煤炭资源综合评价方法
一、煤炭资源评价概述
我国早期的煤炭资源评价主要渗透于煤田地质勘探工作之中,如找煤、普查、详查、精查等勘探级别的划分以及煤层稳定性、地质构造类型、水文地质类型等的划分等,它们大多是定性的、经验性的。由于计划经济,一直没有开展真正意义上的煤炭资源评价工作。
我国的煤炭资源综合评价始于20世纪90年代初期。改革开放以来,煤炭工业生产及煤田地质勘探有了很大发展,以概略预测煤炭资源总量及定性评估其可靠程度的两次煤田预测成果显然不能适应煤炭工业战略发展研究和煤田地质勘查中、长期规划的需要。因此,第三次煤田预测一开始就提出预测与评价并重,要求在当前国内外矿产资源评价理论与方法的基础上,研制一套适合煤炭资源特点、满足煤炭资源勘查与煤炭工业发展规划需要的评价方法。在此期间,煤炭科学研究总院王熙曾、李恒堂完成了“煤炭资源技术经济评价方法———层次分析法在煤炭资源评价中的应用”课题中国煤田地质总局完成了“鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价”课题(中国煤田地质总局,1996)地矿部北方煤炭测试中心赵隆业等完成了“鄂尔多斯早—中侏罗世煤炭资源开发建设条件综合评价”课题中国地质大学吴冲龙研制了“煤炭资源的分类模糊综合评价系统(CRCVS)”中国矿业大学地质系韩金炎与江苏煤炭地质局煤炭地质勘探研究所及长春煤炭科学研究所合作完成了“苏鲁豫皖四省交界煤炭资源综合评价方法研究”及“危急矿区(阜新矿区)煤炭资源综合信息统计预测”等课题。
基于地质评价及开采技术条件评价,煤炭经济学研究者在对煤炭资源经济评价方面取得了很多的成果。如王立信(1996)提出了以煤炭资源价值为核心的煤炭资源经济评价理论,并形成了相应的评价方法,刘海滨(1997)提出了以煤炭资源的勘探费用、开发投资、经营成本、外部成本和矿区煤炭价格为基础,评估煤炭资源资产价值的原理和方法。
现代煤炭资源评价的内容非常丰富,按照评价单元的性质,可以分为勘探阶段、建井阶段、开发阶段和闭坑阶段4类(汪云甲,1998)或开发型、勘探型、预测型3类(中国煤田地质总局,1996)按照评价内容,又可分为以下几种(汪云甲,1998):
1)单因素评价,如构造复杂程度评价、煤层厚度等赋存条件评价等
2)煤炭资源综合评价,包括基于勘探类型的评价、基于开发优序的评价、基于开采工艺的评价、基于矿井地质条件的评价和基于矿井投入产出分析的综合评价等
3)矿产资源条件与开发模式评价
4)煤炭资源及其共伴生矿产可采性评价
5)煤炭资源开发经济效益评价。
上述分类基本概括了煤炭资源评价领域的内容,对煤炭资源评价具有一定的指导意义。
二、煤炭资源综合评价
综合评价的实质是从评价对象主体中提取其本质属性,使之转换成可量化的价值尺度,用以度量被评价对象的状态或行为。如果把矿产资源综合评价看作一个系统,那么,构成此系统的基本要素将分别是评价对象、评价目标、评价模型(包括评价指标体系、评价数学方法)、评价群体和他们的偏好等。当评价对象(以勘探区、井田为单元的已发现尚未被占用的煤炭资源)和目标(开发建设可利用性的优劣程度)确定后,正确地选择评价方法模型和组织可靠的评价群体,综合他们的偏好,将是保证评价结果达到科学、实用、可信的关键。
用于综合评价工作的数学方法很多,有加权求和方法、模糊数学方法、灰色系统方法、层次分析方法等。这些方法各有特色,也都有其局限性,选择单一的方法作为煤炭资源综合评价系统的方法模型是不够全面的。
评价指标是评价对象本质属性的反映,也是评价行为过程的基础。煤炭资源的本质属性比较抽象,只能用有限的指标去本质地刻画其多属性领域的主要部分,作近似的表述。各评价指标在评价(表14-1)过程中所处的地位不同,即重要性不同,需要确定指标在评价过程中的权重,因此,合理选取设置评价指标和正确确定评价指标权重,将直接影响评价过程和评价的有效性。为力求全面、本质地反映评价对象的本质属性,在建立评价指标及其权重组成的评价指标体系时,应考虑体系的系统性、可操作性、通用性以及定性和定量相结合等原则,力争达到简明、实用、相对合理的效果。
三、评价方法概述
任何科学及方法的发展都经历了从定性到半定量、定量的发展过程。定量是必然的趋势,矿产资源评价亦是如此。无论是地质、开采技术条件还是经济评价,都是从早期的人为主观定性评价、专家经验定性评价,向客观指标定性半定量综合评价发展,最后发展到客观指标综合原理评价的最高水平。在这个发展过程中,评价方法从简单到复杂,从粗放到精细,评价的客观性、合理性及科学性不断提高。
表14-1 煤炭资源综合评价体系及特征分级标准
(据毛节华等,1999)
在构造一个科学、合理的评价系统时,组织可靠的评价群体、建立合理的指标体系、选择合理的方法模型,是主要的基础工作和关键。其中,指标体系和方法模型又是重中之重。
目前,建立指标体系和方法模型通常采用层次分析法、加权平均法、聚类分析法、神经网络、灰色理论、模糊综合评判法、模糊聚类分析、灰色聚类分析等方法。不同的方法有不同的功能、特点及适用范围。由于上述方法涉及大量的运算,电子计算机技术的运用则成为必然。现时可用的可视化编程语言非常丰富,如Visual Basic语言和Visual C ++等。
煤炭资源评价需要大量基础数据的支持,因此也离不开数据库工具。目前常用的可视化数据库软件是Visual FoxPro。该软件具有强大的项目及数据管理功能和便捷的应用程序开发能力,但其最大的缺陷是图形功能和空间数据功能极差,难以实现对大多具有空间特性的煤炭资源评价数据及表示评价成果的大量图件的科学管理。与之相比,地理信息系统(GIS)是进行煤炭资源评价数据处理的最佳选择。
GIS是信息时代的产物,它不仅能够存储、分析和表述现实世界中各种对象的属性信息,而且能够处理其空间定位特征,能将其空间和属性信息有机地结合起来,从空间和属性方面对现实对象进行查询、检索和分析,并将结果以各种直观的形式,形象而精确地表达出来。目前,GIS广泛应用于自然资源管理、城市和区域规划、地图测绘、市政设施管理、土地利用、环保、电力、通信、交通运输、石油及教育等领域(张大顺等,1994)。
作为一种先进的计算机应用程序,将GIS应用于煤炭资源综合评价之中,必然使得评价工作始于一个更高的起点,它不但使评价工作得以与国际接轨,而且使得评价的结果更加精确,结果表达更加直观,操作更加简便快捷。
中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势,今后一个较长时期内,中国煤炭行业的发展前景都将非常广阔。
近年来,煤矿智能化建设不断提速,山西、内蒙古等地持续推进煤炭智能化开采。公开信息显示,截至 2021 年底,全国已建成 800 多个智能化采掘工作面,实现智能化工作面从薄煤层、中厚煤层到特厚煤层的综采、综放开采的全覆盖。但业内人士也指出,当前煤炭行业的科技创新体系。
目前国家正大力推动煤炭开采企业的整合,煤炭流通市场也将趋向集中,这将逐步提高煤炭流通企业的市场进入壁垒,小规模煤炭流通企业的生存空间将不断缩减,大规模、跨区域的流通服务商将成为主流。
在碳达峰碳中和背景下,控制煤炭消费是推动能源绿色低碳转型的重点方向,同时煤炭也肩负着保障我国能源安全的重要责任。中国要实现“3060”目标,需要优化产业结构和能源结构。煤炭是我国重要的基础能源,为国民经济和社会发展提供了可靠的能源保障。在智能化发展大潮之下,煤炭行业亟待借势转型。
科技推送煤炭行业“高能”运转,全方位推动选煤厂精细化管理工作,实现减人增效的目的。
随着人工智能、5G 等新一代信息技术的迅猛发展,正处于从工业经济向数字经济转型过渡的大变革时代。
