煤炭开采对生态环境的影响
煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题日益突出,主要表现在:
1、地面水下跌
由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌.
2、地层错动与地表下沉
由于煤矿井下水大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏,导致地层错动,地表下沉.
3、地面水受到污染
矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大.据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测,其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升,硫酸根离子浓度高达2500毫克/升,最低PH值仅为2.7.这类矿井废水如不经处理就外排,将严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,对农作物影响很大.
4、煤矸石占地及风化污染问题
煤矿排出的煤矸石一般都就近堆放.随着堆存量的不断增加,堆场的占地面积也逐年扩大.据统计,到2001年底,全市煤矸石的累计堆存量已达7500万吨,占用土地3000多亩,而且目前仍以每年新增80余万吨堆存量的速度在递增.煤矸石经风化、雨蚀、自燃后,其表面的风化层物质在风力作用下进人大气,严重污染大气环境.下雨天,在雨水的冲刷下,会携带其表层的小颗粒物质流入河道,同时还会将煤矸石伴生的硫铁矿中的硫离子和亚铁离子等浸取出来,污染水体环境.
5、对森林植被的破坏
煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算.全市仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,客观上助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调.同时,由于地下水位下降,地表含水层含水量减少,也使植被生长受到影响.
6、二次扬尘污染问题
煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭流失,使街道煤尘飞扬.
为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿矿区的生态环境逐步步入良性循环的发展轨道,提出以下对策建议:
一、加强矿井废水和区域环境综合治理
(一)对现有废水治理设施进行改造.对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复、改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放.
(二)对部分废弃矿井外排的废水进行治理.部分煤矿虽然停止了采煤,但仍有矿井废水(俗称老窿水)外排.主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境.所以,对部分废弃矿井外排的废水必须进行治理,修建沉淀池,井投加石灰等药剂,经中和、反应、沉淀处理后,再达标外排.
(三)对部分环境污染和生态破坏严重的区域进行综合治理.一是对淤塞的河道进行清淤疏浚、护岸;二是做好水保工程,一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等.
二、搞好煤矸石的综合利用
目前,我市综合利用煤矸石的主要途径是发电和制砖,年利用量约65万吨,但与目前的堆存量相比,可以说利用量很小,且利用途径单一.必须努力探索综合利用煤矸石的新途径,以实现在尽可能短的时限内“消灭”煤矸石山.可采取的措施是:
(一)提高煤矸石发电的综合利用量
煤矸石发电以循环流化床锅炉为主要炉型,加入石灰石或白云石等脱硫剂,可降低烟气中硫氧化物和氮氧化物的产生量.其常用燃料热值应在12550千焦/千克以下,产生的热量既可以发电,也可以用作采暖供热,燃烧后的灰渣具有较高的活性,是生产建材的良好原料.这部分煤矸石以选煤厂排出的洗矸为主.目前,我市仅有高坑、安源和王坑三个煤矸石发电厂,总装机容量为4.8万千瓦时,年综合利用煤矸石约50万吨.可在巩固、提高现有煤矸石发电综合利用量的基础上,对上述三个电厂进行扩容改造,提高煤矸石发电综合利用量.
(二)利用煤矸石代替粘土制砖
利用煤矸石全部代替粘土,既可以降低能耗,又能减少生态破坏,这是大宗利用煤矸石的主要途径.可利用现有国家政策,采取控制、取缔粘土制砖,鼓励综合利用煤矸石制砖的方式进行,可将现有煤矸石制砖能力从现在的利用煤矸石16万吨提高到奶万吨.
(三)利用煤矸石回填处置
1、煤矸石回填采矿区
利用煤矸石回填采矿区,既可减少煤矸石占地,又可减少煤矸石对环境的污染.一般用于回填的煤矸石以砂岩、石灰岩为主.
2、煤矸石作工程填筑材料
煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等区的建筑工程用地,或用于填筑铁路、公路路基等.
三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作
(一)实施封山育林,采取植草、人工造林和疏林补方式,提高地表涵养水源、保持水土的能力.
(二)对短期内暂无法消化的煤矸石,制定切实可行被保护规划、方案和措施.宜林则林,宜草则草,努好煤矸石堆场的覆土植被保护工作.
