Discussion on the recommended models for resource reuse of closed coal mines in main mining areas of Hebei Province
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摘要: 关闭煤矿资源评价与利用，具有资源、环境双重效益，可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上，通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结，重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌陷水域综合利用、矿山公园模式、关闭煤矿资源综合利用、矸石山利用、井下空间利用等7类19种资源再利用推荐模式，分析了推荐模式选择因素，划分了资源类型。依据矿山地质环境影响程度、问题类型及矿山区位差异，按照推荐模式选择原则，提出适合不同关闭煤矿山资源利用模式。综合考虑关闭煤矿背景条件和资源开发利用条件，对河北省主要矿区118个关闭煤矿提出了资源再利用途径。在相关研究基础上，针对河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用存在的支撑条件不足、安全评价、支撑政策和管理办法欠缺、资源调查评价与利用技术指南欠缺等现实问题，提出了资源利用典型项目建设、及时掌握关闭煤矿综合信息、构建关闭煤矿资源调查与评价技术指南、开展相关治理工程做好资源利用统筹工作、加强科技投入和关键技术研发、树立矿井全生命周期理念并重视矿业资产的后周期管理及完善闭坑管理等建议，以期选择生态敏感性较弱、资源丰富、区位条件优越、符合当地经济社会发展需求、便于协调开发利用的关闭煤矿作为重点研究对象，开展资源综合利用工业性试验和示范工程，系统构建关闭煤矿资源评价体系，实现关闭煤矿资源利用与生态保护协同发展。Abstract: The evaluation and the utilization of the resources of the closed coal mines have dual benefits of resources and environment, and can provide a transformation and development path for coal mining enterprises. Based on the investigation of the resources of the closed coal mines in the main mining areas of Hebei Province, through the summary of the typical cases of the resources reuse of the closed coal mines at home and abroad and in Hebei Province, this paper sums up 7 types and 19 kinds of recommended modes of the resources reuse of the closed coal mines in Hebei Province, analyzes the selection factors of recommended modes, and divides the types of resources. According to the influence degree of mine geological environments, problem types and mine location differences, and according to the principle of recommended mode selection, this paper puts forward the resource utilization modes suitable for different closed coal mines. Considering the background conditions of closed coal mines and the conditions of resource development and utilization, this paper puts forward the ways of resource reuse for 118 closed coal mines in main mining areas of Hebei Province. On the basis of relevant research, in view of the practical problems existing in the reuse of closed coal mine resources in the main mining areas of Hebei Province, such as insufficient support conditions, lack of safety evaluation, support policies and management methods, and lack of technical guidelines for resource investigation, evaluation and utilization, this paper puts forward the construction of typical projects for resource utilization, timely mastering the comprehensive information of closed coal mines, constructing technical guidelines for investigation and evaluation of closed coal mine resources. Relevant treatment projects have been carried out, good job in the overall planning of resource utilization has been made, scientific and technological investment and key technology research and development have been strengthened, the concept of the whole life cycle of the mine has been established, attention has been paid to the post cycle management of mining assets and the pit closure management has been improved, so as to select the ones with weak ecological sensitivity, rich resources, superior location conditions and meeting the needs of local economic and social development. Taking the closed coal mines convenient for coordinated development and utilization as the key research object, industrial experiments and demonstration projects for comprehensive utilization of resources have been carried out, the closed coal mine resource evaluation system was systematically constructed, and the coordinated development of closed coal mine resource utilization and ecological protection has been realized.
