近幾年，地勘經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)下行態(tài)勢，特別是煤炭地質(zhì)勘查市場急劇萎縮，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。地勘單位間的惡性競爭，嚴(yán)重阻礙了地勘單位的可持續(xù)健康發(fā)展。

中國煤炭地質(zhì)總局從生態(tài)文明建設(shè)中尋找機(jī)遇，樹立“大生態(tài)、大地質(zhì)、大服務(wù)”的理念，主動布局，科技創(chuàng)新，積極拓展服務(wù)領(lǐng)域，轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在服務(wù)煤礦“安全高效綠色”開采方面走出了新路。

作業(yè)現(xiàn)場

 

中國煤炭地質(zhì)總局副局長潘樹仁在談到地勘行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時表示，在生態(tài)文明發(fā)展理念之下，礦山開采需要考慮一個項目的全生命周期的發(fā)展問題，這也需要地勘行業(yè)通過科技創(chuàng)新為其提供更長久更多樣更有針對性的服務(wù)。應(yīng)該說，生態(tài)文明發(fā)展理念開啟了地勘行業(yè)的又一個春天。

礦山生態(tài)文明建設(shè)

需要地質(zhì)技術(shù)保障

黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)納入中國特色社會主義事業(yè)“五位一體”的總體布局，同時也提出創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。這也意味著，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，歸根結(jié)底要依靠科技創(chuàng)新驅(qū)動和引領(lǐng)。

礦山生態(tài)文明建設(shè)是考慮礦山開采前的原生態(tài)條件和采礦對生態(tài)環(huán)境的影響的特征，應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理，在采前、采中和采后采取相應(yīng)措施，建設(shè)一個良性的礦山生態(tài)系統(tǒng)活動。

加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，礦業(yè)行業(yè)必須以科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色開采。

中國科學(xué)院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上，習(xí)近平總書記提出，要在關(guān)鍵領(lǐng)域、卡脖子的地方下大功夫。

不同行業(yè)卡脖子的技術(shù)是不一樣的。

潘樹仁認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)礦山安全高效綠色開采，卡脖子的問題就是低成本高效率的地質(zhì)技術(shù)保障跟不上。

“全國的地質(zhì)隊伍和力量主要集中在地勘行業(yè)，主攻方向仍然是資源調(diào)查勘查，而不是礦山的開采部分。正因為如此，礦山開采環(huán)節(jié)有相當(dāng)多的技術(shù)問題，里面涉及到地質(zhì)災(zāi)害的，比如煤礦開采會引起地層塌陷、土地資源的破壞、村莊道路塌陷、鐵路交通中斷，同時也會引發(fā)一系列的經(jīng)濟(jì)損失。這個災(zāi)種在國內(nèi)可以說是破壞最嚴(yán)重的。但這些與地質(zhì)相關(guān)的問題，還沒人思考從根本上解決。”

“讓地面建筑得到保護(hù)，百姓的村莊不用搬遷，水土不要流失，村莊和耕地能夠更有效的使用。”

面對這些因采空塌陷造成的地質(zhì)災(zāi)害問題，亟需新的技術(shù)來止損。

2016年起，中國煤炭地質(zhì)總局組織技術(shù)公關(guān)團(tuán)隊，針對煤炭開采導(dǎo)致的地面塌陷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，目前已經(jīng)形成了“新型覆巖離層注漿技術(shù)”。在逐步完善并在合適時機(jī)推廣后，可能會成為未來礦山開采必須采用的技術(shù)體系，也可以從根本上解決地面沉降、塌陷及煤礦開采導(dǎo)致的耕地被破壞等問題。

“十九大提出的生態(tài)文明建設(shè)，對于地勘單位來說應(yīng)該是又一個春天。生態(tài)文明建設(shè)涵蓋的面很廣，也給地勘單位提供了廣闊的市場。”潘樹仁認(rèn)為，只要圍繞礦山開采來支撐服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)，就有很多的工作要做。

“比如，煤礦開采以后，煤矸石堆放壓覆土地，污染環(huán)境，還可能產(chǎn)生煤炭自燃、煤氣爆炸等災(zāi)害，威脅周圍群眾的生命財產(chǎn)安全。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，晉陜蒙煤炭主產(chǎn)區(qū)，煤炭中矸石最低含量占10%。也意味著1噸煤產(chǎn)生0.1噸的矸石，全國每年煤炭開采量41噸，約產(chǎn)生4億噸煤矸石，壓覆的土地數(shù)量是很大的。”目前，國內(nèi)部分地區(qū)已出臺相關(guān)政策，堅決制止在地面堆放矸石。據(jù)了解，國家發(fā)改委下一步也會針對矸石堆放出臺相關(guān)的政策，嚴(yán)控煤矸石填埋產(chǎn)生地下污染。另外礦井水隨意排放會污染水系，造成農(nóng)作物死亡。部分在采礦井每分鐘排水量都高達(dá)幾十噸，是對地下水資源的巨大浪費(fèi)。

