陕西省煤炭煤层气资源概况
陕西省煤炭资源丰富,含煤面积5.71×104km2,埋深2000m以浅的煤炭资源蕴藏总量超过3800×108t,煤炭资源分布呈现北富南贫的特点,秦岭以北约占全省的98%,以南不足2%。成煤时代主要为石炭-二叠纪、三叠纪和侏罗纪,主要煤田有渭北石炭-二叠纪煤田、陕北石炭-二叠纪煤田、陕北三叠纪煤田、黄陇侏罗纪煤田、陕北侏罗纪煤田、商洛石炭-二叠纪煤田和镇巴侏罗纪煤田等七个煤田(图0.1)。各个煤田均有煤层气分布,但具有资源价值的煤层气主要分布在陕北石炭-二叠纪煤田、渭北石炭-二叠纪煤田和黄陇侏罗纪煤田。全省2000m以浅煤层气资源量13095×108m3,位居全国第三位。
0.1.1 陕西省主要煤田
渭北石炭-二叠纪煤田:东起韩城,西至耀县,地层走向由北东向南西展布,有渭北“黑腰带”之称。东西长约220km,南北宽37~50km,含煤面积近1×104km2,划分为铜川、蒲白、澄合、韩城四个矿区。总体构造为一向北西倾斜的单斜,倾角5°~15°。蒲白、澄合两矿区断裂构造较发育,断层多成为井田自然边界。煤系为山西组和太原组,含煤11层,可采者3~4层,即3#、5#、10#、11#煤层。煤类以瘦煤、贫煤为主。
黄陇侏罗纪煤田:东起黄陵,经宜君、旬邑、彬县、凤翔、千阳等,西至陇县,长约280km,宽30~40km,含煤面积约1.1×104km2,为一向北倾斜的单斜。煤田内多出现宽缓的背、向斜,倾角多在3°~10°之间,个别地段15°左右。构造线以东西向或北东向为主。煤系为侏罗系中统延安组,含煤4层,可采者1~2层。划分为4个矿区和一个勘探区,即:黄陵矿区、焦坪矿区、旬耀矿区、彬长矿区、永陇勘探区。煤类主要为不粘煤、弱粘煤,黄陵矿区有少量气煤。
陕北三叠纪煤田:含煤地层分布范围包括延安、子长、子洲、安塞、米脂、横山等县、市,南北长约75km,东西宽约30km,含煤面积约2200km2,为一向西倾斜的单斜,倾角1°~5°。煤系为三叠系上统瓦窑堡组,含煤7~15层,可采者1~2层,即3#、5#煤层,主采为5#煤。主采煤层的特点是薄而分布广,0.7m以上厚度仅分布于子长县境内,现仅规划一个矿区(子长矿区)。煤类为气煤。
陕北侏罗纪煤田:东北起于府谷至西南的靖边、定边,经神木、榆林、横山等县、市,长约300km,宽25~80km,含煤面积约17400km2。地层倾角1°~5°左右,为一大型向北西倾斜的单斜。煤层赋存稳定,划分为神府矿区、榆神矿区、榆横矿区和靖定预测区。煤系为侏罗系中统延安组,分五个含煤段,分别含5个煤层组,自下而上编为1#、2#、3#、4#、5#,主采煤层为1#-2、2#-2、3#-1、4#-2、5#-2五层。煤类主要为不粘煤、长焰煤,局部有弱粘煤。
图0.1 陕西省煤炭资源分布图
陕北石炭二叠纪煤田:分布于府谷、佳县、吴堡沿黄河以西一带,是山西河东煤田西延部分。以煤层埋深2000m为深部界线,划分为两个不相连接的分区,即府谷矿区和吴堡勘探区。府谷矿区与吴堡勘探区之间的佳县地区,因煤层埋深超过2000m,未作规划分区。煤田地层走向近于南北,为向西倾的单斜,断层稀少,褶皱不发育,地层倾角<10°。煤系地层为山西组和太原组,含煤10层,主要可采煤层为3#、8#、9#三层。煤类为焦煤。
0.1.2 陕西省煤层气资源
0.1.2.1 煤层气区块划分和资源量
根据全省煤田地质勘探钻孔的瓦斯资料,全省的煤层气可按含气量及平面分布特点划分为15个含气区,其中:①单层可采煤层烃类气体含量≥4m3/t,具有一定分布面积的矿区或勘探区,有渭北石炭-二叠纪煤田的铜川、蒲白、澄合、韩城矿区和陕北石炭-二叠纪煤田的府谷矿区和吴堡勘探区六个含气区;②单层可采煤层烃类气体虽≥4m3/t,但分布面积较小,并以孤立点出现的矿区或勘探区,有黄陇侏罗纪煤田的黄陵、焦坪、彬长矿区三个含气区;③单层可采烃类气体含量小于4m3/t的矿区或勘查区,有陕北侏罗纪煤田的神府矿区、榆神矿区、榆横矿区、孟家湾勘查区和陕北三叠纪煤田子长矿区,共五个含气区。
根据全省煤层气赋存情况,对韩城、澄合、蒲白、铜川、府谷、吴堡6个含气区计算了煤层气资源量。对黄陵、焦坪及彬长矿区,估算了煤层气资源量。全省1500m以浅共蕴藏煤层气资源量约13121×108m3(表0.1、表0.2)。