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Key words:
- closure of coal mine /
- resource reuse /
- recommended models /
- industrial relics /
- underground space /
- gangue utilization
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表 1 国内煤矿资源利用典型案例
Table 1 Typical cases of utilization in domestic coal mines
地点 利用前 利用后 淮北煤矿区 塌陷深度0.50~15.00 m 利用塌陷积水，修复成十大国家城市湿地公园之一的南湖湿地公园 徐州贾汪煤矿区 塌陷地约20 km2，积水面积达2.4 km2，地表下沉、耕地损毁、房屋开裂等 修复成潘安湖湿地公园，建立国家级湿地公园试点，成为徐州后花园和城市副中心 满洲里灵泉露天煤矿区 矿坑面积约4.6 km2，排土场占地较严重 生态恢复治理取得了显著效果，草本植物生长良好，矿坑水作为灌溉用水得到了充分利用 四川嘉阳煤矿区 遗留大量的工业遗产 建设了嘉阳国家矿山公园 辽宁阜新海州露天煤矿区 总占地28 km2 继成为首批国家矿山公园后，又被批准为全国首家工业遗产旅游示范区。成为集旅游、考察、科普于一体的工业遗产旅游地 兖州兴隆庄煤矿 弃用矸石山占地0.05万m2 修筑了人工湖，回填塌陷区，清理整平矸石滩，建成的公园成为兖州市四大园林之一 山西晋城煤业 部分高瓦斯矿井关闭 施工10口关闭煤矿地面煤层气井，其中7口井成功产气，每口井平均日产气量可达到2 000 m3 神东矿区 矿井水处理成本高 建成煤矿地下水库35座，储水总量约为3 100万m3 
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表 2 关闭煤矿资源主要再利用模式
Table 2 Statistics of main modes of resource reuse in closed coal mines
模式 适用性及预期 农林用地 适用平原地区，侧重商品粮生产；矸石山(堆)经生态修复，生态林果产业获得生态、经济效益 建设用地 工程修复，适用于城镇周边较平整的废弃矿山，获得商住用地、工业用地等建设用地 场地绿化 小型煤矿适用单一复绿模式；大型矿山运用生态复绿等方法，矿区生态环境逐步恢复 水域利用 适用于地表下沉1 m以上的水域，建立生态型养殖基地，发展塌陷区水产养殖业，建造水上公园及矿区旅游业等 矿山公园 在矿山环境整治、恢复地区生物多样性的基础上，废弃矿区打造为生态主题的郊野游览园区、主题公园等；矿山博物馆适用于污染较小且具有较多废弃矿业遗存元素的矿山工业广场的改造 空间再利用 不同开发模式要求地下空间环境条件及适宜开发深度不同，构建地下储气库、深地科学实验室、压缩空气蓄能发电站、地下医院、地下冷库等 水热联用 在建筑物和矿井水网络中增加热源和冷源存储，建立需求和供给侧管理系统，实现能量自给自足 湿地公园 适用地质条件相对脆弱，无法进行耕种、承载高层建筑且伴有积水的采煤塌陷区，实现生态修复
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表 3 关闭煤矿资源利用类型详细情况
Table 3 Details of resource utilization types of closed coal mines
利用模式 利用模块 利用子模块 利用方法 适用煤矿 农林用地 矿山压占 采矿场 土地平整、覆土、道路、供水井、灌渠、供电、排水等 露天 排土场 工业广场 所有 办公生活区 矸石 采空塌陷区 地下开采 建设用地 矿山压占 采矿场 土地平整等 露天 工业广场 所有 办公生活区 采空塌陷区 采空区充填、注浆、分层夯实、平整 地下开采 塌陷水域综合利用 塌陷区常年积水区 湿地公园 土地平整、景观再造等 塌陷水域面积大、积水深、水质好、城镇附近 生态养殖 挖深垫浅 塌陷水域面积较大、积水较深、水质较好、临农村 矿山公园 遗址遗迹 地质遗迹 地层和古生物遗迹、找矿标志物及指示物等 具有科学价值的矿业遗迹、自然环境优美、矿业文化历史悠久、区位优越、科普基础设施完善，并具备旅游潜在能力、土地权属清楚的煤矿 矿业遗址遗迹 矿山采场、工业广场、矿业构筑物、典型治理工程遗迹、矿业生产、生活遗存设备等 矿业人文史籍 矿床发现、开发史及矿山沿革记载、文献等 科普教育 博物馆、影视厅、展厅、体验室、知识讲解及实习基地等 辅助景观 自然景观 与矿山总体风格相协调且独具特色的自然山水景观和动、植物景观，代表性的民居、设施、村落和风俗民情等 人工景观 植被恢复和景观再造，主、副碑，标识牌等 资源综合利用 遗留生产物资、剩余煤炭、运输道路 所有 煤层气、矿井水、地热 地下开采 井下空间利用 井巷 物资储备、科教、文化娱乐、废弃物处理等 地下开采的大中型煤矿 矸石山利用 矸石山 井下工作面充填、作为防治水固化剂替代水泥、回填复垦、煤矸石建材、煤矸石发电等 大中型煤矿 复绿 生态复绿
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表 4 关闭煤矿资源再利用推荐模式选择因素
Table 4 Selection factors of recommended modes for resource reuse in closed coal mines
