我国2014年以来煤矿矿井水资源研究

王行军

(中煤地质集团有限公司，北京 100040)

煤炭是我国主体能源，经过长期大规模的开采，许多煤矿因煤炭资源枯竭而关闭。据统计，自20世纪90年代末至2014年期间，全国累计关闭煤矿约7万处[1]。据不完全统计，2014—2018年，全国共关闭煤矿井7516处[2]。

煤炭在开采过程中排放大量废水，若不经过处理直接排放，势必会对环境造成严重污染，同时造成水资源巨大浪费。据不完全统计，我国重点矿区中有40%的矿区严重缺水，已制约了煤炭生产的发展。我国水资源分布极不平衡，北方地区水资源只占全国水资源总量的19%，而煤炭资源却占全国煤炭资源总量的75%，形成了富煤贫水的分布格局[3]。据不完全统计，全国重点煤矿区中有71%的矿区缺水，40%的矿区严重缺水[4]。据不完全统计，全国国有煤矿缺水量达69.86万m3/d，其中生活用水量为33.06万m3/d[5]。在神东、晋北、晋东、蒙东(东北)、云贵、河南、鲁西、晋中、两淮、黄陇(华亭)、冀中、宁东和陕北这十三个煤炭基地中，除云贵、两淮和蒙东(东北)基地外，其余十个基地都缺水甚至严重缺水；尤其是晋陕蒙宁地区，水资源最为匮乏，而煤炭资源和煤炭基地却最为集中[6]。煤矿区水资源匮乏，严重制约着矿山生产，影响着矿山职工的日常生活。

煤矿排出的矿井水水质差异非常大，少量矿井水质较好，无需处理，即可达到饮用水标准，如徐州市利用新河煤矿的矿井水开发成新河牌矿泉水，徐州市将煤矿矿井全面纳入全市供水系统；部分矿井水水质一般，高矿化度、含有悬浮物，经过处理后可以作为生产用水，如河北开滦煤矿、峰峰煤矿、神东矿区大柳塔煤矿利用处理后的矿井水作为生产用水和生态用水；部分矿井水水质差，高矿化度、含有大量的贵金属离子、甚至含有氟、有机污染物和放射性物质等污染物，无法使用，但需要进行区域治理，如贵州省凯里市鱼洞河流域煤矿酸性废水排放对生态环境造成了严重的破坏，主要采用采空区区域治理、关键通道封堵、采空区充填技术等结合井口处理工程对鱼洞河流域煤矿酸性废水进行治理。

本文在研究2014年以来我国各省煤炭产量和关闭煤矿山产量的基础之上，对因采煤新产生矿井水的资源量和因矿山关闭减少的矿井水资源量进行研究。

1 2014—2019年煤炭产量

煤炭是我国主体能源，据国家统计局数据分析，我国2010年以来，年煤炭产量均在30亿t以上，2014年煤炭产量达到顶峰，为38.9亿t；随着我国能源结构的进一步优化，我国的年煤炭产量有所下降，但仍然大于33亿t；据统计，近五年我国煤炭产量在2016年达到最低，为33.6亿t 。

2014-2019年上半年，我国煤炭总产量为197.2亿t；其中煤炭产量较多的省份有内蒙古自治区、山西省、陕西省、新疆维吾尔自治区、贵州省、山东省、安徽省、河南省(图1)。

图1 2014 -2019年上半年各省煤炭产量直方图Figure 1 Histogram of coal production in provinces from 2014 up to first half of 2019 资料来源：国家统计局(不包括港、澳、台地区)。

本次工作，按照我国的地理分区对2014-2019年上半年各地理大区的煤炭产量，按其煤炭产量高低依次为东北地区、华北地区、西北地区、华东地区、西南地区、华中地区、华南地区，煤炭产量分别为572 898.0万t、534 906.2万t、459 368.1万t、164 102.5万t、152 693.2万t、86 128.9万t、1 935.0万t。

2 2014年—2018年关闭煤矿

据不完全统计，2014-2018年全国关闭煤矿井7516处，其中关闭煤矿井数较多的省份有重庆市、湖南省、黑龙江省、贵州省、云南省，关闭煤矿井数分别为906处、766处、736处、642处、613处，分别占全国关闭煤矿井的11.58%、9.79%、9.41%、8.21%、7.84%[2]。

据不完全统计，2014-2018年上半年，我国关闭煤矿淘汰的落后产能为87 112万t；其中淘汰煤炭落后产量较大的省份有四川省、贵州省、黑龙江省、山西省、重庆市、河南省、湖南省等，关闭煤矿淘汰落后产能分别为9 401万t、8 366万t、6 566万t、6 305万t、6 211万t、5 470万t、5 027万t，分别占全国关闭煤矿淘汰落后产量的10.79%、9.60%、7.54%、7.24%、7.13%、6.28%、5.77%[2]。

