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中國礦業報:生態文明理念開啟地勘業又一個春天
——中國煤炭地質總局科技創新紀實
發布日期:2019-10-09 瀏覽次數: 字號:[ ]

近幾年,地勘經濟出現下行態勢,特別是煤炭地質勘查市場急劇萎縮,產能嚴重過剩。地勘單位間的惡性競爭,嚴重阻礙了地勘單位的可持續健康發展。

中國煤炭地質總局從生態文明建設中尋找機遇,樹立“大生態、大地質、大服務”的理念,主動布局,科技創新,積極拓展服務領域,轉變產業結構,在服務煤礦“安全高效綠色”開采方面走出了新路。

作業現場


中國煤炭地質總局副局長潘樹仁在談到地勘行業供給側結構改革和產業結構調整時表示,在生態文明發展理念之下,礦山開采需要考慮一個項目的全生命周期的發展問題,這也需要地勘行業通過科技創新為其提供更長久更多樣更有針對性的服務。應該說,生態文明發展理念開啟了地勘行業的又一個春天。

礦山生態文明建設

需要地質技術保障

黨的十八大將生態文明建設納入中國特色社會主義事業“五位一體”的總體布局,同時也提出創新驅動發展。這也意味著,推進生態文明建設,歸根結底要依靠科技創新驅動和引領。

礦山生態文明建設是考慮礦山開采前的原生態條件和采礦對生態環境的影響的特征,應用生態學原理,在采前、采中和采后采取相應措施,建設一個良性的礦山生態系統活動。

加強生態文明建設,礦業行業必須以科技創新實現安全、高效、綠色開采。

中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上,習近平總書記提出,要在關鍵領域、卡脖子的地方下大功夫。

不同行業卡脖子的技術是不一樣的。

潘樹仁認為,要實現礦山安全高效綠色開采,卡脖子的問題就是低成本高效率的地質技術保障跟不上。

“全國的地質隊伍和力量主要集中在地勘行業,主攻方向仍然是資源調查勘查,而不是礦山的開采部分。正因為如此,礦山開采環節有相當多的技術問題,里面涉及到地質災害的,比如煤礦開采會引起地層塌陷、土地資源的破壞、村莊道路塌陷、鐵路交通中斷,同時也會引發一系列的經濟損失。這個災種在國內可以說是破壞最嚴重的。但這些與地質相關的問題,還沒人思考從根本上解決?!?/p>

“讓地面建筑得到?;?,百姓的村莊不用搬遷,水土不要流失,村莊和耕地能夠更有效的使用?!?/p>

面對這些因采空塌陷造成的地質災害問題,亟需新的技術來止損。

2016年起,中國煤炭地質總局組織技術公關團隊,針對煤炭開采導致的地面塌陷進行技術創新研發,目前已經形成了“新型覆巖離層注漿技術”。在逐步完善并在合適時機推廣后,可能會成為未來礦山開采必須采用的技術體系,也可以從根本上解決地面沉降、塌陷及煤礦開采導致的耕地被破壞等問題。

“十九大提出的生態文明建設,對于地勘單位來說應該是又一個春天。生態文明建設涵蓋的面很廣,也給地勘單位提供了廣闊的市場?!迸聳魅嗜銜?,只要圍繞礦山開采來支撐服務生態文明建設,就有很多的工作要做。

“比如,煤礦開采以后,煤矸石堆放壓覆土地,污染環境,還可能產生煤炭自燃、煤氣爆炸等災害,威脅周圍群眾的生命財產安全。據調查數據顯示,晉陜蒙煤炭主產區,煤炭中矸石最低含量占10%。也意味著1噸煤產生0.1噸的矸石,全國每年煤炭開采量41噸,約產生4億噸煤矸石,壓覆的土地數量是很大的?!蹦殼?,國內部分地區已出臺相關政策,堅決制止在地面堆放矸石。據了解,國家發改委下一步也會針對矸石堆放出臺相關的政策,嚴控煤矸石填埋產生地下污染。另外礦井水隨意排放會污染水系,造成農作物死亡。部分在采礦井每分鐘排水量都高達幾十噸,是對地下水資源的巨大浪費。

“對照十九大精神,在生態文明建設過程中尋找適合我們發展方向的、我們的技術能夠支撐的、我們的力量能夠完成研發推廣的、且通過實踐不斷完善革新、能夠適應新時代生態文明建設要求的技術體系。比如,‘新型覆巖離層注漿技術’就是通過科學合理處理和控制開采引起的地層有害空間,從而達到各種目的。比如不讓地面塌陷,不讓礦井水隨意滲流?!?/p>

在我國,煤炭的重點產區在晉陜蒙?!靶灤透慚依氬闋⒔際酢筆紫仍謖廡┑厙痙?,后續會向全國推廣。目前又在嘗試支撐新的功能——解放關閉礦山壓覆的煤炭資源,從而實現對煤炭資源更科學合理的利用。

