地大熱能：在“雙碳”目標(biāo)下，全行業(yè)越來越注重煤礦全生命周期的綠色低碳發(fā)展，對再利用也有了新認(rèn)識，向關(guān)閉礦井再要清潔能源漸成趨勢。

根據(jù)《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于對曹莊煤炭有限責(zé)任公司等8座煤礦關(guān)閉退出的復(fù)函》，大唐集團近日對順興煤礦退出情況進行了公示，擬退出時間為2023年5月31日；作為今年第一批退出煤礦，貴州省6座礦井將實施優(yōu)化重組關(guān)閉，按照公告要求12月底前完成物理封閉；山西省能源局日前公布最新數(shù)據(jù)稱，全省煤礦數(shù)量已由1078座減至890座，去產(chǎn)能力度規(guī)模全國第一……

由于煤炭資源枯竭、服務(wù)年限到期、不能滿足安全生產(chǎn)要求等因素，關(guān)閉礦井數(shù)量與日俱增。礦停了、井關(guān)了，剩下殘存資源、設(shè)施設(shè)備、巷道巖壁等還在，怎么辦？記者了解到，在“雙碳”目標(biāo)下，全行業(yè)越來越注重煤礦全生命周期的綠色低碳發(fā)展，對再利用也有了新認(rèn)識，向關(guān)閉礦井再要清潔能源漸成趨勢。

關(guān)閉礦井不等于徹底遺棄

據(jù)中國工程院重大咨詢研究項目統(tǒng)計，截至2020年，全國約有1.2萬處關(guān)閉/廢棄礦井，到2030年預(yù)計達(dá)到1.5萬處。除了數(shù)量可觀，礦井關(guān)停后形成了巨大地下空間，賦存著大量可利用資源。

“粗略估算，我國待開發(fā)利用的關(guān)閉礦井有萬余處，其中賦存煤炭資源高達(dá)420億噸、非常規(guī)天然氣近5000億立方米，礦井水、地?zé)?/a>等資源也很豐富，每礦平均還有約60萬立方米的地下空間資源。”中國工程院院士袁亮表示，直接關(guān)井造成資源浪費，還有可能誘發(fā)安全、環(huán)境等問題，做好整合利用這篇大文章迫在眉睫。

關(guān)閉礦井就像一個特大號的瓦斯庫，并持續(xù)伴隨著瓦斯外溢，如果一關(guān)了之，將時刻威脅著臨近礦井的安全生產(chǎn)和地面居民的生活安全。瓦斯排空產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，而通過合理開發(fā)可作為清潔能源使用。以淮南礦區(qū)2019年關(guān)停的潘一礦為例，初步估算采空區(qū)可抽采瓦斯量達(dá)到1.2億立方米，用好了兼具環(huán)保與經(jīng)濟效益。

礦井不再一關(guān)了之，更多用途有待探索。中國工程院院士、深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院院長謝和平進一步稱，目前已有及未來預(yù)計新增的采煤沉陷區(qū)面積超6萬平方公里，可為燃煤發(fā)電和風(fēng)光發(fā)電深度耦合提供土地資源；煤礦井巷落差大，以此建設(shè)抽水蓄能電站，為可再生能源調(diào)峰；煤礦井下溫度較高且穩(wěn)定，可考慮地?zé)衢_發(fā)利用。“過去很多年，煤炭企業(yè)缺乏動力和決心，開發(fā)新能源基礎(chǔ)薄弱，如今‘雙碳’目標(biāo)倒逼企業(yè)主動發(fā)展。”

多項現(xiàn)實難題仍有待攻克

有了資源，關(guān)鍵是采得出、用得好。關(guān)閉礦井雖具有優(yōu)勢，做起來卻非易事。

以建設(shè)抽蓄電站為例，利用廢棄礦洞的空間資源、水資源，可為電站規(guī)劃選址提供有益補充，縮短建設(shè)周期，但技術(shù)經(jīng)濟性、安全性、工藝及裝備、與之相匹配的智能電網(wǎng)等問題也擺在面前。換句話說，先要回答是否適合建、能不能建、怎樣建設(shè)、建好怎么用等一系列問題。比如，關(guān)閉礦井地下環(huán)境復(fù)雜，需配套施工及抽蓄作業(yè)相關(guān)的特殊裝備，并能適應(yīng)井下應(yīng)用，以解決施工、運行及修繕過程中可能遇到的難題。在井下建電站，其監(jiān)控還應(yīng)具備上下水庫地質(zhì)活動感知、礦井與電站關(guān)鍵設(shè)備健康狀態(tài)評估與預(yù)警等功能，這些都是需要加強研究。