表0.1 石炭-二叠纪煤田煤层气资源量
表0.2 侏罗纪煤田煤层气资源量(埋深<1500m)
通过对煤田煤储层展布、煤层气含量、煤层渗透率、煤变质特征、煤的吸附性能等条件的综合分析,认为渭北与陕北石炭-二叠纪煤田煤层厚度大(图0.2),煤层埋深适中,甲烷含量较高,生、储、盖条件较好,目前有在建和生产矿井,是煤层气勘探开发的理想地区,并具有重要的理论和实际意义。
图0.2 陕西省煤层气资源分布图
彬长矿区至2007年底,已有下沟、火石嘴、水帘、亭南、大佛寺等煤矿生产,其中有的矿井瓦斯涌出量每分钟超过150m3,从目前井下抽放获得的资料分析,本区具有良好的开发前景。
0.1.2.2 不同含气区煤层气地质特征
(1)渭北石炭-二叠纪煤田
煤层的埋深主要受地形和构造的影响。煤田边浅部地层倾角较陡,一般20°左右,局部有直立甚至倒转现象,一般埋深小于500m。煤田的中深部,地层倾角变小,一般5°~10°,地形高差变化较大,在澄合、蒲白、铜川三矿区,地层倾向近于正北。黄土台塬区煤层埋深一般为600~1500m,低山区煤层埋深一般在1800~2300m之间。韩城矿区地层倾向北西,煤层在山区边部埋深仅为0~200m。
3#煤层厚0.18~9.26m,一般3.0m;4#煤层厚度0~3.56m,一般1.00m;5#煤层在韩城矿区厚0~7.19m,澄合矿区厚0.40~10.54m,蒲白矿区煤厚0~8.28m,铜川矿区煤厚0~8.18m;10#煤层澄合矿区厚0~7.39m,蒲白矿区厚0~20.25m,铜川矿区厚0~6.62m。
煤层裂隙、割理发育程度各可采煤层相近。一方面与宏观煤岩类型有关,光亮型和半亮型中,内生裂隙发育,一般为20条/5cm。另一方面,煤层的割理与构造的关系较为密切。韩城北区压性、压扭性构造较发育,不利于煤层割理的形成,并常形成构造煤,阻止了煤层气的运移和逸散,有利于煤层气的富集,从而使北区各矿为高沼矿,相对涌出量较高,下峪口矿可达55.3m3/t,桑树坪矿可达56.09m3/t,但煤层渗透性很低,并常出现瓦斯突出现象。韩城南区张性构造发育,有利于煤层割理形成,煤层渗透率最高达2.5×10-3μm2。
(2)陕北石炭-二叠纪煤田
陕北石炭-二叠纪煤田煤层的内生裂隙较发育,割理不发育,就影响孔隙度和透气性的因素而言,陕北煤的变质程度较低,有利于煤中大孔隙的存在,推测煤层的透气性较高。煤层埋深主要受后期构造影响。地层倾向正西,煤田边浅部沿倾向约5~10km的范围,煤层埋深从露头增加到1000m,中深部埋深在1000m以上,沿走向在佳县以西煤层埋深大于2000m,使煤田一分为二,即南部吴堡区和北部府谷区。
府谷矿区:东部以黄河为界,北以陕西与内蒙古自治区边界为界,西部延伸较远,但埋藏深度1500m的边界位于新民镇—三道沟乡一带。1500m以浅面积893km2,资源量140×108t,探明区面积200km2,资源量53×108t。矿区含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组,含可采煤层11层,自上而下编号为3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#-1、9#-2、10#-1、10#-2、11#,其中3#、4#煤赋存于山西组,其余赋存于太原组。主要可采煤层为4#、6#、7#、9#-2,其余为局部可采煤层,煤层埋深200~1200m。根据总体规划,划分为西王寨、冯家塔井田等。西王寨井田4#煤层厚度0.96~12.41m,平均6.93m,埋藏深度125.29~473.84m;6#煤层厚度1.16~5.29m,平均2.29m,埋深141.03~501.98m;7#煤层厚度0.80~7.52m,平均1.74m,埋深150.13~506.33m;9#-2煤厚度1.41~8.60m,平均3.20m,埋深171.76~543.60m。煤类均为长焰煤—气煤,该区是陕西省炼焦配煤基地之一。
