“我國煤炭資源賦存現(xiàn)狀是‘西部多、中部富、東部區(qū)域枯竭’，今后很長一段時間內(nèi)，保障供應(yīng)主要依靠晉陜蒙三地。但西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，采煤進一步帶來地表開裂、區(qū)域性水位下降、植被受損等問題。煤炭開采必然產(chǎn)生采動損害，再先進的國家也無法避免。如何實現(xiàn)綠色開采，是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須破解的重大難題。”中國工程院院士、西安科技大學(xué)煤炭綠色開采地質(zhì)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(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、中東部礦井面臨資源枯竭等背景下，以晉陜蒙為代表的西部地區(qū)，煤炭產(chǎn)量已占到全國總產(chǎn)量的70%以上。然而，由于西部多處于干旱、半干旱地區(qū)，“找水比找煤都難”，加之生態(tài)本底脆弱，這些礦井所面臨的環(huán)境約束與日俱增。如何在開發(fā)煤炭資源、保障能源安全的同時，實現(xiàn)可持續(xù)的綠色開采，已成為行業(yè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)？

保供任務(wù)艱巨，但水資源嚴(yán)重匱乏

以大興安嶺-太行山沿線為界，以東地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展活躍、用能需求較大，煤炭資源卻已趨于枯竭。王雙明表示，新疆雖資源豐富，但因地質(zhì)條件復(fù)雜、運輸距離過遠(yuǎn)，“遠(yuǎn)煤解不了東部的近用”，現(xiàn)階段使用較為困難。而晉陜蒙等地集中了我國60%以上的煤炭資源，目前已成為開發(fā)主戰(zhàn)場。“國家規(guī)劃的14個大型煤炭基地，有6個就分布在西部黃河流域的‘幾’字形灣。”

預(yù)測顯示，隨著生產(chǎn)重心西移，到2035年，西部地區(qū)煤炭產(chǎn)量占比將達到90%，開采隨之由淺部向深部轉(zhuǎn)移。“晉陜蒙加上寧夏、甘肅五地，水資源不足全國總量的1/25，年蒸發(fā)量是降雨量的6倍左右，水資源短缺是規(guī)模開發(fā)的關(guān)鍵瓶頸。反過來，煤炭規(guī)模開采又引起地表沉陷、地面塌陷和裂縫等問題，導(dǎo)致礦區(qū)地下水位大范圍、大幅度疏降。”中國工程院院士彭蘇萍指出，現(xiàn)有方法和技術(shù)，已難以支撐煤炭開采與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

王雙明進一步稱，西部煤炭富集區(qū)主要位于沙漠黃土廣泛覆蓋區(qū)，地表生態(tài)與地下水埋深關(guān)系密切。由于當(dāng)?shù)厮Y源蒸發(fā)量大，水位埋深不可過淺。沒有實施煤炭開采前，煤層與地下含水層之間存在著隔水巖組，相當(dāng)于一定厚度的保護層。而采掘工程在地下形成巨大空間，原先的地質(zhì)條件發(fā)生變化，當(dāng)隔水巖組遭遇破壞，就會導(dǎo)致水位下降、生態(tài)退化。

“地表一旦開裂，對植被、農(nóng)田等造成傷害，恢復(fù)困難。”王雙明舉例，煤炭采空后第2年，影響最為嚴(yán)重；第5年，環(huán)境影響可初步改善。直到到第10年才有望明顯改善，但依然達不到此前的生態(tài)質(zhì)量，需施加修復(fù)等手段。

水問題進一步加劇其他環(huán)境影響

記者了解到，作為西部煤炭開采面臨的最大問題，水資源進一步加劇大氣、土壤等其他環(huán)境影響。

中國礦業(yè)大學(xué)副校長周福寶坦言，因資源豐富且易于開采，西部礦區(qū)采煤機械化程度、生產(chǎn)強度普遍較高，井下粉塵排放強度相應(yīng)較大；由于礦體埋藏深，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(qū)粉塵濃度高達3000毫克/立方米，對礦工職業(yè)健康造成威脅。”

“恰恰因為煤質(zhì)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(guī)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(dǎo)致西部礦區(qū)職業(yè)病的發(fā)病工齡及其周期，也不同于傳統(tǒng)意義上的認(rèn)識。”周福寶稱。

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所所長胡振琪指出，干旱缺水還導(dǎo)致西部植被稀少，地表覆蓋較厚風(fēng)積沙層，保水保肥能力差，水土流失嚴(yán)重。一旦遭到破壞，生態(tài)恢復(fù)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，亟待采取減損與生態(tài)修復(fù)措施，這也是當(dāng)前技術(shù)難題所在。”

對此，神東煤炭集團副總經(jīng)理、總工程師楊俊哲深有感觸。作為億噸級煤炭生產(chǎn)基地，神東礦區(qū)肩負(fù)重任。地處黃土高原和毛烏素沙漠過渡地帶，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境又很脆弱，是國家級水土流失重點監(jiān)督區(qū)與治理區(qū)。“若采用傳統(tǒng)開采方式，必將破壞地貌、植被等環(huán)境，加劇土地風(fēng)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(guī)模開采與生態(tài)環(huán)境保護之間的突出矛盾是一大難題。”

重視全生命周期的綠色服務(wù)

在王雙明看來，水環(huán)境破壞并非單一礦井造成，而是煤炭開發(fā)產(chǎn)生的綜合問題。“礦區(qū)發(fā)展帶來周邊人口聚集，工業(yè)用水、生活用水、生態(tài)用水增加，區(qū)域性水位隨之下降。建議西部地區(qū)把地質(zhì)工作做細(xì)，根據(jù)礦區(qū)不同地質(zhì)條件的變化規(guī)律，以‘煤水共生’研究為基礎(chǔ)，以保護生態(tài)水位為核心，實施減沉、減損、保水、綠色開采技術(shù)。”

彭蘇萍也稱，理論和技術(shù)創(chuàng)新是實施生態(tài)環(huán)境修復(fù)的迫切需求。“根據(jù)不同區(qū)域的環(huán)境與生態(tài)現(xiàn)狀進行規(guī)劃，通過人工修復(fù)技術(shù)與自然界的自修復(fù)作用一起，實現(xiàn)從被動防治到主動治理。資源富集區(qū)的煤炭開采強度大，需采用先進方法對水資源和生態(tài)特征進行系統(tǒng)調(diào)查，分析它們與煤礦開采之間的關(guān)系，對水資源展開有效保護。”

除了技術(shù)，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心研究員郭二民提出，應(yīng)重視煤炭開采全生命周期的綠色服務(wù)。具體而言，采前重視科學(xué)規(guī)劃、綠色先導(dǎo)、采治同步，采中注意不沉陷技術(shù)、敏感區(qū)開采等難點，采后重視承載力修復(fù)、復(fù)綠復(fù)墾等。“充分考慮自然生態(tài)條件、沉降影響等因素，定制生態(tài)重建與恢復(fù)方案，確保與周邊生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。此外，還要明確恢復(fù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，做好生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的監(jiān)控監(jiān)測。”