|
一、中国煤炭资源概况及煤矿分布
(一)中国地质构造
煤炭资源在地壳中的分布是受地质构造条件控制的。在地质历史时期中,地壳运动引起海陆变迁、气候更替,推动了植物界演化迁移和聚煤作用呈波浪式向前发展。同时,地壳运动引起的地壳形变,使地球表面出现一系列隆起和坳陷,为聚煤作用提供了适宜的天然场所,并在一定程度上决定着聚煤古地理景观。聚煤盆地形成的含煤建造又遭受后期构造变形的切割,保存下来的含煤建造都在一定构造的体系中占有相应的部位,并依着一定的规律展现。中国境内已确立的构造体系,大致可分为三种类型,即巨型纬向构造体系、经向构造体系和各种扭动构造体系。
1)巨型纬向构造体系,包括若干巨型的复杂东西构造带,每一复杂东西构造带又自成一个体系。他们的主体是由走向东西的各种褶皱带和挤压性断裂构成。在我国境内发育最完好的有三条巨型纬向构造带,由南到北依次是:阴山一天山构造带,秦岭—昆仑构造带,南岭构造带。此外,在黑龙江北部及海南岛、南海海域中,也有两条明显的构造带。
2)经向构造体系,一般表现为南北向挤压构造带,由南北向的褶皱带和压性断裂带组成,有时也以巨大的张裂带形式出现。经向构造带在我国南部及西南部最为突出,秦岭以北也有展现。我国境内发育历史较长、规模较大的经向构造带主要有:滇西构造带、川滇构造带、川黔构造带、湘桂构造带、贺兰—六盘构造带等。此外,在江西、福建、山西、青海及东北等地也有具一定规模的南北向构造带。
3)扭动构造体系有:
(1)华夏系和新华夏系。华夏系和新华夏系主要分布在我国东部和东亚濒太平洋地区,走向北东至北北东,组成规模宏大的“多”字形构造。这个“多”字形构造系列与纬向构造和经向构造相复合,构成我国东部的基本构造格架,对古生代、中生代和新生代含煤建造起着十分重要的控制作用。
(2)西域系和河西系。西域系和河西系主要分布在我国西北地区直至中亚,呈北西向、北北西向,是由一系列压扭性褶皱隆起和沉降带组成的反“多”字形构造。它们与纬向构造体系、“山”字形构造体系等相复合,构成西北地区基本构造格架。各种构造体系相复合构成的菱型盆地和地槽,控制了晚古生代,特别是早、中侏罗世含煤建造的形成、保存和分布。
(3)“山”字形构造体系。“山”字形构造体系是由于地壳表层产生不均匀滑动所形成的一种构造形式,由前弧、反射弧、脊柱、马蹄形盾地等各部分组成。一般马蹄型盾地和两翼斜列的次级坳陷带是含煤建造形成与保存的有利部位。规模巨大,发育时间较长,对我国含煤建造有明显控制作用的“山”字形构造主要有:祁吕贺“山”字形构造体系、淮阴“山”字形构造体系和广西“山”字形构造体系。
(4)青藏川滇“多”字形构造体系。这个构造体系是一个反“S”型旋转构造。它的头部及外围褶带,散布在青海、甘肃、西藏和川西北地区,中部通过藏东和川滇西部,尾部主要展布在东南亚地区。
(二)中国的聚煤期与含煤地层
中国各时代聚煤作用发育程度是不均衡的,几个较强的聚煤作用时期是:新生代的第三纪;中生代的晚侏罗世一早白垩世、早中侏罗世、晚三叠世;晚古生代的晚二叠世、晚石炭世一早二叠世、早石炭世;早古生代的早寒武世。其中以晚石炭世一早二叠世、晚二叠世、早中侏罗世和晚侏罗世一早白垩世四个聚煤期的聚煤作用最强。
晚古生代含煤地层在我国分布普遍,发育良好,主要含煤地层是华北和西北东部的上石炭统、下二叠统和华南的上二叠统,华南下石炭统及下二叠统也含煤。其中石炭纪含煤地层和二叠纪含煤地层分布最多、最广。中生代以晚三叠世含煤地层、早中侏罗世含煤地层和晚侏罗世、早白垩世含煤地层为主。其中晚三叠世含煤地层主要集中于华南各地,并与海域的分布有一定联系。早中侏罗世含煤地层主要分布在北方。
新生代早、晚第三纪均有含煤地层在我国分布。早第三纪含煤地层主要分布在东北、南岭以南及滇西;新第三纪含煤地层主要集中于南方尤其是云南。
(三)中国煤炭资源分布
中国煤炭资源丰富,早已为世界所瞩目。德国地质学家李希霍芬FerdinandU0n
Richthefen)从1861年至1872年,曾7次到中国旅行考察,走遍了广东、湖南、湖北、四川、陕西、山西、甘肃、河南、江苏、浙江、安徽、江西、山东、奉天等14个省,发表了对中国煤炭储量的估计,称中国是“世界第一石炭国”。此后,美国的德拉克(N.F.Diake)、日本的井上和中国地质学者丁文江、翁文灏等人先后发表过中国煤炭储量的数字。
1929年,翁文灏、胡博渊在世界动力会议上宣布,中国煤炭储量为26545亿t。新中国成立前夕,《中国矿业纪要》发表的全国探明储量为4500亿t。这些数字,尽管调查的范围和程度不同,发表的时间不一,数字相差较大,然而都认为中国煤炭储量极为丰富。
新中国成立后,地质工作者对全国煤炭资源先后进行三次大规模的预测工作。对中国煤炭资源的赋存和分布状况有了基本的了解。1950年至1952年,进行了第一次煤田预测,地域尽管不够完整,但也为三年国民经济恢复和制定第一个五年计划提供了煤炭资源方面的基础依据。1974年至1980年进行了第二次全国煤田预测,预测在深度2000m以内的储量为4927亿t,其中埋藏深度在1000m以内的有21039亿t,比较可靠的有14130亿t。
1990年至1994年,进行了第三次全国煤田预测。预测煤炭赋存地域和煤炭储量与第二次全国煤田预测相比,有大幅度增加。