以“黑色煤炭、绿色发展、高碳能源、低碳利用”的管理理念,以精细化的管理模式,建立的智能化洗煤厂平台,最大限度以用户需要提供优质信息,发掘业务协同价值,多维度多层次展现,帮助用户迅速做出决策,提高选煤厂业务效率及质量。搭建选煤厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景,将生产数据采集、安全监测监控与生产时空有机结合,构建了集智能巡检、设备安全监测、预警功能、企业管理于一体的三维可视化管理系统。
整体场景采用航拍建模方式获取,利用飞机或无人机搭载多台传感器,对选煤厂进行拍摄采集,快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息。在线监测核心设备运行情况,对选煤厂智能管控实现全覆盖,避免监控不到位、工作人员疏忽等问题所造成的各类事故的出现,确保了选煤厂机电设备的正常、平稳、持续、高效的工作。
日常管控、企业历程、应急管控为主体进行展示。系统聚焦产品运输、洗选加工关键流程管控,化繁为简,从根本上堵塞管理漏洞,通过精准监督推动企业高质量发展。系统可实时显示重介旋流器、精煤皮带、振动筛、原煤皮带等重要设备的动态数据,当点选不同楼层设备时,自动弹出设备多重信息,创建多参数实时在线监测。
数据信息包括运行设备的振动频率、温度、故障信号、趋势信号等数据,管理人员可通过此功能,进行调用查看设备运行状态、故障属性及导致故障发生的相关联信息历史数据。
搭建的压滤车间可视化管理系统,通过引擎将压滤车间的压滤机以及楼层分布进行 1:1 还原,可随时查看设备基本信息、运行信息、故障信息等。点击左侧面板压滤机以及楼层展开,即可查看车间楼层分布情况以及压滤机工作状态。
实时监测系统内压滤机状态信息,包括松开、压紧、进料等各进程状态,打破压滤机与压滤机之间、压滤机与智能压滤检测系统相关辅助设备之间的信息孤岛。实现智能压滤检测系统内所有设备及相关信息的统一集中监管,降低岗位巡检工的劳动强度,方便生产监管。
展示了厂区所有建筑用能、重要设备或工艺的能源消耗。点选内场景建筑图标,可以清晰明了地看出对应建筑当日及一周内用水、用电、用气的累计值以及变化趋势,能源管理一键触达。
支持模拟无人机视角漫游,当经过厂区建筑时,可自动弹出对应设备信息及瞬时带煤量变化趋势、在线统计设备故障数量,值班人员根据实时显示的数据进行复查留存,实现对煤炭产量的实时准确监管,有效解决职工不履职、工作疏忽容易造成事故隐患的现象,防止皮带断带等事故的发生。
打造健康舒适厂区
系统对接环境监测系统,实时采集厂区内各监测指标,以及选煤厂房内各有害气体,并选用Hightopo丰富的图表、平面图等形式形象展示,通过设置环境数据预警值和告警值实现平台环境监测的自动告警。
优化选煤厂用能
能耗监测系统的监测范畴涵盖厂区的电、水、气,通过智能设备对能源消耗进行全面感知,对各类能耗进行采集统计,并经过能耗分析挖掘对厂区生产生活的整体用能优化。
完善选煤厂安全建设
通过搭载智慧化物联网设备,对厂区资产信息进行统计分析,实现厂区资产的数字化管理。同时也能进行物资定位与盘点,实现管理人员对物资的全生命周期管理。
保障厂区生产生活安全
对每日巡更计划的实施情况进行有效监测,并可联动 3D 场景查看巡更计划在厂区中路线、视频点位等信息。同时图表化展示巡更过程中的异常上报趋势,分析出巡更异常的高发时间段与区域。
为全面掌握、科学评估中国矿产资源潜力,加强矿产资源管理基础建设,国土资源部于 2006 年起在全国范围内组织开展矿产资源潜力评价工作。总体目标任务是科学评价中国煤炭、铀、铁、铜、铝、铅、锌、锰、镍、钨、锡、钾、金、铬、钼、锑、稀土、银、硼、锂、磷、硫、萤石、菱镁矿、重晶石等 25 种重要矿产资源潜力,同时实现成矿地质理论和技术方法创新,培养一批综合型地质矿产人才。
全国矿产资源潜力评价工作证实,中国待查明矿产资源量巨大,总体资源查明率平均为 36%。煤炭、铁、铜、铅、锌、铝土矿、金、钾盐、钨、锑等预测资源量至少是查明资源储量的 2 ~ 3 倍;锰、镍、锡、钼、磷等预测资源量是查明资源储量的1 倍以上。潜在矿产资源主要分布于老矿山深部及其外围和西部地区。青藏高原、西南三江、天山等将成为铜、铅、锌等矿种未来主要的资源勘查开发基地;长江中下游、南岭、冀东等东部重要成矿带深部及外围潜力巨大,鞍山-本溪、攀枝花、冀东、闽南-粤东等是铁矿新增储量的重点地区;晋中-晋北、豫西-晋南、黔北-黔中、重庆南部等是铝土矿新增储量的重点地区。
截至 2010 年底,全国矿产资源潜力评价取得重大进展。全面完成了全国铁、铝土矿2个矿种的资源潜力评价工作;基本完成省级煤炭、铀、铜、铅、锌、钨、锑、稀土、金、钾和磷等 11 个矿种的预测区圈定、优选和资源量估算;在省级完成的 1∶25 万基础地质编图和建库基础上,采用矿床模型综合地质信息预测方法,充分利用长期积累的地质、物探、化探、遥感、重砂等专业调查资料和综合研究成果,应用计算机信息技术进行资料深度开发,开展成矿信息提取与挖掘,圈定找矿预测区,定量估算潜在资源量。
铁矿找矿预测靶区 6081 个,预测 2000 米以浅铁矿资源总量 2642 亿吨,其中累计查明铁资源储量 715 亿吨,未查明铁资源量 1927 亿吨,探明率为 27% ;铝土矿找矿预测靶区 751 个,预测 1000 米以浅铝土矿资源总量 167 亿吨,其中累计查明铝土矿资源储量 32 亿吨,未查明铝土矿资源量 135 亿吨,探明率为 19%,尚有很大找矿潜力。
待查明铁矿资源集中分布于辽宁鞍山—本溪、河北冀东、四川攀枝花等地区(图2-3)。
图2-3 中国铁矿资源潜力分布示意图
待查明铜矿资源集中分布在西藏冈底斯、班公湖、西南三江、新疆东天山、内蒙古大兴安岭和中东部铜矿山深部及外围。
按照“边开展调查、边出成果、边广泛应用”的原则,全力进行成果的及时转化、应用。一是以矿产资源潜力评价阶段性成果为基础编制《中国能源与重要矿产资源潜力及保障能力分析》,为立足国内提高矿产资源保障程度的重大决策提供了科学依据;二是圈定的一批整装勘查区和重要找矿远景区在编制全国地质矿产保障工程、“十二五”地质矿产勘查规划部署和找矿突破战略行动纲要中得到充分应用;三是直接应用于地方规划编制中;四是直接应用于找矿实践中,取得一系列重大找矿突破,辽宁鞍山 — 本溪、河北冀东、四川攀枝花等示范区成果有望为扩大老矿区铁矿资源储量规模、扩大矿山产能提供资源基础。
王世辉 王有智 许承武
(中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江 大庆 1637121)
摘 要:鹤岗盆地煤炭资源量大,是黑龙江省主要的产煤盆地之一,2009年大庆油田成功部署和施工的 鹤煤1井,对认清鹤岗盆地煤层气资源量和资源潜力具有重要意义。本文基于煤田和油田的钻井和地震等资 料对鹤岗盆地煤层气进行了成藏条件分析,基于地震等资料的构造条件分析认为,鹤岗盆地张性断层发育,期次多,发育复查,互相切叠,不利于煤层气的保存。利用煤田钻井资料及鹤煤1井资料,对鹤岗盆地煤层 特征分析,认为南山矿、新一和鸟山矿的煤层厚度大,累计厚度一般均大于60m,主力煤层单层厚度达10m 以上;其主力煤层埋深适中,鹤煤1井揭示主力煤层埋深均在1000m以上;煤阶适中,一般以气肥煤为主,向东部随埋深增大而增大;通过已钻探的煤层气井统计分析,鹤岗煤田含气性南部较低,北部含气量高,可 达到工业开采标准;鹤煤1井的储层特征分析表明,鹤岗盆地大部分煤层储层物性较差,只有少量煤层割理 发育,适合开采煤层气。综上认为鹤岗盆地南山矿、新一和鸟山矿矿区显示出较好的富集潜力,对三个矿区 进行了资源量的估算,储量十分可观,为303.75×108m3。综合分析认为鹤岗盆地的张性断裂导致构造煤的 发育、勘探力度不够和针对构造煤的勘探方法的不清,是制约鹤岗盆地煤层气勘探实现突破的核心问题。
