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中國礦業報:以科技創新支撐新時代煤礦生態文明建設
——對話中國煤炭地質總局勘查研究總院院長譚克龍
發布日期:2019-10-09 瀏覽次數: 字號:[ ]

我國是煤炭大國。煤炭在我國一次能源消費中占據主導地位。煤炭消費主要集中在工業領域,約占全部消費量的95%。同時,作為全球最大的煤炭生產國和消費國的地位短時期很難改變。

山西素有“煤炭之鄉”的美稱,但長期的大范圍、高強度、高污染、低效率的煤炭開采,使山西面臨地面沉降、水土流失等較嚴重的生態環境危機。如何以科技創新破解生態環境之困,成為包括山西在內的國內所有煤炭主產區亟待解決的問題。


日前,由中國煤炭地質總局組織,中國煤炭地質總局勘查研究總院承辦的煤礦生態文明建設新技術研討會在山西召開。中國煤炭地質總局勘查研究總院院長譚克龍就新時代煤礦生態文明建設過程中科技創新發揮的作用做詳細闡述。

問:召開此次會議的背景和初衷是什么?

答:煤炭是我國主體能源,并且短期內地位難以改變。當前,我國華東、華南和東北地區的煤炭開發由于資源儲量、開采條件及環境約束的原因逐漸萎縮,煤炭開發等重心將轉移至西部地區。西部煤炭資源豐富,西部五省(陜、蒙、甘、寧、新)的煤炭資源占全國的60%以上,特別是鄂爾多斯盆地,煤炭資源開發潛力巨大,是我國重要的能源開發基地。但是西部地區生態環境脆弱,煤炭開發對生態環境產生嚴重的威脅。煤炭開采產生大量的固體廢棄物,現在我國由于煤炭開采產生的煤矸石存量有約50億噸,每年新增加近4億噸;由于煤礦開采形成的采煤沉陷區面積有2萬平方千米,而且每年以600平方千米的面積增加;煤礦每年開采排出的礦井水約有40億立方米,利用率不到一半。煤炭開采還產生了大量的廢氣、粉塵等。

盡管煤炭開發與生態環境保護在一定時期內存在一定的矛盾,但是通過科學研究和合理防治,完全能夠做到煤炭開發與生態環境保護并舉,實現協調發展。中國煤炭地質總局舉辦這次會議的目的就是為了踐行煤炭開發與生態環境保護協調發展的理念,推廣煤礦生態文明建設新技術,推動煤礦生態環境防治與綠色煤礦山建設。

問:此次會上提到的“新型覆巖離層注漿技術”能為綠色礦山建設解決哪些問題?對于煤礦生態文明建設有哪些促進作用?

答:此次交流我們主要是推廣應用“新型覆巖離層注漿技術”在煤礦中的產業化應用。2018年,我們勘查研究總院承擔實施了山西潞安集團夏店煤礦3117工作面的西風井、工業廣場和瓦斯泵站等建筑物下壓煤釋放和上覆建筑物保護工程項目,王莊煤礦8110工作面新208國道下壓煤釋放和公路保護工程項目。

這兩個項目已于2019年上半年全部完成,夏店項目釋放建筑物下煤炭資源37萬噸,王莊煤礦項目釋放公路下煤炭資源224萬噸,產生了可觀的經濟效益。夏店項目的工作面采高5.93米,工作面寬187米。經過10個月的地面連續觀測,夏店3117工作面的區域累計最大下沉量是65.54毫米,瓦斯泵站區域最大下沉量是6.73毫米,傾斜、曲率和水平變形值都非常小,達到“三下”采煤一級保護標準。王莊煤礦8110工作面采高6.35米,工作面寬339米。王莊項目也實現了對公路的完整有效保護。這充分證明我們研發出的“新型覆巖離層注漿技術”具有良好的減緩上覆巖層沉降、增加上覆巖層承載能力的作用,這對采煤沉陷預防與治理具有重要意義。

在這兩個項目中,我們將電廠粉煤灰與礦井水制成漿液注入工作面上覆巖層的離層空間中,解決了煤基固廢和礦井水的處理問題,這也是煤礦生態文明建設和綠色礦山建設的重要內容。

問:“新型覆巖離層注漿技術”在國內和國際上橫向對比有哪些優勢?

答:我們國家從上世紀80年代開始就進行煤礦離層注漿技術的研究,但應用推廣一直受局限,其主要原因是傳統的離層注漿技術漿體濃度低、注漿壓力小,注漿設備能力弱,鉆探技術落后。近年來,我們勘查研究總院從注漿濃度、壓力、時機、設備能力、鉆探技術、關鍵層和離層發育規律等方面進行了一系列創新性研究,形成了一整套新型覆巖離層注漿技術。我們探索的將煤矸石粉碎注入離層空間防治煤礦地質災害和保護煤礦生態環境,在產業化應用技術方面處于國內領先水平。

問:近年來,中國煤炭地質總局勘查研究總院在科技創新支撐生態文明建設方面做了哪些努力?

