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　  導(dǎo)讀：“在我國‘晉陜蒙寧甘’5個省份,，如果將地下水庫這項技術(shù)在西部適宜的地區(qū)推廣應(yīng)用,，預(yù)計每年能夠保護利用20億噸礦井水,，可有效支撐礦區(qū)周邊的生態(tài)修復(fù)和煤電,、煤制油,、煤化工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，帶動工業(yè)增加值4000億左右,。到2035年,，如果礦井水利用率達到80%，西部礦區(qū)每年可多利用23億立方米礦井水,，按每立方米水價格3元計算,，可創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益115億元，能夠支撐32萬公頃的生態(tài)復(fù)墾,、1億噸煤制油和2000萬噸煤制烯烴生產(chǎn),，帶動工業(yè)增加值4000億左右。”

　　“一種地下水庫壩體及其構(gòu)筑方法”,，“多名院士高度評價該技術(shù),，認為該專利技術(shù)開辟了礦井水高效保護利用技術(shù)新途徑，為破解西部煤炭開發(fā)中水資源短缺的制約提供了有效途徑,，對我國西部大型能源基地建設(shè),，保障我國能源安全具有重要意義。該技術(shù)整體處于國際領(lǐng)先水平,，對于破解我國工業(yè)和生活缺水問題具有重大戰(zhàn)略意義,。”

　　黨的二十大報告指出,，實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,。要“深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用,，加大油氣資源勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)力度,，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，統(tǒng)籌水電開發(fā)和生態(tài)保護,，積極安全有序發(fā)展核電,，加強能源產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)，確保能源安全”,。

　　2022年7月，“一種地下水庫壩體及其構(gòu)筑方法”的發(fā)明獲得第二十三屆中國專利金獎,，專利發(fā)明者為國家能源集團科技部主任,、煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室副主任李全生教授。如何確保既發(fā)揮電力保供主體地位,，又要實現(xiàn)靈活調(diào)峰,，支撐新能源大規(guī)模大比例并網(wǎng)發(fā)展？煤礦地下水是否可以實現(xiàn)循環(huán)利用,？煤化工領(lǐng)域下一步的重點攻關(guān)方向又有哪些,？就煤炭、能源安全及專利發(fā)明相關(guān)話題,，李全生教授回答了記者提問,。

李全生教授。圖片由受訪者提供

　　1,、煤炭是我國主體能源和能源安全供應(yīng)的基石,，也是未來我國“雙碳”目標實現(xiàn)的兜底保障能源，您認為煤炭能源結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)作用體現(xiàn)在哪幾個方面,？

　　答：過去十年,，中國以年均3%的能源消費增速支撐了平均6.6%的經(jīng)濟增長。煤炭占我國已探明化石能源資源總量的94%左右，貢獻了新中國成立以來70%以上的一次能源,；盡管煤炭消費占比在下降,，但2021年仍占一次能源消費比重的56%，占化石能源產(chǎn)量的86%,，其主體地位不言而喻,，是我國能源安全供應(yīng)的基石。去年煤炭供應(yīng)緊缺造成20余個省區(qū)拉閘限電,，嚴重影響國家能源安全,，其主要原因是煤炭供應(yīng)不足。

　　富煤貧油少氣是我國國情,。而以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以根本改變,。實現(xiàn)“雙碳”目標，必須立足國情,，堅持穩(wěn)中求進,、逐步實現(xiàn)，不能脫離實際,、急于求成,，搞運動式“降碳”、踩“急剎車”,。不能把手里吃飯的家伙先扔了,，結(jié)果新的吃飯家伙還沒拿到手。煤炭作為我國主體能源,，要按照綠色低碳的發(fā)展方向,，對標碳達峰、碳中和目標任務(wù),，立足國情,、控制總量、兜住底線,，有序減量替代,，推進煤炭消費轉(zhuǎn)型升級。