关键词:鹤岗盆地;煤层气;成藏条件;资源量
Coalbed Methane Resources Potential Analysis in Hegang Basin
WangShihui,WangYouzhi,Xu Chengwu
(Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company,CNPC,Daqing 1637121,China)
Abstract:Hegang Basin has rich coal resources.It is one of the major core-production basins in Heilongjiang Province.The HM-1 well has a great significance for recognizing Hegang coalbed methane resources and resource potential,which was successfully designed and constructed by Daqing Oilfield in 2009.By studying well data and seismic data from coalfield and oilfield,this paper analyzed the condition of coalbed methane accumulation about Hegang Basin.Tensional faults develop Hegang Basin which are disadvantages for coalbed methane to store.Utilizing the data from coalfield and the HM-1 well to analyze the coal bed character of Hegang Basin,which make us know that the coal bed thickness is big in Nanshan zone,Xinyi zone and Niaoshan zone.The cumulative thickness generally is bigger than 60 meters.The layer thickness of the major coal bed can be 10 meters above.The major coal beds were buried moderately,which of the HM-1 well were buried in the depth of 1000 meters above.The Ro of coal is in the right range.Most of which is gas-fat coal.The coal rank increases eastward as the buried depth deepen.Through the analysis of drilled coalbed methane wells,we found that the gas potential is low in the southern part and high in the northern part of Hegang Basin.These data accord with industrial production exploration standard.Through the study of reservoirs character of HM-1 well,it indicates that the physical properties of most of reservoirs is bad,only a few development of coal cleat for coalbed methane.To sum up that the Nanshan zone in Hegang Basin,Xinyi zone and the Niaoshan zone show good potential for enrichment.For estimating the resource of the three zone we found that reserves are substantial,as 303.75×108m3.Comprehensive analysis shows that tensile fracture led to the development of deformed coal,inadequate exploration and unclear exploration methods for deformed coal,which are the core issue of restricting the Hegang Basin coalbed methane exploration to achieve a breakthrough.
Key words:Hegang Basin;coalbed methane;reservoir forming conditions;resource extent
1 盆地概况
鹤岗盆地位于黑龙江省小兴安岭东麓与三江平原的接壤处,呈近南北向分布,北起四方山菜地,南 至阿凌达河,西临永利-蔬圆一带,东迄新华-圆头山一线,南北长约100km,东西宽约28km。鹤岗 盆地煤炭资源开发较早,由北到南依次为石头庙子、兴山、新一、鸟山、南山、大陆、富力、峻德、新 华等10个矿区,工业储量16×108t,可采储量8×108t[1]。
2 煤层气勘探开发现状
随着美国煤层气勘探理论和开发技术的不断突破,带动了世界上30多个重要产煤国的煤层气研究 与发展[2~4]。1989年联合国环保署援助项目 “中国煤层气资源开发” 的实施,正式拉开了我国煤层气 地面开发研究的序幕。通过与美国煤层气成功开发煤层气盆地的类比[5~7],鹤岗盆地成为重要的煤层 勘探区之一。
鹤岗地区对矿井瓦斯的商业利用价值认识较早,1984年开始使用抽放瓦斯作为优质燃料,1992年 开始进入居民实用阶段至今。目前,仅在南山矿实现了瓦斯抽放综合利用[8~9]。
鹤岗盆地煤层气勘探始于1998年,中联煤层气公司、黑龙江省计委、鹤岗矿务局、黑龙江省煤管 局、鹤岗市政府5个单位联合,在峻德、兴安地区施工了两口煤层气参数井兼生产试验井(HE-01、 HE-02)。2002年,中联煤层气公司、黑龙江计委、黑龙江省煤田地质局在南山、新一、鸟山区进行 勘探,布置了4口煤层气参数井兼生产试验井(鹤参3、鹤参4、鹤参5、鹤参6),先期施工了一口参 数井(鹤参3)。2009年,中联煤层气公司在新一地区施工了一口试验井,对该井进行排采试验,日产 气量达到1400m3/d。
2009年11月21日鹤岗发生重大瓦斯爆炸,为落实省和油公司领导指示精神,体现大庆油田社会 责任,2009年至2010年大庆油田本着降低安全事故和解决环境污染的初衷,在新一矿和鸟山矿施工三 口煤层气评价井,取得较好的效果。
