【中国工程院项目】我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用战略研究内容

2021年6月3日，由中国矿业大学(北京)承担、中国工程院袁亮院士主持的中国工程院重大战略咨询项目“我国煤矿安全及废弃矿井资源开发利用战略研究”成果发布会暨新书首发式在北京召开。研究成果共包含9卷，在第1卷《我国煤矿安全及废弃矿井资源开发利用战略研究总论》中，提出了我国关闭/废弃矿井资源精准开发利用战略研究的12项具体研究方向。

　　1.调研关闭/废弃矿井可利用空间资源

　　由政府主管部门牵头、相关部门协助，成立国家关闭/废弃矿井资源利用部际协调组，对关闭/废弃矿井资源分布、数量等基本信息进行系统调研，获取关闭/废弃矿井资源的详细数据，为国家决策提供支撑。与此同时，由行业主管部门对关闭/废弃矿井的矿山环境潜在问题、矿山环境评价、环境修复治理、地下空间与矿井水开发利用等进行调查，为关闭/废弃矿井资源开发提供科学依据。

　　2.关闭/废弃矿井残余煤炭气化开发利用

　　自从煤炭气化的设想提出以后，英国、美国、苏联等国家先后进行了煤炭地下气化试验研究及开发工作。我国也于20世纪50年代开始进行地下煤炭气化研究与试验，并取得了一定成就。如今，依托于关闭/废弃矿井的巨大空间资源进行煤炭地下气化的研究工作，变产煤为产气，必将给我国煤炭资源开发战略增添新的活力。

　　(1)对我国关闭/废弃矿井适用于煤炭地下气化的资源进行全面评估，从国家层面对资源进行整合，建设煤炭地下气化产业示范区。

　　(2)成立国家级煤炭地下气化实验中心和工程研究中心，产、学、研相结合，进行产业化关键技术的研发与攻关，形成具有我国自主知识产权的关闭/废弃矿井地下气化技术体系。

　　(3)成立国家级关闭/废弃矿井地下煤气化行动小组，统筹国内地下煤气化技术的实施，制定发展策略和发展规划，制定中长期关闭/废弃矿井煤炭地下气化关键技术开发及产业化计划。

　　3.关闭/废弃矿井非常规天然气开发利用

　　关闭/废弃矿井的非常规天然气主要以煤层气为主。关闭/废弃矿井煤层气抽采包括地面钻井、井下密闭及预留专门管道抽采。我国在煤矿关闭时，基本未采取任何措施预留抽采管道。克服当前难题，基于多场耦合理论实现非常规能源的智能精准开发，变产煤为产气。

　　(1)中国废弃矿井瓦斯赋存特征复杂，研究筛选煤炭开发五大区（晋陕蒙宁甘区、华东区、东北区、华南区、新青区）内的关闭/废弃矿井，分析评价不同区域非常规天然气（AMM）资源二次成藏机理与分布特点，科学评估我国废弃矿井瓦斯资源量。

　　(2)系统调研煤炭采掘与瓦斯抽采历史、煤层特征、资源条件等，建立废弃矿井瓦斯资源量评价模型。结合废弃矿井瓦斯赋存参数特征，构建废弃矿井瓦斯产气量预测模型及其经济性评价指标体系，定量评估废弃矿井瓦斯的极限开采量和经济价值。

　　(3)重点发展废弃矿井瓦斯开发利用的基础理论与关键技术，探索国内废弃矿井瓦斯开发利用可行性技术方案，建立国内废弃矿井瓦斯开发利用示范基地，形成废弃矿井瓦斯开发利用顶层设计与战略规划指导体系，建立健全废弃矿井瓦斯开发利用政策支撑体系。

　　4.关闭/废弃矿井水资源智能精准开发

　　以五大区为研究对象，分析关闭/废弃煤矿区域地下水系统和地下水环境特征，基于多场耦合智能精准开发关闭/废弃矿井水，变产煤为产水。

　　(1)构建关闭/废弃矿井含水层污染缓解体系。在五大区中还有一定抽水条件的关闭/废弃矿井中，仍然坚持抽水和封堵较大导水通道相结合，使含水层水位保持较低水平，减少矿井水的形成。