答:中國煤炭地質總局勘查研究總院是一級央企研究院,負責為中國煤炭地質總局建設“世界一流的地質與生態文明企業集團”提供科技支撐和發展引領。

近年來,總院制定了“1445”發展戰略,大力開展技術創新,主要在下面五個方面的科技創新取得了明顯成效。

一是在煤炭、煤層氣勘探開發技術與評價方面,開展了綠色煤炭資源評價理論與技術方法的研究、我國大型煤炭基地開發潛力研究、特殊煤炭資源開發潛力與評價研究、煤系氣與煤系共伴生礦產資源評價研究、煤炭產能與布局規劃研究、煤炭強國戰略研究、世界主要產煤國家煤炭資源評價研究等。

二是“三下”(建筑物下、工程下、水體下)壓煤釋放技術研究。我國國有大中型礦井“三下”壓煤約140億噸。目前,國內煤炭資源的回收率不到50%,美國、澳大利亞等國家的煤炭資源回收率均達到80%以上。隨著我國經濟社會的發展,對煤炭的需求量會越來越大,相應地,對“三下”壓煤釋放技術的需求越來越迫切。而由勘查研究總院研發的“新型覆巖離層注漿技術”是提高煤炭資源回收率、防止煤礦地質災害的重要手段。

三是加強對煤礦生態環境保護技術研究,按照“從哪里來回到哪里去”的理念,研發出煤基固廢處理技術,將粉碎后的煤矸石、粉煤灰等煤基固廢注入到采動過程中的覆巖離層空間內,以治理煤礦開采中的地質災害;注入到采空區可以進行塌陷區治理,修復礦山生態環境。

四是開展關閉礦山生態環境治理與資源利用研究,主要是抽采廢棄煤礦井的低濃度瓦斯(8%~16%)進行瓦斯發電利用研究。另一方面對關閉礦井沉陷區治理,通過治理廢棄土地變成建筑用地和休閑用地,修復被破壞的生態環境。目前,已經在寧夏、重慶、山西實施了一系列項目,取得了重大的經濟和社會效益。

五是開展淺層地下空間探測與監測技術研究,將煤田地質用深度2000米的物探技術轉換應用到0~200米淺層地下探測,實現對淺部地層進行精細分層和結構構造精準探測,還研究利用光纖技術在地下工程中對巖層進行高精度變形監測。

問:如何看待煤炭行業的科技創新與煤礦生態環境建設的關系?

答:在“綠水青山就是金山銀山”的資源、環境、空間多要素并重的前提下,“綠色礦山”、“智慧礦山”、“透明礦井”建設已經成為煤礦山發展主流。煤礦生態文明建設必須依靠科技創新提供動力和引領,只有通過科技創新才能解決生態文明建設的一系列關系技術問題,才能引領煤炭的綠色發展。

黨的十九大報告指出,創新是引領發展的第一動力,是建設現代化經濟體系的戰略支撐。只有科技創新能夠提供生態文明建設的產業化技術,為煤礦生態文明建設提供支撐,提高生態文明建設水平,推動煤礦生態建設又好又快的發展。

當前,煤炭行業科技創新正向著精細化、精準化、精密化的“量化”方向靠近,也在向著自動化、信息化、數據化的“智能化”方向發展;隨著互聯網、物聯網、大數據、云計算等技術發展及“地質云”等行業信息共享、服務系統的出現,“大地質”、“泛地質”思維正在逐步顯現,以科技創新帶動產業發展成為每個傳統產業的必由之路。當下,圍繞煤礦安全開采的動態應力、水流、氣體的場態難以勘查,動態場態引發的礦井災害難以預防;無人化工作面、煤巖自動識別等暫未實現;水資源保護、土地沉陷治理、固體廢棄物處理、碳排放等生態環境問題制約煤炭資源開采;“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念,以及“綠水青山就是金山銀山”新時代綠色發展背景下,只有通過煤炭產業的科技創新,才能解決煤礦開采過程中的固、液、氣排放導致的生態問題,建立起綠色、科學、高效的煤礦生態環境體系。

問:中國煤炭地質總局勘查研究總院未來在科技創新方面將更多關注哪些領域?

答:當下,“綠水青山”理念深入人心。煤炭資源安全、綠色開采,清潔、高效利用成為主流訴求。為推動煤礦山“綠水青山”建設,未來總院在煤炭、煤層氣領域將致力于煤炭、煤系氣協同勘查與開發技術,綠色勘探技術方法模式,煤層氣井上井下聯合抽采,煤層氣抽采增產增效技術的研究;在煤礦地質災害防治方面,將致力于研究新型離層注漿技術在防治煤礦沖擊地壓、保水采煤等方面的應用;在生態環境方面,將致力于開展礦井水的深井回灌處理技術研究;在關閉礦井治理與資源利用領域,致力于廢棄礦井的礦井水處置和地下空間的利用研究。


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