采1吨煤耗1.7吨水!黄河流域煤与水矛盾尖锐,如何才能可持续? 焦点讯息

2023-04-29 14:19:53 Hi科普啦

在我国,“能源转型”一直是个严峻的问题,以2022年为例, 光是火力发电,就占据了我国全部电力来源的接近70% !而在化石能源中,我国又恰好是个少油多煤的国家,石油、天然气的储备仅仅只有全世界总量的2.7%和0.9%,煤炭却占据已探明煤炭能源储存的15%。

然而,煤炭开采的过程中,水和土地资源往往都会面临严重的破坏。在黄河广阔的80万平方公里流域中,规划了全国的14个大型煤矿基地,根据国家应急管理部门提供的数据——


(相关资料图)

1吨煤的开采就会破坏1.7吨的水。

巧的是,煤炭开采的地区的黄河地区,虽然临近黄河可是也是个“缺水地区”,黄河流域的水源仅仅为长江的7%,平均降水量仅仅为446毫米,也有更多的地区位于400毫米以下的干旱少雨区域。

能源开采和自然资源的矛盾逐渐显现了出来。如果长期下去,会怎样?

煤炭开采地生态问题

我国的煤炭开采分为井工和露天开采两种,其中95%的煤炭产量来自井下开采。

煤炭的井下开采对环境的影响是伴随着煤炭开发建设而产生的,其中包括了对水资源的破坏及污染。

在井下开采煤矿的过程中,伴随着煤矿的开采延伸,必定会触碰到地下水,这些地下水会渗透出来成为“矿井水”。

渗透出来的矿井水中含有大量的悬浮物、硫化物等污染物,企业由于为了利润考虑,很多矿井水而无法经过处理,就直接外排。

全国煤矿每年外排的矿井水大约22亿吨以上,净化重复利用的不足20%,以煤矿开采大省宁夏来计算,宁夏省的水资源总量为11亿吨。也就是说, 每年外排的矿井水的总量相当于两个宁夏的水资源 。

抽排出的大量地下水,随意排放后带着大量的污染物把周围的水资源进行污染。

不但使得矿区地下水大幅下降,土地贫瘠、植被退回,加上矿区大量的工程辅助设施建设导致周围的水土流失极其严重。

煤炭开采过程中,挖掘的地层主要位于0-200米之间,在这个层面的地下水也被称之为 浅、中层地下水 。它们是人类不可或缺的重要资源,具体来说这0-200米的地下水是我们工业用水和生活用水的主要来源。

煤矿的开采过程中必然会把煤矿搬运出来,而空出来的空间就会受到重力的影响,在未开采的岩层中产生大量的裂缝 , 地下水会顺着这些缝隙往下流动,越来越往下,导致区域性的缺水。

几年之后,浅、中层的地下水都会流到深层去,煤矿周围的井水、河水会完全干枯,周围有村庄的情况下也会也因无水无法保持基本的生存。

如内蒙古元宝山煤矿,因疏排地下水,导致周围地质问题达到半径15公里,殃及了村庄150余个,同时土地沙化,农、林、牧业几乎无法生存,每年用于当地的经济补偿达3000万元,其中还不包括对生态环境的损失。

除掉自然损害的水以外,煤矿的处理也是十分消耗水资源的。

现在的选煤厂普遍使用湿法洗煤,在这个工艺当中, 一般洗选一吨原煤需要用水4-5吨 。洗煤过后的水中含有大量的煤泥和泥沙等悬浮物,也包含了大量石油类药剂、甲醇。和有害重金属离子,由于成分复杂处理起来极其困难。

处理得成本相对较高,同时工艺也相对落后,处理效果不太理想。

煤炭企业消耗了多少水呢?以黄河流域为例——

整个黄河流域的矿区,从开采到处理,每年的总共消耗的水就超过了100亿吨,相当于三峡大坝的四分之一!

开采煤炭会造成一定的破坏是必然的,可是我们不能因为“破坏”就不开采。

煤炭开采与环境保护

在能源问题是当今世界关注的焦点下,其他国家也会遇到我们国家类似的问题。

我们,先来看看其他国家的做法:

世界上的部分产煤国,针对煤矿环境保护的方法很多,对于开采条件差、成本高的煤矿,给予高额的补贴,也发布了相关的规定。

如美国颁布的《联邦土地政策与管理法》《水污染控制法中》《露天开采控制与复田法》中就说到:

“露天煤矿开采后要恢复原来的地貌,如地形、表土层、水源、动植物生态等。

对于井下煤矿的开采要求是:防止地面下沉,不再使用的井口要封闭,缴纳保证金等等。”

与此同时,我国由于煤炭工业起步较晚,煤炭企业从传统转向现代的过程正在推进。

近些年,国家对于环境保护也十分的重视,明确了我国煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的发展方向,出台了《关于刺进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》《煤炭清洁高效利用行动计划》等系列的政策。

一些技术也逐步应用起来,如在开采的过程中,针对生态环境与水资源保护提出了——现代煤矿填充技术。

泵送高浓度胶结充填 就是其中一种,利用煤石、粉煤灰、胶结材料和水按照一定比例混合,用充填泵输送到井下充填采空的区域。

既能控制采煤引起的地表沉陷,也能够减少开采的废弃物。

该技术已经在山东、河北的19座煤矿中进行了大规模的推广应用,多年的时间和探索下已经成熟。

为了保护矿区周围的水资源,保水采煤技术也是新兴技术的一种。

根据当地的水文地质分区,采用直流电法、钻孔法、弹性波测井法等探测手段先探查地层隔水层的结构。

结合积累的煤炭开采引发的地质变动和移动规律,查明地层的中水缝隙通道的高度及分布规律,在开采过后进行局部区域缝隙进行填充和补充水,防止水资源沉降到深层。

在陕西及内蒙古的神东矿区、万利矿区和金峰矿区已经推广应用,神东矿区主要含水层地下水位恢复明显,采前采后水位仅差1—6米,保护了矿区地下水资源4亿吨。

同时,在梧桐庄矿也使用新技术,使原来的矿井水由传统的直接排放转向处理后回灌井下,水质达到了国家颁布的工业用水。

总而言之,煤炭是不可再生能源,也是我国的重要能源之一。

但是,开启现代化的工程中,碳排放必然是要下降的,在煤炭储量初见降低,生产利用成本加大、环境污染加剧的今天,在黄河生态保护和碳中和战略下,煤炭行业绿色低碳发展是必然的选择。

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