李 霞 崔 濤

(1.中國礦業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，江蘇省徐州市，221116；2.中國煤炭報社，北京市朝陽區(qū)，100013)

煤炭是我國的主體能源，煤炭的主體地位在未來相當(dāng)長的時間不會改變(謝克昌，2014)。近年來，煤炭在中國一次能源消費中的比例盡管有所下降，但仍然占一次能源供應(yīng)的65%以上，有力地保障了我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求。雖然我國煤炭資源相對豐富，但是，考慮資源稟賦條件、開采技術(shù)、開采環(huán)境等各種制約和限制因素(張宏，2008)，科學(xué)地進一步分析我國煤炭資源現(xiàn)狀，并不容樂觀。我國東部地區(qū)平均開發(fā)深度已超過了600 m，最大開發(fā)深度超過1500 m，可供建設(shè)新井的煤炭資源十分有限。西部煤炭資源占我國煤炭資源總量的60%以上，開發(fā)程度較低。我國煤炭資源的可持續(xù)開發(fā)利用其關(guān)鍵在于對中國西部煤炭資源的合理利用，科學(xué)分析我國煤炭資源的保障能力意義重大。

1 我國煤炭資源的賦存特點

1.1 煤炭資源的“井”字形分布格局

我國含煤盆地數(shù)量眾多，研究發(fā)現(xiàn)，我國眾多含煤盆地和煤炭資源呈“井”字形分布格局(彭蘇萍，2012、2015)，即我國煤炭資源受東西向展布的天山-陰山構(gòu)造帶、昆侖-秦嶺-大別山構(gòu)造帶和呈北北東向展布的大興安嶺-太行山-雪峰山構(gòu)造帶、賀蘭山-六盤山-龍門山構(gòu)造帶控制。煤炭地質(zhì)“井”字形分區(qū)示意圖見圖1。

圖1 煤炭地質(zhì)“井”字形分區(qū)示意圖

根據(jù)上述“井”字形分布格局，我國煤炭資源分布可以大體劃分為9個區(qū)：自東往西可以劃分為東部區(qū)、中部區(qū)和西部區(qū)。東部區(qū)包含3個子區(qū)，分別是東北區(qū)、黃淮海區(qū)和東南區(qū)。東北區(qū)主要范圍包括遼、吉、黑3省含煤區(qū)；黃淮海區(qū)主要范圍包括京、津、冀、魯、豫、蘇北、皖北含煤區(qū)；東南區(qū)主要范圍包括蘇南、皖南、浙、贛、閩、湘、鄂、粵、桂、瓊含煤區(qū)。中部區(qū)包含3個子區(qū)，分別是蒙東區(qū)、晉陜蒙(西)寧區(qū)和西南區(qū)。蒙東區(qū)主要范圍在內(nèi)蒙古東含煤區(qū)；晉陜蒙(西)寧區(qū)主要范圍包括晉、陜、甘(隴東)、寧、內(nèi)蒙古西含煤區(qū)；西南區(qū)主要范圍包括云、貴、川東、渝含煤區(qū)。西部區(qū)包含3個子區(qū)，分別是北疆區(qū)、南疆-甘青區(qū)和西藏區(qū)。北疆區(qū)主要范圍是天山以北的新疆含煤區(qū)；南疆-甘青區(qū)主要范圍包括青、甘(河西走廊)、新疆南含煤區(qū)；西藏區(qū)主要范圍包括西藏、滇西、川西含煤區(qū)。

值得指出的是，“井”字形的區(qū)劃格局不僅很好地辨識了我國含煤盆地和煤炭資源的聚集和分布特征，又與區(qū)域自然環(huán)境特征以及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平緊密相關(guān)，并結(jié)合了我國的行政區(qū)劃(田山崗，2006)。傳統(tǒng)上，近南北走向的大興安嶺-太行山-雪峰山、賀蘭山-龍門山和近東西走向的天山-陰山、昆侖山-秦嶺-大別山正是我國地形、氣候、生態(tài)環(huán)境和水資源的分界線。我國經(jīng)濟社會發(fā)展水平在“井”字形分帶線兩側(cè)差異顯著。東部經(jīng)濟社會發(fā)達，中部經(jīng)濟中等，西部經(jīng)濟欠發(fā)達；南部相對發(fā)達，北部相對滯后。我國煤炭資源分布的特點又恰好與我國經(jīng)濟社會發(fā)達程度呈逆相關(guān)，“西煤東運”、“北煤南運”便是煤炭資源區(qū)域分異現(xiàn)象與經(jīng)濟區(qū)域分異性的具體表現(xiàn)(彭蘇萍，2014)。

