未來中國煤炭工業發展的關鍵制約因素研究

文/康榮

伴隨中國經濟發展和城市化進程的逐步推進，能源消耗仍將穩步增長。由于中國受能源結構特征的影響，在過去的時間內，能源的發展過度依賴于煤炭，使煤炭長期處于超強度開發利用狀態，在保障國家能源安全的同時，也引發一系列環境問題。因此，未來煤炭可持續開發不單純是煤炭資源問題，它一方面受制于資源量、資源賦存條件等，另一方面，煤炭分布區水資源、土地資源和生態環境承載能力等也制約了煤炭工業的可持續發展。

一、煤炭深部開采技術的制約

從目前煤炭資源狀況看，盡管中國煤炭資源總量豐富，但深部煤炭資源所占比重大。與美國、俄羅斯、澳大利亞等主要煤炭資源國家相比，中國煤炭資源埋藏相對較深。

經初步統計，中國煤炭資源保有儲量中，300m以淺的占36.1%；300～600m的占44.6%；600～1000m的占19.3%，平均開采深度為400m，適合露天開采的儲量僅占4%。此外，煤田地質構造相對比較復雜，從煤層傾角變化條件看，煤層傾角小于5°的近水平煤層資源量僅占9%左右，傾角在5°～15°的緩傾斜煤層資源量占60%左右，傾角在15°～45°的傾斜煤層資源量約占28%，大于45°的急傾斜煤層資源量約占2%，在現有煤礦中，以簡單構造類型為主的煤礦分布范圍小。同時，中國煤炭資源分布與經濟發展水平呈逆向分布，東部地區煤炭需求量大，但資源短缺，而且東部地區煤炭開發早，大部分生產礦井的開采深度已達500～1000m，且煤礦的開采深度以每年8～12m的速度增加，深部煤炭開發所引發的地質災害將日趨嚴重，主要表現為巖爆、突水、頂板大面積來壓和采空區失穩為代表的一系列災害性事故。當前還沒有技術可以保證深部開采的安全可靠問題。

二、水資源條件的制約

未來中國主要依靠中西部的富煤區，但是這些地區大多處于干旱半干旱的缺水區域，水資源條件不可避免地成為開發西部煤田的重要制約因素。中國主要產煤區嚴重缺水，但是煤礦每年必須排放的礦井水數量巨大，礦井水利用地區分布不均衡。中國東部經濟發達地區，國土面積約占全國的27.5%，查明煤炭資源量僅占全國的7%，而水資源總量年均20224億m3，占全國的71.9%。中部區國土面積約占全國的17.2%，查明煤炭資源量占全國已探明煤炭資源量的73.6%，而水資源總量年均6397億m3，占全國的22.7%，特別是中部的晉陜蒙寧區，查明煤炭資源量占全國的64.4%，而水資源總量僅占全國的2.6%。西部自給區（帶）面積約占全國的35.4%，查明煤炭資源量1279.37億t，占全國的11.6%，而水資源總量僅占全國的4.6%。因此，開發中國中西部煤田，不僅要做好煤炭資源的準備，而且還要做好水資源的準備。

另外，未來對新疆等西部地區的煤炭開發，涉及遠距離運輸條件和運輸成本，很可能要通過煤炭化工、煤炭制氣等辦法，用管道輸送以降低成本來解決。這樣的一些工藝也是極其消耗水資源的，也加劇了水資源短缺的矛盾。

三、自然生態的制約

煤炭資源富集地區生態脆弱，大幅度增加煤炭資源產量將受到制約。如秦嶺—大別山以北的北方地區，大部分為大陸性干旱、半干旱氣候帶，尤其是大興安嶺和太行山以西地區，年降雨量大部分在400mm以下，氣候干旱少雨，土地荒漠化十分嚴重。黃土高原地區溝壑縱橫，水土流失十分嚴重，泥石流、滑坡等地質災害頻繁，植被覆蓋率低，生態環境十分脆弱；而這一地區集中了中國近90%煤炭資源。總體而言，新疆等富煤區煤炭資源豐富，但生態環境本底條件差，脆弱的生態條件極易遭到破壞。近期大幅度增加開發將受區域環境容量限制，同時，也受到運輸條件、市場需求、開發的經濟性等因素的制約。

四、土地資源的制約

目前中國煤炭主要生產省與糧食主產省復合比重大，在13個糧食主產省中有12個也是煤炭主產省。將中國煤炭資源分布圖與土地利用現狀圖疊加后發現，僅煤炭資源與耕地資源分布的復合面積就占中國耕地總面積的42.7%，其中煤炭保有資源與耕地復合面積占耕地總面積的10.8%。采煤塌陷、挖損、壓占等破壞了大量耕地，無疑會加劇中國人多地少、耕地資源不足的狀況。

截至目前，中國采煤塌陷土地面積已達80萬公頃且仍以約4萬公頃/年的速度遞增，采煤破壞土地復墾率僅為12%，遠低于發達國家65%的平均水平。2005年以來，煤矸石年排放量達到1.8億t左右，其綜合利用率雖有較快增長，但截至2007年底僅為66%，低于發達國家90%的利用水平，且有約為38億t的累計存量。

五、大氣減排的約束

2008年，中國煤礦抽放瓦斯約58億m3，利用量為17億m3，利用率僅為29%。此外，煤矸石自燃、煤炭運輸、瓦斯排放等均加重了大氣污染。

中國火力發電排放的二氧化硫、氮氧化物以及煙塵總量分別占全國排放量的45%、41%和30%。粗略估計，煤電占化石能源燃燒二氧化碳排放的40%左右。燃煤蒸汽發電是煤電的在役主力技術，其技術發展方向是不斷提高蒸汽初參數和優化熱力循環，例如超臨界、超超臨界和AD700℃。除常規煤粉鍋爐外，循環流化床技術在中國也得到了較好的發展。煤和生物質摻燒發電可有效減少煤電的二氧化碳排放，應得到大力發展。

由于煤炭資源自身特點以及煤炭資源分布區自然與社會經濟環境特點，不同地區煤炭開發均受到一定條件的約束。要做到既保障國家能源安全，又要對采煤區域的水、土、生態環境的影響控制在環境容量許可范圍內，是中國煤炭可持續開發突破約束瓶頸、實現可持續開發與利用的關鍵。

針對這些情況，中國的煤炭工業發展、煤炭開發，要綜合考慮市場需求、經濟效益、社會效益和生態效益，在環境容量許可范圍內調控煤炭開采規模，實行煤炭開發總量控制，根據環境承載力的地域差異考慮煤炭開發的時序安排。解放受水威脅的東部煤炭資源，合理開發西部煤炭資源，加快研發和推廣西部礦區煤炭資源與環境協調開采技術。應統籌考慮源頭控制、采中防范和采后治理，深入研究和推廣“保水開采”技術、“充填開采”技術、“煤與瓦斯共采”技術等。革新現有塌陷地復墾技術，因地制宜地拓寬塌陷地利用方向，推廣塌陷地動態預復墾技術。對新產生的煤矸石等煤礦固體廢棄物應加大綜合利用和無害化處理，同時應加快煤矸石山的治理進度。充分利用礦井水資源，提高瓦斯綜合利用水平。完善煤礦環境治理的保障體系，包括建立礦山關閉審批、管理與實施體系，完善的法規體系、科學健全的土地復墾保證金制度，將為實現煤礦環境治理目標和煤炭可持續開發提供有效的保障。