結合礦井特征：關閉礦井可考慮地熱開發利用

地大熱能：在“雙碳”目標下，全行業越來越注重煤礦全生命周期的綠色低碳發展，對再利用也有了新認識，向關閉礦井再要清潔能源漸成趨勢。

根據《國家發展改革委辦公廳關于對曹莊煤炭有限責任公司等8座煤礦關閉退出的復函》，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座礦井將實施優化重組關閉，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，全省煤礦數量已由1078座減至890座，去產能力度規模全國第一……

由于煤炭資源枯竭、服務年限到期、不能滿足安全生產要求等因素，關閉礦井數量與日俱增。礦停了、井關了，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，全行業越來越注重煤礦全生命周期的綠色低碳發展，對再利用也有了新認識，向關閉礦井再要清潔能源漸成趨勢。

關閉礦井不等于徹底遺棄

據中國工程院重大咨詢研究項目統計，截至2020年，全國約有1.2萬處關閉/廢棄礦井，到2030年預計達到1.5萬處。除了數量可觀，礦井關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，我國待開發利用的關閉礦井有萬余處，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60萬立方米的地下空間資源。”中國工程院院士袁亮表示，直接關井造成資源浪費，還有可能誘發安全、環境等問題，做好整合利用這篇大文章迫在眉睫。

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

礦井不再一關了之，更多用途有待探索。中國工程院院士、深圳大學深地科學與綠色能源研究院院長謝和平進一步稱，目前已有及未來預計新增的采煤沉陷區面積超6萬平方公里，可為燃煤發電和風光發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，可考慮地熱開發利用。“過去很多年，煤炭企業缺乏動力和決心，開發新能源基礎薄弱，如今‘雙碳’目標倒逼企業主動發展。”

多項現實難題仍有待攻克

有了資源，關鍵是采得出、用得好。關閉礦井雖具有優勢，做起來卻非易事。

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，但技術經濟性、安全性、工藝及裝備、與之相匹配的智能電網等問題也擺在面前。換句話說，先要回答是否適合建、能不能建、怎樣建設、建好怎么用等一系列問題。比如，關閉礦井地下環境復雜，需配套施工及抽蓄作業相關的特殊裝備，并能適應井下應用，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，其監控還應具備上下水庫地質活動感知、礦井與電站關鍵設備健康狀態評估與預警等功能，這些都是需要加強研究。

類似情況也存在于地熱能開發中。中國礦業大學教授浦海表示，地熱能長期面臨投資成本大、利用規模小、風險高，且易引發水體污染等環境問題，利用關閉礦井進行開發，恰恰能夠克服上述難題。“地下空間作為采礦作業副產品，無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數據。然而，我國關閉礦井數量多，不同礦井條件各異，難以照搬國外模式。”

浦海認為，利用關閉礦井進行地熱能開發取決于政策、技術、需求等多重因素。“例如，既要評估關閉礦井的熱源潛力，以此確定再利用規模，也要選擇合適的開采系統，結合礦井具體特征、熱能需求等。此外，還要考慮用戶規模與需求，這決定了設計規模、投資成本及經濟效益。”

關閉礦井瓦斯抽采是一個新課題，與常規開采相比有其自身特點，如何在確保安全、經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、標準層面予以完善

值得關注的是，部分項目實踐已提上日程。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立項，阜新海州露天礦抽水蓄能工程也在推進中。

“之前缺經驗、吃過虧，一度以為礦井關就關了，結果后續遇到很多問題。因此早在潘一礦關停前，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、排水系統設備及發電機組都保留下來，避免后期重復投入。”陳本良介紹，自關停至今，該礦瓦斯日產量已穩定在4萬方以上，日均發電量可達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，但真正能夠實現經濟效益的目前只有極少數。“關閉礦瓦斯抽采利用還有大量工作要做。除了資源量評價、關鍵技術攻關等基礎研究，配套的標準制定、規劃評估、管理制度等也待完善。”

多位業內人士紛紛關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了之，開發利用處于滯后狀態。一個重要原因就是，目前尚無正式的資源利用標準，很多工作無據可循，按照關井要求直接停掉最方便，對企業來說成本相對較小。”

“我國煤炭開采監管嚴格，必須遵守管理監督機構制定的相關政策條例。這些內容涵蓋了行業勘探、生產、關閉等多方面，與關閉礦井相關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，并沒有為重新利用提供有效方針和指導。以利用關閉礦井進行地熱能開發為例，其研究與推廣仍缺乏支持性政策，不僅會阻礙技術的廣泛采用，還可能影響企業及投資，對此亟需研究拓展。”浦海呼吁。