1.2 煤炭資源賦存情況分析

我國保有煤炭資源量19455.34億t，其中，已利用4060.37億t(約占20.8%)，尚未利用資源量(或稱剩余資源量)15415.52億t(約占79.2%)。尚未利用資源量中，達到勘探(精查)級別的資源量為2593.68億t(約占16.8%)，詳查2971.93億t，普查5111.64億t，預(yù)查(找煤)4738.39億t。按照煤炭資源“井”字形分布格局，煤炭資源主要集中在晉陜蒙(西)寧區(qū)、蒙東區(qū)和北疆區(qū)。(中國煤炭地質(zhì)總局，2015)

從勘探資源量來看，中部地區(qū)為1990.00億t，占全國尚未利用精查資源總量的76.7%，集中分布在內(nèi)蒙古、陜西、山西、貴州和云南5省(區(qū))；東部為235.72億t，主要分布在安徽、河南、山東3省，占全國尚未利用精查資源總量的9.1%，東南區(qū)和東北區(qū)精查量較為接近，分別為34.54億t和35.25億t，合計占全國的2.6%；西部精查資源總量為367.87億t，占全國總量的14.2%，主要分布于新疆地區(qū)。

全國保有資源量的76.5%分布在中部地區(qū)，其中晉陜蒙(西)寧區(qū)占全國的54.6%，其次為蒙東區(qū)占16.2%，北疆區(qū)和南疆、甘青區(qū)合占12.9%，黃淮海區(qū)占8.2%，西南區(qū)占5.7%。在東部地區(qū)中，黃淮海區(qū)、東北區(qū)的剩余資源量分別為1090.88億t、171.40億t。東南區(qū)由于資源本來賦存有限，目前保有量僅60億t，僅占全國總量的0.5%。

2 我國煤炭資源開發(fā)前景分析

2.1 我國煤炭資源的勘查特點

我國煤炭資源保障能力取決于勘查保障能力，勘查程度的高低決定著我國煤炭資源的有效供給能力。目前，東部地區(qū)煤炭地質(zhì)勘查程度高，同時開發(fā)強度大，淺部煤炭資源已經(jīng)基本開發(fā)殆盡，勘查工作重點逐漸轉(zhuǎn)向老礦區(qū)深部及外圍、大型的推覆體或滑脫體之下，勘查、開發(fā)難度大。我國西部干旱、缺水，生態(tài)脆弱，雖然煤炭資源豐富，但受到環(huán)境、水資源和交通運輸?shù)葪l件的約束。西南云貴高原發(fā)育巖溶發(fā)育、高山峽谷縱橫、植被高度覆蓋，交通極為不便，煤炭資源調(diào)查和勘查工作難以開展，勘查程度相對比較低(王佟，2013)。

在“井”字形分區(qū)中，我國尚未利用資源量超過1000億t的有蒙東、蒙西、陜北、北疆和山西；超過200億t的有貴州、河南、河北、滇東和寧夏；其他如安徽、四川、黑龍江、甘肅、山東等省份仍分布有少部分的尚未利用資源量。興蒙-太行-雪峰山以東處于東北區(qū)、黃淮海區(qū)、東南區(qū)的相關(guān)省份，除河南、河北、山東、安徽4省(區(qū))還有少量資源分布外，其他省份煤炭資源面臨枯竭。未來較長一段時期內(nèi)，我國煤炭資源勘探前景區(qū)將主要集中于北疆區(qū)、晉陜蒙(西)寧區(qū)、蒙東區(qū)和西南區(qū)，南疆、甘青區(qū)和黃淮海區(qū)的勘查潛力有限。未來最優(yōu)的勘查前景區(qū)是神東、云貴、晉中、陜北、北疆五大基地，其中新疆1000 m以淺潛在資源總量的比例高達60%以上，巨大的資源潛力是我國今后煤炭資源勘探與開發(fā)的主要接續(xù)地區(qū)，這也與國家加快煤炭工業(yè)向西轉(zhuǎn)移的戰(zhàn)略相契合。在勘探煤炭資源的同時，還應(yīng)重視煤系氣(包括煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣以及凍土地區(qū)天然氣水合物)的勘查(王佟，2013)，實現(xiàn)與煤炭資源的協(xié)同開發(fā)。