　　煤炭在未來能源結(jié)構(gòu)中有三個基礎(chǔ)作用：一是煤炭在一次能源供應(yīng)的基礎(chǔ)保障作用,；二是煤電在新型電力系統(tǒng)中的基礎(chǔ)調(diào)峰作用,；三是煤炭在工業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)能源和原料，特別是在化工,、鋼鐵,、水泥等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　目前,，國家已出臺了一系列煤炭增量保供的政策,，保障了國民經(jīng)濟穩(wěn)定運行,。中國工程院研究成果表明，煤炭作為我國主體能源的地位短時期內(nèi)很難改變,，預(yù)計2030年煤炭在我國一次能源消費中的占比為50%,，2050年煤炭消費量在一次能源消費中的占比約為40%。

　　2,、煤炭在國家能源保障中的重要性不言而喻,。那么現(xiàn)階段我國煤炭開采存在哪些方面的難點？有哪些亟需解決的問題,？對此我們國家又有哪些科技創(chuàng)新成果,，取得了哪些成效？

　　答：當前,，我國煤炭開發(fā)重心加快向西部和深部轉(zhuǎn)移,，大規(guī)模煤炭開發(fā)受安全和生態(tài)約束加大，煤炭綠色開采和安全生產(chǎn)技術(shù)難度大,，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)任重道遠,，安全事故還沒有完全消除，距離科學采礦的要求仍然存在明顯差距,。要重點圍繞安全開采地質(zhì)保障,、煤炭開采水資源保護、減損開采與礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù),、智能開采,、災(zāi)害防治等方面進行科技攻關(guān)突破。

　　其中,，推進煤炭綠色開采是踐行習近平生態(tài)文明思想的必然要求,，是實現(xiàn)煤炭清潔高效利用的基礎(chǔ)。我從大學到碩士,、博士研究生都是學的采礦工程,，也就是煤炭開采,；工作以來,，從煤炭科學研究總院到國家能源集團，長期從事煤炭開采研究工作,，親身經(jīng)歷了煤炭科技進步對安全,、高效、綠色,、智能開采的第一生產(chǎn)力,、第一動力的根本作用。

勝利礦區(qū)南排土場生態(tài)修復(fù)效果,。圖片由受訪者提供

　　隨著科技進步,，我國煤礦開采實現(xiàn)了由炮采、普采、綜采,、自動化開采,、智能化開采初級階段的跨越，目前一次采全高采高超過9米,，產(chǎn)量由上世紀90年代的百萬噸級礦井到千萬噸級礦井,、甚至2千萬噸級礦井，礦井用工大幅度減少,，礦井安全生產(chǎn)水平和全員工效持續(xù)提升,。目前，我國煤田地質(zhì)勘查,、深部煤炭資源開采,、煤礦災(zāi)害防治、煤炭轉(zhuǎn)化等重大基礎(chǔ)理論研究取得重要進展,，大型礦井建設(shè),、特厚煤層綜放開采、煤與瓦斯共采,、智能開采,、礦山生態(tài)保護、清潔煤電,、煤炭轉(zhuǎn)化等重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越發(fā)展,，煤機裝備制造水平位于世界先進行列。煤炭行業(yè)科技貢獻率從近40%提高到60%,。大型現(xiàn)代化煤礦已經(jīng)成為我國煤炭生產(chǎn)的主體,，年產(chǎn)千萬噸級煤礦由33處發(fā)展到72處，產(chǎn)能由4.5億噸/年提高到11.24億噸/年,。智能化煤礦建設(shè)從無到有,，目前建成800多個智能化采掘工作面，多種類型煤礦機器人在煤礦井下示范應(yīng)用,，推動了煤礦質(zhì)量變革,、效率變革、動力變革,。

　　煤炭開采的目標是實現(xiàn)安全,、高效、綠色開采,，而智能化是手段,。煤炭開采經(jīng)歷了由粗放開采到安全、高效,、綠色,、智能開采的轉(zhuǎn)變,。從行業(yè)來看，在安全方面,，2000年煤炭死亡人數(shù)約7000人,，去年178人，百萬噸死亡率由6.096人/百萬噸降為0.044人/百萬噸,，可以說有了根本性好轉(zhuǎn),。