吴堡矿区:南起吴堡县城,北至丁家湾乡,呈长条形沿黄河西岸南北向展布,南北长约26km,东西宽2.8~5.6km,面积93.1km2。按照总体规划,划分为柳壕沟井田和横沟井田,两井田以柳壕沟北断层为界。矿区内含煤地层为山西组下段和太原组,总厚度131m,含煤4~14层,其中可采煤层5层,可采煤层总厚度2.89~16.58m,平均9.05m,平均含煤系数9.4%。山西组含煤3层,自下而上编号分别是S3、S2、S1号煤层。其中S3煤层厚度0.31~1.34m,平均0.76m,埋藏深度284.24~952.50m,煤层底板标高-180~-360m,煤层整体向西倾斜,倾角5°左右;S2煤层厚度0.30~1.62m,平均0.99m,埋藏深度294.18~962.40m,煤层底板标高-190~-250m,煤层整体向西倾斜,倾角5°左右;S1煤层厚度1.20~5.10m,平均2.74m,埋藏深度301.41~969.92m,煤层底板标高-240~-350m,煤层整体向西倾斜,倾角5°左右。太原组含可采煤层1层,编号T1,煤层厚度3.51~8.98m,平均6.03m,煤层埋藏深度380.74~1074.28m,底板标高-285~-260m,煤层整体向西倾斜,倾角4.6°。1500m以浅含煤面积813km2,资源量90×108t,其中探明区面积78.5km2,资源量15.3806×108t。煤类为焦煤JM25为主,肥煤FM36、FM26次之,少量焦煤JM24、气煤QM34、瘦煤S13和S14、焦煤JM15及中粘煤1/2ZN23。由于埋藏较深、开采技术条件复杂,暂时尚未开采。
(3)黄陇侏罗纪煤田
黄陵矿区:位于陕西省黄陵县境内,东距县城约55km。受沮水河及其支流长期切割和侵蚀,基岩裸露,沟壑纵横。区内森林植被广泛分布。地势呈西北高而东南低,最高点位于野猪窝附近,海拔1537m,最低点位于索罗湾一带,海拔1022.75m,相对高差514.25m。属地形较为复杂的中—低山区。延安组为含煤地层,地表无出露,属一套生油含煤内陆碎屑河、湖沼相沉积。厚度7.44~135.18m,平均92.30m,区内呈南薄北厚的变化规律,可采煤层有2#、3#两层,2#煤层厚度0.05~6.75m,平均3.91m。3#煤层厚0.85~3.80m,平均厚2.09m,煤层厚度变化较大。煤类以弱粘煤为主,少量1/2中粘煤。勘探阶段发现有3个孔煤层中甲烷含量大于4m3/t,分布面积约15km2,预计储量约3×108m3。勘探阶段施工的1个水文孔,当钻进到延安组第二段时,孔内有煤成气逸出,气量不大,导管引出点燃后火焰呈淡蓝色,火苗短而弱,30~40cm。分2次采集气体样品进行了化验测试,第一次测试结果,氧含量6.31%,氮含量41.69%,二氧化碳含量0.16%,甲烷含量51.27%,乙烷含量0.37%,丙烷含量0.20%;第二次测试结果,氧含量0.25%,氮含量13.54%,二氧化碳含量0.06%,甲烷含量85.06%,乙烷含量1.09%。2004年5月20~21日对孔内气体压力进行了测量,采用0.6MPa压力表,每30分钟测量一次,其值介于0.05~0.145MPa之间。另有1个孔钻进到三叠系时,天然气喷出,导管引出,火焰高达1m。
焦坪矿区:焦坪矿区位于陕西省铜川市耀州区和印台区境内,距铜川市约70km,矿区南北长26.5km,东西宽3.84km,含煤面积103.1km2。现由陈家山、下石节和玉华煤矿开采。矿区含煤地层为侏罗系中统延安组,厚度105~147m。主采4#-2煤层和局部可采的3#-2煤层。4#-2煤层属全区可采,煤层倾角2°~5°,厚度一般6~14m,平均约10m。靠近煤层底板,普遍发育1~3m的劣质煤。煤层结构复杂,一般含矸2~3层,为炭质泥岩或泥岩,夹矸总厚度为0.1~0.5m。煤层直接顶为粉砂岩,厚度2~6m;老顶为中、粗粒砂岩,厚度10m左右;底板为根土岩及花斑泥岩,遇水极易膨胀,厚度4~12m。矿区4#-2煤层赋存较稳定,构造及水文地质条件简单。3#-2煤层仅局部可采(分布于下石节煤矿,现未开采),煤层厚度一般4~6m,平均厚度5m。煤质特征是,原煤灰分产率15%,全硫含量小于1%,发热量25~32MJ/kg。矿区三矿属高瓦斯矿井,煤层属极易自燃煤层,发火期3~6个月,最短24天。由于开采中煤、油、气共生,所以焦坪矿区开采地质条件既特殊,又十分复杂。2006年在该矿区转角勘查区钻探施工时,遇到井喷,喷出气体以二氧化碳气为主。