随着煤层气勘探力度的加大,对鹤岗盆地资源前景有了较为明确的认识,经充分分析研究确定南 山、新一和鸟山矿区为今后勘探开发的重点靶区,但由于成藏条件较为复杂,给勘探工作带来一定的 困难。
3 成藏条件分析
3.1 构造特征
区域构造通过对煤层生成和赋存状态的控制作用,影响到煤层气的生成和富集。因此,正确认识煤 田区域构造特征是分析煤层气资源赋存规律的基础。
3.1.1 区域构造特征
鹤岗盆地位于佳木斯地块的西北部,盆地西缘为南北走向的牡丹江断裂,盆地东南边界为依兰—伊 通断裂(图1)。盆地基底主要由前古生界麻山群、黑龙江群深变质岩系及元古宙混合花岗岩、华力西 期花岗岩等共同组成。鹤岗盆地由四个一级构造单 元组成,自西向东为:红旗断陷、连二岭—伏尔基 河隆起、宝泉岭断陷、都鲁河隆起,总体表现为 “坳隆相间” 的展布特征。
图1 鹤岗盆地构造分区图
3.1.2 煤田区构造特征
鹤岗煤田为一走向近南北,向东倾斜的单斜构 造,倾角15°~35°。受基底刚性的影响,盆地内褶 皱作用较微弱,断裂构造十分发育,以正断裂为主,可分成南北向、东西向、北北东向、北东向、北东 东向、北西向和北北西向多组。断裂数量多、期次 多,相互截切、交织在一起,造成断裂构造格局复 杂化。
张性断层的开放性不利于煤层气的保存。由于 受到拉张作用,断面附近由于构造应力释放而成为 低压区,煤层中吸附甲烷大量解析,从断面逸散,对煤层气藏起到破坏作用。
3.2 含煤地层特征
3.2.1 煤层厚度
鹤岗煤田主要含煤地层为下白垩统城子河组,含煤地层总厚730~1310m,煤田共发育40余层煤,其中可采及局部可采煤层36层,主要可采煤层[10] 包括3#、11#、15#、17#、18#、21#、22#、30#、 33#9个煤层(图2),其中主力煤层为11#、15#和 18#煤层(图3)。
图2 鹤岗盆地城子河组煤层平均厚度统计直方图
从全区煤层发育情况来看,煤层厚度大连续性好,具备良好的资源潜力。整体上以新一矿为中心向 南、向北逐渐变薄,其中煤层厚度大于60m的主要分布在新一、南山和鸟山矿,兴安、峻德矿的只在 局部地区发育(图5)。鹤煤1井揭示的煤层累计厚度达到100m以上,新一矿显示出较好的勘探前景。
3.2.2 煤层埋深
鹤岗盆地煤层在西缘埋藏较浅,甚至出露地表,向东埋藏逐渐加深,但煤层厚度变薄。依据煤田钻 井资料和鹤煤1井揭示的煤层情况(图4),煤层最大埋深在1000m以浅,矿区边界以外没有钻井控制,依据地震解释推测其最大埋深可达2000m。鹤岗盆地煤层埋藏深度适中,有利于煤层气的勘探开发[5]。
图3 鹤岗盆地主采煤层剖面对比分布图
图4 鹤煤1井煤层厚度与埋深棒状图
3.2.3 煤阶
相同地质条件下,通常认为煤层含气量随煤的变质程度增大而升高。鹤岗煤田以低—中等变质的气 煤、肥煤为主,煤阶由西向东随埋藏深度的增加煤的变质程度增大;由于燕山期岩浆岩的侵入,使煤层 发生了热接触变质作用,使得煤的变质程度由南向北煤质逐渐增高(图4)。峻德、兴安矿区以气煤和 长焰煤为主,中部的富力、南山、新一矿区为肥煤,鸟山矿区变为焦煤,兴山矿东部分布有贫煤和无烟 煤(图6)。因此,鹤岗盆地煤层含气量北部高于南部。
3.3 煤层含气量
通过分析HE-01、HE-02井的测试结果,发现各煤层含气量均较低。HE-01井含气量为1.14~ 2.41m3/t,平均为2.3m3/t。HE-02井煤层含气量较高,1.06~5.01m3/t。
从鹤煤1井的测试结果上看,煤层气含量较高,鹤煤1井共解析样品23个,含气量基本大于 2m3/t。620~654m井段的含气量都在5m3/t以上,最高可达9.3m3/t,甲烷浓度在80%以上,已经达到 工业标准。
图5 鹤岗盆地煤层累计厚度分布图
图6 鹤岗盆地11#煤层煤阶分布图
3.4 煤储层物性特征
物性因素主要包括孔隙、渗透率、割理、吸附能力、储层压力、解析压力等。从前人研究的结果可 知,鹤岗盆地的孔隙度和渗透率均较低[11]。通过对鹤煤1井23块样品的观测认为新一矿地区构造煤发 育,以暗煤为主,含少量亮煤,煤体结构破碎,以粉煤为主,含少量碎块,割理无法观测(图7)。表 1中651.73-652.13井段含气量高,达到9.3m3/t,含气饱和度为67%,储层压力和解析压力较高,适 合进行压裂改造进行煤层气解析排采。
图7 鹤煤1井煤岩类型、割理裂缝照片
表1 鹤煤1井储层物性参数表——储层压力为按压力梯度为0.77MPa/100m的估算值
4 煤层气资源预测
通过分析鹤岗地区基础地质条件、综合前人研究结果和鹤煤1井取得的相关数据,认为新一、鸟山 和南山地区是今后煤层气勘探的最有利区。考虑到目前得开采能力和经济因素,将1500m作为界限,对新一、鸟山和南山矿区的煤层气资源量进行了预测。南山矿煤炭资源储量为9.03×108t,煤层气储量 为139.5×108m3/t,新一、鸟山矿区煤炭资源量为22.32×108t,煤层气资源量为164.2×108m3/t。
5 结论
(1)在充分剖析鹤煤1井实测数据的基础上,对鹤岗盆地的基础地质特征,煤层埋深、厚度、变 质程度、煤层含气性和储层特征等成藏条件进行系统的研究,认为鹤岗盆地具备成为重要煤层气开发基 地的潜力,目前制约鹤岗盆地实现突破的关键因素是勘探力度不够,对于构造煤的勘探方法认识不清。
(2)鹤岗盆地煤层以气煤和肥煤为主,演化程度中等;含气量和含气饱和度相对较低,但是厚层 的煤和较小的层间距可以弥补演化程度低导致的气源不足;煤岩以粉煤为主,破碎较为严重,给后期压 裂改造工艺带来了不小的挑战;盆地后期改造强烈,张性断裂发育,构造煤广泛分布,对煤层气勘探来 说是一把双刃剑,构造煤既可以成为煤层气高富集区,又可以破坏煤层气成藏。
(3)虽然鹤岗盆地构造较为破碎,但是中部的南山、新一和鸟山矿区煤层气资源丰富,储量可观。鹤煤1井的成功钻探证明了大庆油田具备开发煤层气的实力,掌握较为成熟的煤层气勘探方法,同时树 立了尽早实现煤层气工业突破的信心。
参考文献
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如果用我国各省区煤炭资源在全国煤炭资源中所占的比重来衡量,新疆的煤炭资源是最多的。新疆煤炭资源的特点可以概括为量大、面广、质好、单层厚度大、品种牌号齐全等。
(一)新疆煤炭资源量位居各省区之首
新疆地域辽阔,煤炭资源丰富。已发现大大小小的含煤盆地有 27 个,含煤岩系分布面积约 31 万平方千米。全疆预测 2000 米以浅煤炭资源量 2.19 万亿吨,占全国预测资源总量的40%,居全国首位。目前已发现煤矿产地 187 处,其中大型煤矿 20 处,中型煤矿 57 处。已探明储量 345 亿吨,在全国居第五位。煤层多、厚度大,煤层单层最大厚度达 146.95 米。煤层相当部分出露地表或埋藏较浅,不少矿区可露天开采。煤的品种、牌号齐全,煤质优良。
根据新疆煤炭资源赋存和区域地质特征,区内划分为阿勒泰、准噶尔、天山、塔里木和昆仑 5 个含煤区,进一步划分出 27 个含煤盆地,57 个煤田(煤产地或煤矿点)。在 27 个含煤盆地中,煤炭资源主要分布在准噶尔含煤盆地、准噶尔界山山间盆地、吐哈含煤盆地、伊犁含煤盆地,其他含煤盆地资源量较少。由于塔里木、吐鲁番、准噶尔等盆地中心地带煤层埋藏深,埋藏深度超过了 3000 米,现阶段的技术条件不具备开采价值,含煤盆地的资源只预测到 2000米以浅。预测资源量主要分布在准噶尔含煤盆地和天山山间含煤盆地内,塔里木盆地北缘也有部分分布,其他地区量少。
