(2)關閉煤礦信息化程度不高。龐大雜亂的相關煤礦資料數據，粗放管理、質量參差不齊、資料難收集、共享程度低等，使得關閉煤礦資料現狀不容樂觀。在關閉煤礦的整個資源環境評估過程中，需要地球物理、地球化學、遙感綜合性應用高度有機結合，為進一步綜合利用提供依據。然而，關閉煤礦地質礦產資料的存儲管理以及提取使用都較為落后，沒有系統甄別地質環境信息的技術和方法，這也使關閉煤礦剩余資源評估更加困難，無法滿足剩余資源快速準確評估的需求。

(3)關閉煤礦剩余資源評價體系未建立。目前，尚未建立系統的關閉煤礦資源與環境評價體系。需要用完善、統一的評價方法與評價手段對去產能及關閉煤礦剩余資源進行有效評估，進而制定合理的關閉煤礦綜合開發利用方案。我國尚處于去產能及關閉煤礦剩余資源綜合利用模式研究和示范的萌芽期。

(4)缺少完善的關閉煤礦綜合開發利用的政策法規。部分關閉煤礦不嚴格執行關閉標準，礦業時代礦業權主體及后礦業時代資源、環境礦業權主體責任不明確，政策法規落實不到位，安全隱患巨大。現有的政策法規也沒有對關閉煤礦后期再利用做出相關規定，導致大量資金浪費或是無法開發利用的剩余資源。

4 關閉煤礦二次利用的解決方案

(1)開展去產能及關閉煤礦可利用資源調研。由政府主管部門牽頭，相關部門協助，以自然資源部儲量評審委員會關閉煤礦資料為基礎，對全國去產能及關閉煤礦可利用資源的數量、分布等相關信息進行調查和評價，全面掌握去產能及關閉煤礦基本情況和資源狀況，為國家相關決策提供詳細的數據支撐。

(2)加強完善資料管理與歸檔。當前，煤炭行業供給側結構性改革持續推進，關閉礦井數量日益增多，“十四五”期間煤礦數量還將進一步壓縮。面對不斷增多的關閉煤礦，建立關閉煤礦檔案刻不容緩。關閉煤礦應按照“一礦一檔”的原則將關閉煤礦資料進行收集整理歸檔，為建立規范的關閉煤礦管理制度以及關閉煤礦信息資料共享系統打下基礎，增加關閉煤礦資源二次利用的可行性。

(3)構建關閉煤礦資源評價體系。關閉煤礦中還賦存大量可用資源，根據完善統一的標準體系對這些資源進行正確、合理、有效地評估，才能更好地利用關閉煤礦剩余資源。選擇資源豐富、地質條件優良、經濟價值高、便于開發利用的關閉煤礦作為首要研究對象，開展先導示范工程，系統構建關閉煤礦資源評價體系。

5 結語

在當前關閉煤礦數量逐年增多、其潛在剩余資源豐富的大背景下，出臺相關關閉煤礦管理和開發利用標準的政策和制度，并進行關閉煤礦資源摸底、開發利用可行性評價，統籌國內關閉煤礦的管理和資源的二次利用非常必要。同時，應牢記“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，因地制宜，在保證關閉煤礦安全環保的基礎上開發利用關閉煤礦資源，使自然、資源、經濟和諧統一。