陜西省榆林市地處陜甘寧蒙晉五省交界,黃河“幾”字彎中心,位于烏素沙地與黃土高原過渡地帶,是黃河入陜第一站。記者近日跟隨國家黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展聯(lián)合研究中心(以下簡稱國家黃河中心)“生態(tài)環(huán)境專家黃河行”調研組來到榆林,沿著高速公路疾馳而過,可以看到一家家煤礦企業(yè)在道路兩旁佇立。
立足長遠:“保水采煤”是必然選擇
榆林是典型的煤炭資源型城市,具備得天獨厚的采煤條件。“榆林煤礦有3個優(yōu)勢:一是煤礦儲量大;二是埋深淺,大概一百米左右;三是煤質好。”榆林市駐點科技幫扶工作組負責人、生態(tài)環(huán)境部黃河流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督局(以下簡稱黃河流域局)監(jiān)測與科研中心高級工程師郭豪說道。
截至目前,榆林市有生產(chǎn)煤礦176座,在建煤礦59座,可大致分為榆神、榆橫、神府三大礦區(qū)。2022年,榆林全市生產(chǎn)原煤5.8億噸,分別占全省、全國產(chǎn)量的78.2%和13%。
良好的采煤條件給榆林市帶來了豐富的煤礦資源與快速的經(jīng)濟發(fā)展,但在煤礦開采“欣欣向榮”的景象背后,是榆林在長期煤礦開采中積累下的不少生態(tài)環(huán)境問題。部分煤礦集中分布在窟野河、無定河等黃河一級支流源頭水源涵養(yǎng)區(qū),煤炭資源大規(guī)模開發(fā)導致大量礦井疏干水排放,每年礦井涌水量約2.7億?,由此帶來地下水位下降、水體污染、地表徑流衰減等問題。
作為國家級的煤炭能源基地,榆林市煤炭開采的腳步難以停下,但對水資源、生態(tài)系統(tǒng)的保護更是關系未來發(fā)展的長遠大計。因此,對榆林來說,踏上“保水采煤”的道路是必然選擇。
關鍵難題:修復技術造價極高
在榆神礦區(qū),地質結構的典型表現(xiàn)為:煤層在底下,煤層之上覆有基巖,在基巖之上則相繼是新近系保德組紅土層及第四系松散含水層。
含水層在煤層之上,當進行煤炭開采時,煤層會產(chǎn)生導水裂隙帶,若基巖厚度不足,導水裂隙帶會一直往上延伸至含水層,水最終就會順著裂縫流到采煤區(qū),造成地下水位下降、地層垮塌等后果。
地下水滲漏進煤層是煤礦生產(chǎn)普遍存在的問題,在實際操作中多數(shù)采用限高限厚開采、采前疏排基巖頂部含水層中潛水的方法避免水滲漏進煤層。但第四系松散含水層作為地下水,同樣對維持地表植被生態(tài)環(huán)境健康,保持當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、居民正常生活起到至關重要作用。從可持續(xù)發(fā)展的角度看,將水排出實際上造成了水資源的浪費。
因此,榆神礦區(qū)的曹家灘煤礦將目光落到了“保德組紅土層”之上。保德組紅土層的連續(xù)沉積及阻水性能能夠有效阻斷第四系松散含水層地下水進入井下。對紅土層薄弱部分進行注漿修復,既可以阻擋水向下滲透,也可以不用向外排水,造成浪費。
據(jù)國家煤礦水害防治工程技術研究中心人員介紹,曹家灘煤礦紅土墊層缺失及采動劣化區(qū)隔水再造修復項目,選取約95200㎡片區(qū)作為試點,通過水文地質條件分析及勘探,最終確定治理技術。注漿修復形成隔水層后,井下閉墻放水量累計下降80%,每年的排水總費用將減少1471.68萬元。
然而,修補紅土墊層雖然可以做到在采煤的同時保水,但存在一個關鍵的難點:成本極高。僅試點片區(qū)95200㎡的造價就高達4700萬元左右,而榆神礦區(qū)紅土墊層缺失面積為2597.23k㎡,成本可謂天價。
國家黃河中心特邀專家、北京師范大學教授王紅旗表示:“修補紅土墊層作為科研項目是一個很好的想法,但按照目前的技術,近十幾年內,成本問題還是會對其真正落地產(chǎn)生較大限制。”
郭豪也坦言,成本是一個不得不考慮的問題。但他認為,目前在修補紅土墊層缺失方面的工藝比較成熟,隨著技術的發(fā)展,成本會漸漸下降。
尋求平衡:礦井水處理需兼顧成本
保水采煤是煤炭礦區(qū)努力達到的目標,但對于那些尚未能實現(xiàn)這項技術的煤炭礦區(qū)而言,已經(jīng)從井下排出來的礦井水又該如何處理?
榆林礦井年涌水量約2.74億?,雖然礦井水水質存在一定的問題,但對于缺水的黃河流域而言,這兩億多立方米的水斷然不能白白浪費;同時,礦井水實際上也是一種地下水,它對區(qū)域仍具有一定的供水意義。因此,榆林市政府計劃建設礦井疏干水綜合利用工程管網(wǎng)約713公里,截至今年5月底,已建成管網(wǎng)533公里。
在榆橫工業(yè)園區(qū)榆龍大道北側,一座白色墻體的匯流塔佇立在此。這座匯流塔匯集了來自榆橫礦區(qū)小紀汗、大海則等5座煤礦的疏干水,未來還將涌入其他3座煤礦的疏干水。匯水塔旁的水池管理站里有一塊巨大的電子屏幕,屏幕上呈現(xiàn)著匯集而來的疏干水水質情況,各項數(shù)據(jù)一目了然。
煤礦在礦區(qū)內自行處理疏干水,后者被統(tǒng)一收集于匯流塔中,再通過管道點對點、有計劃地將疏干水分配給廠區(qū)使用、農(nóng)田灌溉、生態(tài)補給等,以此實現(xiàn)疏干水的再利用。“這個項目的價值在于能對疏干水進行監(jiān)測與再分配,但問題也在于,目前這一工程還不具備來水處理的工藝。”國家黃河中心調研組專家說道。
礦井疏干水由于與煤層產(chǎn)生接觸,具有含鹽、含氟量高的特點,如果不加以處理直接排放,可能會對生態(tài)環(huán)境造成一定影響。礦井疏干水的處理工藝還比較簡單,常規(guī)的處理方式是混凝沉淀;比較麻煩的是含鹽量高的礦井疏干水,當涉及脫鹽部分時,就不得不考慮成本問題及水體蒸發(fā)后雜鹽的處理。目前,黃河流域局監(jiān)測與科研中心已向榆林市政府提出統(tǒng)一收集處理礦井疏干水的建議,下一步該怎么走,還需榆林市做進一步規(guī)劃。
成本固然是煤礦企業(yè)走綠色發(fā)展道路一個必須考量的因素,但在經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護之間,如何尋求平衡是煤礦企業(yè)需要一直思考的課題。