在 57 个煤田(煤产地)和煤矿点中,煤炭资源主要集中在准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田、准南煤田、哈密煤田、托克逊煤田、托里-和什托洛盖煤田、库车-拜城煤田等主要煤田内。
预测资源量超过 100 亿的煤田有:准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田、准南煤田、哈密煤田、鄯善煤田、达坂城煤田、三塘湖煤田、罗布泊煤田、库米什煤田、昭苏-特克斯煤田、泥勒克煤田、焉耆煤田、喀姆斯特煤田、淖毛湖煤田、巴里坤煤田、野马泉煤田、后峡煤田、托克逊煤田、和布克塞尔煤田、托里-和什托洛盖煤田、库车-拜城煤田等 24 个,约占预测资源量的 98%,其中预测资源量超过 1000 亿吨的煤田有准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田等 5 个,约占预测资源总量的 60%。
含煤地层以侏罗系中、下统陆相含煤建造为主,特别是在北疆和东疆分布面积广、含煤性好,其煤炭资源量约占资源总量的 99.9%,其中中侏罗统的煤炭资源量占 73.2%。如果把侏罗系覆盖层掀开来看,新疆侏罗系的煤层就是一个煤的海洋。石炭系、二叠系含煤地层仅在个别点上有分布,而且面积小,厚度薄而不稳定,含煤性差,不成规模。
(二)新疆主要煤田的含煤特征
大南湖-梧桐窝子煤田:位于哈密南部,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组,含煤 20余层,平均煤层总厚 75 米。煤种以长焰煤、褐煤为主。煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 35°。水文地质条件简单,已具备开发条件。
沙尔湖煤田:位于哈密西南部,含煤地层为侏罗系中统西山窑组,含煤 20 余层,煤层总厚 180 余米。煤种以长焰煤、褐煤为主。戈壁沙漠地貌,煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 45°。干旱缺水,水文地质简单。
三塘湖煤田:位于巴里坤县北,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统为八道湾组,含煤3 ~ 7 层,煤层厚度 20 余米。煤种为长焰煤。戈壁沙漠地貌,煤层埋深 0 ~ 2000 米,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 35°。干旱缺水,水文地质简单。
淖毛湖煤田:位于伊吾县东部,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统三工河组,含煤 9层,煤层厚度 17 ~ 35 米。煤种为长焰煤。戈壁沙漠地貌,煤层局部出露地表,深部超过 1000米。构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 15°~ 35°。干旱缺水,水文地质条件简单。
哈密煤田:位于哈密西部,含煤地层为侏罗系下统八道湾,含煤 2 ~ 4 层,煤层总厚 15 米。煤种为长焰煤、不黏结煤。戈壁沙漠地貌,煤层埋深在1000米以浅,地质构造为一复式向斜构造。发育次一级背向斜构造,向斜宽缓,地层倾角 5°~ 25°。断层稀少,水文地质由简单至较复杂。
准东煤田:位于吉木萨尔县、奇台县、木磊县境内,主要包括老君庙、北塔山、火烧山、滴水泉、吉木萨尔等矿区,地表全为戈壁沙丘。含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,西山窑组含煤 1 ~ 16 层,煤层总厚 60 余米。八道湾组含煤 1 ~ 4 层,煤层厚度 5 ~ 7 米。煤种为长焰煤、不黏结煤。水文地质条件简单。煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 40°。开采技术条件好,可供建设大型煤矿的后备资源。
库车-拜城煤田:位于库车、拜城县城北部,含煤地层为侏罗系中统克孜勒努尔组,下统杨霞组、塔里其克组,含煤 5 ~ 16 层,煤层总厚 8 ~ 55 米。煤种为瘦煤、焦煤、气肥煤、长焰煤、不黏结煤等。水文地质由简单至较复杂,煤层由东向西,倾角由缓倾斜变为急倾斜。各矿区煤层赋存浅、开采技术条件好。
准南煤田:东起吉木萨尔县水西沟,西至乌苏县四棵树,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组。西山窑组含煤 40 余层,煤层总厚 50 余米,局部可达 100 多米。煤种为气煤、长焰煤、不黏结煤等。下统八道湾组,含可采煤层 10 余层,煤层总厚度 8 ~ 68 米,煤种为焦煤、气肥煤、气煤等。低山丘陵地貌,煤层埋深较浅,部分出露地表,深部超过 1000 米。构造以背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 40°。煤层倾角东西两头缓中间陡,开采技术条件较好,水文地质条件由简单至较复杂。
伊宁煤田:位于伊宁市北部和南部察布查尔,含煤地层为侏罗系中下统水西沟群的西山窑组、三工河组、八道湾组,含 12 ~ 15 层,煤层总厚 40 余米。煤种为长焰煤、不黏结煤等。地质构造为一北西西向展布的复向斜构造和开阔的不对称复向斜构造。水文地质条件由简单至较复杂,可供建设大型煤矿的后备资源。
尼勒克煤田:位于伊宁市东部的喀什河谷地带,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 22 层,煤层厚度 33 ~ 101 米,可采煤层 11 层,厚度 40 ~ 59 米。煤质为低硫、低磷、低灰的不黏结煤、气煤等。构造以背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 45°~ 75°。断层较发育,水文地质条件由简单至较复杂。开采技术条件好。
托里煤田:位于托里县及额敏县境内,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 33 层,厚度为 15 ~ 36 米,煤种为长焰煤、不黏结煤等。为一向北倾斜的单斜构造,地层倾角 12°~ 33°。断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
和什托洛盖煤田:位于和布克塞尔县和什托洛盖镇东,含煤地层为侏罗系中统西山窑组。含可采煤层 12 层,平均煤层厚 10 米。煤种为长焰煤、不黏结煤等。构造位置处于和什托洛盖盆地中段北侧,地层平缓,南倾单斜构造,倾角 9°~ 22°,断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
托克逊煤田:位于托克逊县西部,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组。含煤层数最多可达 30 层,可采煤层 1 ~ 8 层,煤层总厚为 9 ~ 12 米,煤种为长焰煤、不黏结煤等。构造为一宽缓的背斜、向斜构造,地层倾角 15°~ 45°,断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
艾维尔沟煤田:位于乌鲁木齐东南,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤层数最多可达 32 层,可采煤层 1 ~ 8 层,可采总厚 9 ~ 22 米,煤种为瘦煤、焦煤、气肥煤、长焰煤、不黏结煤等。总体为南倾单斜构造,地层倾角 20°~ 70°,西陡东缓,断层较发育。水文地质条件复杂。