2.2 我國煤炭資源的開發(fā)程度概況

煤炭資源開發(fā)程度的分析主要側(cè)重于現(xiàn)階段不同區(qū)塊煤炭資源的利用程度，由此反映資源開發(fā)程度高低。開發(fā)程度的衡量既包括保有資源量中被生產(chǎn)礦井、在建礦井、擬建礦井占用但尚未被開采出來的保有已利用量，也包括已經(jīng)開采出來的資源量，見表1。我國煤炭資源開發(fā)程度較高的地區(qū)主要集中于東部和中部，東部地區(qū)以冀、魯、豫、皖、黑、遼為代表，中部地區(qū)以晉、陜、蒙、貴、滇東、川東為代表，而西部地區(qū)開發(fā)程度相對較低。山西是我國煤炭開采活動最為強烈的省份。

我國煤炭資源開發(fā)程度總體表現(xiàn)為東高西低的特征，開發(fā)程度由高到低依次為：東北區(qū)、黃淮海區(qū)、東南區(qū)、晉陜蒙(西)寧、西南區(qū)、蒙東區(qū)、北疆區(qū)、南疆-甘青區(qū)、西藏區(qū)。

在中國東部地區(qū)(如黃淮海區(qū))城市、道路、村莊壓煤十分嚴(yán)重，很多煤田下組煤含硫高，煤質(zhì)較差，并受地下水威脅而難以開采。東部諸多礦井已經(jīng)進入生命周期末期，開采深度、開采難度加大，安全隱患不斷加大，同時生產(chǎn)能力大幅度下降。地處中國西北的新疆北疆煤田，潛在煤炭資源量約1.6萬億t，賦存數(shù)量巨大，但受水資源、運輸距離等條件制約，目前尚難大規(guī)模開發(fā)。

表1 各分區(qū)已開采煤炭資源量 億t

2.3 開采地質(zhì)條件概況

我國煤田地質(zhì)條件以太行-雪峰山為界東西部構(gòu)造發(fā)育明顯不一致，太行山以東煤田構(gòu)造主要以伸展構(gòu)造為主，有多個大小不一的斷陷型含煤盆地群，盆內(nèi)煤田多發(fā)育張性斷裂，少量走滑斷裂分布在邊界地帶，斷裂規(guī)模較大甚至切穿基底，造成縱向上含煤層系錯動嚴(yán)重，煤層厚薄不一，橫向上形成地塹和地壘交替發(fā)育的斷塊狀格架，致使煤炭資源開發(fā)困難；而西部地區(qū)主要是一些陸相盆地，以構(gòu)造擠壓應(yīng)力為主，形成一系列規(guī)模相對不一致的擠壓型含煤盆地，盆緣構(gòu)造復(fù)雜，主要以大規(guī)模逆沖推覆體、高角度的逆沖斷層以及緊閉型褶皺發(fā)育為主，盆地內(nèi)部構(gòu)造相對簡單，主要相對寬緩的復(fù)背斜-復(fù)向斜組合、小規(guī)模斷裂或箕狀斜坡發(fā)育為主，總體呈現(xiàn)從盆緣向盆內(nèi)構(gòu)造變形逐漸減弱的環(huán)帶狀變形特征，煤炭資源保存深度適宜，開發(fā)條件簡單，適合建設(shè)大型煤炭基地或大型礦井(宋洪柱，2013)。

我國煤炭資源的開發(fā)前景主要取決于構(gòu)造對煤炭資源賦存條件的控制(曹代勇，2018)，我國煤炭資源開采條件北方基本中等而南方復(fù)雜(謝和平，2014)，北方煤炭資源普遍埋藏較深，大多需井工開采，可供露天開采的資源較少。隨著煤炭資源的不斷開發(fā)，越來越多的礦井，包括東部相當(dāng)一部分大型骨干礦井逐步進入深部開采，煤炭地質(zhì)條件相較淺部復(fù)雜，未知制約因素將日益突出。

(1)東部冀魯豫皖平原地區(qū)淺部煤炭資源大多開發(fā)或建井接替開發(fā)，資源條件基本轉(zhuǎn)向深部，目前礦井開采深度多集中在500～1000 m，山東孫莊煤礦等少量礦井開采深度突破1000 m(王佟，2017)，兩淮煤田也面臨開發(fā)深度大大增加的問題，這些地區(qū)建井難度普遍增大，礦井地質(zhì)條件轉(zhuǎn)向復(fù)雜。

(2)東部不少煤礦主采煤系直接下伏灰?guī)r含水層，灰?guī)r含水層對煤礦開采安全威脅較大，如石炭二疊紀(jì)基底奧灰?guī)r溶水，該地層奧灰陷落柱、斷裂破碎帶的發(fā)育。東部煤礦下組煤帶壓開采現(xiàn)象較為普遍，灰?guī)r含水層含水豐富，突水威脅加大，煤礦防治水工作任務(wù)艱巨。