類似情況也存在于地?zé)崮荛_發(fā)中。中國礦業(yè)大學(xué)教授浦海表示，地?zé)崮?/a>長期面臨投資成本大、利用規(guī)模小、風(fēng)險高，且易引發(fā)水體污染等環(huán)境問題，利用關(guān)閉礦井進行開發(fā)，恰恰能夠克服上述難題。“地下空間作為采礦作業(yè)副產(chǎn)品，無需鉆井成本即可轉(zhuǎn)化為地?zé)峋?/a>，而且已有較完整的水文與地質(zhì)數(shù)據(jù)。然而，我國關(guān)閉礦井?dāng)?shù)量多，不同礦井條件各異，難以照搬國外模式。”

浦海認(rèn)為，利用關(guān)閉礦井進行地?zé)崮荛_發(fā)取決于政策、技術(shù)、需求等多重因素。“例如，既要評估關(guān)閉礦井的熱源潛力，以此確定再利用規(guī)模，也要選擇合適的開采系統(tǒng)，結(jié)合礦井具體特征、熱能需求等。此外，還要考慮用戶規(guī)模與需求，這決定了設(shè)計規(guī)模、投資成本及經(jīng)濟效益。”

關(guān)閉礦井瓦斯抽采是一個新課題，與常規(guī)開采相比有其自身特點，如何在確保安全、經(jīng)濟可行的前提下采出來，對于大部分礦井來說仍是考驗。

需從政策、標(biāo)準(zhǔn)層面予以完善

值得關(guān)注的是，部分項目實踐已提上日程。據(jù)袁亮透露，位于遼寧撫順的西露天礦抽水蓄能資源綜合利用項目近期將啟動立項，阜新海州露天礦抽水蓄能工程也在推進中。

“之前缺經(jīng)驗、吃過虧，一度以為礦井關(guān)就關(guān)了，結(jié)果后續(xù)遇到很多問題。因此早在潘一礦關(guān)停前，我們就提早規(guī)劃閉坑后的瓦斯治理和綜合利用，原有抽采系統(tǒng)設(shè)備、排水系統(tǒng)設(shè)備及發(fā)電機組都保留下來，避免后期重復(fù)投入。”陳本良介紹，自關(guān)停至今，該礦瓦斯日產(chǎn)量已穩(wěn)定在4萬方以上，日均發(fā)電量可達(dá)10萬千瓦時。

不過，陳本良同時坦言，盡管山西、貴州等地也在探索類似模式，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益的目前只有極少數(shù)。“關(guān)閉礦瓦斯抽采利用還有大量工作要做。除了資源量評價、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等基礎(chǔ)研究，配套的標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)劃評估、管理制度等也待完善。”

多位業(yè)內(nèi)人士紛紛關(guān)注到政策層面的問題。“這些年，我們對退出礦井的處置基本仍是一關(guān)了之，開發(fā)利用處于滯后狀態(tài)。一個重要原因就是，目前尚無正式的資源利用標(biāo)準(zhǔn)，很多工作無據(jù)可循，按照關(guān)井要求直接停掉最方便，對企業(yè)來說成本相對較小。”

“我國煤炭開采監(jiān)管嚴(yán)格，必須遵守管理監(jiān)督機構(gòu)制定的相關(guān)政策條例。這些內(nèi)容涵蓋了行業(yè)勘探、生產(chǎn)、關(guān)閉等多方面，與關(guān)閉礦井相關(guān)的政策法規(guī)卻不夠完善。即便已有內(nèi)容，更多也是面向礦井處理本身，提出填埋、封堵等要求，并沒有為重新利用提供有效方針和指導(dǎo)。以利用關(guān)閉礦井進行地?zé)崮?/a>開發(fā)為例，其研究與推廣仍缺乏支持性政策，不僅會阻礙技術(shù)的廣泛采用，還可能影響企業(yè)及投資，對此亟需研究拓展。”浦海呼吁。