第一章 总则第一条 为了预防和治理煤炭、石油、天然气开发造成的生态破坏和环境污染,保护和改善生态环境,保障公众健康,推进生态文明建设,促进经济社会可持续发展,根据《中华人民共和国环境保护法》和有关法律、行政法规,结合本省实际,制定本条例。第二条 本条例所称煤炭、石油、天然气开发,包括煤炭、石油、天然气的勘探、开采、储存、运输和净化加工。
前款所称运输,包括廊道运输、管道运输、公路和铁路运输;净化加工是指煤炭洗选、原油脱水、天然气净化等初级加工过程。第三条 本省行政区域内煤炭、石油、天然气开发的生态环境保护及其监督管理活动,适用本条例。第四条 煤炭、石油、天然气开发生态环境保护,坚持保护优先、预防为主、统筹规划、综合治理、严格监管、损害担责、公众参与的原则。第五条 县级以上人民政府对本行政区域内生态环境质量负责,结合本地区实际,将煤炭、石油、天然气开发污染防治和生态环境保护相关工作纳入环境保护规划,制定有利于污染防治、生态保护修复和提高资源利用率的政策措施。
乡(镇)人民政府、街道办事处协助、配合上级人民政府及其有关行政主管部门做好辖区内煤炭、石油、天然气开发生态环境保护的相关工作。第六条 县级以上生态环境行政主管部门对本行政区域内的煤炭、石油、天然气开发生态环境保护工作实施统一监督管理。
县级以上发展改革(能源)、工业和信息化、公安、财政、自然资源、交通运输、水利、农业农村、应急管理、国有资产、林业等行政主管部门,在各自职责范围内,对煤炭、石油、天然气开发生态环境保护工作实施监督管理。第七条 县级以上人民政府应当采取有利于煤炭、石油、天然气清洁利用、能源化工转化的经济技术政策措施,鼓励发展煤制油、煤制气和超远程输变电等新技术、新产品、新产业,支持煤层气、页岩油气、煤矸石、粉煤灰、炉渣等资源的综合利用,减少煤炭、石油、天然气开发对生态环境的污染。第八条 煤炭、石油、天然气开发单位应当建立健全企业生态环境保护责任制,采用先进技术、工艺和设备,防止、减少环境污染和生态破坏,对所造成的生态环境损害,依法承担治理修复和生态环境损害赔偿责任。
煤炭、石油、天然气开发单位应当依法缴纳环境保护税、资源税和水土保持补偿费、森林植被恢复费等。第九条 县级以上人民政府应当将生态环境保护目标完成情况纳入对本级人民政府负有生态环境保护监督管理职责的部门及其负责人和下级人民政府及其负责人的考核内容,作为对其考核评价的重要依据。考核结果应当向社会公开。第十条 县级以上人民政府应当加强煤炭、石油、天然气开发生态环境保护的宣传教育和舆论监督,鼓励公众参与,营造保护生态环境的良好氛围。第十一条 县级以上人民政府及其有关行政主管部门对在煤炭、石油、天然气开发生态环境保护工作中做出显著成绩的单位和个人给予表彰和奖励。第二章 监督管理第十二条 省人民政府及其有关行政主管部门在编制能源产业发展规划和矿产资源开发规划时,应当按照本省国土空间规划、生态环境保护规划以及本省确定的生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和生态环境准入清单要求,合理确定煤炭、石油、天然气开发区域、规模和强度。第十三条 禁止在居民区和国务院或者省人民政府划定的重要水源涵养区、饮用水水源保护区,国家公园,自然保护区,风景名胜区、森林公园、地质公园、草原公园、湿地公园等自然公园、文物保护单位等区域内进行煤炭、石油、天然气开发。第十四条 省人民政府应当建立健全政府主导、企业和社会参与、市场化运作、可持续的生态保护补偿机制。省人民政府、有关设区的市、县(市、区)人民政府应当落实生态保护补偿资金,加大对重点生态功能区的补偿力度。
严格控制在国家和本省确定的重要生态功能区布局煤炭、石油、天然气开发项目。在国家和本省确定的重要生态功能区内进行煤炭、石油、天然气开发的,开发单位应当按照国家有关规定,对开发活动造成的不利影响进行补偿和生态修复。第十五条 设区的市人民政府及其有关行政主管部门编制煤炭、石油、天然气开发规划,应当依法进行环境影响评价,编制规划环境影响报告书。
规划审批机关在审批煤炭、石油、天然气开发规划草案时,应当将规划环境影响报告书结论以及审查意见作为决策的重要依据。
