基于环境治理的关闭煤矿瓦斯和水资源利用探讨

耿建军

(中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 100039)

0 引言

我国因资源枯竭和淘汰落后产能等政策性原因关闭煤矿数量巨大，据统计2000—2015年全国累计关闭煤矿1.8万余处。2016—2017年关闭退出煤矿3 000余处，全国煤矿数量已从2015年的1.08万处减少到2017年的7 000处左右。由于煤矿集中关闭且缺乏完善的管理制度，大量的煤矿关闭给社会造成极大的环境和安全隐患。近年来有专家、学者不断提出关闭煤矿资源利用和矿井全生命周期的理论，也有很多企业和科研机构尝试进行了关闭煤矿瓦斯和水资源综合利用研究和实践。笔者在梳理、调研关闭煤矿采空区资源利用的基础上，就关闭煤矿资源利用与环境治理的辩证关系，提出了自己的一些认识和基本思路，以期与读者共同探讨。

1 关闭煤矿存在的环境和安全问题

我国煤矿关闭由于政策性原因比较集中，方式简单，多数矿井仅是撤离了设备、封闭了井筒，没有考虑后续的环境和安全问题，也没有进行任何技术处理，对后期可利用的资源没有进行前期论证。为部分关闭矿井一方面存在安全隐患，另一方面给后续的资源合理利用造成很大困难。

1.1 关闭煤矿瓦斯泄露

煤矿关闭后，会有大量的瓦斯溢散到巷道或采空区裂隙空间，井筒封闭不严，开采期间的地面抽采设施处理不当，存在与地面的导通裂隙、断层或其它人为通道等，造成瓦斯泄露，轻者导致人、蓄、野生生物中毒，重者会引发火灾或爆炸事故。这类事故在煤层易燃、埋浅且无地下水的关闭矿井最易发生。如阳泉市上社煤炭有限责任公司2006年发生的废弃瓦斯爆炸事故，就属此例。

即便对于严密封闭的矿井，在矿井水位回弹压力和覆岩围压下也会产生高压瓦斯气体积聚，一旦随着不断发育的地裂缝或薄弱通道涌出，就极易发生安全事故。根据某企业提供的关闭煤矿采空区瓦斯抽采的生产信息，存在个别关闭矿井地下巷道瓦斯压力过高，生产施工时常常伴有严重的井喷，致使生产套管无法下入。因此，煤矿关闭后的覆岩移动和瓦斯动态监测工作非常必要。

关闭煤矿瓦斯沿着通向地表的通道泄露，溢散到大气之中，还会造成大气污染。甲烷气体是一种洁净的能源，同时也是大气中重要的温室气体，其温室效应要比二氧化碳高出22 倍。据专家统计，我国废弃矿井中赋存煤炭高达420亿t，煤层气近5 000亿m3，若不加以严格管理，长期以往，将会造成严重的环境危害。

《煤层气排放标准》(GB21522-2008)对煤炭生产企业的瓦斯排放标准做了明确规定，但对于关闭(废弃)煤矿的瓦斯溢散管理尚存在缺失。

1.2 地下水污染

煤矿关闭后，水位回弹升高，矿井水经煤层、巷道、裂隙渗出后，携带大量污染物质通过采空裂隙带、导水断层、陷落柱、封闭不良钻孔进入饮用水层形成串层污染，并横向上沿各含水层扩散，其影响范围小则几公里，大则十几至几十公里，如在山东某些矿区，由于关闭煤矿地下水污染，致使这些矿区的人畜吃水困难。

如果回弹水位高于地表，污染的煤矿地下水会从低洼地带流出，对周边土壤、河流等形成严重污染。如贵州凯里鱼洞河流域，由于煤矿无序开采、废弃矿井常年疏于治理等历史遗留问题，地下水已通过煤层形成酸性废水涌出地表，造成河流污染。

关闭或废弃煤矿如处理不当，矿井水会通过断层、裂隙等通道渗入、或突入到周边的生产矿井，威胁煤矿安全的同时通过矿井排水形成严重污染。

2010年2月6日徐州旗山煤矿发生重大突水灾害，其突水原因是由于韩桥煤矿关闭后，停止抽排矿井水，致使水位上升水头压力增大，废弃矿井水通过老矿区断层裂隙突入旗山煤矿，为了保证煤矿安全，每天从废弃煤矿和旗山煤矿中抽出矿井水逾20万m3，其中铁、锰离子浓度严重超标，矿井水排出地表后导致周边主要河道中铁锰浓度超出地表水质标准近200倍，受污染水体总量近1 000万m3，不仅影响周边30万群众的生活和生产，还直接威胁大运河这一重要饮用水源地的安全。

目前《环境影响评价技术导则 地下水环境(HJ 610-2011)》主要关注建设项目的影响评价，对煤矿这样的重大工程项目，由于生产周期长，影响范围大，闭坑时的水文地质条件已经与工程立项之初的环评要求大相径庭，缺乏后续工程的评估标准或要求。

2 关闭煤矿资源利用存在问题

2.1 关闭煤矿瓦斯利用存在的主要问题

①关闭煤矿封闭不严，地下瓦斯通过盖层或封闭不严的通道溢散殆尽，已无开采价值；

②关闭煤矿采空区和扰动区瓦斯被回灌矿井水淹没，排水费用高，开采瓦斯不经济，且矿井水不经处理排放会对环境产生二次危害；

③小煤窑虽然遗煤多，且有很多处在地下水位之上，地面抽采相对简单，但由于资料不准确、不完善造成井位选择和施工困难，钻井成功率低。以晋煤蓝焰集团为例，自2014年投入采空区瓦斯抽采项目以来，共施工采空区抽采井40余口，仅成功16口，成功率不足50%；