　　高效開采方面，我國研發(fā)了7.0m特厚硬煤層超大采高智能化綜放,、8.8m,、9米一次采全高智能綜采成套技術(shù)裝備，現(xiàn)在正在試驗10米大采高,，實現(xiàn)了厚及特厚煤層安全高效開采技術(shù)和裝備的重大突破,。

　　在綠色開采方面，我們的目標是,，依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)“開發(fā)金山銀山,、再造綠水青山”；我們提出了“源頭保護+開采過程減損+系統(tǒng)修復(fù)”的生態(tài)保護理念,，研發(fā)了煤炭安全高效開采與生態(tài)保護修復(fù)相協(xié)調(diào)的關(guān)鍵技術(shù),，通過全國產(chǎn)學研聯(lián)合科技攻關(guān)和成果推廣應(yīng)用，推動我國煤礦區(qū)土地復(fù)墾率由原來的10%左右提高到2021年的57.5%,；建設(shè)了一批國家級和省級綠色礦山,，282處煤礦共入選國家自然資源部綠色礦山名錄庫。煤礦智能開采方面,，國家能源局等聯(lián)合啟動了國家首批71處智能化示范煤礦建設(shè),，初步形成以采掘（剝）運主要系統(tǒng)減人提效、生產(chǎn)輔助系統(tǒng)無人值守,、生產(chǎn)經(jīng)營全面管控為主要特征的智能礦山運行模式,。截至2021年年底，全國已建成800多個智能化采掘工作面,。

寶日希勒礦區(qū)北排土場生態(tài)修復(fù)效果,。圖片由受訪者提供

　　以國家能源集團為例，井工煤礦煤炭開采機械化率達到100%,，（69處采煤,、44處掘進,、30處選煤廠實現(xiàn)智能化,，63臺礦用無人卡車正在工業(yè)測試），神東,、準能等特大型核心煤炭生產(chǎn)企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟指標,、綜合競爭力世界領(lǐng)先,。開發(fā)的煤礦地下水庫、礦區(qū)地表生態(tài)修復(fù)和智能礦山等系列科技成果,，使2億噸級神東現(xiàn)代化礦區(qū)安全,、工效等技術(shù)經(jīng)濟指標國際領(lǐng)先；神東礦區(qū)植被覆蓋率從開發(fā)初期的3%-11%增加到目前的70%以上,。建成世界首套8.8米超大采高智能工作面,、國內(nèi)首個數(shù)字礦山示范礦井和世界首座智能煤礦地面集中控制中心，建成了2億噸智能礦井群,，研發(fā)了基于純國產(chǎn)軟件自主研發(fā)智能一體化生產(chǎn)管控平臺,，引領(lǐng)了煤炭智能開發(fā)的方向。露天煤礦,，攻克了寬采掘帶高臺階拋擲爆破與吊斗鏟倒堆開采核心技術(shù),；從露天開采工藝前期環(huán)節(jié)的地表測量、地質(zhì)建模和采礦設(shè)計,，到作業(yè)環(huán)節(jié)的穿爆,、采裝、運輸和排棄,，已經(jīng)全面實現(xiàn)數(shù)字化,，并逐步實現(xiàn)智能化；形成了露天礦生態(tài)保護技術(shù),、節(jié)能減排技術(shù),、智能高效開采技術(shù)和安全保障技術(shù)等成套露天煤礦綠色開采理論和技術(shù)體系，建立了大型露天礦“采-復(fù)-農(nóng)-園”四位一體的綠色協(xié)同開發(fā)示范區(qū),，探索出了脆弱環(huán)境下露天煤礦綠色開發(fā)的新模式,。

　　3、黨的二十大報告提出,，要“推動綠色發(fā)展,，促進人與自然和諧共生”，要“深入推進能源革命,，加強煤炭清潔高效利用”“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”“確保能源安全”,。您認為應(yīng)該從哪些技術(shù)領(lǐng)域進行突破以落實要求？目前哪些領(lǐng)域已取得成績,，可否舉例介紹一些,？

