关停矿井转型升级战略构想与关键技术

    和小强

    【摘 要】 煤炭是工业社会发展的重要能源，是可以直接利用的不可再生化石能源，由于储量较多，而且开采相对容易，成为了我国经济发展的主要能源。但是随着社会的不断发展，以及国家和人民对于环境的不断重视，煤炭在国家能源消耗所占的比重不断降低，各种可再生的替代能源、绿色能源应用越来越多，使得煤炭在能源消费的占比，正逐渐减少。这一发展趋势，也使得很多生产方式落后、产能较低的矿井被关停。

    【关键词】 关停矿井 转型升级 资源利用 战略构想

    我国在这一领域的专家通过深入的研究，对关停矿井的转型升级指出了具体方向对于关停矿井地下空间资源的利用。比如建立地下城市、井下抽水蓄能发电、地下停车场、地下医学疗养、地下农业、地下生态景观、地下实验室等等众多空间利用想法。当然目前对于地下空间的利用，有十分成熟的大同煤矿集团晋华宫旅游矿井，将开采后的工作面开发成为旅游参观景点，这也为我们地下空间资源的利用提供了一个重要的方向。

    一、关停矿井的利用现状

    最先出现能源结构改革的是西方发达国家，在这里我们不得不提到的是德国的鲁尔矿区。作为欧洲曾经最大的工业区，为德国的经济发展作出了巨大的、不可磨灭的贡献。但是在上世纪的60年代，最重要的工业区出现了能源危机，由于过度的开发和利用煤炭和铁矿资源，当地环境极其恶劣，当地人民苦不堪言。德国政府意识到这个严重的问题，并进行了系统的轉型发展尝试，走出了一条工业文化之路。将埃森煤矿废弃的厂房和设备加以利用，成立了煤炭博物馆、煤矿展览馆等，供人们参观游览的场所。还有荷兰利用煤矿地下热资源进行发电、并利用地下热水供暖的例子;德国的有色金属矿利用地下的空间建立深层金属矿山实验室;前南斯拉夫的水晶矿井，引起矿井内的水晶景观十分壮丽，被誉为地下“水晶宫”。还有利用关停矿井、废弃矿区的文化资源，建立工业文化遗产，在这一方面较为成熟的有“汉阳造”广告创意园区，在最大程度保留原有工业遗迹的基础上，把这一工业园区打造成为国家级别广告的创意园区;潞安常村矿把矸石堆积区域进行覆土，然后栽种植被，不仅可以防止矸石山自燃，还可以将原本污染很严重的矸石山变成人们可以游玩的假山公园。

    总的来说对于关停矿井等相关资源的利用，主要是从空间资源、文化资源、其他资源方面进行，这也是我们对关停矿井转型升级，重要的发展和研究方向。

    二、关停矿井转型升级构想

    对关停矿井的转型升级，我们不管进行哪一方面资源的利用，都一定要把握可持续发展、系统性、安全性等原则。最先做到的就是安全性，因为地下活动很可能会对地下原有应力造成破坏，很容易引起一些灾害。所以我们一定要保证安全的前提下，对地下的资源进行利用。其次就是要能够把握系统性应用的原则，尽可能的对地下资源有一个深入的了解，找到真正适合的转型升级方案与构想，不仅要考虑对于资源的利用，还要能够考虑对于国家战略的重要作用以及经济成本等[1]。

    我们还要把握可持续发展原则，不仅要考虑到这些资源的利用对于当代的价值，还要能够考虑这一价值对于未来重要作用，真正把地下资源的利用做成一个利国利民、利在千秋的好事。

    因为地下资源的利用有众多方向，所以我们选用其中的几个方向进行深入阐释。

    我们第一个要阐述的就是地下城市的构想。在上世纪的美苏争霸、军备竞赛时期，很多国家的民众都对原子弹有深深的恐惧，这也促使很多国家人民对于地下空间的开发，希望能够在原子战争爆发时，求得一线生机。我们在对关停矿井地下资源的利用构想，就是以这一历史现象为灵感。

    我们可以在关停矿井的地下空间内，建立相对封闭的生态循环系统，通过人工建设一个相对稳定的生态圈，并建立相对完善的城市基础设施。也许在不久的将来，我们可以培养人们对于地下空间生活的兴趣和习惯，并逐渐接受这种生活方式。如果这一构想应用到现实，当未来地球环境恶劣无法生存时，我们便可以大规模的转移到地下，这一构想在电影《流浪地球》中有所体现。当然地下城市的建立不仅仅能够为人们提供生存休闲场所，还可以作为战略资源储备场所。通过对地下空间的安全性支护和修缮，我们不仅可以为人们提供休闲娱乐和生存的场所，还能够通过建立不可再生能源储备库，比如储油库、储粮库甚至是地下资源数据库，利用地下结构相对稳定、干扰较少的优势，能够很好的对这些资源进行保存。这对于国家战略防御，有着十分重要的作用。我们还可以利用井下巷道，建立地下交通系统，能够在非常时期为国家提供重要的交通运输保障。

    对于地下城市的建立，涉及最多的关键技术应该是生物学、农学以及相关地质科学和采矿科学。对于地上资源和空间的利用，我们有对于废料堆积的改善，比如矸石山的生态治理，采煤沉陷区可以通过引水，成为人工湖，成为人们休闲娱乐的场所。

    三、关停矿井转型升级的关键技术

    对于地下空间资源的利用，我们首先考虑的就是安全性，而要保障地下空间的安全性，就离不开地质相关研究以及巷道支护技术。所谓巷道支护技术，就是通过改变巷道横截面、增加支护材料等方式，提高地下开挖空间的稳定性。在这一过程中需要我们对支护材料、支护方式等等进行深入研究和创新，找到能够长期保证安全的支护方式。

    对于地面矸石山的生态治理，我们需要对矸石山的自燃机理有一个清楚的认识，然后在进行生态修复时能够将这些因素考虑在内。沉陷区的人工湖设计，需要我们将沉陷区进行必要的地质勘查和底部密封，以免人工湖水渗入地下巷道，造成煤矿的事故。

    小 结

    对于关停矿井转型升级的发展构想，可以从地下空间资源的利用、地下资源的利用以及关停矿井文物价值的利用，我们重点介绍了对于地下空间资源的利用，这一构想可能在现实中显得十分遥远，但是这对于未来的人类甚至地球可能会有深刻的影响，希望我们在探寻关停矿井转型发展的过程当中，能够为人类的未来做出一些努力和尝试。

    【参考文献】

    [1] 谢和平，高明忠.地下生态城市与深地生态圈战略构想及其关键技术展望[J].岩石力学与工程学报，2017，36（06）：1301-1313.