类型 因素 描述 背景条件 自然环境 地形地貌、地质、气候、动植物等 人文环境 历史沿革、区位条件等 采矿遗迹 露天遗迹、建筑、机械、地下遗迹、矸石山等 历史文化 历史文化、工艺、传说、习俗等 社会文化 矿工居住生活区、乡镇聚落、产业风貌 资源开发利用条件 资源禀赋 资源规模、特点等 经济发展水平 人均GDP、消费水平、就业状况 交通通达度 内部交通、外部交通 距市场距离 距离城市的距离、距离城市圈的距离 生态环境因素 大气、土壤、水体等生态环境状况 地质环境安全 地质条件、地质灾害等
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表 5 河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用推荐模式分类
Table 5 Classification of recommended patterns for reuse of the resources of closed coal mines in main mining areas of Hebei Province
分类 模式 种类 描述 选取依据 土地资源 农林用地 农业、林业 地质环境安全性差、交通通达度差，原土地或周边属性为农林地且占地面积可观 建设用地 工业园区 专供工业设施设置区 地质环境安全性较好、交通通达度较好、经济发展水平较高、市场距离近、生态环境较好，原土地或周边属性为林地且占地面积可观 商业用地 建设住宅区、商业区、办公类园区等 水资源 塌陷水域综合利用 湿地公园 以湿地景观资源为基础，可供人们观光、休闲的生态型主题公园 自然环境较好、生态环境较好、地质环境安全较差，水域面积大于0.5万m2，沉陷大于1 m 生态养殖 无污染的塌陷区水域进行立体水产养殖 遗存资源 矿山公园模式 矿山公园 以展示矿业遗迹景观为主体的公园 人文环境较好、采矿遗迹丰富、历史文化深厚、社会文化深厚、交通通达度较好 工业遗迹 具有历史、技术、社会、建筑或科学价值的工业文化遗迹 关闭煤矿资源综合利用 煤炭 地下气化等 资源禀赋条件好、地质环境安全较好，剩余煤炭大于0.5亿t 矿井水 受煤炭生产活动影响，水质具有显著煤炭行业特征的水 自然环境较好、资源禀赋条件好 残余瓦斯 储存在煤层中以甲烷为主要成分的煤伴生矿产资源 资源禀赋条件好，高瓦斯矿井且剩余煤炭规模可观 热能 矿井内围岩散发出来的地球内部热量 资源禀赋条件好，矿井水资源丰富，符合浅层地热能条件 遗留生产物资 地表及井下遗留较有价值的物资，如建筑、钢材、枕木等 采矿遗迹、资源禀赋条件较好，设备、物资完整 矸石山利用 矸石利用 大宗量利用为重点，利用煤矸石发电、制成建材、复垦回填等 资源禀赋条件好且规模大于5万m3、交通通达度较好 生态复绿 矸石山(堆)实施生态复绿等治理 生态环境较差 空间资源 井下空间利用 存储 储气、储油、储存化学危险品等特殊物品 资源禀赋条件好且巷道、井底车场等空间大于10万m3、交通通达度较好、市场距离近、采矿遗迹丰富、地质环境安全较好 科教 科研中心、档案馆、博物馆等 设施农业 人工智能控制，根据所需环境条件实现农作物产品 蓄能 蓄电、蓄热
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表 6 河北省主要矿区关闭煤矿资源推荐模式
Table 6 Recommended modes of the resources of the closed coal mines in the main mining areas of Hebei Province
地区 矿区(煤田) 推荐模式 1农林用地 2建设用地 3塌陷水域综合利用 4矿山公园 5资源综合利用 6井下空间利用 7矸石山利用 1-1农业 1-2林业 2-1工业园区 2-2商业用地 3-1湿地公园 3-2生态养殖 4-1矿山公园 4-2工业遗迹 5-1煤炭 5-2矿井水 5-3瓦斯 5-4热能 5-5遗留物资 6-1存储 6-2科教 6-3设施农业 6-4蓄能 7-1矸石利用 7-2生态复绿 邯郸 邯郸 5 9 6 1 0 1 2 4 3 2 4 1 5 2 1 1 0 5 11 峰峰 4 11 7 3 3 0 3 3 1 4 2 1 5 2 1 1 0 9 12 邢台 邢台 8 2 3 0 0 0 0 2 1 0 0 0 3 1 0 1 0 3 4 临城–隆尧 6 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 石家庄 元氏 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 井陉 2 1 1 2 1 0 1 3 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 2 唐山 开滦 0 0 4 2 5 4 2 2 3 3 2 1 3 1 0 0 0 3 3 张家口 宣下 1 8 4 4 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 3 9 蔚县 24 6 5 0 0 0 0 1 2 0 0 0 4 0 0 0 0 0 10 承德 兴隆 3 6 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 注：同一个关闭煤矿在同一个推荐模式中可能符合多个利用方向。
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