吐鲁番煤田:位于吐鲁番市东,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 9 层可采 8 层,平均可采厚 51.1 米。地质构造为不对称的东西向向斜,北翼地层陡立,南翼缓倾斜,煤层倾角20°~80°,断层不发育。煤种为长焰煤、不黏结煤等。水文地质条件由简单至较复杂。
(三)新疆煤质分布特征
新疆煤质种类较齐全,多以中低变质的长焰煤、不黏结煤和弱黏结煤为主。其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤。高变质烟煤和无烟煤以及褐煤仅在部分矿点有分布。高变质烟煤和无烟煤分布在石炭系和二叠系含煤地层中,中低变质的烟煤分布在侏罗系含煤地层中。褐煤仅在克拉玛依、和什托洛盖、大南湖煤田等侏罗系中有发现。炼焦用煤在艾维尔沟、阜康、库车、拜城、他什店、尼勒克、巴里坤、哈密野马泉等地有分布,其他地区均以长焰煤、不黏结煤、弱黏结煤居多。其中,可供炼焦的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤占预测资源总量不到 20%,炼焦用煤相对较少。
侏罗系煤层的宏观煤岩类型以半亮煤和半暗型居多,成条带状分布。显微煤岩组分多以亮暗煤和暗亮煤为主,有机组分中以镜质组和丝质组为主,半镜质组和稳定组分较少。镜质组最大反向率一般在 0.4% ~ 0.7% 之间。煤中的无机质组分和矿物质以粘土类和黄铁矿居多,多以条带状和侵染状散布于煤层中。
石炭纪、二叠纪的煤层为富灰-中灰、特低硫-低硫煤。侏罗纪的煤层多为中灰-低灰、中硫-特低硫煤,是良好的动力用煤和炼焦配煤。
一、煤炭在我国能源结构中的重要作用
煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富,煤炭资源分布面积约60多万平方公里,占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价,全国煤炭资源总量5.57万亿吨,煤炭资源潜力巨大,煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占25%,详查资源仅占17%。探明储量达到10202亿吨。其中可开采储量1891亿吨,占18%,人均占有量仅145吨,低于世界平均水平。国务院制订的《能源中长期发展规划纲要(2004-2020)》(草案)指出“要大力调整优化能源结构,坚持以煤炭为主体,电力为中心,油气和新能源全面发展的战略”。鉴于我国“多煤、贫油、少气(天然气)”的特点,在今后一段相当长的时间内,能源结构仍然以煤炭为主,煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我国一次能源生产的70%以上,在我国能源结构上占主要地位,有举足轻重的作用。
根据我国全面建设小康社会的需求,煤炭消费的趋势将有明显上升。在煤炭消费用户的构成中,电力、冶金、建材、化工4个行业煤炭消费量占煤炭消费总量从1990年的50%提高到2004年的84%,其中电力占51.8%,冶金11.64%,化工10.5%,建材10.06%。电力用煤的消费量从1990年占27%提高到2004年的51%,将近增长一倍。
二、我国煤炭工业发展现状
进入21世纪,我国煤炭工业快速发展,2000年全国产煤9.9亿吨,2001年产煤11.04亿吨,2002年13.8亿吨,2003年16.67亿吨。2004年全国产煤19.56亿吨,占全国一次性能源生产总量的74.3%,当年煤炭销售量为18.91亿吨,占全国一次性能源消费总量的65%,均居世界第一位。2005年煤炭产量达21亿左右,创历史最高水平。全行业实现整体盈利,生产力水平显著提高,产业结构调整取得重大进展。一些企业开始跨地区、跨行业的产业联合,煤、电、化、路、港、航产业链开始形成,形成了一批在国内领先、在国际上具有一定竞争力的大集团,如神华集团、山西焦煤集团、兖州矿业集团等。我国煤炭产量急剧上升,得到了全世界的关注。
煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业,我国的煤炭产量已是世界第一位,是煤炭生产大国,现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备在大中型煤矿大量使用。同时,我国煤炭开采技术装备总体水平低,煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构。技术和装备水平低。全国煤矿非机械化采煤60%。大中型国有重点煤矿装备水平较先进,但设备老化程度较大;小型矿井生产技术装备水平极低,煤矿生产工艺落后,作业人员过多、效率低。
保障煤炭供应是国家加强煤炭工业宏观调控的重点之一,挖掘煤炭生产潜力,加快大型煤炭基地建设,是重要措施。为此,只有大幅提高大中型煤矿产量,才能在保障煤炭稳定供应的前提条件下,遏制小煤矿发展和淘汰小煤矿,完成煤炭生产结构优化调整。1998年12月以来,国家对煤炭产业结构进行了重大调整,关闭了五万多处小煤矿,淘汰了一批落后的生产能力,通过宏观调控,煤炭生产形势好转,供求关系趋于平衡。目前我国煤炭生产企业2.5万多家,其中规模以上的企业约占60%左右,2005年计划关闭2000多家小煤矿。
300米
第一节 资源现状
一、含煤地层及煤层和煤质
新疆含煤地层有中石炭统黑山头组,上二叠统扎河坝组,上三叠统塔里奇克组,下侏罗统八道湾组(哈玛沟组,康苏组)及中侏罗统西山窑组(塔什店组、克孜勒努尔组、阳霞组、杨叶组)、八道湾组、西山窑组为主要含煤地层,遍布全疆各煤盆地。塔里奇克组为次要含煤地层,主要分布在库拜煤田。黑山头组,扎河坝组出露在阿勒泰地区吉木乃—富蕴县一带,为局部含煤地层,但煤质变质程度高,黑山头组属贫煤—无烟煤阶段,扎河坝组属瘦煤—焦煤阶段。
八道湾组和西山窑组分布于区内各煤田,分布广、面积大。八道湾组在和什托洛盖煤田含可采煤层3~7 层,可采总厚4.07~13.8米;准东煤田含可采煤层8层,总厚25 米;准南煤田含可采煤层5~25 层,总厚9~48.5 米;吐—哈煤田含可采煤层1~18层,总厚6~31.2米,伊犁煤田含可采煤层4~7层,总厚9~48.5米;塔什店煤田(哈玛沟组)含可采煤层5~8 层,总厚8~10.9米;库拜煤田含可采煤层1~5层,总厚0.8~9.03米。
本组煤种较齐全,以长焰煤、不粘煤、气煤为主,肥煤、焦煤、瘦煤次之。
西山窑组在和什托洛盖煤田含可采煤层12~16 层,总厚8~25.1米;准东煤田含可采煤层2~14 层,总厚5.97~76 米;准南煤田含可采煤层3~55 层,总厚8.8~134.7 米;吐—哈煤田含可采煤层3~25米,总厚14.73~85.75米;伊犁煤田含可采煤层3~12层,总厚8~25.1 米;塔什店煤田含可采煤层6~13 层,平均总厚11米,库拜煤田含可采煤层11层,平均总厚11.88米;
本组煤种以低灰、低硫长焰煤、不粘煤、气煤和贫煤为主,局部为瘦煤、焦煤和肥煤。
塔里奇克组主要分布在库拜煤田,含可采煤层1~13层,可采总厚1~33.7米,为低灰、低硫、肥煤和瘦煤。
二、资源储量
(一)查明资源储量
新疆煤炭资源储量丰富,截至2005 年底,累计查明资源储量1023.04亿吨,其中基础储量133.79 亿吨,资源量889.25 亿吨,约占全国煤炭资源10%,在全国各省区中排第4位。