彬长矿区:位于彬县及长武县境内,彬长规划矿区东西长70km,南北宽25km,详查区面积913km2。矿区地层总体为一倾向北西—北北西的平缓单斜,在单斜背景上有少量方向单一的宽缓褶曲,地层倾角小于9°,构造简单。含煤地层为侏罗系延安组,4#煤为主采煤层,位于延安组第一段的中部,厚度0.15~43.87m,平均10.64m。4#煤为本区主要气源层,最大埋藏深度700m,结构简单,厚度大,分布面积广,可采面积达577.39km2。煤层气与成煤环境、煤化程度、煤厚、沉积构造及围岩性质等关系密切。彬长矿区4#煤层气分带呈南北展布,即矿区东西部大面积范围内为煤层气风化带(CO2-N2带)。中部为N2-CH4带,局部地段为CH4带。煤层埋藏深度、煤变质程度、镜质组含量、煤层的顶、底板泥岩厚度与煤层气含量呈正相关关系。在顶、底板泥岩厚度>4m时,其甲烷含量>2.5mL/g;当泥岩厚度<4m,其甲烷含量<2.5mL/g。
0.1.3 煤层气赋存规律
研究表明,煤层中甲烷含量与煤层埋深、上覆基岩厚度等呈正相关关系(图0.3,图0.4),在渭北石炭二叠纪煤田,煤层瓦斯含量不仅受控于煤层埋深,同时也受控于地质构和煤层厚度。
图0.3 煤层瓦斯含量与煤层埋深关系
(据闫江伟等,2008)
图0.4 煤层瓦斯含量与上覆基岩厚度关系
(据闫江伟等,2008)
煤层气含量与构造的关系:一般在张性断裂发育的地区,煤层气含量低,如蒲白矿区杜康沟逆断层以南,有数条断距在100~300m的较大的正断层,呈北东向斜交于杜康沟逆断层之上,此处煤层气含量明显偏低。另外,在铜川矿区和澄合矿区边浅部以及韩城矿区的边浅部和南区,张性断裂也比较发育,因此,这些区域甲烷浓度和含量均较低。褶皱构造较发育的地区,有利于煤层气的局部富集,一般向斜轴部受挤压,孔隙少,吸附甲烷含量较背斜低,但易于保存;背斜轴部受到拉伸,裂隙、孔隙较发育,当顶板为泥质岩石时,甲烷含量高,当顶板为砂质或脆性岩石时,甲烷易于通过张裂隙散失,甲烷含量低。
甲烷含量与煤层埋深的关系:从渭北煤田四个矿区来看,浅部基本上属于瓦斯风化带,如铜川、蒲白、澄合三个矿区,埋深300m以浅,煤层气组分以N2为主,甲烷含量一般都小于4mL/g。各可采煤层甲烷含量>4m3/t的分布区,韩城、澄合矿区多在煤层埋深300m以深,蒲白、铜川矿区多在400m以深。而韩城矿区,煤层埋深在1000m左右时,甲烷含量已达到19.99m3/t。甲烷含量随深度增加而增大,在本煤田中表现极为明显。
甲烷含量与煤层厚度的关系:一般煤层厚度越大,生、储气越多,甲烷含量就高。从煤田中各可采煤层所采瓦斯煤样统计分析,在正常情况下,同一煤层,深度相近时一般煤层厚的地区甲烷量较高。
我们都知道中国是一个地大物博的国度,有着十分丰富的资源储备,但是如果说到煤炭,可能大家都会想到山西,说到石油一般都会想到大庆,虽然全国各地都有不少的石油和煤炭资源,但能够想到的,也就只有这些地方,而我们今天要说的是中国西北一座小城,他所蕴含的石油和煤炭资源,占据当地石油煤炭储备的90%以上。
这就是位于甘肃的庆阳市,要算起来庆阳的历史发展也十分悠久,早在先秦时期,就已经逐渐的设立,据说黄帝还和中医鼻祖岐伯论医,以此诞生了《黄帝内经》,因此庆阳也被称为是岐黄故里,新中国建立以后,庆阳地区设置了行政公署,后来改为西峰市,2002年的时候,才由恢复了庆阳,其下属七个县一个区。
当然要算起来庆阳实际上仍然是以农业为主要的发展方向,由于地处中国西北地区,因此比较贫瘠,但更为关注的,就是庆阳地底下所蕴含的特殊资源,根据新的勘探记录显示,庆阳地底所蕴含的煤炭资源就有2360亿吨,如果按照每年一亿吨的开采量开采的话,能够开采700多年,占据甘肃省煤炭含量的90%以上。
当然这里的煤炭资源,相对于全国而言,其优势并不是很明显,虽然当地也有不少的煤炭企业,但是庆阳地区的煤炭储备量只是相当于全国的4%,之所以反复提起资源,是因为在庆阳地区地下发现了储备十分丰富的石油资源。通过勘探得知,庆阳地区的石油资源储备量达到了48亿吨,几乎不亚于迪拜的储存量,有人认为,庆阳如果依靠石油开采,也能够迅速的脱贫致富,未来或许会成为一个不亚于迪拜的重要城市。
