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水資源短缺是全球性問題，我國是全球最缺水的國家之一。煤炭資源與水資源的逆向分布使得我國煤炭開采水資源保護利用成為煤炭綠色開發(fā)的重大技術(shù)難題。我國西部已成為煤炭的主產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源蒸發(fā)量大，礦井水外排后蒸發(fā)損失是我國目前煤炭開采年損水資源短缺是全球性問題，我國是全球最缺水的國家之一。煤炭資源與水資源的逆向分布使得我國煤炭開采水資源保護利用成為煤炭綠色開發(fā)的重大技術(shù)難題。我國西部已成為煤炭的主產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源蒸發(fā)量大，礦井水外排后蒸發(fā)損失是我國目前煤炭開采年損失 60 億 t 礦井水的主要原因。系統(tǒng)分析了煤炭開采水資源保護利用的技術(shù)進展及工程應(yīng)用特點; 介紹了神華集團經(jīng)過近 20 年的技術(shù)探索和工程實踐，突破傳統(tǒng)理念，首次提出采空區(qū)儲用礦井水的技術(shù)構(gòu)想，攻克了水源預(yù)測、水庫選址、庫容計算、壩體構(gòu)筑、安全控制和水質(zhì)保障等技術(shù)難題，構(gòu)建了煤礦地下水庫技術(shù)體系。該技術(shù)已在神東礦區(qū)全面實施，并將在西部其他礦區(qū)推廣應(yīng)用，為煤炭開采水資源保護利用開辟了有效的技術(shù)途徑。1 問題的提出
我國是全球最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，2014 年煤炭生產(chǎn)和消費分別占全球的 46. 9% 和 50. 6%[1]; 煤炭在我國一次能源生產(chǎn)與消費中長期占 70% 左右( 圖 1) ，煤炭在我國的主體能源地位較長時期內(nèi)不會發(fā)生改變，安全和綠色已成為當(dāng)前煤炭開采的主題。目前，我國煤炭安全形勢趨好，煤炭百萬噸死亡率已經(jīng)由 2000 年的 5. 77 降低至 2014 年的 0. 257 ( 圖 2) 。我國煤炭開采效率已達世界先進水平，在煤機裝備、煤炭開采工藝方面全球領(lǐng)先。全球 95% 以上的千萬噸礦井都在中國。綠色開采是煤炭科學(xué)開發(fā)的核心內(nèi)容，而煤炭開采水資源保護與利用是煤炭綠色開采面臨的重大難題。我國煤炭綠色開采水平提升緩慢，嚴(yán)重影響了煤炭開采整體技術(shù)水平的提高。因此，習(xí)總書記 2014 年 6 月 13 日在有關(guān)能源革命的講話中指出，煤炭開采對地下水資源和地表生態(tài)的破壞是煤炭開發(fā)面臨的主要問題。筆者針對水資源短缺的全球性問題，分析了我國煤炭資源與水資源逆向分布特征; 總結(jié)了我國西部煤炭開采水資源保護利用的技術(shù)進展，指出礦井水井下儲用是煤炭開采水資源保護與利用的主要技術(shù)方向。
2 水資源短缺是全球性問題
水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。據(jù)統(tǒng)計，地球上水的總儲量約 1. 26 × 1018 m3 ，海水和其他咸水占 97. 47% ，淡水僅占 2. 53% ; 其中，人類真正可利用的河水、淡水湖水和淺層地下水等淡水資源總量約為 4. 15 × 1015 m3 ，僅占地球總水量的 0. 3% 左右[2 - 4]。隨著世界人口數(shù)量增加，淡水需求量逐年增加，而可用淡水總量卻以 6. 4 × 1010 m3 /a 的速度減少。目前，全球約 7. 8 億人難以獲取可用的潔凈淡水資源，超過 20 億人生活在供水高度緊張的地區(qū); 預(yù)計到 2050 年，世界人口的 67% 將生活在水資源嚴(yán)重稀缺的地區(qū)[5 - 10]。中國從 20 世紀(jì) 70 年代開始出現(xiàn)水資源緊缺問題; 20 世紀(jì) 80 年代以來，中國的水資源緊缺由局部逐漸蔓延至全國，對國民經(jīng)濟帶來嚴(yán)重影響。我國是全球最缺水的國家之一，2014 年人均水資源已不足 2 000 m3 ，水資源形勢極為嚴(yán)峻[11]。我國淡水資源分布不均，表現(xiàn)為“南多北少，東多西少”: 長江流域及其以南地區(qū)面積占全國 36. 5% ，而水資源量占全國的 81% ; 淮河流域及其以北地區(qū)的面積占全國 63. 5% ，其水資源量僅占全國的 19% ; 我國北方人口占全國總?cè)丝诘?2 /5，但水資源占有量不足全國水資源總量的 1 /5 [12 - 14]。從水量上看，全國 561 個地級以上城市中 400 多個缺水。為緩解區(qū)域水資源緊張狀況，我國相繼修建了多項大型跨流域調(diào)水工程，如南水北調(diào)工程、天津引灤入津工程、山東引黃濟青工程、山西引黃入晉工程和陜西引漢入渭工程等[15]，部分緩解了區(qū)域用水緊張難題。
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