在已查明储量中,长焰煤、不粘煤和弱粘煤为主,约占已查明储量的91%,其次为气煤、肥煤和焦煤约占8%,高变质的瘦煤、贫煤和无烟煤储量很少。
2005年全区上储量表的煤产地 319 处,其中,大型矿区45处,中型15处,小型259处。
查明储量中大于100亿吨的煤田有4 个,即:准南煤田西段、准东窑头泉、大南湖和沙尔湖。
50~100吨的煤田7 个:乌鲁木齐煤田、吐鲁番七泉湖煤田、艾丁湖煤田、克尔碱煤田、阜康三工河煤田、和什托洛盖煤田、三道岭煤田。
5亿~10亿吨煤矿区6个:乌鲁木齐芦草沟矿区、铁厂沟矿区、艾维尔沟矿区、库仑铁布克矿区、俄霍布拉克矿区、伊北煤矿区。
(二)保有资源储量
截至2005年底,新疆煤炭保有资源储量1008.2 亿吨,其中,储量55.29亿吨,基础储量122.39亿吨,资源量885.82 亿吨,各煤田保有储量详见表4-3-1。
表4-3-1 2003年新疆主要煤田保有储量表 单位:亿吨
从表4-3-1 可知,保有储量最多的是吐哈煤田(45.9%),其次是准南煤田(28.61%),两处合计与全区煤炭储量的74.51%,如果再加上准东煤田(13.84%),达到88.35%。三处煤田集中了全区煤炭储量的88.35%,可见新疆煤炭资源储量的高度集中。
保有储量中,主要煤炭种类是长焰煤占71.74%,其次是不粘煤占18%,气煤6.5%,这3种煤占了总量的96.2%,剩余的其他煤种总共才占3.8%,其中肥煤0.69%、焦煤0.68%,详见表4-3-2。
表4-3-2 2005年新疆保有储量各煤种比例表
(三)煤炭资源地域分布
新疆煤炭资源分布广泛,全疆14 个地(州、市)中有13 个都有煤的分布,只有博尔塔拉州为无煤区。但储量十分集中,天山及其南北坡煤丰,南、北边远地区煤贫,和田、喀什、克孜勒苏州和阿勒泰地区缺煤。哈密地区、乌鲁木齐、吐鲁番地区、昌吉州、塔城地区、伊犁地区和阿克苏地区共占全区保有储量的98.30%,其中哈密大南湖煤田查明保有储量为143.81 亿吨,沙尔湖煤田224.57亿吨,准南煤田西段157.5 亿吨,奇台窝头泉煤田132.68亿吨,都是百亿吨以上的特大煤田。而南疆的和田、喀什和克孜勒苏州三地州只有全区煤炭保有储量的0.15%,阿勒泰也只有全区保有储量的0.05%,详见表4-3-3。
表4-3-3 2005年新疆煤炭资源保有储量地域分布表 单位:万吨
第二节 开发利用现状
新疆煤炭开发利用长期处于稳定增长状态,从1995 年的煤炭生产量2545.2 万吨,发展到2005 年的3942.29 万吨。而经过产业结构调整,淘汰9 万吨/年以下矿井,矿山企业逐年减少,从1995 年的973 个矿山企业,减少到2005 年的586 个,详见表4-3-4。
表4-3-4 新疆煤炭资源开发利用情况一览表
煤炭是自治区固体矿石产量最多的矿种,2005 年生产煤炭3942.29万吨,占全区固体矿石产量45.51%;实现工业产值26.93亿元.煤炭产品13 种,有焦煤、1/3 焦煤、肥煤、气煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤、风化煤、未分牌号煤等。
自治区3个国有重点煤矿:乌鲁木齐矿务局、哈密矿务局、艾维尔沟煤矿,2003 年分别生产原煤 412.48 万吨、382.8 万吨、97.94 万吨。总产量为 893.22 万吨,占自治区原煤产量的31.56%,再加上其他国有煤矿,共计生产原煤1364.36 万吨,占到全区原煤产量的48.21%。
2003年原煤生产主要集中在乌鲁木齐、昌吉、哈密、塔城、阿克苏、伊犁、吐鲁番8 个地(州、市)煤炭产量占全区原煤产量的96.8%。其中,原煤产量在500 万吨以上的有乌鲁木齐市、昌吉州;300~500 万吨的有哈密、塔城、阿克苏地区,100 万~300万吨的有伊犁州直属,详见表4-3-5。
表4-3-5 2003年各地(州、市)原煤开发利用情况表
第三节 资源优势及开发潜力与发展前景
一、资源优势
(1)煤炭是新疆的优势资源,储量丰富、远景可观、开发潜力大、发展前景广阔。已查明保有储量1008.2 亿吨,居全国各省(区、市)第4位,2000米以浅煤炭资源预测量18182.3 亿吨,占全国资源预测量的40.5%,居全国各省区之首。准噶尔煤盆地煤炭资源量7600亿吨,吐哈煤盆地资源量5100亿吨,都属世界级资源量5000亿吨以上的10个大型煤盆地之列。
(2)煤炭种类齐全,配套程度高,有褐煤、长焰煤、不粘煤、中粘煤、不粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤。以中灰—特低灰、低硫—特低硫、低磷—特低磷的长焰煤,不粘煤和弱粘煤为主,其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤。高变质的瘦煤、贫煤和无烟煤少。
中灰—特低灰、低硫—特低硫、低磷—特低磷是优良煤质、浅变质煤是煤炭液化和地下气化,实施煤炭洁净技术的理想煤质。
(3)大型煤田多,储量集中,有利于大规模开发利用,如哈密的煤换电工程,就是依托大南湖大型煤田而建设的。
(4)煤层多,煤层稳定,煤层厚度大,几个主要煤田的煤层总厚度一般都有几十米,100米,最大的可到182.24米。
(5)地质构造简单,地质变动小,煤层产状平缓,有利开发利用。
(6)水文地质条件和工程地质条件相对比较简单。
(7)煤炭资源集中分布于兰新、北疆、南疆三条铁路沿线,交通方便,经济比较发达,外部建设条件好。
二、开发潜力及发展前景
新疆是全国煤炭资源最丰富的省区,远景储量居全国第1 位。煤种齐全,配套性好,开发潜力大,发展前景好。
(一)准东煤田
主要含煤岩组是中侏罗统西山窑组,煤层数多,煤层厚度大,煤层间距小,煤层属稳定—较稳定型。煤层结构较简单,产状较缓,埋藏浅。煤质较好,低灰—特低灰,低磷—特低磷,高发热量,是良好的动力、化工和民用煤。预测资源量3747.6亿吨。
其中探明保有资源储量达13.84 亿吨。区内交通方便地形平坦,易于开发。
(二)准南煤田
区内煤炭资源丰富,有侏罗系下统八道湾组和中侏罗统西山窑组两个含煤组,煤层多,厚度大较稳定,结构较简单,层间距小,保有资源储量达274.30亿吨,预测资源量1831.45亿吨。
煤质较多,煤种齐全,配套性好。这一地区又是新疆工农业,经济较发达地区,交通方便陆路交通四通八达,煤炭开发利用前景广阔,尤其是今后环保型洁净煤开发的优选基地。
(三)和什托洛盖煤田
该煤田范围内,是新疆北部地区煤炭的主产区,含煤地层为下侏罗统八道湾组和中统西山窑组,其中已查明资源储量60.54 亿吨,预测资源量1019.43亿吨。是塔城、克拉玛依、阿勒泰等地煤炭供应基地。开发以民用和动力为主。
(四)吐哈煤田
煤炭丰富,探明储量较多,含煤以侏罗系下统八道湾级和中统西山窑组为主,煤层多,厚度大而稳定,结构较简单,探明保有资源储量440.16亿吨,预测资源量为5305亿吨。
煤质较好,低灰,低硫、低磷,高发热量。煤层埋藏浅,易采,交通方便,是新疆进入内地的门户,为以后环保型洁净煤的良好开发基地。
(五)伊犁煤田
煤层多,厚度大,储量丰富,含煤地层为侏罗系中—下统水西沟群的上、下两个含煤段,保有资源储量23.24亿吨。预测远景资源量4773亿吨。
煤层煤质较好,低灰、低硫、低磷,高发热量,属优质动力、民用煤更适宜开发环保型洁净煤。
伊宁地区与哈萨克斯坦相邻,在煤炭开发上除满足本地区工农业的需求外还可西出国境走向国际市场。开发利用前景看好。
(六)库拜煤田
区内煤炭资源较丰富,已探明保有储量16.37亿吨,预测远景资源量358.7亿吨。