(3)東部地區(qū)煤礦瓦斯含量普遍較高，煤與瓦斯突出嚴(yán)重，根據(jù)中國煤礦瓦斯地質(zhì)圖編圖組對25個省區(qū)礦井資料的統(tǒng)計，高沼氣礦井占27%，煤與瓦斯突出礦井占14%，高沼氣礦井和煤與瓦斯突出礦井占統(tǒng)計礦井的41%。隨著開采深度的增加，高、突礦井的比例還可能增加。

3 我國煤炭資源開發(fā)的約束條件分析

3.1 資源開采對生態(tài)環(huán)境的影響

煤炭開采對環(huán)境的影響主要形式為采煤區(qū)地表沉陷，進而影響到土地利用、地表建構(gòu)筑物損害、加速水土流失和沙化等；露天開采還完全破壞原地表植被、建筑物并遺留露天采坑；煤礦開采對于地下水文結(jié)構(gòu)的改變主要表現(xiàn)為地下水水位下降、地下水流失或徑流方向改變等，進而影響到居民生活和地表植被發(fā)育，威脅生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。

各煤炭資源分布區(qū)之間地理環(huán)境差別較大，煤炭開采引起的地表沉陷對于土地資源的損害程度也不盡一致，對于土地資源的損害程度在時空上也明顯不同。中西部地區(qū)基本為沉陷非積水區(qū)，一般情況下淺埋煤層開采對土地資源損害程度要大于深埋煤層開采對土地資源的損害，深埋煤層地表下沉速度相較小于淺埋煤層，沉陷破壞影響的強度較小；東部地區(qū)多為沉陷積水區(qū)，采煤對土地資源的損害除具有非積水區(qū)同樣特點外，還會因陸地變?yōu)樗蚨鴮?dǎo)致土地利用類型發(fā)生巨變，如黃淮海區(qū)沉陷區(qū)約有30%～50%面積將變?yōu)樗?，造成可耕地面積大大減少。

在對水環(huán)境影響方面，一是地下水流失，二是對地表水環(huán)境造成影響。地下水流失將造成地下水水位下降，造成地面干涸和居民生產(chǎn)生活用水困難，如山西省主要采礦區(qū)因采煤導(dǎo)致地下水下降2～4 m，造成大量居民用水困難的局面。另外，采煤造成地下含水層破壞，改變地下水徑流并造成淺層地下水?dāng)嗔?，對地表植被產(chǎn)生不利影響，如不采取有效保水采煤措施和生態(tài)整治恢復(fù)措施，水土流失和土地荒漠化進程將會加快。

地下水以礦井水排出地表后，如不進行處理利用而直接注入地表水體，則會對地表水產(chǎn)生不利影響。礦井水中還可能含有汞、鎘、鉻、鉛、砷、鋅、氟以及放射性污染物，進而影響地表環(huán)境。

在對土壤環(huán)境影響方面，煤炭開發(fā)產(chǎn)生的固體廢棄物煤矸石如不能得到再利用，將會壓占大量土地，東部平原區(qū)矸石壓占土地相對突出，其壓占的土地均為肥沃農(nóng)田。同時，矸石中有機質(zhì)、含硫物質(zhì)在堆存過程中，因內(nèi)部熱量不能及時排出而可能引起自燃，釋放的SO2、H2S等有害物質(zhì)嚴(yán)重污染大氣，重金屬污染物易溶于水而進入地下水環(huán)境，從而污染矸石場附近地下水環(huán)境和土壤環(huán)境。

此外，煤炭開發(fā)對于大氣環(huán)境有較大的影響，礦井排空的瓦斯氣、燃煤形成的鍋爐廢氣、礦井粉塵等，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，有可能在局部形成霧霾等惡劣天氣。

3.2 水資源對煤炭資源開采的約束

未來中國煤炭供應(yīng)逐步轉(zhuǎn)為依靠中西部的富煤區(qū)煤炭供應(yīng)，但晉陜蒙寧、北疆地區(qū)基本處于干旱、半干旱的缺水區(qū)域，水資源條件差，供水主要靠抽取地下水資源和礦井水綜合利用，水資源供需矛盾突出。未來西部地區(qū)水資源不可避免將成為開發(fā)煤炭的重要制約因素，我國14個大型煤炭基地中有11個基地分布在干旱、半干旱地區(qū)，這11個基地將面臨缺水或嚴(yán)重缺水的情況。