但事实上就是这样的想法,也只是存在于想象中,庆阳虽然说是中国比较重要的能源城市,但城市毕竟仍然是以农业作为重要的基础产业。而且开发这些资源,首先也要符合国家的战略需求,不能盲目开采,虽然庆阳地区的石油气以及煤炭资源十分丰富,但是相对而言,大型的资源开采企业比较少,可见庆阳在未来的战略布局上,资源出售仅仅只是占据一小部分。
而且依赖资源也并非是长久之计,即便是如今的迪拜,也早已经告别了只依靠石油出口的单一经济模式,从2013年开始,迪拜的时候出口量从高峰时期的41万桶,下降到了不足7万桶,石油仅提供了6%的国民生产总值,可见庆阳未来的发展,应该是在兼顾各方面平衡的前提下,利用这些资源,创造更大的辉煌。
庆阳市是甘肃省的一座下辖地级市,位于甘肃省的东部,地处陕西、宁夏和甘肃三省的交界之处,地理区位良好。说到甘肃省,我们很多人都会想到它的省会城市兰州,著名的兰州拉面遍及全国各地,还有酒泉、嘉峪关等城市。甘肃省是我国古丝绸之路的重要通道,在历史上占据着十分重要的地理位置。此外,甘肃省闻名世界的敦煌莫高窟也是不容忽视的,它是我国最强的艺术宝库。
近年来随着我国的经济发展,甘肃省整体上的经济实力也有了很大的提升,尤其是兰州,兰州城的城市规模和气派已不可同日而语。如今的兰州正在积极地建设地铁,地铁的到来将会极大地方便人们的日常生活,进一步满足人们的出行需求。还有更重要的是,甘肃境内的石油资源是非常丰富的。我们今天就来介绍一下庆阳市的一座资源大县,其境内的煤炭储量高达10亿吨,发展前景非常光明。
这个县城便是庆城县。庆城县位于庆阳市北部,有一条马莲河穿境而过,距离庆阳西峰机场较近,交通便利,出行条件相对来说是非常不错的。庆城县是甘肃省的省级历史文化名城,是我国农耕文化的发源地之一。庆城县的占地面积为2692.6平方千米,境内的常住人口数量为32万人左右。
庆城县是庆阳的一个资源大县,境内埋藏着大量的石油和天然气资源,当然,煤炭资源也是少不了的。庆城县现已探明的煤炭储量共计10亿吨,而且开发成本相对来说也比较低,未来的发展前景是非常大的。因此也有网友表示,在不久的未来庆城县说不定能够“撤县立市”!确实,这个煤炭资源能够成为它“立市”的资本。
此外,由于庆城县还有大量的石油和天然气资源,因而庆城县也被开发成了陕甘宁一带最大的石油和天然气开发基地。庆城县境内有青兰高速和银百高速交叉穿境而过,交通条件比较好。如果有机会的话,就来甘肃省的庆城县旅游吧!
一煤炭资源与地区的经济发达程度呈逆向分布 我国煤炭资源在地理分布上的总格局是西多东少、北富南贫。主要集中分布在目前经济还不发达的山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏等6省(自治区) 它们的煤炭资源总量为4.19万亿t,占全国煤炭资源总量的82.8%;截止1996年末煤炭保有储量为8 229亿t,占全国煤炭保有储量的82.1%,而且煤类齐全,煤质普遍较好。 而我国经济最发达,工业产值最高,对外贸易最活跃,需要能源最多,耗用煤量最大的京、津、冀、辽、鲁、苏、沪、浙、闽、台、粤、琼、港、桂等14个东南沿海省(市、区)只有煤炭资源量0.27万亿t,仅占全国煤炭资源总量的5.3%;截止1996年末煤炭保有储量只有548亿t,仅占全国煤炭保有储量的5.5%,资源十分贫乏。 其中,我国最繁华的现代化城市——上海所辖范围内,至今未发现有煤炭资源赋存;开放程度较高的广东省,截止1996年末,只有煤炭保有储量6亿t,天津市只有4亿t,浙江省只有1亿t,海南省不足1亿t。不仅资源很少,而且大多数还是开采条件复杂、质量较次的无烟煤或褐煤,不但开发成本大,而且煤炭的综合利用价值不高。
我国煤炭资源赋存丰度与地区经济发达程度呈逆向分布的特点,使煤炭基地远离了煤炭消费市场,煤炭资源中心远离了煤炭消费中心,从而加剧了远距离输送煤炭的压力,带来了一系列问题和困难。 从目前我国的主要煤炭生产基地——山西大同,到东部和南部的用煤中心沈阳、上海、广州、京津等地,分别为1 270、1 890、2 740和430km。随着今后经济高速发展,用煤量日益增大,加之煤炭生产重心西移,运距还要加长,压力还会增大。因此,运输已成为而且还将进一步成为制约煤炭工业发展,影响国民经济快速增长的重要因素。为此,国家必须高度重视煤炭运输问题。只有方便的交通运输,才能使煤炭顺利进入消费市场,满足各方面的需要,保证我国国民经济快速、持续、健康地向前发展。