煤质好,煤种较全,低灰、低硫、高发热量,有气、肥、焦瘦等各种煤类型,最适宜做炼焦及动力、化工、民用等多种用途,区内交通便利,煤炭开发利用前景较好。
(七)焉耆煤田
该区内亦有较多的预测远景资源量达594.1亿吨,保有资源量为8.36万吨。属低灰特低硫,高发热量煤,煤种以长焰煤、气煤为主。
煤田含煤岩系为侏罗系中—下统水西沟群的上、下两个含煤段,煤层多,煤层厚度较薄,可采层数较少。
该煤田位于新兴石油工业城库尔勒市的北侧,具有交通便利的优势,是开发环保型洁净煤的有利地区。
(八)其他煤田
除了以上7处主要煤田外,在南疆的塔里木盆地西缘和南缘还分布有一些构造盆地型的聚煤小盆地,如乌恰县托云盆地,阿克陶—叶城零星小盆地,和田地区的杜瓦—布雅盆地和甫鲁—吾鲁克赛、且末—若羌县江格沙依—艾西山间小盆地等。但这些小盆地成煤环境差,煤层少,极不稳定,含煤程度很低均属缺煤地区,可采煤量很小,形不成规模,是煤炭开发利用困难地区,新疆各地区煤田预测储量,详见表4-3-6、表4-3-7。
表4-3-6 新疆各地(州、市)煤炭资源预测资源量表 单位:亿吨
表4-3-7 新疆各煤田(煤矿区)预测储量表 单位:亿吨
第四节 煤炭供需形势与资源配置
一、供需形势
近年来由于石油价格上涨,带动了煤炭需求的增长,2001 年世界产煤45.64亿吨,比上年增长0.31 亿吨。2001 年我国原煤产量11.06 亿吨,从国外进口原煤249 万吨,出口原煤9012 万吨,原煤消费量为12.62亿吨,保持了煤炭的产需平衡。
新疆是我国原煤生产的重要省区之一,排名在第10 位上下。原煤产量以3.5%的增长率稳定增长。2003 年生产原煤3482.9 万吨,工业产值278632.0万元,其中,区内销售2884.9 万吨,调出自治区235.2万吨。消费量3129.7万吨,从区外购进235.2 万吨,进口0.4万吨,保持了产需平衡。
(一)煤炭需求情况
我区煤炭需求主要是火力发电煤消费量大,其次是民用煤和一般工业用煤。后者消费量波动不大,而前者常常是一个地区煤炭消费量增减的主要因素,下面是各地主要火力发电装备的用煤增长情况,详见表4-3-8。
表4-3-8 火力发电用煤增长情况表
(二)自治区煤炭消费量与产量预测
根据多年来我区煤炭产需平衡的状况,这里只对煤炭的产量作了预测,同时对各时段的煤炭储量需求也进行了预测。
2003年新疆煤炭产量3482.9 万吨,以此为基数,以自治区人民政府第十个五年计划中煤炭增长指标6.7%测算,对煤炭储量的需求,以可采系数0.4测算。
(三)各地区煤炭产量预测
各地区煤炭产量预测,采用6.7%的增长率与可预见用煤增长量相结合的方法进行预测。
二、煤炭资源配置
依据上述煤炭产量预测结果,以2003 年矿产储量表中的煤炭基础储量为依据进行配置,以减量法计算剩余储量和保证年限。
(一)自治区煤炭资源配置
自治区“十一五”和“十二五”3个时段的煤炭预测产量分别是:19633.4万吨、27176.4 万吨;对煤炭储量的需求量分别是49084万吨、67941万吨。以此进行资源配置后,还有剩余煤炭基础储量867747万吨,资源量8816310万吨,详见表4-3-9。
表4-3-9 新疆煤炭资源配置表
剩余基础储量还能保证2015 年之后有140 年的服务年限,剩余资源量的保证年限更长。这说明新疆煤炭资源储量丰富,可持续发展潜力大。
(二)各地区煤炭资源配置
全区12个产煤地区,煤炭资源丰、缺不均,相差悬殊,但都能保证“十一五”和“十二五”期间煤炭生产正常增长的配置需求,详见表4-3-10,如果要有重要煤炭建设项目,则应视各地的剩余储量多少进行配置。
根据各地保证“十一五”和“十二五”煤炭储量配置后,剩余储量的多少,以2015年的煤炭预测产量为基数,在不考虑增长因素的情况下,测算了2015 年之后保有煤炭储量(不含资源量)对生产保证年限,其结果以吐鲁番地区最长,为166年,和田地区最短,为17年,这大致说明了各地煤炭资源的丰、缺程度,更表明了各地区保有基础储量和生产规模的适应情况,详见表4-3-11。保证年限短的应加强地质勘查工作,提升煤炭资源量的级别,以保证有足够的煤炭基础储量,满足煤炭生产对资源的需求,或加强普查找矿,发现新的煤炭资源。保证年限长的、开发潜力大、发展前景好,应加大开发力度,积极推进资源优势向经济优势的转换。
表4-3-10 各地区煤炭资源配置表 单位:万吨
续表
续表
表4-3-11 2015年资源量各地区煤炭剩余资源储量表 单位:万吨
三、煤层气资源
(一)资源现状
煤层气是一种非常规天然气资源,是一种高效洁净资源,开发利用煤层气资源不仅改善我国能源结构,改善能源状况,而且能从根本上防止煤矿瓦斯事故,改善煤矿安全条件。我国煤层气甲烷含量大于等于4立方米/吨,据预测,全国埋深2000米以浅的煤层气总资源量为14.34 万亿立方米。新疆煤层气资源2202 亿立方米,居全国第11位。
煤层气在煤层中的储存状态,可分3种形式即吸附气、游离气和溶解气。吸附气是其最主要的存储状态,约占煤层气总量的80%以上,其次为游离气,而溶解气只占煤层气总量的1%左右。
煤层气含气性一般用含气量,甲烷浓度,资源丰度和含气饱和度加以评价。全国平均含气量介于4.0~27.1 立方米/吨之间,平均9.76 立方米/吨,煤层平均甲烷浓度 83.3%~97.0%,平均90.6%,资源丰度为0.06~8.77亿立方米/平方千米,平均为1.15亿立方米/平方千米,含气饱和度平均为45%。
煤储层物性参数主要包括孔隙率、渗透性、吸附—解吸性能和储层压力等。这些特征直接控制煤储层的含气性,影响煤储层渗透性能和煤层气的开采潜力。
新疆主要煤田和煤矿区,主要由侏罗纪的低—中变质阶段烟煤为主,总含气量较低。
(二)煤层气资源勘查开发前景
煤层气资源在全国来说都还处于起步阶段,不管是对资源的研究程度还是矿区的工程程度都很低,还需要做大量基础地质勘查工作后,才能对煤层气的开发利用前景作出全国客观的评价。
对我们新疆来说,煤层气资源的勘查研究程度同样也是很低的,所以要想作好新疆煤层气资源的开发工作,首先就要加强煤层气的基础地质研究工作,深入研究煤层气的控气地质因素,选择较有利的生、储聚气区开展煤层气的资源评价,重点对煤储层特征、渗透率、含气量及其开发利用前景进行分析评价,开展低渗透率煤储层煤层气的开发工艺研究,选择最有利地段,做煤层气地面开采的试验研究工作,取得经验后在全区推广。
椐国内外煤层气勘探开发选区评价参数,比较有利于开发的地区应具备如下条件:
(1)区内煤炭资源丰富,煤层分布面积大,煤层总厚度达8米以上,单层厚度2米以上,厚度稳定。
(2)煤层含气量达到 8 立方米/吨以上,渗透率 0.1 米/天以上。
(3)煤层埋深以300~1000 米为宜,煤层产状平缓,地质构造简单,存储条件好。
(4)距城市较近,便于利用。
根据以上条件,综合分析新疆主要煤田煤层气的赋存条件后认为:新疆的准南煤田、吐哈煤田、伊宁煤田、库拜煤田等4大煤田以及规模较小的准西北和什托洛盖盆地、焉耆盆地都是有着比较好的生、储煤层气条件的地区。这些煤盆地内煤炭资源储量丰富,煤层多,单层厚度大,煤层稳定和较稳定,且分布范围广阔,面积达数万平方千米以上,在这样广大范围的煤盆地中一定会存在一个乃至数个气量丰富、储存较好,适宜煤层气开发的有利区段,这些煤盆地的煤变质程度较低属中—低变质阶段,镜质组最大平均反射率RoX在0.5%左右,显微煤岩组分以镜质组和惰质组为主,生气能力较差,但吸附能力较强,地质构造多数较简单,断层少,产状较平缓,易于煤层气的保存而不易散失等有利煤层气生、储的客观因素。