水資源是約束我國煤炭資源持續(xù)發(fā)展的主要因素，據(jù)中國煤炭地質(zhì)總局對13個大型煤炭基地(未含新疆煤炭基地)部分規(guī)劃礦區(qū)的供需預(yù)測結(jié)果表明，到2020年，13個大型煤炭基地部分規(guī)劃礦區(qū)總需水量每天為608.14萬m3，扣除現(xiàn)狀供水能力每天需(缺)水約為404.14萬m3。除云貴基地水資源豐富以外，其余12個基地均缺水，煤炭資源的分布與水資源呈逆向分布，開發(fā)中國中西部煤田，既要做好煤炭資源的精細(xì)勘查和精細(xì)利用，更重要的是要做好水資源的儲備和再利用。從某種意義上講，后者更具有緊迫性。

3.3 生態(tài)環(huán)境對煤炭資源開采的約束

大興安嶺—太行山—雪峰山一線既是我國經(jīng)濟社會的東西分界線，也是我國煤炭資源富集規(guī)模的分界線。東部地區(qū)在現(xiàn)有技術(shù)條件下可供開發(fā)的煤炭資源量相對小，但經(jīng)濟社會相對發(fā)達，是工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品提供和人口居住集中地區(qū)，也是主要農(nóng)產(chǎn)品、林產(chǎn)品提供地區(qū)，而且還是大都市群和重點城鎮(zhèn)群、水源涵養(yǎng)地。中部位于南方的湖北、湖南地區(qū)氣候適宜，是我國主要產(chǎn)糧區(qū)，而中部的北方地區(qū)基本屬于黃土高原地區(qū)，其生態(tài)功能主要為土壤保持、防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)等。西部的生態(tài)條件相對脆弱，沙漠戈壁發(fā)育，功能主要為防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護等，以生態(tài)調(diào)節(jié)功能為主。對于煤炭資源分布而言，西部資源豐富但生態(tài)環(huán)境相對脆弱。東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，人口密集，水資源豐富，環(huán)境承載力較強，但煤礦開采造成的地面沉降、塌陷等問題較為突出，給人民生活和生態(tài)環(huán)境造成重大威脅。西部地區(qū)經(jīng)濟欠發(fā)達，人口稀疏，水資源稀少，環(huán)境承載力較差，煤炭資源開發(fā)極易對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成不可修復(fù)的破壞。無論東部還是西部，生態(tài)環(huán)境對煤炭大規(guī)模開發(fā)都具有明顯約束，相對制約程度西部要更高于東部地區(qū)。

我國14個大型煤炭基地之一的云貴基地規(guī)模相對較小，地處西南巖溶和高山地區(qū)，地表地下水資源豐富，氣候濕潤，環(huán)境壓力較小。云貴基地煤炭開發(fā)中要注意對河流等地表和地下水體保護。另外13個大型煤炭基地均分布于秦嶺-大別山中央造山帶以北的不同地區(qū)，特別是晉陜蒙寧地區(qū)基本處于黃土高原地區(qū)，氣候干燥，面臨不同程度的環(huán)境壓力。煤炭資源分布的區(qū)域不均衡性以及各區(qū)顯著的自然與社會經(jīng)濟環(huán)境差異，決定了不同地區(qū)煤炭的開采條件、開采方法、開采強度、利用方式的不同。此外，從未來煤炭資源開發(fā)潛力來看，西部煤炭資源開發(fā)前景較為廣闊，但其環(huán)境承載能力卻相對較低，生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱，水資源嚴(yán)重貧乏以及開發(fā)戰(zhàn)略西移造成的環(huán)境進一步惡化，勢必會成為制約我國西部地區(qū)煤炭資源可持續(xù)開發(fā)利用的“瓶頸”。從這個意義上講，生態(tài)環(huán)境的約束也是未來我國煤炭資源戰(zhàn)略保障的又一個重要約束條件。

4 結(jié)論

我國煤炭資源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，一方面要充分考慮煤炭資源的有效供給能力，更重要的是要評估水資源、生態(tài)環(huán)境對煤炭資源開發(fā)的制約，以及煤炭開發(fā)對環(huán)境的影響與破壞。煤炭作為第一能源其實物消耗具有必然性，在被“后續(xù)資源”所替代之前，盡可能謹(jǐn)慎地對待煤炭資源的耗用，要保持資源的持續(xù)供給，保障國家能源安全，在戰(zhàn)略高度審視我國中西部煤炭資源的開發(fā)。西部地區(qū)正逐步承擔(dān)著東部資源開發(fā)有序退出的接續(xù)地區(qū)，只有科學(xué)規(guī)劃好東中西部的接替規(guī)模，通過綠色勘探和精準(zhǔn)開發(fā)，最大限度地保護生態(tài)環(huán)境，減少對水資源的影響和破壞，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護與煤炭資源開發(fā)的協(xié)同發(fā)展，我國煤炭資源才能夠保障國家能源安全。