首先我国煤炭技术含量高,生产效率高。煤炭生产效率也称为生产人机工程学,即一个普通工人一天工作的煤炭产量。技术进步推动我国煤矿机械化水平和单井产量规模逐步提高,带动煤炭生产效率快速提高。智慧绿色已成为煤炭生产的新趋势。煤矿安全得到根本改善。我国煤炭资源普遍埋深,采煤以地下煤矿为主。井下环境复杂,灾害风险因素多,煤矿安全生产面临巨大挑战。
其次矿石容量和外观良好。根据新发布的绿色矿山建设标准要求,煤矿在矿山外观、矿区绿化、废弃物排放、生态保护与修复等方面有更高的约束性要求。为进一步贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,绿矿对矿区功能分区进行了合理布局。矿山外观与地表、植被等周边自然环境和谐统一,绿化覆盖率达100%。矿区花园实现“三季花四时绿”,煤矿环境堪比大学校园。
未来煤矿建设趋势将会走寡头垄断的产业结构。在长期的市场竞争和政府引导下,煤炭行业进入生命周期成熟期,生产效率高,生产成本稳步下降。四大煤炭企业占据90%以上的市场份额。这种产业结构既符合规模经济的要求,又保持了相当大的竞争活力,适合长期稳定发展。
要知道煤炭产业是指以开采煤炭资源为主的产业。它是国家能源的主要来源之一,也是国民经济的重要支柱之一。煤炭在我国能源中的主导地位不会改变。虽然比重呈缓慢下降趋势,但煤炭在我国能源市场的主导地位不会改变,当前国民经济的发展离不开煤炭。煤炭产业高质量发展面临多重挑战。新能源、清洁能源替代煤炭步伐加快;煤炭需求增速放缓;煤炭清洁高效利用迫在眉睫。
资源开发带来了环境污染问题,但是,煤炭被视为我国能源资源中的“基石”,我们不能因为环境污染就放弃资源开发。解决煤炭资源开发带来的环境污染问题应采取整顿与生态恢复相结合,开发与环境保护并举,从循环经济入手,治理污染的同时综合利用伴生资源,开发利用煤层气,大力开发煤化工产品,提高煤炭资源的综合利用率。
1.整合煤炭资源,发展大型优势煤炭企业
煤炭是一种不可再生资源,小型矿山企业的无序开采,不仅造成了煤炭资源的极大浪费,同时由于装备差技术水平低,也是造成环境污染的主要根源。大型现代化企业由于污染防治设施配置齐全,自身能耗低,污染物处理和回收利用率高,是减少环境污染的重要保证。关停小型煤炭企业进行资源整合,促使全省煤炭资源尽快摆脱“多、小、散、乱”的局面,向优势煤炭开采企业集中。加快构建新型煤炭工业体系、全力保障国民经济发展需要,搞好统筹规划,依法科学划定煤炭资源国家规划矿区和对国民经济具有重要价值的矿区,加强煤炭资源勘探,完善资源管理和生产开发制度,实现由粗放开发型管理向科学合理开发、保护节约型管理的转变;建立严格的煤炭资源利用监管制度,对煤炭资源回采率实行年度核查、动态监管,进一步整顿资源开发秩序,严禁擅自开办煤矿、私挖乱采,实现合理有序开发。
2.实施生态恢复工程
积极开发塌陷区土地、煤矸石及粉煤灰等废弃资源堆场的综合整治和生态恢复工作,严格执行“占补平衡”的征用耕地原则,是保证山西省国土资源总量平衡和生态安全的重大措施。实施矿区生态恢复工作,综合利用塌陷土地进行矸石、粉煤灰充填复垦造地,或发展养殖业、种植业,逐步发展生态产业,可使已被破坏的土地逐步恢复生机。
3.推行清洁生产,发展循环经济
做好煤炭开发利用过程中产生的煤矸石、粉煤灰、矿井废水和废气以及脱硫废渣等废弃资源的无害化处理和资源化利用工作,是实现资源循环利用和多次利用的重要措施。鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰生产水泥及建材,利用煤矸石发电,回用矿井废水用于选煤和工业用水,抽取煤层气发电或为居民提供燃气能源。推行清洁生产工艺,是减少环境污染的最有效途经。
4.设立煤炭可持续发展基金,为环境治理提供资金保障
建议设立煤炭可持续发展基金,用于单个企业难以解决的跨区域生态环境治理、支持资源型城市转型和重点接替产业发展。
跨区域生态环境治理主要内容包括:煤炭开采所造成的水系破坏、水资源损失、水体污染;大气污染和煤矸石污染;植被破坏、水土流失、生态退化;土地破坏和沉陷引起的地质灾害等。
