我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考

第28卷第1期中国矿业V o l.28，N o.l
2019 年 1 月C H IN A M IN IN G M A G A d N E Jan. 2019我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考
贺小龙#，吴国强2朱士飞8乔军伟王行军4
(1.中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西西安110199#
2.中国煤炭地质总局，北京100038;
3.江苏地质矿产设计研究院，江苏徐州221006#
4.中煤地质工程有限公司，北京100040)
摘要：本文简要介绍了近两年我国废弃煤矿井的数量与分布情况，分析阐述了废弃煤矿井资源的地质特
征，提出了我国废弃煤矿井六大资源地质工作的重点研究方向，认为应主要从废弃煤矿井资源分布与赋存特
征研究入手，为废弃煤矿井资源的合理开发利用提供地质基础资料。

最后从七个方面提出思考与建议，以
期能更快更好地开发利用我国废弃煤矿井资源，把我国的煤炭资源优势转变为经济、环境、科技优势。

关键词：废弃煤矿井*地质特征*重点方向*建议
中图分类号：P618. 11 文献标识码：A文章编号！1004-4051(2019)01-0080-05
The key directions research and consideration of abandoned coal
mines geological work in China
H E Xiaolong1，W U Guoqiang2，Z H U Shifei3，Q IA O Junwei1，W A N G Xingjun4
(1. Aerial Photogramm etry and Rem ote Sensing Bureau，
China National Adm inistration of Coal G e o lo g y，X i’an 710199，China;
2. China National Administration o f Coal G eo lo g y，Beijing 100038，China；
3. Jiangsu Geological and Mineral Resources Design and Research Institute，Xuzhou 221006，China；
4. China Coal G eological Engineering Co. ，Ltd.，Beijing 100040，China)
Abstract: The paper briefly introduces the number and distribution of abandoned coal mines in China in the
past tw o years，analyzes and expounds the geological characteristics of abandoned coa lm in e resources，it is
proposed that the key research directions of six resources geology w ork of abandoned coal mines in C hina,it
is considered that the distribution and occurrence characteristics of abandoned coal studied in order to provide basic geological data for the rational development and ut coal mine resources. Finally, the authors put forward seven suggestions in order to develop and utilize the
abandoned coal mine resources faster and better, and transform the advantages of coal resources into
econ om ic，environmental and technological advantages.
Keywords：abandoned coal m ine；geological characteristics；key direction；suggestion
我国煤炭行业经过几十年开采，特别是“黄金十 年”的高强度开采，可采储量急剧下降，很多煤矿成
收稿日期：2018-11-25 责任编辑：宋菲
基金项目：中国地质调查局地质调查项目“特殊用煤资源潜力调查评价”资助（编号：DD20160187)
第一作者筒介：贺小龙（1984 —），男，汉族，陕西宝鸡人，工程师，主 要从事煤田地质与矿井地质研究工作，E-mail: 369280321 @qq. com。

引用格式：贺小龙，吴国强，朱士飞，等.我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考中国矿业，2019,28(1) 80-84. doi:10. 12075/ j. issn. 1004-4051. 2019. 01 027为资源衰竭煤矿，面临关闭。

此外国家及各地政府 陆续出台了相关产业政策，大力整合煤炭资源，关闭 煤矿的数目急剧增加。

我国废弃煤矿井分布范围 广，存在历史长短不一，规模大小也不同。

煤矿关闭 后仍赋存多种可利用资源，比如煤及共伴生资源、煤 层气、矿井水、地热、地下空间、土地等，直接关闭导 致资源的极大浪费和国有资产的损失，同时也存在 着矿山安全、环境和社会问题的隐患，引起了国内外 的广泛关注。

近年来，袁亮研究团队[12]、谢和平研 究团队&6'积极致力于我国废弃煤矿井资源的评价
第1期贺小龙，等：我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考
81
与开发利用研究。