“對照十九大精神，在生態(tài)文明建設(shè)過程中尋找適合我們發(fā)展方向的、我們的技術(shù)能夠支撐的、我們的力量能夠完成研發(fā)推廣的、且通過實(shí)踐不斷完善革新、能夠適應(yīng)新時代生態(tài)文明建設(shè)要求的技術(shù)體系。比如，‘新型覆巖離層注漿技術(shù)’就是通過科學(xué)合理處理和控制開采引起的地層有害空間，從而達(dá)到各種目的。比如不讓地面塌陷，不讓礦井水隨意滲流。”

在我國，煤炭的重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)在晉陜蒙。“新型覆巖離層注漿技術(shù)”首先在這些地區(qū)示范，后續(xù)會向全國推廣。目前又在嘗試支撐新的功能——解放關(guān)閉礦山壓覆的煤炭資源，從而實(shí)現(xiàn)對煤炭資源更科學(xué)合理的利用。

據(jù)了解，2018年，中國煤炭地質(zhì)總局煤炭勘查研究總院承擔(dān)實(shí)施了山西潞安集團(tuán)夏店煤礦3117工作面的西風(fēng)井、工業(yè)廣場和瓦斯泵站等建筑物下壓煤釋放和上覆建筑物保護(hù)工程項目，王莊煤礦8110工作面新208國道下壓煤釋放和公路保護(hù)工程項目。兩個項目已于2019年上半年全部完成。夏店項目釋放建筑物下煤炭資源37萬噸，王莊煤礦項目釋放公路下煤炭資源224萬噸，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過10個月的地面連續(xù)觀測，夏店3117工作面的區(qū)域累計最大下沉量是65.54毫米，瓦斯泵站區(qū)域最大下沉量是6.73毫米，傾斜、曲率和水平變形值都非常小，達(dá)到“三下”采煤一級保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。王莊煤礦項目也實(shí)現(xiàn)了對公路的完整有效保護(hù)。這充分證明“新型覆巖離層注漿技術(shù)”具有良好的減緩上覆巖層沉降、增加上覆巖層承載能力的作用，對采煤沉陷預(yù)防與治理具有重要意義。在這兩個項目中，主要采用電廠粉煤灰與礦井水制成漿液注入工作面上覆巖層的離層空間中，解決了煤基固廢和礦井水的處理問題，這也是煤礦生態(tài)文明建設(shè)和綠色礦山建設(shè)的重要內(nèi)容。

據(jù)潘樹仁介紹，“新型覆巖離層注漿技術(shù)”與目前國內(nèi)煤礦在推廣的膏體填充技術(shù)有很大區(qū)別。膏體填充是將粉煤灰制成膏體，填充到巷道里，“新型覆巖離層注漿技術(shù)”是將流體漿液填充到巷道上方；膏體填充必須要將設(shè)備轉(zhuǎn)移到巷道里才能進(jìn)行，而“新型覆巖離層注漿技術(shù)”是利用泵體輸送漿液，通過對壓力濃度的控制，將漿液送到指定的位置。從成本上說，膏體填充技術(shù)的成本很高，效率相對較低，同時處理的礦井量相對較少。“新型覆巖離層注漿技術(shù)”是利用地質(zhì)的技術(shù)優(yōu)勢來處理煤礦開采產(chǎn)生的有害地層空間，而不是從采礦的角度解決。

以科技創(chuàng)新

開拓地勘單位發(fā)展“藍(lán)海”

近幾年，地勘經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)下行態(tài)勢，特別是煤炭地質(zhì)勘查市場急劇萎縮，產(chǎn)能過剩嚴(yán)重。

6月，自然資源部發(fā)布 《2018年全國地質(zhì)勘查成果通報》顯示，2018年，全國新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地153處，煤炭為新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地數(shù)量最多的礦種，新發(fā)現(xiàn)煤炭礦產(chǎn)地20處（大型14處、中型4處、小型2處）；全國完成階段性勘查的礦產(chǎn)地470處，其中煤炭礦產(chǎn)地40處。我國地質(zhì)勘查投入延續(xù)了近年來的下行趨勢。全國地質(zhì)勘查投入資金173.72億元，同比下降12.4%。其中，煤炭地質(zhì)勘查投入12.68億元，同比下降21.8%。