　　(2)建立无抽水能力矿井群污水处理中心。矿井水水位上升会造成地下水系统污染，为此，根据五大区地下水和煤系地层特点，将矿井水导入标高较低的采空区（可以是关闭/废弃矿井群的最低且比较大的采空区），实现污水处理后分质利用。

　　(3)深化采空区地下水库开发。在以“导-储-用”为核心的煤矿地下水保护利用理念上，未来需按照不同的地质条件，进一步研究采空区空间规模储水，在采空区水库设计思路方面取得新突破。

　　5.关闭/废弃矿井油气储存与放射性废物处置

　　当前，我国油气储库规模和能力严重不足，地下储库作为能源系统重要的基础设施，具备现实需求。同时，随着核电机组的大规模建设，未来数十年运行将产生近百万立方米的放射性固体废物，而目前我国还没有专门处置核电厂放射性固体废物的处置库，很多核电厂的暂存库只能超期暂存废物。根据我国关于放射性废物处置的法律法规、标准规范，关闭/废弃矿井可以用于处置放射性固体废物。未来，可围绕未来核电厂所在区域，就近选择关闭/废弃矿井进行评估，建设放射性废物处置库。

　　(1)从国家层面统一规划油气存储、放射性废物处置设施布局，出台关闭/废弃矿井地下空间利用政策和指导意见，形成关闭/废弃矿井改建油气储库、放射性废物处置库国家战略与利用规划方案。

　　(2)根据关闭/废弃矿井的不同类型及特点，综合考虑地质、管道、安全、经济、环境等因素下建立关闭/废弃矿井改建油气储库、放射性废物处置库选址原则与评价优选方法。

　　(3)同步开展关闭/废弃矿井改建油气储库、放射性废物处置库的建设条件、改造技术研究，针对不同类型关闭/废弃矿井进行油气地下储库、放射性固体废物库的工程改造技术、密封技术、经济性和安全性评价等专门的技术攻关。

　　6.关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能发电

　　地下抽水蓄能发电在美国、德国等已经成为一种比较成熟的技术，其中大部分地下抽水蓄能电站均是依托废弃矿井建立的。我国若要实现关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能发电，需要全面研究关闭/废弃矿井开发利用过程中矿井水资源化的政策、经济、能源、环境问题，开展利用关闭/废弃矿井建设地下水库、矿井水循环利用和抽水蓄能发电等技术研究。

　　(1)结合未来关闭/废弃矿井分布、数量及容积等参数，充分利用关闭/废弃矿井中巨大的地下空间，实现储水、蓄能发电、矿井水循环利用和新能源开发等多重目标，实现变产煤为产电。

　　(2)建立地下水库建设与抽水蓄能发电的技术路线图，提出亟需攻克的关键技术领域和研发平台，构建煤矿地下水库、矿井水循环利用与抽水蓄能发电一体化技术体系。

　　7.关闭／废弃矿井可再生能源开发利用

　　关闭/废弃矿井可再生能源的开发利用，需建立在摸清沉陷区土地地质条件和封存状态、可再生能源资源禀赋、周边电力需求及输送条件等的基础上，利用信息化及大数据分析等技术手段建立关闭/废弃矿井可再生能源开发利用与微电网输能模式。

　　(1)综合评估沉陷区土地利用条件，结合可再生能源资源需求等情况，遵循安全、科学、环保、经济的原则，统筹规划、系统确定“重点开发”、“潜在开发”和“不开发”等几种类型。

　　(2)加强基于不同类型沉陷区光伏、地热能、风电等适用技术创新、系统优化的基础研究，建立关闭/废弃矿井可再生能源利用的技术创新平台。

　　(3)采用大数据分析等技术手段建立可再生能源为主、分布式电源多元互补的关闭/废弃矿井新能源微电网技术体系。

　　8.关闭/废弃矿井生态修复与接续产业培育

　　目前，我国在关闭/废弃矿井生态开发方面主要集中于土地的复垦和生态修复，而对于接续产业的培育重视不足。未来应在借鉴国外成功经验的基础上，综合考虑矿区环境特点、经济水平、人力资源构成等要素，培育新产业，优化产业结构，促进区域经济可持续发展。

