找水比找煤難 西部煤礦如何綠色開採
“我國煤炭資源賦存現狀是‘西部多、中部富、東部區域枯竭’，今後很長一段時間內，保障供應主要依靠晉陝蒙三地。但西部地區生態環境脆弱，採煤進一步帶來地表開裂、區域性水位下降、植被受損等問題。煤炭開採必然產生採動損害，再先進的國家也無法避免。如何實現綠色開採，是煤炭工業高質量發展必須破解的重大難題。”中國工程院院士、西安科技大學煤炭綠色開採地質研究院院長王雙明近期在多個場合都表達了這一觀點。
在煤炭行業供給側結構性改革、中東部礦井面臨資源枯竭等背景下，以晉陝蒙爲代表的西部地區，煤炭產量已佔到全國總產量的70%以上。然而，由於西部多處於乾旱、半乾旱地區，“找水比找煤都難”，加之生態本底脆弱，這些礦井所面臨的環境約束與日俱增。如何在開發煤炭資源、保障能源安全的同時，實現可持續的綠色開採，已成爲行業的嚴峻挑戰？
保供任務艱鉅，但水資源嚴重匱乏
以大興安嶺-太行山沿線爲界，以東地區經濟發展活躍、用能需求較大，煤炭資源卻已趨於枯竭。王雙明表示，新疆雖資源豐富，但因地質條件複雜、運輸距離過遠，“遠煤解不了東部的近用”，現階段使用較爲困難。而晉陝蒙等地集中了我國60%以上的煤炭資源，目前已成爲開發主戰場。“國家規劃的14個大型煤炭基地，有6個就分佈在西部黃河流域的‘幾’字形灣。”
預測顯示，隨着生產重心西移，到2035年，西部地區煤炭產量佔比將達到90%，開採隨之由淺部向深部轉移。“晉陝蒙加上寧夏、甘肅五地，水資源不足全國總量的1/25，年蒸發量是降雨量的6倍左右，水資源短缺是規模開發的關鍵瓶頸。反過來，煤炭規模開採又引起地表沉陷、地面塌陷和裂縫等問題，導致礦區地下水位大範圍、大幅度疏降。”中國工程院院士彭蘇萍指出，現有方法和技術，已難以支撐煤炭開採與生態環境的協調發展。
王雙明進一步稱，西部煤炭富集區主要位於沙漠黃土廣泛覆蓋區，地表生態與地下水埋深關係密切。由於當地水資源蒸發量大，水位埋深不可過淺。沒有實施煤炭開採前，煤層與地下含水層之間存在着隔水巖組，相當於一定厚度的保護層。而採掘工程在地下形成巨大空間，原先的地質條件發生變化，當隔水巖組遭遇破壞，就會導致水位下降、生態退化。
“地表一旦開裂，對植被、農田等造成傷害，恢復困難。”王雙明舉例，煤炭採空後第2年，影響最爲嚴重；第5年，環境影響可初步改善。直到到第10年纔有望明顯改善，但依然達不到此前的生態質量，需施加修復等手段。
水問題進一步加劇其他環境影響
記者瞭解到，作爲西部煤炭開採面臨的最大問題，水資源進一步加劇大氣、土壤等其他環境影響。
中國礦業大學副校長周福寶坦言，因資源豐富且易於開採，西部礦區採煤機械化程度、生產強度普遍較高，井下粉塵排放強度相應較大；由於礦體埋藏深，井下運輸多靠防爆柴油機車，在大幅提升效率的同時，也排放大量尾氣、氮氧化物等。“部分礦區粉塵濃度高達3000毫克/立方米，對礦工職業健康造成威脅。”
“恰恰因爲煤質好、油性大，西部煤炭資源親水性差。加上水資源本就匱乏，常規用水來除塵往往存在效率問題。粉塵治理難度大、濃度居高難下，導致西部礦區職業病的發病工齡及其週期，也不同於傳統意義上的認識。”周福寶稱。
中國礦業大學（北京）土地復墾與生態重建研究所所長鬍振琪指出，乾旱缺水還導致西部植被稀少，地表覆蓋較厚風積沙層，保水保肥能力差，水土流失嚴重。一旦遭到破壞，生態恢復治理更難。“如果說水是生命之源，土是生命之基，植被就是生命之根。面對水土流失、地表形變與破裂、原始植被破壞等問題，亟待採取減損與生態修復措施，這也是當前技術難題所在。”
對此，神東煤炭集團副總經理、總工程師楊俊哲深有感觸。作爲億噸級煤炭生產基地，神東礦區肩負重任。地處黃土高原和毛烏素沙漠過渡地帶，礦區生態環境又很脆弱，是國家級水土流失重點監督區與治理區。“若採用傳統開採方式，必將破壞地貌、植被等環境，加劇土地風蝕荒漠化趨勢，帶來地表塌陷、空氣惡化、煤矸石污染等問題。如何解決超大規模開採與生態環境保護之間的突出矛盾是一大難題。”
在王雙明看來，水環境破壞並非單一礦井造成，而是煤炭開發產生的綜合問題。“礦區發展帶來周邊人口聚集，工業用水、生活用水、生態用水增加，區域性水位隨之下降。建議西部地區把地質工作做細，根據礦區不同地質條件的變化規律，以‘煤水共生’研究爲基礎，以保護生態水位爲核心，實施減沉、減損、保水、綠色開採技術。”
彭蘇萍也稱，理論和技術創新是實施生態環境修復的迫切需求。“根據不同區域的環境與生態現狀進行規劃，通過人工修復技術與自然界的自修復作用一起，實現從被動防治到主動治理。資源富集區的煤炭開採強度大，需採用先進方法對水資源和生態特徵進行系統調查，分析它們與煤礦開採之間的關係，對水資源展開有效保護。”
除了技術，生態環境部環境工程評估中心研究員郭二民提出，應重視煤炭開採全生命週期的綠色服務。具體而言，採前重視科學規劃、綠色先導、採治同步，採中注意不沉陷技術、敏感區開採等難點，採後重視承載力修復、復綠復墾等。“充分考慮自然生態條件、沉降影響等因素，定製生態重建與恢復方案，確保與周邊生態環境相協調。此外，還要明確恢復的質量標準，做好生態系統穩定性的監控監測。”