　　答：綠色發(fā)展在能源領(lǐng)域首先要做好煤炭的綠色開發(fā)。當前,，煤炭開采逐步向深部轉(zhuǎn)移帶來的安全生產(chǎn)風險增大,，煤炭開發(fā)帶來的地下水破壞、地表生態(tài)損傷和固體廢棄物處理利用問題仍未根本解決,。在我國煤炭主產(chǎn)區(qū),，應(yīng)重點解決西部深部安全開采,、礦井水資源保護與利用、礦區(qū)減損開采和生態(tài)修復(fù),、煤基固廢無害化和資源化利用,、煤及共伴生資源協(xié)同開發(fā)技術(shù)、煤炭開采粉塵防治技術(shù),、煤礦采-掘-運-選全生產(chǎn)鏈智能化技術(shù)等,。

寶日希勒礦區(qū)北排土場720平盤蓄水工程。圖片由受訪者提供

　　煤炭綠色開發(fā)技術(shù)主要包括煤炭開采水資源保護技術(shù),、減損開采與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù),。在煤炭開采水資源保護技術(shù)方面，國內(nèi)科研機構(gòu)都為此開展了大量的研究工作,，相繼提出了“堵截法”和“導(dǎo)儲用”兩種煤炭開采水資源保護技術(shù)思路,。“堵截法”主要采用的技術(shù)包括充填開采,、限高開采,、保水區(qū)域劃分、條帶式開采等,，在工程實踐中取得了明顯成效,。針對西部干旱、半干旱區(qū)水資源保護難題,，我國首先提出了“導(dǎo)儲用”保護礦井水的技術(shù)思路,，研發(fā)了分布式煤礦地下水庫技術(shù)，利用煤礦井下采空區(qū)存儲和利用礦井水資源,，建立了煤礦地下水庫理論框架和技術(shù)體系,。

　　在減損開采與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)方面，我們研發(fā)了東部草原區(qū)大型煤炭基地開發(fā)系統(tǒng)性生態(tài)減損與修復(fù)技術(shù),，提出了“生態(tài)減損開采與系統(tǒng)修復(fù)”理念,，揭示了煤炭開發(fā)生態(tài)累積效應(yīng)，創(chuàng)建了生態(tài)減損開采與系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)體系,，構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)安全協(xié)調(diào)控制模式,，實現(xiàn)了煤炭規(guī)模開發(fā)與生態(tài)修復(fù)相協(xié)調(diào)的技術(shù)突破；研發(fā)了條帶開采,、矸石固體充填,、膏體充填、高水材料充填開采技術(shù),，大幅降低了煤炭開采地表沉陷,；研發(fā)了煤與瓦斯共采技術(shù)，提高了瓦斯的抽采率和利用率，減少了溫室氣體排放,；提出了基于覆巖關(guān)鍵層位置的頂板導(dǎo)水裂隙帶高度預(yù)計方法，為保水采煤提供基礎(chǔ),；研發(fā)了覆巖隔離注漿充填綠色開采技術(shù),，單面年產(chǎn)量達到300萬t/a（噸/年），為東部礦區(qū)建筑物下壓煤開采和西部礦區(qū)保水采煤和矸石處理提供了高效低成本技術(shù),�,？蒲腥藛T還提出了“切頂短臂梁”理論，研發(fā)了無煤柱自成巷“110工法”和“N00工法”,，實現(xiàn)了采（盤）區(qū)內(nèi)無煤柱和無巷道掘進,，形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的采煤工藝和裝備系統(tǒng)；發(fā)明了柔模支護無煤柱開采技術(shù)及其配套裝備,，開發(fā)了柔模支護充填開采技術(shù)和柔模充填支架,，提出了錨桿與柔模混凝土碹相結(jié)合的巷道支護方法,；提出了煤炭資源“采選充+X”綠色化開采技術(shù)構(gòu)想,，形成了煤炭“采選充+X”（控、留,、抽,、防、保）協(xié)同生產(chǎn)模式,。