　　(1)综合考虑不同关闭/废弃矿区所处地理位置、可开发利用资源类型、气候环境特点、地区经济发展水平等因素，设计分类别、分层次的关闭/废弃矿区生态开发技术路线，以及各节点任务及支撑技术。

　　(2)因地制宜，合理利用关闭/废弃矿山资源，培育和发展集高新技术产业、制造业、教育、医疗、旅游服务业等产业为一体的产业集群，实现关闭/废弃矿区产业结构升级，有效带动就业，逐步成为区域新的经济增长点。

　　9.关闭/废弃矿井工业旅游开发

　　利用关闭/废弃矿井开展工业旅游是解决关闭/废弃矿并现实问题的重要举措，加强关闭/废弃矿井工业旅游战略研究对于资源枯竭型城市转型、扩大就业渠道及采矿工业遗产保护都具有十分重要的现实意义。

　　(1)全面评估我国关闭/废弃矿井地下空间旅游资源的本底特征、地理空间分布规律和矿井空间形态特征，构建适合不同地域、不同类型、不同尺度的关闭/废弃矿井旅游资源开发格局。

　　(2)综合我国各区域工业化水平与全国旅游资源开发总体布局，按照梯度发展规律进行关闭/废弃矿井工业旅游开发，优先发展东部、东北部，逐步发展中部和西部，重点开发经济转型迫切、代表特定时代生产力进步和社会发展的关闭/废弃矿区。

　　(3)通过“关闭/废弃矿井＋旅游”模式创新，形成新型旅游产品，促进关闭/废弃矿区城镇化、农业现代化、新型工业化、现代服务业信息化融合发展，尽可能保持工业遗产原真性的前提下打造具有观光、休闲和游憩功能的旅游吸引物。

　　10.关闭/废弃露天矿坑智能精准开发利用

　　关闭/废弃露天矿坑同样赋存大量可利用空间资源，开展资源枯竭露天矿空间资源开发利用战略研究，对提高我国资源枯竭露天矿安全水平、提高关闭/废弃矿井资源开发利用效率意义重大。

　　(1)开展资源枯竭深大露天矿空间资源开发利用规划研究。在对深大露天矿空间资源调研分析和获得基本数据的基础上，对可利用空间资源进行分类，制定资源枯竭深大露天矿空间资源开发利用规划方案与发展路线图。

　　(2)以典型露天矿坑为研究对象，分析其空间资源条件、土地资源利用和生态环境现状以及地质灾害现状等，总结相关产业面临的问题与挑战。

　　(3)研究区域发展与露天矿坑的耦合关系，分析资源枯竭矿区转型发展政策环境，提出资源枯竭露天矿资源开发利用工程科技难题和开发利用方案。

　　11、利用关闭/废弃矿井建设国家级科研平台

　　利用关闭/废弃矿井地下空间资源建设国家级科研平台，开展科学研究、数据存储等在一些发达国家已形成非常健全的法律法规，而我国在此领域起步较晚，需要借鉴国外先进经验，形成具有中国特色的技术方法。

　　(1)通过设立关闭/废弃矿井地下空间资源利用国家重点研发计划课题，强化关闭/废弃矿井建设的基础研究，鼓励高校、科研院所与企业联合攻关，实现产、学、研、用结合，推动关闭/废弃矿井空间利用研究。

　　(2)根据国外成功经验，地下空间资源可以作为科学研究的重要场所和载体，利用关闭/废弃干米深井地下空间资源建设1:1地质条件国家实验室，开展极深地实验研究，为国防科工、国家安全提供有力保障。

　　12、关闭／废弃矿井资源开发利用政策研究

　　出台支持关闭/废弃矿井资源开发利用的政策和管理办法，简化审批程序。开展关闭/废弃矿井地下空间资源开发利用产业财政补贴、减免税、专项基金等多种扶持政策的研究。

　　应高度重视关闭/废弃矿井资源开发利用，加大关闭/废弃矿井资源开发利用科学问题的研究力度，力争2020年关闭/废弃矿井开发利用率达到20%以上，全面启动关闭/废弃矿井资源开发利用；2030年关闭/废弃矿井开发利用率达到30%以上，开发利用技术达到国际先进水平；2050年关闭/废弃矿井开发利用率达到50%以上，开发利用技术达到国际领先水平，助推中国能源科技强国梦。

拓展阅读：

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