王雙明院士：實現(xiàn)煤炭開采與礦區(qū)生態(tài)安全協(xié)調(diào)發(fā)展

在我國，煤炭的主體能源地位在短期內(nèi)是難以改變的。我國能源資源稟賦是缺油少氣相對富煤，2016年公布了國家煤炭資源儲量情況，根據(jù)這個資料及按照現(xiàn)在的規(guī)模，石油可以維持17.5年的時間。天然氣剩余可采5.4萬億立方米，可維持39年的時間，煤炭量查明15980億噸，可維持160年。我國能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主體，長期未變。1978年-2017年，煤炭消費占比平均下降僅0.25%，2018年煤炭消費占比下降1.2%，但銷售量增加了1%。2018年油氣的消費占18.9%，對外依存度達到71%。可以設(shè)想一下，每年有這么多要靠進口，對國家安全隱患會產(chǎn)生重大影響。

在燃煤發(fā)電方面，低成本超低排放技術(shù)取得突破。比如，三河電廠改造后，4臺機組的排放遠遠低于燃氣發(fā)電機組的大氣污染物排放標準，而且發(fā)電成本僅為天然氣發(fā)電成本的1/2。

在煤制油技術(shù)方面，煤間接液化實現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。2016年12月，神華寧煤集團年400萬噸煤炭間接液化項目在寧夏開工建設(shè)。從煤制油來看，油品質(zhì)量高，使用領(lǐng)域廣，可以用于航空領(lǐng)域噴氣燃料、航天領(lǐng)域火箭煤油等。煤炭直接制油的油品在噴氣燃料完成首次試飛并取得圓滿成功，標志著中國在煤基燃料研究領(lǐng)域已經(jīng)進入世界領(lǐng)先水平。而且間接液化油品能有效降低城市空氣污染。

綜上所述，對于我國的煤炭發(fā)展，可以得出這樣的結(jié)論：資源總量相對豐富，加工利用技術(shù)成熟，綠色低碳，煤炭資源經(jīng)濟安全、清潔高效、儲運便利，主動權(quán)可牢牢掌握在自己手里。

中國工程院有50多名能源方面的院士和100多名能源方面的專家進行了研究，提出了推動能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略研究三步走的理念。2020年以前是能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化期，到2030年是能源變革期，煤炭消費占比將達到50%以上。到2050年是能源革命定型期，這時候煤炭仍然是我國能源資源的老大，這個地位是改變不了的。

全球煤炭消費目前尚處轉(zhuǎn)型上升通道，煤炭消費峰值大概在2040年才能出現(xiàn)。美國能源發(fā)展重點是頁巖氣，我們對煤的注意力不要分散，要做好煤炭這篇文章，煤炭作為我國主要能源的地位和作用是難以改變的。

開發(fā)西部煤炭是保障國家能源安全的重大需求。煤炭資源是西多東少，東部趨于枯竭，西南地區(qū)的云貴川三省自己管自己。鄂爾多斯盆地有2.5萬億噸，對保障煤炭安全有重要作用。從煤炭資源來看，山清水秀的地方煤炭資源就很少，資源富集區(qū)主要是位于沙漠黃土廣覆蓋區(qū)。煤炭大量開采以后容易出現(xiàn)地表開裂塌陷，地表植被受損，草本退化，喬木枯死。我們對開采兩年、5年、10年的地區(qū)進行了對比，煤炭開采以后在第二年度地表土壤的影響最明顯，到第5年會得到初步改善，第10年得到明顯改善，但是仍然達不到被開采以前的狀況。

西部煤炭開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護矛盾尖銳。保障國家能源安全必須開發(fā)西部煤炭，煤炭開采必然產(chǎn)生采動損害，如何實現(xiàn)煤炭開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同推進是關(guān)鍵。

對此，我們提出了一個理念，以煤水空間組合特征研究為基礎(chǔ)，以采動地質(zhì)條件變化分區(qū)為途徑，以減損地質(zhì)工程為支撐，以防止隔水巖組破壞為目標，以保護生態(tài)水位為核心，實現(xiàn)采煤與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。研究煤水空間組合特征，就要研究含水層、隔水層、土層厚度變化大，地形坡向與巖層產(chǎn)狀相反，隔水巖組總體呈鍥狀體。隨著厚度的增加，生態(tài)保護的作用也越來越強。這是采空區(qū)和沒有開采地區(qū)地質(zhì)的變化特點，從土上可以看出，隔水層在沒有擾動的情況下是越來越小，在采空區(qū)達到這個位置以后，隔水層就被破壞掉。

通過這些揭示了這樣一個變化規(guī)律，按采動隔水性變化分區(qū)，可以分為隔水性穩(wěn)定區(qū)、隔水性變化區(qū)、隔水性損害區(qū)、隔水性無水區(qū)，現(xiàn)在無論采取哪一種采動方式，隔水層都會被破壞。針對這些地質(zhì)類型，提出了一個綠色開采的理念，即減沉、減損、保水、防崩。穩(wěn)定區(qū)采取減沉開采，大型特大型礦井采取綜采或綜采放頂?shù)姆绞剑梢詫崿F(xiàn)高產(chǎn)高效，防控水位上升。變化區(qū)采用減損開采，通過分層限高或隔水層工程加固，防控隔水下降。損害區(qū)采用保水開采，富水區(qū)充填開采，防止損害。無水區(qū)是防崩塌開采。

通過工程實踐，大型煤礦限高分層開采，中小型煤礦進行局部充填開采，這兩個都取得了比較好的實踐效果，取得了理想的成果。

開發(fā)西部煤炭是保障國家能源安全的重大需求，實現(xiàn)煤炭開采與礦區(qū)生態(tài)安全協(xié)調(diào)發(fā)展，是我國西部煤炭資源開發(fā)必須破解的重大科學(xué)問題。西部水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境脆弱，煤炭開采必須做到生態(tài)環(huán)境保護優(yōu)先，隔水巖組保護是生態(tài)環(huán)境保護的基礎(chǔ)，生態(tài)水位保護是生態(tài)環(huán)境保護的核心。以開采地質(zhì)條件分區(qū)為手段，以保護生態(tài)水位為核心的采煤保水技術(shù)，可以實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的良好保護。