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神华神东矿区已建成35座煤矿地下水库

2016-12-27 10:54:17  来源:互联网  点击:
    “如果我们能想办法把(每年损失的)约60亿吨的矿井水保护和利用起来的话,可以解决我们国家60%的水资源短缺(工业和民用水资源短缺)的问题”,12月23日,在国资委优秀科技创新团队——“煤炭开采水资源保护利用与地表生态修复”团队的新闻媒体采访会上,中国工程院院士、神华集团科技发展部总经理顾大钊称。

所谓矿井水,指的是在煤矿生产过程中,流入或深入井筒、巷道和工作面的大气降水、地表水、地下水和老窑积水的总称。

顾大钊称,矿井水害是影响煤矿安全生产的五大灾害之一,是仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害。古往今来,最常用的办法是通过排水系统将矿井涌水排至地表,避免发生煤矿透水等事故。但一般情况下,每开采一吨煤炭会产生两吨左右的矿井水,如果是把煤炭开采产生的矿井水都外排至地表,在西部蒸发量比较大的地区,其实是一种资源浪费。由于中国矿井水的利用率长期低于30%,中国每年大概因此而损失的矿井水约60亿吨。

顾大钊称,中国年平均缺水量为500多亿吨(1立方米水的重量为1吨),其中工业和民用年平均缺水量为100亿吨。60亿吨的矿井水如果可以全部利用起来,可解决中国工业和民用年平均缺水量的60%,所以这个意义非常大。同时,中国煤炭和水资源的逆向分布也决定了要有效利用矿井水。在中国中西部的晋、陕、蒙、宁、甘五个省区,煤炭储量占中国探明煤炭储量的三分之二左右,产量占全国煤炭的70%左右,但水资源量仅占3.9%。所以,水资源短缺、生态脆弱和煤炭资源开发利用之间存在巨大矛盾。

据了解,顾大钊和其团队早在20年前,就已经意识到这个问题,并开始进行煤炭开采水资源保护利用项目的技术研发。顾大钊称,其团队曾经想过充填开采技术,即边采煤变填充解决矿井水的问题,但以年产2亿吨煤炭的神东矿区为例,工作面平均单产超过1000万吨/年,目前最大充填能力不到100万吨/年,现有充填开采技术难以实现高产高效。该团队也曾希望寄托于限高开采技术,即通过降低煤层开采高度,尽量避免触及隔水关键层,来降低矿井水的产生,但这会造成大量煤炭资源无法开采。比如,目前神华的大柳塔煤矿可采煤炭储量约9.9亿吨,采用限高开采,平均弃煤率将达46.7%,意味着4.6亿吨煤炭资源无法开采。同时,该团队也曾研究过在地表做一个类似于水库的设施,来储存矿井水,但因西部地区蒸发量过大等原因,没办法继续进行。

最终,顾大钊的团队采取“导储用”为手段的矿井水井下储存与利用方法,将含水层的地下水疏导至采空区进行储存,达到疏导后矿井水不外排,实现地下水保护性利用。

2010年,神华集团在大柳塔煤矿建成了第一个分布式地下水库,可以储存710万立方米矿井水。同时,经过近20年的技术攻关,该团队相继研发了煤矿地下水库和煤矿分布式地下水库水资源保护利用技术。

比如,为了保障煤矿地下水库的安全,顾大钊和其团队研发了地下水库“三重防护”技术,一是库间调水技术,保障每个水库的水量都不超标;二是实时监控地下水库坝体应力变形技术;三是应急泄水技术,保障在突发情况下的突然冒水时可以及时泄水,保障安全。

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