二煤炭资源与水资源呈逆向分布
我国水资源比较贫乏,仅相当于世界人均占有量的1/4,而且地域分布不均衡,南北差异很大。以昆仑山—秦岭—大别山一线为界,以南水资源较丰富,以北水资源短缺。据初步统计, 我国北方17个省 (市、自治区)的水资源量总量,每年为6 008亿m3,占全国水资源总量的21.4%,地下水天然资源量每年为2 865亿m3,占全国地下水天然资源量的32%左右。北方以太行山为界,东部水资源多于西部地区。 例如,山西、甘肃、宁夏3省(自治区)的水资源量仅占北方水资源量的7.5%,地下水天然资源量仅占北方地下水天然资源量的8.9%这3个省(自治区)及其周围的陕西、内蒙古和新疆自治区,年降雨量多在500mm以下,还有一些地区不足250mm,加之日照时间长,蒸发量大,水资源十分贫乏。据山西井坪气象站资料,晋北平朔矿区一带,1957~1992年平均降雨量为426.2mm,年平均蒸发量为2 239.0mm;据陕西神木气象站资料,陕北神府矿区一带,枯水年降雨量仅有108.6mm(1965年),丰水年降雨量为819.1mm(1967年),多年平均降雨量为435.7mm(1957~1991年),多年平均蒸发量为1 774.1mm(1978~1990年);据内蒙古气象台1951~1980年资料和内蒙古东胜气象站1981~1993年资料,东胜矿区一带,年平均日照时间为3 044~3 186h,历年平均降雨量为281.2~401.6mm,历年平均蒸发量为2 082.2~2 535.0mm。年蒸发量均大于年降雨量的4~5倍以上,而且地处我国西部大沙漠,属于典型的干旱或半干旱严重缺水地区。 与此相反,这些地区却蕴藏着丰富的煤炭资源,不仅数量多,而且埋藏相对较浅,煤质好,品种齐全,是我国现今和今后煤炭生产建设的重点地区,也是我国现今与未来煤炭供应的主要基地。据统计,位于这一地区的晋、陕、内蒙古、宁、甘、新6省(自治区)共有煤炭资源量4.19万亿t,占全国煤炭资源总量的82.8%;埋藏深度浅于1 000m的资源量为2.24万亿t,占全国同样深度煤炭资源总量的83.8%;截止1996年末,共有煤炭保有储量7 807亿t,占全国煤炭保有储量的77.9%。
由于这一地区煤炭资源过度集中,并与水资源呈逆向分布,不仅给当地的煤炭生产发展带来了重要影响,而且解决不好,还将制约整个煤炭工业的长远发展,影响煤炭的长期供应问题。因此,开发这一地区的煤炭资源,除了运输困难以外,还突出地存在煤炭生产和煤炭洗选过程中的工业用水和民用水源问题。同时,由于大规模的采矿活动和加大用水,必然要使本来就很脆弱的生态环境进一步恶化,使本来已经得到控制的沙漠继续向外蔓延。
三优质动力煤丰富,优质无烟煤和优质炼焦用煤不多
我国煤类齐全,从褐煤到无烟煤各个煤化阶段的煤都有赋存,能为各工业部门提供冶金、化工、气化、动力等各种用途的煤源。但各煤类的数量不均衡,地区间的差别也很大。在1996年末的10 025亿t保有储量中,各煤类的储量和所占比重,如表2.2.10所示。
通常将煤的基本用途划分为炼焦用煤和非炼焦用煤两大部分,前者占全国煤炭保有储量的25.4%,后者为72.9%。由此看来,我国非炼焦用煤储量很丰富。特别是其中的低变质烟煤(长焰煤、不粘煤、弱粘煤及其未分类煤) 所占比重较大,共有保有储量4 262亿t,占全国煤炭保有储量的42.5%,占全国非炼焦用煤的58.3%,资源十分丰富。这三类煤的最大特点是灰分低、硫分低、可选性好,各主要矿区的原煤灰分一般均在15%以下,硫分小于1%。其中,不粘煤的平均灰分为10.85%,硫分为0.75%;弱粘煤的平均灰分为10.11%,硫分为0.87%。 从总体上看,不粘煤和弱粘煤的煤质均好于全国其他各煤类。例如,闻名中外的大同弱粘煤和新开发的陕北神府矿区和内蒙古西部东胜煤田中的不粘煤,灰分为5%~10%,硫分小于0.7%,被誉为天然精煤,是世界瞩目的绝好资源。它不但是优质动力用煤,而且部分还可作气化原料煤。其中部分弱粘煤还可作炼焦配煤。所以说,我国的低变质烟煤数量大,煤质好,是煤炭资源中的一大优势。