④关闭煤矿位置分散且没有瓦斯输送管道，无法经济利用，瓦斯发电总量小，并网困难；

⑤地下煤层气资源经煤炭开采赋存环境复杂，影响因素多，且资料互相保密，资源量不清，资源评价需要投入大量的前期调查和勘探工作，对本来已是薄利或亏损的瓦斯抽采企业无力承担；

⑥对于政策性关闭的瓦斯高突矿井，尽管有些煤层气资源丰富，但由于导气性差，抽采困难，难以取得经济效益。

2.2 关闭煤矿地下水利用存在问题

煤矿开采为地下水提供了大量的储水空间，但也成为重要的污染源。据国家能源局统计，近几年我国每年煤炭开采产生矿井水量约80亿吨，但利用率仅为25%，约占我国工业和民用缺水量的60%。伴随着大量煤矿关闭，大量矿井水在淹没过程中水化学特征和污染因子更加复杂，处理难度更大，费用更高。且关闭煤矿大多分布在远离城镇的区域，无法进入市场应用。因此，一般除引发大面积污染和影响眼下的民生问题外，很少作为重点问题被关注。政府没有处理的资金和能力，企业没有处理、利用的积极性。

3 关闭煤矿环境治理与资源利用

3.1 环境治理与资源合理利用的辩证关系

在当前社会发展阶段，国家对环境问题的重视日益提升，环境问题成为人民生活质量提升的关键和焦点问题，能源节约与绿色开发越来越成为社会转型发展的主基调，如何科学的处理好关闭煤矿环境治理和一次性能源充分利用的关系，不仅是解决当前环境问题的迫切需要，也涉及矿区转型发展的可持续性。只有厘清了二者的辩证关系，才能达到事半功倍的效果。笔者认为，在当前形势和条件下，关闭煤矿资源利用应以有利于环境恢复和治理为前提，离开环境治理不切实际的搞资源开发，势必形成更大的资源浪费，发展也不可持续；环境治理不兼顾资源的合理利用，在浪费资源的同时还会产生更严重的环境和安全隐患，也更达不到绿色发展的目的。

3.2 关闭煤矿环境治理与资源综合利用要点分析

在关注资源充分、合理利用的同时，应首先对关闭煤矿环境和安全问题进行科学系统的评估，以资源利用配合解决当前急需解决的环境问题，在经济技术条件允许的前提下，谈关闭煤矿资源的合理利用。

通过环境、安全、资源要素的综合调查与评估，按照对人、环境的危害程度和资源利用的环境效应综合处理关闭煤矿环境治理与资源综合利用问题。

一是以是否可能引发灾难事件为最高评判原则，对于存在瓦斯突出和爆炸隐患的关闭矿井，必须尽快实施相应的安全对策。对有瓦斯突出和封闭不严的矿井要首先开展调查，尤其是不按政策和技术要求封闭的小煤矿，首要问题是要对其展开安全性调查，达到封闭标准。

二是以是否危及人、畜及生物生态安全为次级评判标准，对关闭煤矿是否存在瓦斯泄露通道，地下水位回弹是否危及饮用水源地，是否可控等开展调查，并在调查的基础上提出相应的治理对策，先期进行处置，处理越早，其导致的危害越小。

三是按照对当前环境的一般性危害程度进行排序，对于在一定范围内可控，暂时不会造成较大危害的关闭煤矿，可按照其影响范围大小，投入治理的费用和社会效益进行分级排序，逐步分阶段加以解决。对于处理难度较大的水资源污染，首先以不继续危害环境和人的生存安全为目标，或者暂时性的避开污染区域，设立隔离区域等。

3.3 工作方向

基于环境治理的目标开展关闭煤矿资源综合利用的各项准备工作，主要包括：

①制定关闭煤矿相关政策、评价标准和技术规范，预留利用空间，对于即将关闭的矿井，应充分开展环境安全评估研究和资源后期利用研究，在关闭之前做好各项处理措施，如，排水与瓦斯抽采的论证，必要的隔离封堵措施等。

②树立矿井全生命周期的理念，实现环境持续改善和资源开发的绿色接替，重视矿业资产的后周期管理，随着科学的进步和技术提高，逐步将资源开发和环境保护纳入一个统一的生态体系。

③建立完善的矿业开发资料管理体系，形成完整的数据管理库，并对矿产开发阶段形成的大量生产、勘探数据对社会公开，有利于煤矿关闭后资源利用的研究和技术突破。

④根据关闭煤矿的现状和存在问题，在厘清安全、环境、资源利用的内在关系的同时，提供相应的政策规划和资金支持，使之在有机结合的基础上实现产业的转型和升级。

4 结语

关闭煤矿资源综合利用是环境和安全问题的延伸，在当前经济技术条件下，重点关注关闭煤矿瓦斯和水资源利用难免会走不通，长远来看，应从环境治理的角度思考当下关闭煤矿存在的问题，在治理的过程中逐步提高资源利用的水平和能力，才是更加科学合理的。