结合矿井特征：关闭矿井可考虑地热开发利用

平博·PINNACLE中国热能：在“双碳”目标下，全行业越来越注重煤矿全生命周期的绿色低碳发展，对再利用也有了新认识，向关闭矿井再要清洁能源渐成趋势。

根据《国家发展改革委办公厅关于对曹庄煤炭有限责任公司等8座煤矿关闭退出的复函》，大唐集团近日对顺兴煤矿退出情况进行了公示，拟退出时间为2023年5月31日；作为今年第一批退出煤矿，贵州省6座矿井将实施优化重组关闭，按照公告要求12月底前完成物理封闭；山西省能源局日前公布最新数据称，全省煤矿数量已由1078座减至890座，去产能力度规模全国第一……

由于煤炭资源枯竭、服务年限到期、不能满足安全生产要求等因素，关闭矿井数量与日俱增。矿停了、井关了，剩下残存资源、设施设备、巷道岩壁等还在，怎么办？记者了解到，在“双碳”目标下，全行业越来越注重煤矿全生命周期的绿色低碳发展，对再利用也有了新认识，向关闭矿井再要清洁能源渐成趋势。

关闭矿井不等于彻底遗弃

据中国工程院重大咨询研究项目统计，截至2020年，全国约有1.2万处关闭/废弃矿井，到2030年预计达到1.5万处。除了数量可观，矿井关停后形成了巨大地下空间，赋存着大量可利用资源。

“粗略估算，我国待开发利用的关闭矿井有万余处，其中赋存煤炭资源高达420亿吨、非常规天然气近5000亿立方米，矿井水、地热等资源也很丰富，每矿平均还有约60万立方米的地下空间资源。”中国工程院院士袁亮表示，直接关井造成资源浪费，还有可能诱发安全、环境等问题，做好整合利用这篇大文章迫在眉睫。

关闭矿井就像一个特大号的瓦斯库，并持续伴随着瓦斯外溢，如果一关了之，将时刻威胁着临近矿井的安全生产和地面居民的生活安全。瓦斯排空产生的温室效应是二氧化碳的21倍，而通过合理开发可作为清洁能源使用。以淮南矿区2019年关停的潘一矿为例，初步估算采空区可抽采瓦斯量达到1.2亿立方米，用好了兼具环保与经济效益。

矿井不再一关了之，更多用途有待探索。中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平进一步称，目前已有及未来预计新增的采煤沉陷区面积超6万平方公里，可为燃煤发电和风光发电深度耦合提供土地资源；煤矿井巷落差大，以此建设抽水蓄能电站，为可再生能源调峰；煤矿井下温度较高且稳定，可考虑地热开发利用。“过去很多年，煤炭企业缺乏动力和决心，开发新能源基础薄弱，如今‘双碳’目标倒逼企业主动发展。”

多项现实难题仍有待攻克

有了资源，关键是采得出、用得好。关闭矿井虽具有优势，做起来却非易事。

以建设抽蓄电站为例，利用废弃矿洞的空间资源、水资源，可为电站规划选址提供有益补充，缩短建设周期，但技术经济性、安全性、工艺及装备、与之相匹配的智能电网等问题也摆在面前。换句话说，先要回答是否适合建、能不能建、怎样建设、建好怎么用等一系列问题。比如，关闭矿井地下环境复杂，需配套施工及抽蓄作业相关的特殊装备，并能适应井下应用，以解决施工、运行及修缮过程中可能遇到的难题。在井下建电站，其监控还应具备上下水库地质活动感知、矿井与电站关键设备健康状态评估与预警等功能，这些都是需要加强研究。

类似情况也存在于地热能开发中。中国矿业大学教授浦海表示，地热能长期面临投资成本大、利用规模小、风险高，且易引发水体污染等环境问题，利用关闭矿井进行开发，恰恰能够克服上述难题。“地下空间作为采矿作业副产品，无需钻井成本即可转化为地热井，而且已有较完整的水文与地质数据。然而，我国关闭矿井数量多，不同矿井条件各异，难以照搬国外模式。”

浦海认为，利用关闭矿井进行地热能开发取决于政策、技术、需求等多重因素。“例如，既要评估关闭矿井的热源潜力，以此确定再利用规模，也要选择合适的开采系统，结合矿井具体特征、热能需求等。此外，还要考虑用户规模与需求，这决定了设计规模、投资成本及经济效益。”

关闭矿井瓦斯抽采是一个新课题，与常规开采相比有其自身特点，如何在确保安全、经济可行的前提下采出来，对于大部分矿井来说仍是考验。

需从政策、标准层面予以完善

值得关注的是，部分项目实践已提上日程。据袁亮透露，位于辽宁抚顺的西露天矿抽水蓄能资源综合利用项目近期将启动立项，阜新海州露天矿抽水蓄能工程也在推进中。

“之前缺经验、吃过亏，一度以为矿井关就关了，结果后续遇到很多问题。因此早在潘一矿关停前，我们就提早规划闭坑后的瓦斯治理和综合利用，原有抽采系统设备、排水系统设备及发电机组都保留下来，避免后期重复投入。”陈本良介绍，自关停至今，该矿瓦斯日产量已稳定在4万方以上，日均发电量可达10万千瓦时。

不过，陈本良同时坦言，尽管山西、贵州等地也在探索类似模式，但真正能够实现经济效益的目前只有极少数。“关闭矿瓦斯抽采利用还有大量工作要做。除了资源量评价、关键技术攻关等基础研究，配套的标准制定、规划评估、管理制度等也待完善。”

多位业内人士纷纷关注到政策层面的问题。“这些年，我们对退出矿井的处置基本仍是一关了之，开发利用处于滞后状态。一个重要原因就是，目前尚无正式的资源利用标准，很多工作无据可循，按照关井要求直接停掉最方便，对企业来说成本相对较小。”

“我国煤炭开采监管严格，必须遵守管理监督机构制定的相关政策条例。这些内容涵盖了行业勘探、生产、关闭等多方面，与关闭矿井相关的政策法规却不够完善。即便已有内容，更多也是面向矿井处理本身，提出填埋、封堵等要求，并没有为重新利用提供有效方针和指导。以利用关闭矿井进行地热能开发为例，其研究与推广仍缺乏支持性政策，不仅会阻碍技术的广泛采用，还可能影响企业及投资，对此亟需研究拓展。”浦海呼吁。