无烟煤除作动力用煤外,在工业上有着广泛的用途。我国无烟煤保有储量为1 156亿t,仅占全国煤炭保有储量的11.5%。主要分布在山西和贵州两省。其次是河南和四川。山西省的无烟煤,只有产于山西组中的灰分和硫分一般较低,而产于太原组中的则多为中高硫至特高硫煤;贵州省和四川省的无烟煤多属高硫至特高硫煤;河南省的无烟煤灰分、硫分均较低,但多属粉状构造煤,其应用范围较小。虽然,我国宁夏汝箕沟的无烟煤,灰分、硫分都很低,在国际市场上享有盛誉;湖南湘中金竹山的无烟煤,灰分为3%~7.5%,硫分0.6%;宁夏碱沟山的无烟煤,灰分小于7%,硫分0.6%~2.9%,都是少有的优质无烟煤,但这些矿区规模不大,储量有限。因此,我国优质无烟煤不多。
我国炼焦用煤(气煤、肥煤、焦煤和瘦煤)的保有储量为2 549亿t,占全国煤炭保有储量的25.4%,不仅比重不大,而且品种也不均衡。其中气煤占炼焦用煤的40.6%,而肥煤、焦煤和瘦煤三个炼焦基础煤,分别仅占18.0%,23.5%和15.8%。炼焦用煤的原煤灰分一般在20%以上,多属中灰煤,基本上没有低灰和特低灰煤,而且硫分偏高,约有20%以上的炼焦用煤硫分超过2%,而低硫高灰者,可选性一般较差。华北地区晚石炭世太原组和早二叠世山西组是炼焦用煤的主要含煤时代。山西组煤的灰分、硫分相对较低,可选性较好,是我国目前炼焦用煤的主要煤源,但其结焦性一般不如太原组煤好;太原组煤属中—中高硫者居多,脱硫困难。北方早、中侏罗世产有少量气煤,其灰分、硫分均较低,可选性也较好,但因粘结性差,很少能用于炼焦。 此外,还有相当一部分虽属炼焦用煤,但因灰分或硫分过高,可选性很差,精煤回收率极低,从经济效益考虑不宜入选,只能当作一般燃料使用。因此我国优质炼焦用煤也不多。
四煤层埋藏较深,适于露天开采的储量很少,适于露天开采的中、高变质煤更少
据第二次全国煤田预测结果,埋深在600m以浅的预测煤炭资源量,占全国煤炭预测资源总量的26.8%,埋深在600~1 000m的占20%,埋深在1 000~1 500m的占25.1%,1 500~2 000m的占28.1%。据对全国煤炭保有储量的初略统计,煤层埋深小于300m的约占30%,埋深在300~600m的约占40%,埋深在600~1 000m的约占30%。一般来说,京广铁路以西的煤田,煤层埋藏较浅,不少地方可以采用平峒或斜井开采,其中晋北、陕北、内蒙古、新疆和云南的少数煤田的部分地段,还可露天开采;京广铁路以东的煤田,煤层埋藏较深,特别是鲁西、苏北、皖北、豫东、冀南等地区,煤层多赋存在大平原之上,上覆新生界松散层多在200~400m,有的已达600m以上,建井困难,而且多需特殊凿井。与世界主要产煤国家比较而言,我国煤层埋藏较深。同时,由于沉积环境和成煤条件等多种地质因素的影响,我国多以薄—中厚煤层为主,巨厚煤层很少。因此可以作为露天开采的储量甚微。
据《中国煤炭开发战略研究》课题组统计结果,我国适宜露天开采的矿区(或煤田)主要有13个,已划归露天开采和可以划归露天开采储量共计为412.43亿t,仅占全国煤炭保有储量的4.1%。而且北方晚石炭世—早二叠世的煤层,煤类多为中等变质程度的炼焦用煤,但因煤层厚度小,基本上只适宜井工开采,仅个别煤田有少量储量可以划归露天开采。如,山西平朔矿区、河保偏煤田和内蒙古准格尔矿区。早、中侏罗世、早白垩世和第三纪的煤层,煤类多为低变质烟煤和褐煤,但厚度较大,在成煤条件适宜的地带,常形成厚—巨厚煤层,可以划归露天开采。如,陕北神府、内蒙古西部东胜、内蒙古中部胜利、内蒙古东部伊敏、霍林河、宝日希勒、元宝山和新疆、云南小龙潭、昭通等矿区(或煤田)。因此在我国可以划归露天开采储量中,煤化程度普遍较低,最高为气煤,最多是褐煤。在已划归露天开采保有储量342.52亿t中,气煤为44.32亿t,占12.9%,长焰煤为39.99亿t,占11.7%,不粘煤为1.65亿t,占0.5%,褐煤为256.56亿t,占74.9%。