寶日希勒礦區(qū)示范基地3號植物塘前后對比,。圖片由受訪者提供

　　在煤炭清潔高效利用方面，國家能源集團引領(lǐng)了清潔高效靈活智能燃煤發(fā)電技術(shù)進步,。燃煤電站大氣污染物超低排放技術(shù)已上升為國家規(guī)范,，引領(lǐng)了燃煤發(fā)電超低排放技術(shù)進步，常規(guī)煤電機組100%實現(xiàn)超低排放,；世界首創(chuàng)60萬千瓦超臨界循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù),，大幅提高了劣質(zhì)煤利用效率；自主研發(fā)的電站分散控制系統(tǒng)（DCS）打破國外壟斷,；建成國內(nèi)首個5G+智慧火電廠,，IMS煤電智慧管控平臺國際領(lǐng)先。

　　但目前煤電生產(chǎn)經(jīng)營面臨較大困難,，虧損面增大,，既要發(fā)揮電力保供主體地位，又要實現(xiàn)靈活調(diào)峰,，支撐新能源發(fā)展,。大部分燃煤發(fā)電機組按照基本負荷設(shè)計，調(diào)峰靈活性不足，難以支撐新能源大規(guī)模大比例并網(wǎng),，低負荷工況安全性,、經(jīng)濟性和環(huán)保性問題亟待解決。應(yīng)重點解決支撐新能源大比例消納的靈活智能發(fā)電技術(shù),，煤炭與新能源耦合發(fā)電技術(shù),，多元燃料條件下鍋爐變負荷安全、經(jīng)濟,、環(huán)保運行技術(shù),，數(shù)字化、自學習,、自適應(yīng),、互動化特征顯著的智能發(fā)電技術(shù)，持續(xù)攻關(guān)高參數(shù)超超臨界發(fā)電技術(shù),，超臨界CO2發(fā)電技術(shù)和整體煤氣化燃料電池（IGFC）發(fā)電等前瞻性,、顛覆性新型燃煤發(fā)電系統(tǒng)。

　　在煤炭清潔轉(zhuǎn)化方面,，我們攻克了百萬噸級煤直接液化,、400萬噸/年煤間接液化，獲國家科技進步獎一等獎兩項,，60萬噸級煤制烯烴等系列技術(shù),，建成了世界規(guī)模最大的示范工程，開發(fā)了煤基特種燃料,、煤基特種油品等系列產(chǎn)品,，為提升我國能源安全保障水平開辟了新途徑；建成全球首套5萬噸/年聚乙醇酸可降解塑料項目,，推動煤化工高端化發(fā)展,。

　　但是，煤化工綜合轉(zhuǎn)化效能有待提升,。煤化工產(chǎn)業(yè)鏈短,，產(chǎn)品以油品、聚烯烴和乙二醇等大宗初級產(chǎn)品為主,，產(chǎn)品同質(zhì)化,、附加值不高，經(jīng)濟效益受國際油價影響較大,，能源轉(zhuǎn)化效率和運行穩(wěn)定性還有待提升,。同時，受能耗“雙控”影響,，即使是技術(shù)升級的煤化工項目也被普遍視為高耗能項目限制發(fā)展,。在雙碳目標下，煤化工亟待解決碳排放強度高的問題。應(yīng)重點攻關(guān)煤基特種燃料,、煤基生物可降解材料,、煤基碳素新材料、高端潤滑油,、高端費托蠟等高端化工生產(chǎn)技術(shù),；煤化工與新能源、天然氣化工,、生物化工,、冶金材料的耦合技術(shù),；探索煤化工耦合可再生能源綠氫工藝過程減碳,；富CO2合成氣轉(zhuǎn)化技術(shù)；加強煤化工特種裝備研制,。