资源型城市、产煤地区转型和重点接替产业发展主要内容包括:重要基础设施、符合国家产业政策要求的煤化工、装备制造、材料工业、旅游业、服务业、高新技术产业、特色农业等。
5.大力发展煤化工,向煤炭精深加工要效益
煤化工是以煤炭为资源,利用科学技术加工生产化学化工产品的一个大产业。其产品如化肥、甲醇、乙烯、丙烯等,市场潜力巨大,产品附加值高,1吨化工产品价格是1吨煤炭价格的几倍到几十倍。根据山西省煤炭及工业特点,重点发展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤层气和焦炉煤气联产利用等项目。
6.用新装备生产焦化产品
只焦不化,这是过去人们描述山西焦化行业时常说的,即指将炼焦时产生的大量煤气排放掉,既污染环境又浪费资源。通过改造旧焦炉,更新炼焦生产装备,实现收回焦炉剩余煤气,利用余热发电并开发醇醚燃料等。
综上所述,整合煤炭资源,发展大型优势煤炭企业,优化煤炭生产结构,实施生态恢复工程,推行清洁生产,发展循环经济,综合利用煤炭资源。同时告别只挖煤、采煤的单一经济模式,走以煤为原料提炼转化系列化工产品,形成煤化工产业链的可持续发展之路,是推进煤炭资源开发与环境治理的保障。
“双碳”背景下煤炭行业高质量发展探讨
欧凯 张宁 吴立新 索婷
(煤炭工业规划设计研究院有限公司)
新中国成立以来,在党中央、国务院的正确领导下,煤炭工业在百业待兴的基础上起步,在艰苦奋斗中前进,在改革开放中发展,尤其是进入新时代以来,行业发展不断实现新突破,取得了举世瞩目的成就。近两年,碳达峰碳中和目标背景下煤炭消费减量,煤炭消费比重下降,煤炭行业发展受到一定影响,同时也给煤炭行业带来转型升级的机遇。
一、煤炭工业具备高质量发展基础
在一代代煤炭人的艰苦奋斗下,煤炭行业从无到有,煤炭工业从小到大、由弱到强,实现了从起步、腾飞到跨越的巨变,作为我国重要的能源基础产业,为国民经济和 社会 发展注入了强大动力。
(一)对国家经济 社会 发展的能源供应保障能力增强
我国煤矿“三机一架”的装备制造能力处在世界前列,年产千万吨综采技术和装备达到世界领先水平。行业持续推动化解过剩产能、淘汰落后产能、建设先进产能,全国煤炭供给质量显著提高。“十三五”期间,全国累计退出煤矿5500处左右、退出落后煤炭产能10亿吨/年以上,安置职工100万人左右,超额完成化解过剩产能目标。截至2020年底,全国建成年产120万吨以上的大型现代化煤矿约1200处,产量占全国煤炭产量的80%左右,其中,建成年产千万吨级煤矿52处,产能8.2亿吨/年。全国年产30万吨以下的煤矿1129处,产能1.48亿吨/年左右。
自新中国成立至2020年底,煤炭行业贡献了约924亿吨煤炭。我国煤炭年产量由 1949年的3432万吨,增加到1978年的6.8亿吨,到2013年的最高点为39.7亿吨,2020年产量为39亿吨,支撑了我国GDP由1978年的3645亿元增加到2020年的101万亿元。煤矿安全法律法规标准体系不断完善,煤矿安全生产责任制度体系不断健全,安全 科技 装备水平大幅提升,安全生产投入大幅增加,煤矿职工安全培训不断强化,促进煤矿安全生产形势有了明显好转。煤炭百万吨死亡率由1978年的9.713下降至2020年的0.059。煤炭安全供应保障能力实现跨越式提升。
(二)具备高质量发展的 科技 创新能力
煤炭行业技术创新体系不断健全完善, 科技 创新驱动发展的能力显著增强。特厚煤层综放开采、煤与瓦斯共采、燃煤超低排放发电、高效煤粉型工业锅炉、现代煤化工技术等达到国际领先水平。充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采、无煤柱开采等煤炭绿色开采技术得到推广应用,煤炭资源回收率显著提升。煤矿机械化、自动化、智能化、数字化、绿色化转型全面提速。2020年 ,原煤入洗率达到74.1%,比2015年提高8.2个百分点。矿井水综合利用率、煤矸石综合利用处置率、井下瓦斯抽采利用率分别达到78.7%、72.2%、44.8%。建成400多个智能化采掘工作面,实现了地面一键启动,井下有人巡视、无人值守。采煤、钻锚、巡检等10种煤矿机器人在井下实施作业,71处煤矿列入国家首批智能化示范建设煤矿。
