煤海藏水润绿洲 薪火筑梦护能源

来源：中国能源网

当联合国宣布全球进入“水破产时代”，当我国西部富煤缺水地区面临能源开发与水资源短缺的尖锐矛盾，地处毛乌素沙地的神东矿区，如何在年产2亿吨煤炭的同时，实现矿井水的高效利用与生态的良性修复？面对这一关乎现代矿山可持续发展的时代命题，矿山工程与水文地质专家、中国工程院院士顾大钊以原创性煤矿地下水库技术为破局关键，从矿井水保护利用的战略价值、核心技术攻坚、未来发展路径等多个维度深度剖析，为打造鄂尔多斯现代矿山样本提供清晰指引。

破局：煤海缺水困局，矿井水的战略价值重估

水是生命之源、生态之基、生产之要，而在我国西部煤炭主产区，水资源短缺早已成为制约能源开发与生态保护的核心瓶颈。“我国每年煤炭开采产生约80亿吨矿井水，其中50亿吨未能有效利用，这一数字相当于全国工业和民用取水总量的50%，也相当于南水北调东线和中线年均调水量的2/3。”顾大钊院士直面矿井水利用的紧迫性。

神东矿区的困境，正是西部产煤区的缩影。作为黄河流域最重要的煤炭生产区，这里是世界唯一年产2亿吨的煤矿区，煤炭资源丰富、开采条件优越，却深陷毛乌素沙地的干旱之中——年降雨量约400毫米，蒸发量却高达2500毫米以上，水资源短缺成为矿区高质量发展的“卡脖子”问题。“总书记强调黄河流域要‘以水定城、以水定地、以水定产、以水定人’，水资源是刚性约束，对神东而言，没有水就没有煤炭开采，没有水就没有生态保护。”顾大钊说。

如今的神东矿区郁郁葱葱，谁能想到开发之初这里竟是一片荒芜沙地？顾大钊给出了答案：“关键就在于矿井水的保护与利用。事实上，神东并非天然缺水，只是我们找到了科学的利用方式，让曾经的‘废水’变成了支撑生产、滋养生态的‘活水’，这也是神东能成为现代矿山样本的核心前提。”据了解，神东矿区的矿井水主要来自白垩纪松散层和侏罗纪承压水，水量稳定可持续，大柳塔矿自1996年投产以来，日均矿井水量始终保持在1万方左右，三十年来从未衰减，而弱碱性、低矿化度但氟含量较高的水质特征，也为后续的技术研发提出了针对性要求。

攻坚：原创技术破题，地下水库解锁循环密码

破解神东困局的关键，在于顾大钊院士率领团队研发的煤矿地下水库技术——一项打破传统治水思维、实现矿井水“储、净、用”一体化的原创成果。“西部矿区矿井水利用率低，核心症结在于传统模式下，矿井水被排至地表后因蒸发量大而白白流失。”顾大钊解释，团队的创新核心，就是“把水存到井下”，用井下岩体实现矿井水的安全储存与自净化，彻底破解蒸发损耗的难题。

这项被称为“比地面水库更复杂”的系统工程，自1998年启动研发以来，已形成涵盖水源预测、选址、库容设计、坝体构建、安全运行、水质保障六大关键技术的完整体系，累计获得30余项授权发明专利，其中“一种矿井地下水的分布式利用方法”“一种地下水库坝体及其构筑方法"还分别荣获2015年、2022年中国专利金奖。我们利用原有煤柱结合人工坝体构建水库坝体，将矿井水储存在采空区岩体体空隙中，既保障储存安全，又能通过岩体自净化改善水质，再根据需求分别用于生产、生活和生态领域，实现水资源的循环利用。”顾大钊介绍，这项技术还支撑建设了煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室，仅凭一项技术建成全国重点实验室，在行业内极为罕见。

如今，神东矿区的矿井水利用率已达到73%，形成了完善的循环利用产业链：生产用水保障煤炭开采中的冷却、循环等需求；生活用水经过深度处理后满足矿区职工日常使用；生态用水则通过113公里灌溉主管道，滋养着矿区及周边的植被，甚至为鄂尔多斯年产100万吨的煤制油生产线每年提供500万方水源。更显著的成效体现在生态修复上：神东矿区植被覆盖率从开发前的3%—11%提升至如今的63%左右，累计治理流动沙地面积103平方公里，606平方公里的采煤沉陷区蜕变为绿洲，实现了“煤海”与“绿洲”的共生。

致远：样本引领未来，筑牢能源安全生态根基

神东的实践，不仅破解了自身的发展困局，更为我国西部矿区绿色矿山建设提供了可复制、可推广的样本。但在顾大钊看来，这只是起点，矿井水保护保护利用与煤炭绿色转型仍有漫长的路要走。“神东不仅是煤矿区，也是我们全国重点实验室的示范基地，未来要成为全国矿井水保护利用的排头兵，为鄂尔多斯煤基产业绿色发展提供水资源保障。”

谈及未来，顾大钊明确了两大发力方向：一是技术持续攻关，重点解决矿井水安全储存、低成本井下处理等难题，尤其在生态用水的精准灌溉上深耕细作，实现不同水质与不同植被的精准匹配；二是强化政策支撑，破解水权界定、水资源管理等体制机制难题，推动煤炭企业与国家水资源管理有机衔接，调动各方参与积极性。“我们最大的目标，就是让每年50亿吨未被充分利用的矿井水发挥价值，为国家水资源安全和能源安全提供保障。”

在能源结构绿色迭代的大背景下，煤炭作为我国主体能源，其清洁高效利用是能源安全新战略的重要组成部分。顾大钊表示，煤炭绿色转型不仅要做好水资源保护和煤基固废处置，还要聚焦煤电效率提升、煤制油化工碳排放控制等领域，加大CO2二捕集与封存技术研发投入，推动科技创新与产业创新深度融合，让煤炭成为“清洁能源”。

从1995年投身神华集团（现国家能源集团），到如今仍坚守在水资源保护利用一线，顾大钊院士的一生，都与国家战略需求紧密相连。“能把一辈子奉献给关系能源安全、水安全和西部生态保护的事业，我感到非常荣幸和有意义。”他坦言，我国煤炭产量占世界50%以上，且主要集中在生态脆弱的西部，做好这里的绿色转型，不仅是我国的责任，更能为世界提供可借鉴的经验。

煤海藏水，润出绿洲；薪火相传，守护能源。顾大钊院士与团队的探索，不仅破解了富煤缺水地区的发展矛盾，更勾勒出现代矿山绿色发展的清晰路径。神东矿区的样本，鄂尔多斯的实践，正在回答一个时代命题：唯有将能源开发与生态保护深度融合，以科技创新破解发展难题，才能筑牢能源安全根基，实现人与自然的和谐共生，为我国能源强国建设注入持久动力。