據了解,2018年,中國煤炭地質總局煤炭勘查研究總院承擔實施了山西潞安集團夏店煤礦3117工作面的西風井、工業廣場和瓦斯泵站等建筑物下壓煤釋放和上覆建筑物?;すこ滔钅?,王莊煤礦8110工作面新208國道下壓煤釋放和公路?;すこ滔钅?。兩個項目已于2019年上半年全部完成。夏店項目釋放建筑物下煤炭資源37萬噸,王莊煤礦項目釋放公路下煤炭資源224萬噸,產生了可觀的經濟效益。經過10個月的地面連續觀測,夏店3117工作面的區域累計最大下沉量是65.54毫米,瓦斯泵站區域最大下沉量是6.73毫米,傾斜、曲率和水平變形值都非常小,達到“三下”采煤一級?;け曜?。王莊煤礦項目也實現了對公路的完整有效?;?。這充分證明“新型覆巖離層注漿技術”具有良好的減緩上覆巖層沉降、增加上覆巖層承載能力的作用,對采煤沉陷預防與治理具有重要意義。在這兩個項目中,主要采用電廠粉煤灰與礦井水制成漿液注入工作面上覆巖層的離層空間中,解決了煤基固廢和礦井水的處理問題,這也是煤礦生態文明建設和綠色礦山建設的重要內容。

據潘樹仁介紹,“新型覆巖離層注漿技術”與目前國內煤礦在推廣的膏體填充技術有很大區別。膏體填充是將粉煤灰制成膏體,填充到巷道里,“新型覆巖離層注漿技術”是將流體漿液填充到巷道上方;膏體填充必須要將設備轉移到巷道里才能進行,而“新型覆巖離層注漿技術”是利用泵體輸送漿液,通過對壓力濃度的控制,將漿液送到指定的位置。從成本上說,膏體填充技術的成本很高,效率相對較低,同時處理的礦井量相對較少?!靶灤透慚依氬闋⒔際酢筆搶玫刂實募際跤攀評創礱嚎罌剎撓瀉Φ夭憧占?,而不是從采礦的角度解決。

以科技創新

開拓地勘單位發展“藍?!?/strong>

近幾年,地勘經濟出現下行態勢,特別是煤炭地質勘查市場急劇萎縮,產能過剩嚴重。

6月,自然資源部發布 《2018年全國地質勘查成果通報》顯示,2018年,全國新發現礦產地153處,煤炭為新發現礦產地數量最多的礦種,新發現煤炭礦產地20處(大型14處、中型4處、小型2處);全國完成階段性勘查的礦產地470處,其中煤炭礦產地40處。我國地質勘查投入延續了近年來的下行趨勢。全國地質勘查投入資金173.72億元,同比下降12.4%。其中,煤炭地質勘查投入12.68億元,同比下降21.8%。

數據顯示,經過“黃金十年”的快速發展,國內現有地勘單位2600余家,從業人員50萬人,依舊保持“百局千隊”的發展局面,單位間職能大體相近、業務基本雷同,同質化競爭激烈。

“目前,國內地勘行業的‘百局千隊’都集中在礦山開采的第一階段,就是勘探階段。你打鉆我也打鉆。你1000塊錢一米,我900塊錢一米,競相壓價。工作量是恒定的,活兒就是這么多……”

礦山的全生命周期包括四個階段:勘探,評價礦石的品位,決定是否開采;基建,獲得開采權,遞交礦山周圍環境評價,建造運輸交通系統,移栽表面植物,建造基礎設施,挖空沉積物;開采,考慮開采方式的因素,決定開采方式、開采投入和開采回報;復墾,回填土壤和栽種植物,處理尾礦。

“目前,全國有大量的礦山在開采過程中和采后階段,因為開采導致地面沉降、塌陷。有些礦因為技術原因,還有資源壓在底下無法開采,不得不關閉。這才是地勘單位工作的新方向,是藍海,卻反而沒有人關注?!迸聳魅嗜銜?,地勘隊伍亟需轉變思想,抓住國家生態文明建設的機遇,轉變當前產業結構,構建新常態下適應國家戰略和社會建設的發展新模式。在地質災害勘查治理、水土壤污染防治、礦山生態恢復治理、土地復墾等方面,主動對接,積極參與,特別是在地質災害勘查治理領域,形成新的產業增長點?!罷庖彩俏頤強辜際豕ス氐氖滓康?。通過科技創新,從紅海市場轉向新的藍海市場,開辟一個全新的服務市場?!敝忻旱刂首芫腫災餮蟹⒌摹靶灤透慚依氬闋⒔際酢筆谷值惱齜穹較蚍⑸吒殘宰?。

“地質勘查項目轉向礦山開采治理服務項目,項目不再難找,效益比較好,隊伍不再打游擊。技術實施后,基本上可以圍繞一座礦山服務多年,是恒定的連續的過程。另外,地勘隊伍以自主創新的核心技術,與市場對接,能真正增強市場競爭力,實現地勘隊伍的轉型升級?!?/p>

據潘樹仁介紹,原國土資源部副部長汪民到現場考察過新技術后,一直追問“你們這個技術好!不得了!能夠解決采空區塌陷災害問題,能強力支持礦山進行生態文明建設……你們這個技術更準確叫啥?”