煤炭由单一燃料向燃料与原料并重转变取得新进展。2020年,煤制油、煤制烯烃、煤制气、煤制乙二醇产能分别达到931万吨/年、1582万吨/年、51亿立方米/年、489万吨/年。煤炭上下游产业融合发展,煤电、煤焦、煤化、煤钢一体化发展趋势明显。
(三)不断完善的市场化体系为高质量发展提供制度保障
新中国成立以来,煤炭工业生产力水平不断提升,同时,也在不断进行体制改革 探索 ,从最开始的完全计划经济,到计划经济和市场相结合,再到完全市场化,为国家经济体制和市场化改革提供了实践样本。
我国煤炭工业完成从新中国成立初期的计划经济体制,到改革开放时期的政府定价向市场化定价转变。1993年开始,我国确立了以市场形成价格为主的煤炭价格机制。1994年1月,国家取消了统一的煤炭计划价格,除电煤实行政府指导价外,其他煤炭全部放开。2004年,我国建立煤电价格联动机制,形成电煤价格“双轨制”。2013年,煤炭价格实现完全市场化定价,市场在配置资源中的决定性作用越来越突出。2016年以来,煤炭行业作为推动供给侧结构性改革的试点行业,煤炭上下游企业逐渐建立了中长期合同制度和“基础价+浮动价”的定价机制,发挥了煤炭市场平稳运行“压舱石”和“稳定器”的作用。2021年9月26日召开的国务院常务会议决定,对尚未实现市场化交易的燃煤发电电量,从2022年1月1日起,取消煤电价格联动机制,将现行标杆上网电价机制,改为“基准价+上下浮动”的市场化机制。这意味着,我国将告别已经实行了15年的煤电价格联动机制。
二、“双碳”目标下煤炭高质量发展对能源低碳转型将发挥重要支撑作用
以煤为主的能源资源禀赋,决定了未来相当长一段时间我国经济 社会 发展仍将离不开煤炭。在碳达峰碳中和过程中,仍需要煤炭发挥基础能源作用,为经济 社会 发展提供能源兜底保障。
(一)煤炭是新能源发展的有力支撑
“双碳”目标下,风、光等可再生能源发电成为增量电力供应的主要来源。近年来,我国大力发展新能源技术,非化石能源发电在我国电力结构中的占比显著上升。然而,受气候、天气、光照等人为不可控的自然条件影响,可再生能源供给能力不确定性大,提供的主要是能源量,能源供应和调节能力有限。可再生能源大比例接入电网,给电网的安全稳定运行带来严峻挑战,需要清洁高效的燃煤发电等灵活性电源作为调峰电源平抑电力波动。我国在大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术,逐步提高非化石能源发电占比,持续优化电力结构的过程中,仍需要煤炭煤电的有力支撑。预计到2060年实现碳中和后,燃煤发电装机规模仍需保持3亿至4亿千瓦,年耗煤量3.9 亿吨 6.4亿吨。
(二)煤炭是能源安全的“压舱石”
能源安全稳定供应是一个国家安全的保障和强盛的基石。在国际能源博弈和地缘政治冲突不断加剧的背景下,煤炭依然是国家能源安全的“压舱石”,短期内没有资源能替代煤炭的兜底保障作用。应当深刻认识我国能源资源禀赋、经济 社会 发展要求和能源发展规律。2020年12月21日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书,明确提出推进煤炭安全智能绿色开发利用,努力建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系,煤炭仍然是我国最经济安全的能源资源。
煤炭具备适应我国能源需求变化的开发能力,具有开发利用的成本优势,煤炭清洁高效转化技术经过“技术示范”“升级示范”已趋于成熟,具备短期内形成大规模油气接续能力的基础,应当充分发挥煤炭在平衡能源品种中的作用,保障我国能源安全。
三、“双碳”目标下煤炭行业迎来高质量发展机遇
“双碳”目标对于煤炭行业既是巨大挑战,也是空前机遇。在挑战与机遇并存下,煤炭行业势必迎来新一轮技术升级和产业转型。煤炭行业由自动化向智能化、无人化迈进,由超低排放向近零排放、零排放迈进。可以预见的是,自2021年到2060年,煤炭在能源消费中的占比将逐步下降,由主体能源转变为基础能源,再由基础能源转变为保障能源,最后转变为支撑能源,也代表着我国煤炭行业将向着绿色智能的方向快速迈进。