　　4,、國家能源集團首創(chuàng)了煤礦地下水庫技術(shù)，請您介紹一下該技術(shù),？

　　答：煤礦地下水庫技術(shù)是實現(xiàn)煤炭綠色開采的重要技術(shù)途徑,。眾所周知，綠色發(fā)展的關(guān)鍵因素是水資源,。在我國煤炭的主產(chǎn)區(qū),，水資源存在嚴重不足的問題。具體來說,，我國煤炭主產(chǎn)區(qū)為“晉陜蒙寧新”地區(qū),，煤炭儲量占全國82%，煤炭產(chǎn)量占全國76%,，占全球41%,，水資源量僅占全國6.7%，占全球的0.3%,。該地區(qū)是我國最重要的煤炭資源富集區(qū),、原煤生產(chǎn)加工區(qū)和煤炭產(chǎn)品轉(zhuǎn)換區(qū)，分布著9個大型煤炭生產(chǎn)基地（全國14個）,。根據(jù)中國工程院研究報告,，“晉陜蒙寧新”地區(qū)探明煤炭資源保有儲量占全國的82%，但水資源僅占全國水資源總量的6.7%,；能源金三角（寧東,、榆林和鄂爾多斯）煤炭儲量占全國27%，水資源僅占全國的0.37%,。我國西部部分地區(qū)一方面水資源短缺,，嚴重制約區(qū)域發(fā)展，另一方面大量礦井水外排地表蒸發(fā)損失，不能有效利用,。因此,，實現(xiàn)西部煤炭主產(chǎn)區(qū)綠色發(fā)展的前提條件就是實現(xiàn)礦區(qū)水資源的保護利用。

　　為實現(xiàn)這一目標,，針對煤炭安全高效規(guī)�,；�開采與地下水資源保護利用相協(xié)調(diào)的技術(shù)難題：為保護地下水資源，若采用限高開采將使神東煤炭回收率大幅度下降（如大柳塔礦5-2煤層下降約40%）,，充填開采將使工作面產(chǎn)量僅能達到90萬噸/年左右,；為實現(xiàn)安全生產(chǎn)，須將礦井水外排地表,，導(dǎo)致水資源蒸發(fā)損失等問題,。為此，我們首次提出了煤礦地下水庫（即地下水“導(dǎo)儲用”）理念,，創(chuàng)建了煤礦地下水庫設(shè)計,、建設(shè)與運行的技術(shù)體系，成功建設(shè)和運行了煤礦地下水庫示范工程,，實現(xiàn)了礦井水有效保護與利用和化“水害”為“水利”,，對西部生態(tài)礦區(qū)建設(shè)具有示范作用，對我國煤炭科學開發(fā)具有引領(lǐng)作用,。

　　圍繞煤礦地下水庫,，開展了一系列研究工作，包括：

　�,。�1）系統(tǒng)研究了煤礦地下水庫建設(shè)技術(shù)基礎(chǔ),，包括井下涌水量來源及預(yù)測、地下水庫庫容確定方法和選址方法等,，為地下水庫設(shè)計建設(shè)提供了理論依據(jù),。

　　（2）采用物理和數(shù)值模擬以及現(xiàn)場工程試驗等方法,，研究煤礦地下水庫建設(shè)關(guān)鍵技術(shù),，包括煤柱和人工壩體結(jié)構(gòu)和強度計算模型，建立壩體參數(shù)設(shè)計方法,，研究確定了兩種壩體連接方式,；開發(fā)了大垂距、高水壓差的不同煤層地下水庫連接通道施工工藝,，為水體調(diào)運和安全保障提供了基礎(chǔ),；創(chuàng)新應(yīng)用了超大采高和超長工作面推進距離開采工藝，并將多個采空區(qū)組合加大水庫儲水能力,。

　�,。�3）研究了采動,、水庫水壓對壩體結(jié)果穩(wěn)定性的影響，創(chuàng)建了煤礦地下水庫運行“三重保護”安全保障體系,，包括煤層群開采水體轉(zhuǎn)移,、地下水庫安全運行監(jiān)控和應(yīng)急保障，實現(xiàn)了煤礦水庫的安全運行,。

　�,。�4）通過物理模擬和現(xiàn)場試驗，研究了礦井水在井下滲流匯集過程中與巖體的耦合作用,，摸清了巖體對礦井水自凈化機理,，開發(fā)了煤礦地下水庫水質(zhì)“三位一體”處理技術(shù)，使水庫水質(zhì)滿足井上下用水要求,。

　　圍繞煤礦地下水庫申請的發(fā)明專利“一種礦井地下水的分布式利用方法”和“一種地下水庫壩體及其構(gòu)筑方法”分別獲第十七屆與第二十三屆中國專利金獎,；以該技術(shù)為核心支撐的研究成果獲國家科技進步獎二等獎2項，內(nèi)蒙古自治區(qū)科學技術(shù)進步一等獎1項,。