地质工作是 煤矿井资源开发
利用的
部分，贯穿于开发利用的
程，可有效地煤矿井资源地质 ，
煤矿井资
源开发利用和宏观决
基础资料和科学依据。

1
废弃煤矿井分布情况概述
据统计，2000〜2015年全国累计废弃煤矿井
1. 8万 ，“十三五”期间关闭矿 量将大量增加。

根据我国各省（区、市）发布的2016年和2017 年煤矿井公开文件煤矿 （区、
市）的具体
1和图2所示，主要位于山
、湖南、贵州、四川、云南、黑龙江、重庆、河北、辽宁 和陕西10个省（市$ 2016年和2017年已退出煤 炭产能4.93亿t [7 8]，这些退出的煤炭产能主要
‘国产能较小、地质
复杂、
产
=落
后、开采年限较长、煤质较差的地区。

中国工程院重 项目“我国煤炭资源高效 能战略研
究”研究结果表明，预计到2020年，我国关闭/废弃 矿井数量将达到12 000处，到2030年数量将到达 15 000 处。

2废弃煤矿井资源地质特征
国
煤矿
的煤、煤层气、矿井水、也
热、地下空间与土地等资源丰富，合理的开发利用这 些资源，减少资源的浪费和破坏，应该首先从 煤矿井资源的地质工作着手， 研究
煤矿
资源的地质特征、赋存特征。

煤矿井地
质工作，对
煤矿
理开发利用具有
重要的 。

2. 1剩余煤炭资源
国煤矿井开
，关闭及废弃煤矿井数量多、煤矿采空
大，废弃煤矿
有
量大、面广的 煤炭资源[910]。

目前研究成果，
去产能煤矿中赋存煤炭资源量高达420 X 108 t 。

废 煤矿井中的 煤炭资源，在横向上主要分布有
煤柱、边角煤、“三下一上”残煤、丢失顶底板煤
：、劣 煤等；在纵向上则主要
上、、 煤， 煤层和深部 煤。

总
体而言，煤
大，构
复杂，煤层群越发育，
矿井中残煤的总体比
大[11]。

2.2煤层气资源
据袁亮院士团队估算，我国废弃煤矿井煤层气
资源近5 000X 108 m 3。

道，废弃矿井煤层气抽
利用将是我国“十三五”期间乃至今后较长时间煤 气
利用的新动向[12]。

开
程中对煤层的
破坏，吸附的
气体会从煤岩中释
丨来。

煤矿关闭后，体系处在一个封闭的
中，煤
空的压力降低，残煤中部
转变成游存储于地下储气空间。

矿井中 于(煤层气）的主要来源包括：邻近煤层、邻近岩层（围
岩$遗煤、煤柱 物成因煤层气[13]。

矿井煤气资源量的大 要取决于煤炭开
影响范
内
煤炭量（残煤量$
含气量（残煤含气量$矿井封闭程度（封闭
封闭效果$采空区
工作面充水程 [14]。

2)矿井水资源
煤矿
资源丰富，是一^种目前尚未得到
充识和开发利用的地
资源。

随着煤矿关
闭，矿 系统停止工作，
升，扰动破坏了矿 同含
有的地下水补、、 ，使地下水流场和地
化学场发 〔
变，煤炭开
的空间将是地 新的赋存空间。

矿 渗出后，携带大量
物质，这会
；7jC
源。

若能对
煤矿井的矿 保护和利
用，可以有效 国缺水地
资源紧张局面，变
害为利。

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北新安宁内广江甘黑山福重江辽陕河山河云四贵湖湖
京疆徽夏蒙西苏肃龙西建庆西宁西北东南南川州北南
古 江图1 2016年我国各省废弃煤矿井个数Fig. 1
The number of abandoned coalmines
in C hin a in 2016
______________________________________________18/L
It 58
I U n L
7irzr
，6495a 36,° 1
江安山黑重甘河云内湖广宁福陕湖山贵四新河辽江
苏徽东龙庆肃北南蒙北西夏建西南西州川疆南宁西
江 古
图2 2017年我国各省废弃煤矿井个数Fig. 2
The number of abandoned coal mines
in China in 2017
o
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o
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0 5
5
0 5
3 2 2 1 1I f
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5
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251
中国矿业第28卷
2.4地热资源
我国很多废弃煤矿井开采深度达数百米，甚至 超千米，地温较高，有的还存在地温异常。