(一)依托技术革新,向高质量高技术产业发展
当前煤炭行业正处于第四次煤炭技术革命时期,应当以此次技术革命为契机,推动煤炭产业向着数字化、智能化的新产业和新业态转型。“双碳”目标下,煤炭产量将回归合理规模,走高质量发展、高端发展之路,迈向更加重视生产、加工、储运、消费全过程安全、绿色、低碳、经济的存量时代,走优质、高效、洁净、低耗的能源可持续发展道路。
未来将有更多煤矿采用高效节能的技术和设备,着力建设碳中和示范矿区引领工程,开展余热、余压、节水、节材等综合利用节能项目,持续优化煤炭开发利用工艺、技术和系统性管理,提高煤炭资源开发利用效率。
逐步将煤矿开采由机械化、自动化向数字化升级,打造采掘智能化、井下无人化、地面无煤化,最大限度地减少采煤过程对生态环境的破坏。聚焦“绿色开采、清洁利用、生态治理”的产业方向,构建实时透明的煤矿采运、洗选、治理等数据链条,不断优化智慧决策模型,建设现代化煤炭经济体系,将数字技术融入到煤炭资源的开发、加工、利用全产业链,全面提升煤炭的管理治理水平和综合利用效率。最终步入井下无人、地上无煤的煤炭工业5.0时代,实现深地原位利用,煤、电、气、热、水、油实现一体化供应,以及太阳能、风能、抽水蓄能与煤炭协同开发,基本实现近零排放。
(二)依托生态修复,打造绿色经济新的增长点
在淘汰落后产能的过程中,废弃矿区也在逐渐增加。可以通过矿区生态修复来增加生态碳汇。未来亟需开展全生命周期矿山生态修复理论与技术链,重点包括减沉保水协调开采、充填开采、土壤修复与生物多样性恢复关键技术等。选择适应性强、生长良好的树种和草种进行造林绿化,通过“地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护”工程技术对矿区损毁土地进行修复,改善土壤理化性质,创造新的经济效益,提高土壤碳截获能力,增加植物碳储量。
矿井空间包括矿区地面空间和地下空间。数据显示,我国煤矿塌陷区面积超过两万平方公里,井下空间体积超过156亿立方米,空间利用潜力巨大。例如,以发展煤基综合能源基地为目标,矿井地面空间利用包括发展风、光电站;井下空间利用包括开发抽水蓄能电站、化学储能、地热能开发、二氧化碳封存等。当前矿井空间初步开发,仅包括建设地面光伏电站、井下博览馆等,未来可利用矿井空间发展可再生能源、现代农业、现代医疗等。预计到2030年,我国关闭或废弃矿井将达到1.5万处,大量土地资源被闲置。而与此同时,随着我国光伏产业发展迅猛,可利用建设光伏电站的土地愈发紧缺。因而利用采矿沉陷区进行光伏电站建设,把光伏发电和矿山生态治理相结合,既能解决土地资源有效利用问题,又对生态环境治理具有积极意义。
(三)依托多能互补,建设高效、绿色、经济的综合能源基地
煤炭与可再生能源具有良好的互补性。煤炭与可再生能源在燃烧和化学转化方面的耦合,逐步形成模式,突破了一系列技术难点,为煤炭与可再生能源深度耦合提供了良好基础。同时,煤矿区具有发展可再生能源的先天优势,除了丰富的煤炭资源外,还有大量的土地、风、光等其他资源,采煤沉陷区可为燃煤发电和风光发电深度耦合提供土地资源。煤矿井巷和采空区形成的地下空间,可用于抽水蓄能、井下碳吸附和碳储存、地热能等开发利用。
煤炭企业具备主动发展新能源的条件,可以充分发挥煤矿区优势,以煤电为核心,与太阳能发电、风电协同发展,构建多能互补的清洁能源系统,将煤矿区建设成为地面-井下一体化的风、光、电、热、气多元协同的综合能源基地。
四、结语
立足我国能源资源条件和经济 社会 发展需求,对标“双碳”目标实现,依托 科技 创新和系统性变革,通过高效转化和循环利用,煤炭将更多用于生产煤基高端化工品和碳材料等精品;通过与可再生能源等多元互补,煤矿将成为现代能源供应系统基地;通过充分利用煤矿区地面地下空间和资源,煤矿区将成为清洁能源生产基地;煤炭企业将成为新能源开发的参与者、煤基高端材料和高价值产品的引领者。