更準確叫啥,潘樹仁也沒想好?!八坪踅惺裁炊疾磺〉??!灤透慚依氬闋⒔際酢涫擋⒉荒芎ㄆ淥芴峁┓竦娜抗δ??!?/p>

據他介紹,“新型覆巖離層注漿技術”目前有六個方面的功能,在礦山開采階段,能夠解決六個方面的問題。第一減沉,阻止和減少地面沉降。第二增載,增加地層的承載力,保證土地使用效率。第三減震,減少地層沖擊地壓,簡單說就是因采礦導致地層大面積懸空破裂產生的地震。這種地震一旦發生,對礦山是毀滅性的。第四保水,運用新技術在開采層上方做隔水層,阻止地層里的水流到地下裂縫。第五減排,減少礦坑的存水量和涌水量,節約開采成本和地下水資源。第六處廢,將包括粉煤灰,煤矸石,煤渣,灰渣,脫硫石灰,鉆孔取出的巖心等在內的各種固體廢棄物處理成適合新技術來充填的漿液,重新注入地層。目前,這六方面的功能都有具體項目在實施,且效果很好,同時還在進一步拓展新功能,比如防火,用新技術將開采后的煤礦巷道與空氣隔斷,阻止煤與空氣接觸,防止煤炭燃燒。目前,這項功能還在實踐完善中。

“總體上礦山開采以后形成的有害空間,都可以用新技術進行處理,從而保證礦山安全高效綠色開采?!鋇尤幸檔淖妥純齪飭?,潘樹仁心有遺憾?!澳殼拔頤塹募際躋丫尚?,但還沒有引起其他地勘單位的足夠重視,從市場角度來說我們已經搶占了先機。但從全行業來說,未必是好事,市場大,需要為礦山生態文明建設服務的技術難題多,還沒有引起全行業的重視?!?/p>

新技術完善推廣

需要政策大力支持

據潘樹仁介紹,雖然目前“新型覆巖離層注漿技術”通過實踐,取得良好效果。但進一步完善和推廣,在人才、政策等方面面臨諸多困難?!笆紫染褪敲媼偃瞬漚峁溝牟緩俠?。完善推廣和實施‘新型覆巖離層注漿技術’是一個系統工程。目前,包括我們在內的地勘單位儲備的人才都是偏向于地質類專業的人才,現在要主體轉向為礦山服務,要有大量懂礦山開采的人才。新型覆巖離層注漿技術需要各種專業類別的人才,包括地質、水文、鉆探、物探、測量、采礦、巖石力學、裝備制造、機電、制漿、材料科學等多種專業組合的團隊。各項目實施單位目前共同面臨的問題是沒有足夠的相關專業人才支撐開展?!?/p>

在政策方面,他認為,面臨的最大難題是這項前所未有的、全新的技術操作模式沒有執行標準可以參考?!罷庵忠怨燙宸掀鏤饕牧轄鋅笊降夭慵庸?,從環保管理的角度上是否能夠被允許,因為這是一項新技術,以前從未有過這種模式的操作。沒有標準可以參考?!?/p>

同時,技術的管理歸口并不明確,下一步大范圍推廣,需要政策進一步支持?!罷飫嘞钅康氖凳┦欠裥枰菲?,以什么標準進行環評,由哪個部門來具體操作,相應的政策標準是什么,這些都亟待明確。同時,這項新技術逐步完善,能夠作為支撐和服務礦山生態文明建設的核心技術,面向全國范圍推廣,應該由哪些部門推進……急需相應的配套政策支持和技術標準規范指導?!?/p>

在潘樹仁看來,煤礦“全生命周期”這個概念的提出,意味著資源采完才僅僅是萬里長征的第一步。

“物壯則老”,但“死而不亡者壽”,人體盛極而衰,但在自然生命終結之后,還可以遺有不死的東西在永久延續。

他以老莊的“生死觀”來理解和詮釋煤炭礦山的生命周期。煤礦“全生命周期”這個概念的提出,意味著資源采完才僅僅是萬里長征的第一步?!骯乇盞目笊講灰馕蹲潘賴?,還可以變成新的其他模式,繼續存在下去,成為另一種形式的資源,發揮其經濟價值和生態價值。如地下巷道就是資源,可以建成游樂場所,休閑餐廳,還可以用于儲能。另外,地下1000米煤礦的地溫可以利用。煤炭中含有多種其他礦物,被稱作‘煤系共伴生礦產資源’如煤層氣、頁巖氣以及與煤伴生的稀有稀散金屬資源,可以進一步提取?!?/p>

談及對未來的產業預期,他態度堅定,“煤炭作為國內主題能源的格局短期內不會改變,那也意味著,與煤炭相關的地勘隊伍為后續的煤礦全生命周期提供服務的機遇不會減少,只要你肯用心尋找……”


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