地热在矿 井正常生产阶段一般都作为热害处理，但是在矿井 关闭后，地热已有益无害，可作为清洁能源充分开发 和利用[15#6]。

我国废弃煤矿井地热资源西南地区最 为丰富，其次是华北地区和中南地区，再次为华东地 区，而以东北地区、西北地区最少。

影响废弃煤矿井 地热资源分布的因素主要包括：基底起伏以及构造 形态、断裂、岩浆活动、水文地质条件等[17]。

2.5地下空间资源
井工煤矿在建设和生产过程中必然会产生大量 的空间，如井筒、井底车场、中央变电所、泵房、巷道 与硐室以及采空区等空间。

谢和平等&]的研究表 明，我国煤矿90%以上是井工开采，到2030年煤矿 采空区地下空间约为237 52亿m8。

开发利用废弃 煤矿井的地下空间，既避免了煤矿采空区被充填造 成极大的地下空间浪费，又缓解了地面城市发展面 临的人口增加、土地紧缺等突出问题&]。

地下空间 资源的开发利用应进行长期稳定性评价，充分考虑 围岩结构、围岩强度和流变特性。

废弃煤矿井闭坑 时间长短不一、面积大小各异，矿井采空区位置和范 围很难确定，加上各种图文资料缺失，长期准确的安 全监测与评价难度较大。

2.6土地资源
我国废弃煤矿井占用土地资源面积大，绝大多 数未开发利用，存在巨大的资源浪费和地质隐患&819]。

废弃煤矿井土地资源类型包括：釆空区及 塌陷区废弃地，矸石山废弃地、煤矿废弃地矿区工业 场地。

按煤矿开采类型可分为两类：一是露天矿区 废弃地，其对景观和生态的破坏较为严重，修复难度 较大，形成大型难以修复的矿坑，如抚顺西露天煤矿 废弃地;二是非露天矿区废弃地，对景观的破坏程度 小，但地下采空区面积大，容易塌陷，对生态的破坏 非常严重，如唐山南湖公园前身矿区废弃地，随着地 下的开釆形成了塌陷区&0]。

3废弃煤矿井地质工作重点研究方向
3.1废弃煤矿井剩余煤炭资源分布与赋存特征研究
重点开展废弃煤矿井剩余煤炭资源现状调查研 究，对其数量、地理分布进行统计和分类，确定废弃 煤矿井剩余煤炭资源分布情况。

重点废弃煤矿井区 收集闭坑报告，分析评价废弃煤矿井地层、构造、水 文、煤层、煤质、瓦斯、开采技术条件、矿井生产等地 质资料，研究废弃煤矿井剩余煤炭资源分布与赋存 征，煤矿 煤炭资源 的理开发利 用提供翔实的地质基础资料。

3.2废弃煤矿井瓦斯资源分布与赋存特征研究
重点分析研究废弃煤矿井瓦斯成分及含量，储层 孔隙性、渗透性、储层压力特征等，从瓦斯成藏条件出 发，研究废弃煤矿井瓦斯赋存特征。

通过理论分析和 数学推导，建立废弃煤矿井瓦斯资源量评价方法。

重 点在黑龙江、辽宁、内蒙古、河北、山东、河南、山西、陕西、宁夏、重庆、云南、贵州、四川和新疆等17个省 (区、市)开展废弃煤矿井瓦斯资源调查评价工作&1]。

煤矿 利用 、利用 研究，初步建立废弃煤矿井瓦斯开发利用模式。

3.3废弃煤矿井矿井水分布与地质特征研究
重 从 国华 煤 、煤 、华南 煤 区和东北赋煤区四个主要赋煤区调查废弃煤矿井井 田地质、水文地质资料，分析其水文地质情况，确定 煤矿 资源 存 置、矿 质
涌水量，摸清废弃煤矿井地下水系统现状及矿井水 排泄方式、排泄量。