3 矿井水资源量以及空间分布

3.1 采煤新产生矿井水资源量以及空间分布

何绪文等对各省因采煤产生矿井水的参数(吨煤涌水量)研究表明：各省因水文地质条件的不同，因采煤产生矿井水的参数(吨煤涌水量)差别较大，全国主要产煤省份吨涌水量的平均值为2.10m3/t；矿井水的利用量较低，平均利用率仅为26.20%[7](表1)。

本次工作，利用何绪文等(2008)的研究成果，以全国2014-2019年煤炭产量为基础，对全国2014-2019年主要产煤省份因采煤产生的矿井水进行了统计计算。计算结果表明，全国2014-2019年因采煤新产生矿井水288.09亿m3； 其中新产生矿井水较多的省份有内蒙古自治区、山西省、河南省、 陕西省、河北省、贵州省、安徽省(表1、图2)。根据我国七大地理分区，对采煤新产生矿井水的资源量进行了分析统计。按地域，2014-2019年上半年采煤新产生矿井水的资源量依次为东北地区、华北地区、华中地区、西北地区、西南地区、华东地区、华南地区，新产生矿井水资源量分别为63 7552.26万m3、581 923.07万m3、509 348.85万m3、461 758.63万m3、343 162.20万m3、325 832.32万m3、21 294.90万m3，分别约占全国采煤新产生矿井水资源总量的22.13%、20.20%、17.68%、16.03%、11.91%、11.31%、0.74%。

表1 2014-2019年采煤新产生矿井水资源量以及关闭煤矿减少矿井水排放量Table 1 Statistics of newly produced mine water resources and coalmine closed down reduced mine water drainage volumesfrom 2014 up to first half of 2019

注：吨煤涌水量、矿井水利用率据何绪文等，2008[7]。

3.2 关闭煤矿减少矿井水排放量以及空间分布

据不完全统计，2014-2018年全国关闭煤矿井7516处，淘汰落后产能87112万t[7](表2)。本次工作，利用何绪文等(2008)的研究成果，以全国2014-2018年关闭煤矿淘汰产能为基础，对全国2014-2018年主要产煤省份因关闭煤矿而减少的矿井水进行了统计计算。计算结果表明，全国2014-2018年因关闭煤矿而减少的25.95亿m3；其中因关闭煤矿减少矿井水较多的省份有湖南省、河南省、四川省、河北省、黑龙江省(表1、图3)。

按地域，2014-2018年因煤矿关闭减少矿井水排放量依次为华中地区、西南地区、东北地区、华北地区、华东地区、华南地区、西北地区，减少矿井水排放量分别为85 374.00万m3、69 836.77万m3、31 024.59万m3、26 705.84万m3、24 690.720万m3、13 871.00万m3、8 044.13万m3，分别约占全国关闭煤矿减少矿井排放总量的32.89%、26.91、11.95%、10.29%、9.51%、5.34%、3.10%。

图2 2014-2019年上半年采煤新产生矿井水资源量直方图Figure 2 Histogram of coal extraction newly produced mine water resources from 2014 up to first half of 2019

图3 2014-2019年上半年关闭煤矿减少矿井水排放量直方图Figure 3 Histogram of coalmine closed down reduced mine water drainage volumes from 2014 up to first half of 2019

4 结论

1)2014-2019年6月，我国煤矿因采煤新生成矿井水资源量为288.09亿m3，其中新产生矿井水较多的省份有内蒙古自治区、山西省、河南省、陕西省、河北省、贵州省、安徽省。

2)按地域，2014-2019年上半年采煤新产生矿井水的资源量依次为东北地区、华北地区、华中地区、西北地区、西南地区、华东地区、华南地区，新产生矿井水资源量分别为63.76亿m3、58.19亿m3、50.93亿m3、46.18亿万m3、34.32亿m3、32.58亿m3、2.13亿m3。

3)2014-2018年，我国因关闭煤矿而减少的25.95亿m3；其中因关闭煤矿减少矿井水排放量较多的省份有湖南省、河南省、四川省、河北省、黑龙江省。

4)按地域，2014-2018年因煤矿关闭减少矿井水排放量依次为华中地区、西南地区、东北地区、华北地区、华东地区、华南地区、西北地区，减少矿井水排放量分别为8.54亿m3、6.98亿m3、3.10亿m3、2.67亿m3、2.47亿m3、1.39亿m3、0.80亿m3，分别约占全国关闭煤矿减少矿井排放总量的32.89%、26.91、11.95%、10.29%、9.51%、5.34%、3.10%。