數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過“黃金十年”的快速發(fā)展，國內(nèi)現(xiàn)有地勘單位2600余家，從業(yè)人員50萬人，依舊保持“百局千隊”的發(fā)展局面，單位間職能大體相近、業(yè)務(wù)基本雷同，同質(zhì)化競爭激烈。

“目前，國內(nèi)地勘行業(yè)的‘百局千隊’都集中在礦山開采的第一階段，就是勘探階段。你打鉆我也打鉆。你1000塊錢一米，我900塊錢一米，競相壓價。工作量是恒定的，活兒就是這么多……”

礦山的全生命周期包括四個階段：勘探，評價礦石的品位，決定是否開采；基建，獲得開采權(quán)，遞交礦山周圍環(huán)境評價，建造運(yùn)輸交通系統(tǒng)，移栽表面植物，建造基礎(chǔ)設(shè)施，挖空沉積物；開采，考慮開采方式的因素，決定開采方式、開采投入和開采回報；復(fù)墾，回填土壤和栽種植物，處理尾礦。

“目前，全國有大量的礦山在開采過程中和采后階段，因為開采導(dǎo)致地面沉降、塌陷。有些礦因為技術(shù)原因，還有資源壓在底下無法開采，不得不關(guān)閉。這才是地勘單位工作的新方向，是藍(lán)海，卻反而沒有人關(guān)注。”潘樹仁認(rèn)為，地勘隊伍亟需轉(zhuǎn)變思想，抓住國家生態(tài)文明建設(shè)的機(jī)遇，轉(zhuǎn)變當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新常態(tài)下適應(yīng)國家戰(zhàn)略和社會建設(shè)的發(fā)展新模式。在地質(zhì)災(zāi)害勘查治理、水土壤污染防治、礦山生態(tài)恢復(fù)治理、土地復(fù)墾等方面，主動對接，積極參與，特別是在地質(zhì)災(zāi)害勘查治理領(lǐng)域，形成新的產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)。“這也是我們開展技術(shù)攻關(guān)的首要目的。通過科技創(chuàng)新，從紅海市場轉(zhuǎn)向新的藍(lán)海市場，開辟一個全新的服務(wù)市場。”中煤地質(zhì)總局自主研發(fā)的“新型覆巖離層注漿技術(shù)”使全局的整個服務(wù)方向發(fā)生顛覆性轉(zhuǎn)變。

“地質(zhì)勘查項目轉(zhuǎn)向礦山開采治理服務(wù)項目，項目不再難找，效益比較好，隊伍不再打游擊。技術(shù)實(shí)施后，基本上可以圍繞一座礦山服務(wù)多年，是恒定的連續(xù)的過程。另外，地勘隊伍以自主創(chuàng)新的核心技術(shù)，與市場對接，能真正增強(qiáng)市場競爭力，實(shí)現(xiàn)地勘隊伍的轉(zhuǎn)型升級。”

據(jù)潘樹仁介紹，原國土資源部副部長汪民到現(xiàn)場考察過新技術(shù)后，一直追問“你們這個技術(shù)好！不得了！能夠解決采空區(qū)塌陷災(zāi)害問題，能強(qiáng)力支持礦山進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)……你們這個技術(shù)更準(zhǔn)確叫啥？”

更準(zhǔn)確叫啥，潘樹仁也沒想好。“似乎叫什么都不恰當(dāng)。‘新型覆巖離層注漿技術(shù)’其實(shí)并不能涵括其所能提供服務(wù)的全部功能。”

據(jù)他介紹，“新型覆巖離層注漿技術(shù)”目前有六個方面的功能，在礦山開采階段，能夠解決六個方面的問題。第一減沉，阻止和減少地面沉降。第二增載，增加地層的承載力，保證土地使用效率。第三減震，減少地層沖擊地壓，簡單說就是因采礦導(dǎo)致地層大面積懸空破裂產(chǎn)生的地震。這種地震一旦發(fā)生，對礦山是毀滅性的。第四保水，運(yùn)用新技術(shù)在開采層上方做隔水層，阻止地層里的水流到地下裂縫。第五減排，減少礦坑的存水量和涌水量，節(jié)約開采成本和地下水資源。第六處廢，將包括粉煤灰，煤矸石，煤渣，灰渣，脫硫石灰，鉆孔取出的巖心等在內(nèi)的各種固體廢棄物處理成適合新技術(shù)來充填的漿液，重新注入地層。目前，這六方面的功能都有具體項目在實(shí)施，且效果很好，同時還在進(jìn)一步拓展新功能，比如防火，用新技術(shù)將開采后的煤礦巷道與空氣隔斷，阻止煤與空氣接觸，防止煤炭燃燒。目前，這項功能還在實(shí)踐完善中。