重点分析评价废弃煤矿井水文 地质单元及特征，地下水类型，主要含水岩组的分 布、富水性、透水性、地下水位、地下水化学特征，地 下水补给、径流和排泄条件，矿井水与地下水相互转 换关系及煤矿废弃后地下水回弹及矿井水排放对生 态环境的影响。

3.4废弃煤矿井地热分布与地质特征研究
重点选取辽宁、河北、福建、广东等省废弃煤矿 井，揭示废弃煤矿井深部地热能聚敛的地球动力学 过程，探究废弃煤矿井地热形成机制，分析废弃煤矿 井的构造地质条件和地质历史背景，梳理导致地温 变化的因素，包括基岩的类型、构造、地下水循环和 岩浆活动。

在此基础上开展地热富集区地热资源探 测评价技术示范研究，提出废弃煤矿井地热源开发 利用 。

3.5废弃煤矿井地下空间资源分布与地质评价
重 查 煤矿 地 空间的基础 地质、水文地质、工程地质、环境地质和地下工程的类 型、埋深、出人口位置以及空间三维坐标信息、地下 工程与地面建筑的关系等具体内容。

重点在煤炭资 源枯竭型城市对废弃煤矿井地下空间资源的分布、数量等基本信息进行系统调查，摸清地下空间资源 家底，提出废弃煤矿井可利用空间资源的详细数据，对影响地下空间利用的水害、煤层气，地应力，地热 。

3.6废弃煤矿井土地资源分布与土地复垦研究
重 资源 竭 市 煤矿 开展建筑物（如厂房和办公楼）的处置利用，调查采煤沉陷
第1期贺小龙，等：我国废弃煤矿井地质工作重点方向研究与思考
区以及煤矸石山等土地资源分布情况，包括查明矿 山土地类型、分布及利用、土地资源破坏情况；固体 废弃物堆场占用、地面塌陷、地裂缝、地面变形等破 坏的土地类型、位置、面积、时间等；主要对塌陷的土 地、煤矸石、粉煤灰压占后污染的土地、煤矿闭坑后 的废弃地、工业广场等进行土地复垦研究，在进行治 理研究时根据废弃煤矿区的经济和自然条件、土地 利用状况、土地塌陷破坏程度以及所具备的治理条 件，因地制宜，采取适宜的治理措施，综合治理，优化 煤矿区的土地资源配置，达到矿区土地复垦的预期 效益。

根据调查情况提出合理的规划利用治理方 案，提高土地资源的利用率。

3.7废弃煤矿井区地质环境问题调查评价
系统分析我国废弃煤矿井的区域环境特征、产 生的生态环境影响等；重点选取城市周边及对人类 活动影响范围广的地区，例如两淮矿区、晋陕蒙（陕北地区）等全面系统查明废弃煤矿井区地质环境问 题的类型、分布及规模等，包括矿山地质灾害的类 型、规模、时间、危害，形成因素及触发因素；矿产资 源开采对含水层的影响与破坏；矿山开发活动对土 地资源和地形地貌景观的影响与破坏；固体废弃物 (废石、尾矿、煤矸石等)堆放和废水(矿坑水、选矿废 水、洗煤水、淋滤水等)排放对土壤、地表水和地下水 污染等，并对各种地质环境问题和地质灾害提出防 护措施和处理建议。

4思考与建议
1)全面开展废弃煤矿井资源核查，摸清资源家 底；构建政府主导、政策扶持、社会参与、市场化运作 的资源核查新模式；实施国家科技重大专项及有关 科技计划，进一步加大对废弃煤矿井资源基础理论 研究和关键技术及装备研发的支持力度。