　　在我國“晉陜蒙寧甘”5個省份,，如果將地下水庫這項技術(shù)在西部適宜的地區(qū)推廣應(yīng)用,，預(yù)計每年能夠保護利用20億噸礦井水,，可有效支撐礦區(qū)周邊的生態(tài)修復(fù)和煤電、煤制油,、煤化工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，帶動工業(yè)增加值4000億左右。到2035年,，如果礦井水利用率達到80%,，西部礦區(qū)每年可多利用23億立方米礦井水，按每立方米水價格3元計算,，可創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益115億元,，能夠支撐32萬公頃的生態(tài)復(fù)墾、1億噸煤制油和2000萬噸煤制烯烴生產(chǎn),，帶動工業(yè)增加值4000億左右,。

寶日希勒礦區(qū)示范基地4號潛流濕地前后對比。圖片由受訪者提供

　　5,、“一種地下水庫壩體及其構(gòu)筑方法”是您的發(fā)明,，獲得了第二十三屆中國專利金獎�,？煞裾埬�簡單介紹一下該專利的關(guān)鍵技術(shù),？

　　答：之前提到，為解決煤炭綠色開發(fā)方面的技術(shù)難題,，國家能源集團提出了煤礦地下水庫技術(shù),，該技術(shù)明確了礦井水保護利用全新的技術(shù)路線,，將礦井水的處置模式由“外排—蒸發(fā)損失”變?yōu)椤皟Υ?保護利用”，變“水害”為“水利”,，既大幅提高了礦井水利用率,，又保障了煤炭的安全高效開采，是煤炭開采水資源保護和利用的有效途徑,。該科技成果為保護和利用我國年70億立方米礦井水資源提供了有效的技術(shù)支撐,，對實現(xiàn)煤炭綠色開采具有重大意義。

“一種地下水庫壩體及其構(gòu)筑方法”發(fā)明專利證書,。圖片由受訪者提供

　　煤礦地下水庫是利用地下自然空間即煤礦采空區(qū)作為儲水空間,、充分利用自然規(guī)律的礦井水儲用設(shè)施。煤礦地下水庫壩體包括人工壩體和煤柱壩體,，人工壩體是煤礦地下水庫的核心構(gòu)筑物,，占水庫總工程量約60%，人工壩體安全穩(wěn)定直接關(guān)系著煤礦地下水庫整體安全運行,，成本直接決定了水庫建設(shè)成本,，施工效率直接決定水庫建設(shè)周期�,；�于人工壩體的重要性,，該專利提出了“主動防滲、系統(tǒng)安全”的煤礦地下水庫人工壩體設(shè)計與施工理念,，突破了傳統(tǒng)的局部加固被動防滲模式,，研發(fā)了一種與煤柱壩體及圍巖耦合協(xié)同、裝配式,、楔形人工壩體結(jié)構(gòu)及構(gòu)筑方法,，具有安全可靠、主動防滲,、高效快捷和經(jīng)濟最優(yōu)顯著特征,，壩體整體安全系數(shù)提高75%，建設(shè)效率提高40%,，成本降低40%,，為煤礦地下水庫高效建設(shè)與安全穩(wěn)定運行和行業(yè)推廣提供了保障。