露天开采效率高、成本低、生产安全、经济效益好,适于露天开采的储量,应该充分利用,加大开发规模。然而,我国露天采煤发展缓慢,建国40多年来,产量比重一直在10%以下,多数年份在5%以下,近年来只占3%~4%。而世界上开采条件好的国家,露天开采比重在50%以上,开采条件差的国家,也都超过了10%。以1994年为例,加拿大露天采煤量占该国原煤年产量的比重为88%,德国为78.3%,印度为73.8%,澳大利亚为70%,美国为61.5%,俄罗斯为56.1%,波兰为33.3%,英国为23.6%,日本为11.6%。相比之下,我国露天开采比重太低。究其原因,由于我国露天开采储量中,褐煤所占比重很大,它不但水分高、发热量低,有些褐煤矿区煤层结构还比较复杂,原煤含矸率较高,加之多数矿区(或煤田)交通不便,运输困难。这是以往不曾大力开发的主要原因,因此今后在规划煤炭生产建设时,必须从我国这一具体特点出发,打破行业界线,冲破条块分割,鼓励煤矿办电厂,变运煤为输电。在建设露天煤矿的同时,同步建设坑口电站,实行就地转化、煤电联营。这样,不仅加快了露天采煤的发展,而且还可以减轻运输压力,促进煤矿企业优化产业结构,提高经济效益和环境效益。煤矿办电是保证煤炭工业健康发展的重要途径之一,国家有关部门应该大力提倡和支持。
五共伴生矿产种类多,资源丰富
我国含煤地层和煤层中的共生、伴生矿产种类很多。含煤地层中有高岭岩(土)、耐火粘土、铝土矿、膨润土、硅藻土、油页岩、石墨、硫铁矿、石膏、硬石膏、石英砂岩和煤成气等;煤层中除有煤层气(瓦斯)外,还有镓、锗、铀、钍、钒等微量元素和稀土金属元素;含煤地层的基底和盖层中有石灰岩、大理岩、岩盐、矿泉水和泥炭等。共30多种,分布广泛,储量丰富。有些矿种还是我国的优势资源。
高岭岩(土)在我国各主要聚煤期的含煤地层中几乎都有分布,并且具有一定的工业价值。其中以石炭纪—二叠纪最重要,矿层多,厚度大,品位高,质量好。代表性产地有山西大同、介休,山东新汶,河北唐山、易县,陕西蒲白和内蒙古准格尔等地的木节土;山西阳泉、河南焦作等地的软质粘土;安徽两淮、江西萍乡的焦宝石型高岭岩。此外,在东北、新疆和广东茂名等地的煤矿区也发现有高岭岩矿床赋存。据不完全统计,目前在含煤地层中高岭土已查明储量为16.73亿t,远景储量为55.29亿t,预测资源量为110.86亿t。矿床规模一般在数千万吨以上,有的达几亿至几十亿吨,属中型至特大型矿床。
我国所有的耐火粘土几乎全部产于含煤地层之中,已发现的产地多达254处。主要分布在山西、河南、河北、山东、贵州等省。到1988年底,保有储量为20.13亿t。其中,华北各煤田占86%。
膨润土矿床主要分布在东北和东南沿海各省(自治区),尤以吉林和广西的储量大、品质优、钠基膨润土所占比例大,是我国最重要的膨润土基地。在全国31个大型膨润土矿床中,产于含煤地层中的有25个。赋存于含煤地层中的探明储量为8.88亿t,其中钠基膨润土在5亿t以上。
硅藻土矿床主要分布在吉林、黑龙江、山东、浙江、云南、四川、湖南、海南、广东、西藏、福建、山西等地。产出时代以晚第三纪为主,第四纪次之,多与褐煤共生。我国硅藻土储量超过22亿t,探明储量2.7亿t,其中含煤地层中储量占70.5%。
我国的油页岩多数与煤层和粘土矿共生,主要成矿期也是历史上的成煤期,在全国主要含煤省(自治区)几乎都有分布。截止1988年,共有产地62处,探明储量320.5亿t,保有储量314.6亿t,预测资源量7 277亿t,资源十分丰富。
我国的工业硫源67.6%来自硫铁矿,而含煤地层中的共生硫铁矿占各类硫铁矿保有储量的33.9%。主要赋存在南方的上二叠统和北方的中石炭统,产地集中在南、北两大片:南方有四川、贵州、云南和湖北;北方有河南、河北、陕西和山西。据不完全统计,全国共有共生硫铁矿产地240处,保有储量(矿石量)34.6亿t,预测矿石量113.7亿t。另外,高硫煤层中的伴生硫铁矿也很丰富,全国国有重点煤矿已探明的高硫煤储量达111.9亿t,平均含硫量3.5%,其中,黄铁矿硫按55%计算,则共含有效硫2.15亿t,折合硫标矿6亿t以上。
我国石膏类矿的储量居世界首位,已发现矿产地500多处,集中分布在山东、安徽、江苏、内蒙古、湖南、青海、湖北、宁夏、西藏和四川等省(自治区)。到1991年末,全国保有储量达573.7亿t,其中,位于含煤地层中或其上覆、下伏地层中储量达115.7亿t。
原资料搜集自矿产资源网