結合礦井特征：關(guān)閉礦井可考慮地熱開(kāi)發(fā)利用

地大熱能：在“雙碳”目標下，全行業(yè)越來(lái)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識，向關(guān)閉礦井再要清潔能源漸成趨勢。

根據《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于對曹莊煤炭有限責任公司等8座煤礦關(guān)閉退出的復函》，大唐集團近日對順興煤礦退出情況進(jìn)行了公示，擬退出時(shí)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(shí)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據稱(chēng)，全省煤礦數量已由1078座減至890座，去產(chǎn)能力度規模全國第一……

由于煤炭資源枯竭、服務(wù)年限到期、不能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求等因素，關(guān)閉礦井數量與日俱增。礦停了、井關(guān)了，剩下殘存資源、設施設備、巷道巖壁等還在，怎么辦？記者了解到，在“雙碳”目標下，全行業(yè)越來(lái)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

據中國工程院重大咨詢(xún)研究項目統計，截至2020年，全國約有1.2萬(wàn)處關(guān)閉/廢棄礦井，到2030年預計達到1.5萬(wàn)處。除了數量可觀(guān)，礦井關(guān)停后形成了巨大地下空間，賦存著(zhù)大量可利用資源。

“粗略估算，我國待開(kāi)發(fā)利用的關(guān)閉礦井有萬(wàn)余處，其中賦存煤炭資源高達420億噸、非常規天然氣近5000億立方米，礦井水、地熱等資源也很豐富，每礦平均還有約60萬(wàn)立方米的地下空間資源?！?a href="http://keyinmall.com/t/中國.html" >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(wèn)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(gè)特大號的瓦斯庫，并持續伴隨著(zhù)瓦斯外溢，如果一關(guān)了之，將時(shí)刻威脅著(zhù)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)生的溫室效應是二氧化碳的21倍，而通過(guò)合理開(kāi)發(fā)可作為清潔能源使用。以淮南礦區2019年關(guān)停的潘一礦為例，初步估算采空區可抽采瓦斯量達到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(cháng)謝和平進(jìn)一步稱(chēng)，目前已有及未來(lái)預計新增的采煤沉陷區面積超6萬(wàn)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，以此建設抽水蓄能電站，為可再生能源調峰；煤礦井下溫度較高且穩定，可考慮地熱開(kāi)發(fā)利用?！斑^(guò)去很多年，煤炭企業(yè)缺乏動(dòng)力和決心，開(kāi)發(fā)新能源基礎薄弱，如今‘雙碳’目標倒逼企業(yè)主動(dòng)發(fā)展?！?o:p>

多項現實(shí)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(lái)卻非易事。

以建設抽蓄電站為例，利用廢棄礦洞的空間資源、水資源，可為電站規劃選址提供有益補充，縮短建設周期，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(wèn)題也擺在面前。換句話(huà)說(shuō)，先要回答是否適合建、能不能建、怎樣建設、建好怎么用等一系列問(wèn)題。比如，關(guān)閉礦井地下環(huán)境復雜，需配套施工及抽蓄作業(yè)相關(guān)的特殊裝備，并能適應井下應用，以解決施工、運行及修繕過(guò)程中可能遇到的難題。在井下建電站，其監控還應具備上下水庫地質(zhì)活動(dòng)感知、礦井與電站關(guān)鍵設備健康狀態(tài)評估與預警等功能，這些都是需要加強研究。

類(lèi)似情況也存在于地熱能開(kāi)發(fā)中。中國礦業(yè)大學(xué)教授浦海表示，地熱能長(cháng)期面臨投資成本大、利用規模小、風(fēng)險高，且易引發(fā)水體污染等環(huán)境問(wèn)題，利用關(guān)閉礦井進(jìn)行開(kāi)發(fā)，恰恰能夠克服上述難題?！?strong>地下空間作為采礦作業(yè)副產(chǎn)品，無(wú)需鉆井成本即可轉化為地熱井，而且已有較完整的水文與地質(zhì)數據。然而，我國關(guān)閉礦井數量多，不同礦井條件各異，難以照搬國外模式?！?o:p>

浦海認為，利用關(guān)閉礦井進(jìn)行地熱能開(kāi)發(fā)取決于政策、技術(shù)、需求等多重因素?！袄?，既要評估關(guān)閉礦井的熱源潛力，以此確定再利用規模，也要選擇合適的開(kāi)采系統，結合礦井具體特征、熱能需求等。此外，還要考慮用戶(hù)規模與需求，這決定了設計規模、投資成本及經(jīng)濟效益?！?o:p>

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

需從政策、標準層面予以完善

值得關(guān)注的是，部分項目實(shí)踐已提上日程。據袁亮透露，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(dòng)立項，阜新海州露天礦抽水蓄能工程也在推進(jìn)中。

“之前缺經(jīng)驗、吃過(guò)虧，一度以為礦井關(guān)就關(guān)了，結果后續遇到很多問(wèn)題。因此早在潘一礦關(guān)停前，我們就提早規劃閉坑后的瓦斯治理和綜合利用，原有抽采系統設備、排水系統設備及發(fā)電機組都保留下來(lái)，避免后期重復投入?！标惐玖冀榻B，自關(guān)停至今，該礦瓦斯日產(chǎn)量已穩定在4萬(wàn)方以上，日均發(fā)電量可達10萬(wàn)千瓦時(shí)。

不過(guò)，陳本良同時(shí)坦言，盡管山西、貴州等地也在探索類(lèi)似模式，但真正能夠實(shí)現經(jīng)濟效益的目前只有極少數?！瓣P(guān)閉礦瓦斯抽采利用還有大量工作要做。除了資源量評價(jià)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等基礎研究，配套的標準制定、規劃評估、管理制度等也待完善?！?o:p>

多位業(yè)內人士紛紛關(guān)注到政策層面的問(wèn)題?！斑@些年，我們對退出礦井的處置基本仍是一關(guān)了之，開(kāi)發(fā)利用處于滯后狀態(tài)。一個(gè)重要原因就是，目前尚無(wú)正式的資源利用標準，很多工作無(wú)據可循，按照關(guān)井要求直接停掉最方便，對企業(yè)來(lái)說(shuō)成本相對較小?！?o:p>

“我國煤炭開(kāi)采監管?chē)栏?，必須遵守管理監督機構制定的相關(guān)政策條例。這些內容涵蓋了行業(yè)勘探、生產(chǎn)、關(guān)閉等多方面，與關(guān)閉礦井相關(guān)的政策法規卻不夠完善。即便已有內容，更多也是面向礦井處理本身，提出填埋、封堵等要求，并沒(méi)有為重新利用提供有效方針和指導。以利用關(guān)閉礦井進(jìn)行地熱能開(kāi)發(fā)為例，其研究與推廣仍缺乏支持性政策，不僅會(huì )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?！逼趾：粲?。