　　該專利的創(chuàng)新性在于,，一是發(fā)明了楔形結(jié)構(gòu)主動防滲裝配式人工壩體,，上部為楔形密封頂梁，下部為壩體基座的裝配式壩體,，充分利用側(cè)向壓力,，將側(cè)向壓力作用由壩體破壞力變?yōu)閴误w的加固力，提高防滲性能,，使其與側(cè)向壓力呈正相關(guān)關(guān)系,，有效解決了傳統(tǒng)人工壩體受采動壓力導(dǎo)致產(chǎn)生裂隙而滲漏的難題,；二是建立人工壩體基座厚度計算模型，確定了合理優(yōu)化的基座厚度,，實現(xiàn)壩體基座結(jié)構(gòu)參數(shù)的精確控制,；三是發(fā)明了地面預(yù)制井下裝配式施工工藝，即密封頂梁由地面預(yù)制澆筑后井下裝配,，單個壩體最快建設(shè)周期由6天縮短為2.5天,，提高了施工安全性，降低了井下工人勞動強度,、安全風險和工作量,，有效解決井下施工空間受限的難題，大幅提高了施工安全性和效率,；四是發(fā)明了人工壩體注漿密封防滲結(jié)構(gòu)與工藝,，研發(fā)了速凝早強防滲專用注漿材料（丙凝防水材料、普通硅酸鹽水泥,、水玻璃和石灰,，質(zhì)量比為25:15:10:1 ），設(shè)計了密封頂梁與基座構(gòu)成注漿通道的空腔,，通過注漿確保楔形頂梁與基座密封連接,，有效提高了壩體結(jié)構(gòu)的整體可靠性和防滲性能。

　　多名院士高度評價該技術(shù),，認為該專利技術(shù)開辟了礦井水高效保護利用技術(shù)新途徑,，為破解西部煤炭開發(fā)中水資源短缺的制約提供了有效途徑,，對我國西部大型能源基地建設(shè),，保障我國能源安全具有重要意義。該技術(shù)整體處于國際領(lǐng)先水平,，對于破解我國工業(yè)和生活缺水問題具有重大戰(zhàn)略意義,。

　　6、所有煤礦都適用該技術(shù)嗎,？西部地區(qū)有多少煤礦可以應(yīng)用該技術(shù),？

　　煤礦按照開采工藝主要分為井工煤礦和露天煤礦，我國煤炭產(chǎn)量的80%為井工煤礦,，該技術(shù)主要適用井工煤礦地下水庫,。目前，我們已經(jīng)在井工煤礦的水平煤層和緩傾斜煤層中建成40多座地下水庫,，其中利用該技術(shù)建成12座,，正在建設(shè)和規(guī)劃建設(shè)的有50座。

　　西部地區(qū)是我國煤炭的主產(chǎn)區(qū),，產(chǎn)量和儲量占全國的70%以上,，隨著煤炭生產(chǎn)區(qū)域的西移,，產(chǎn)量占比還會進一步增加。該技術(shù)在我國西部煤礦的水平煤層和緩傾斜煤層中均可以使用,，在急傾斜煤層中,，如果采用上行開采也可以使用。西部近水平煤層和緩傾斜煤層占整個區(qū)域的70%以上,，急傾斜煤層煤層占20%,，合計西部90%的地區(qū)均可使用本專利發(fā)明。

李全生教授及其團隊發(fā)明專利證書,。圖片由受訪者提供

　　7,、國外是否有類似技術(shù)？

　　國外未見相同或者類似技術(shù)報道,。技術(shù)最接近的報道是,，2018年德國首次利用廢棄礦井建設(shè)煤礦蓄能水電站，平時用過剩的風能和太陽能將下層水抽入改造過的廢棄煤礦的上層,，高峰時將上層的水放到下層去發(fā)電,，可作調(diào)峰使用。這是近年來唯一和煤礦地下水庫技術(shù)較為接近的報道,。我們的煤礦地下水庫技術(shù)從2005年就開始建設(shè)應(yīng)用,，早于德國技術(shù)10多年。

　　8,、該技術(shù)是否可以適用其他領(lǐng)域,，未來的發(fā)展前景和空間如何？

　　在我國穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和的大背景下,，相關(guān)專家,、學者和企業(yè)在新能源開發(fā)和二氧化碳封存方面提出了針對性的對策。其中煤炭開采后遺留了大量的地下空間,，可以成為二氧化碳封存,、井巷儲能天然的場地。這些地下空間利用必須進行人工壩體構(gòu)筑,，對安全型和防滲性提出了極高的要求,。本專利技術(shù)能夠解決地下空間人工構(gòu)筑物安全穩(wěn)定和防滲難題，具有廣闊的應(yīng)用前景,。

（光明日報全媒體記者張亞雄 通訊員嚴曉輝）