“總體上礦山開采以后形成的有害空間，都可以用新技術(shù)進(jìn)行處理，從而保證礦山安全高效綠色開采。”但從全行業(yè)的轉(zhuǎn)型狀況衡量，潘樹仁心有遺憾。“目前我們的技術(shù)已經(jīng)成形，但還沒有引起其他地勘單位的足夠重視，從市場角度來說我們已經(jīng)搶占了先機(jī)。但從全行業(yè)來說，未必是好事，市場大，需要為礦山生態(tài)文明建設(shè)服務(wù)的技術(shù)難題多，還沒有引起全行業(yè)的重視。”

新技術(shù)完善推廣

需要政策大力支持

據(jù)潘樹仁介紹，雖然目前“新型覆巖離層注漿技術(shù)”通過實(shí)踐，取得良好效果。但進(jìn)一步完善和推廣，在人才、政策等方面面臨諸多困難。“首先就是面臨人才結(jié)構(gòu)的不合理。完善推廣和實(shí)施‘新型覆巖離層注漿技術(shù)’是一個系統(tǒng)工程。目前，包括我們在內(nèi)的地勘單位儲備的人才都是偏向于地質(zhì)類專業(yè)的人才，現(xiàn)在要主體轉(zhuǎn)向為礦山服務(wù)，要有大量懂礦山開采的人才。新型覆巖離層注漿技術(shù)需要各種專業(yè)類別的人才，包括地質(zhì)、水文、鉆探、物探、測量、采礦、巖石力學(xué)、裝備制造、機(jī)電、制漿、材料科學(xué)等多種專業(yè)組合的團(tuán)隊。各項目實(shí)施單位目前共同面臨的問題是沒有足夠的相關(guān)專業(yè)人才支撐開展。”

在政策方面，他認(rèn)為，面臨的最大難題是這項前所未有的、全新的技術(shù)操作模式?jīng)]有執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)可以參考。“這種以固體廢棄物為主要材料進(jìn)行礦山地層加固，從環(huán)保管理的角度上是否能夠被允許，因為這是一項新技術(shù)，以前從未有過這種模式的操作。沒有標(biāo)準(zhǔn)可以參考。”

同時，技術(shù)的管理歸口并不明確，下一步大范圍推廣，需要政策進(jìn)一步支持。“這類項目的實(shí)施是否需要環(huán)評，以什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行環(huán)評，由哪個部門來具體操作，相應(yīng)的政策標(biāo)準(zhǔn)是什么，這些都亟待明確。同時，這項新技術(shù)逐步完善，能夠作為支撐和服務(wù)礦山生態(tài)文明建設(shè)的核心技術(shù)，面向全國范圍推廣，應(yīng)該由哪些部門推進(jìn)……急需相應(yīng)的配套政策支持和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指導(dǎo)。”

在潘樹仁看來，煤礦“全生命周期”這個概念的提出，意味著資源采完才僅僅是萬里長征的第一步。

“物壯則老”，但“死而不亡者壽”，人體盛極而衰，但在自然生命終結(jié)之后，還可以遺有不死的東西在永久延續(xù)。

他以老莊的“生死觀”來理解和詮釋煤炭礦山的生命周期。煤礦“全生命周期”這個概念的提出，意味著資源采完才僅僅是萬里長征的第一步。“關(guān)閉的礦山不意味著死掉，還可以變成新的其他模式，繼續(xù)存在下去，成為另一種形式的資源，發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)價值。如地下巷道就是資源，可以建成游樂場所，休閑餐廳，還可以用于儲能。另外，地下1000米煤礦的地溫可以利用。煤炭中含有多種其他礦物，被稱作‘煤系共伴生礦產(chǎn)資源’如煤層氣、頁巖氣以及與煤伴生的稀有稀散金屬資源，可以進(jìn)一步提取。”

談及對未來的產(chǎn)業(yè)預(yù)期，他態(tài)度堅定，“煤炭作為國內(nèi)主題能源的格局短期內(nèi)不會改變，那也意味著，與煤炭相關(guān)的地勘隊伍為后續(xù)的煤礦全生命周期提供服務(wù)的機(jī)遇不會減少，只要你肯用心尋找……”□