2)积极开展废弃煤矿井水资源监测和预测废 弃煤矿井水可利用量及水质演化特征；加强废弃煤 矿井废水和区域环境综合治理；加强矿井水资源利 用分析，强化矿井水资源对环境影响跟踪分析和动 态评估。

针对矿井水资源利用问题，提出矿井水资 源化利用总体建议；不同矿区因地制宜选择矿井水 利用发展方向，最大限度地提高矿井水利用率，实现 以循环经济为目标的矿井水利用。

尽快建立废弃煤 矿井水利用的政策支持体系、技术服务体系和监督 管理体系；加快技术研发，提高矿井水利用水平，完 善矿井水利用产业化政策，扩展矿井水利用市场，扩 大矿 利用 。

3)加强废弃煤矿井地热资源调查与开发利用 研究。

政府应当通过引进国外先进技术、国际合作、政企联合、优惠政策等方式促进废弃煤矿井地热新 技术的研发和应用，提高整个产业的技术水平；加大 对地热开发利用企业的指导，推动新技术和梯级利 用模式的应用，获得更高的经济、社会、环境效益。

可在全国煤矿热害突出的平顶山八矿、徐州三河尖 矿、淮南张集矿、朱集东矿、丁集矿等国有重点矿井 周边开展废弃煤矿井地热资源开发的示范工程，建 煤矿 地 源 利用 。

4)废弃煤矿井地下空间资源开发利用建议选择试点城市，在政府领导下，由自然资源管理部门 牵头进行地下空间调查工作，制定调查规范、指南、标准，总结技术、流程、装备、信息平台建设等经验，在此基础上进行评估、完善并加以推广，安全合理开 发利用人类地下矿产资源开发所遗留的巨大地下空 间资源。

5)加快推进废弃煤矿井生态环境与地质环问题调查，改善矿区及周边地区生态环境；发挥遥感 技术的先导和基础作用，分析地质环境破坏程度，对煤矿 地质 有 信息 集
和数据更新，因地制宜、分区规划、统筹调查环境问 题，分阶段解决制约经济发展和群众反映强烈的环境 问题，改善重点区域、流域、海域、城市的环境质量。

6)构建废弃煤矿井资源环境评价体系，提出来某一条件下废弃煤矿井资源综合利用价值的大小 或资源利用的可持续程度，为废弃煤矿井资源开发 利用地质环境保护提供对策及建议，为科学论证废 弃煤矿井资源绿色安全开发利用与环境保护提供地 质保障。

7)建议进行废弃煤矿井资源调查成果数据整
理与 ，研究 准 ，开展 煤矿 资
源综合调查数据库研制和建设工作。

以建立形成的 数据库为基础，开发数据库动态管理平台，建立一套 满足废弃煤矿井可利用资源信息数据存贮、管理要 求的煤矿基础数据库及动态更新管理平台系统，通对煤矿基础 资源 有效的管理，现
据共享，最大限度减少不必要的重复性工作，提高工 作效率，为废弃煤矿井资源的精准利用和规划部门
提供决策支持。

5结语
我国废弃煤矿井潜在的煤、气、水、地热、土地、空间等多种可供再利用的资源丰富，但废弃煤矿井 资源开发利用的研究起步较晚，基础理论研究薄弱，关键技术不成熟，从最基础的地质工作去开展研究，是废弃煤矿井资源开发利用最关键部分，起到基础 和支撑作用。

瞄准废弃煤矿井地质工作的重点方
84中国矿业第28卷
向，促进我国废弃煤矿井研究体系的全面发展，进一 步加快废弃煤矿井各类资源开发利用的研究进程，将影响到废弃煤矿井资源的安全开发利用和经济效 益，为经济社会发展提供基础资料，为国家废弃煤矿 井重大工程建设和宏观决策提供科学依据，促使我 国煤炭行业由最初的单一资源开采利用发展成为煤 基多元协同与原位采用一体化和深地空间利用的智 慧能源系统，煤炭最终成为绿色、安全、高科技含量 的清洁能源，对保障国家能源安全与环境保护具有 重要的战略意义。

™
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