预测结果表明,中国煤炭资源丰富,居世界主要产煤国家的前列,煤田分布面积约55万km↑2。在中国大陆的2225个县(市)中,1458个县(市)有煤炭资源(未计入台湾省各县)。煤炭资源分布特点是:成煤期多,分布面广,类型复杂,含煤性、煤质及开发条件差异很大,储量分布也不平衡。
从地区看:
在全国6个聚煤区储量分布中,华北区占39.5%,西北区占32.5%,东北区占21.3%,华南区占6.6%,滇藏区占0.1%。
中国煤炭资源相当丰富,据地质工作者对煤炭资源进行远景调查结果,在距地表以下2000m深以内的地壳表层范围内,预测煤炭资源远景总量达50592亿t。到1996年底止,深明储量的矿区5345处,保有储量总量10025亿t。我国保有储量总量中的精查储量2299亿t,与世界探明可采储量相比,中国煤炭储量位于独联体、美国之后,居世界第3位。煤炭资源分布相当广泛,除上海市和香港特别行政区外,其他各省(区、市)均有分布,以新疆、内蒙古、山西、陕西等省(区)资源力量丰富,贵州、云南;宁夏、安徽、山东、河南、河北次之,台湾也有煤炭资源产出。从探明储量看,则以忻酉、内蒙古;陕西力量,新疆、贵州次之。从煤炭形成的地质时代看,在寒武纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、保罗纪、第三纪均有煤炭形成,但以保罗纪、石炭纪和二叠纪的煤力量丰富,尤以株罗纪的煤为多,保有储量占煤总保有储量的46.2%。就媒质来说,品种比较齐全,在保有储量中,烟煤占75%十无烟煤占12%、褐煤占13%。此外,在浙江、江西、湖南、湖北等省还有贪发量很低的石煤分布。煤资源方面的问题主要有二,一是我国东南部煤资源较少,二是主焦煤不多。
“白煤”是一种无污染、高效、节能的燃料,它是对石油裂化后排出的废气进行冷凝回收和一系列化学处理(经提纯一去毒一聚合一固化)而得到的一种仅含碳、氢化合物的白色粉末状颗粒(这种颗粒不含硫化物和对人体有害的化学成分)。“白煤”在运输出售前要将其加压成型、包装。 好的白煤的标准如下:
(1)白煤机械强度、热稳定性比焦炭差;
(2)白煤挥发组分比焦炭高,灰熔点比焦炭低;
(3)白煤的固定碳较焦炭高。
4)水分3.2%;灰分5.89%;挥发分8.3%;粒度30—80mill,机械强度一般。
中国煤田地质与煤炭资源及资源分布特点
中国煤炭新闻网 2010-9-29 15:05:41 能源新闻
世界煤炭资源
世界煤炭资源非常丰富。目前,世界煤炭储量估计为1.083 万亿吨,按目前的煤炭消费水平计算,足以可供开采200 多年。世界各地的煤炭资源分布并不平衡,煤炭主要集中在北半球,世界煤炭资源的70%分布在北半球北纬30°~70°之间。其中,以亚洲和北美洲最为丰富,分别占全球地质储量的58%和30%,欧洲仅占8%;南极洲数量很少。
世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联(23%)和中国(12%),此外,澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%。2001 年,上述7 国的煤炭产量占世界总产量的80%。澳大利亚、美国和加拿大可供炼焦的优质烟煤储量丰富,2002 年3 国的炼焦煤总产量占世界贸易总量的81%。
中国煤炭资源
中国煤炭资源丰富,截至2002 年年底,全国共有煤炭资源的矿区6019 个,查明煤炭资源储量为10201 亿吨,其中煤炭基础储量3341 亿吨(煤炭储量为1886 亿吨),煤炭资源量为6872 亿吨。按照中国探明可直接利用的煤炭储量1886 亿吨计算,我国人均探明煤炭储量145 吨,按人均年消费煤炭1.45 吨,即全国年产19 亿吨煤炭匡算,可以保证开采上百年。
另外,包括3341 亿吨基础储量和6872 亿吨资源量共计10201 亿吨的资源,可以留待后人勘探开发。另外,中国炼焦用煤储量为649 亿吨,还有基础储量1244 亿吨、资源量1477 亿吨;2003 年中国生产焦炭1.78 亿吨,出口量占世界贸易量的56.4%。按照近期中国焦炭的生产能力,已经探明的炼焦用煤储量,可以保证开采200 年左右。
我国煤炭储量主要分布在华北、西北地区,集中在昆仑山—秦岭—大别山以北的北方地区,以山西、陕西、内蒙古等省区的储量最为丰富。晋陕蒙(西)地区(简称“三西”地区)集中了中国煤炭资源的60%,另外还有近9%集中于川、云、贵、渝地区。
山西省是资源储量最多的省份,占全国总储量的30%。与资源分布相对应的,是煤炭生产也集中于这些地区。在漫长的地质演变过程中,煤田受到多种地质因素的作用;由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异,再加上各种变质作用并存,致使中国煤炭品种多样化,从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。
按中国的煤种分类,其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%。中国虽然煤炭资源丰富,但适于露天开采的煤炭储量少,仅占总储量的7%左右,其中70%是褐煤,主要分布在内蒙、新疆和云南。
煤炭消费用途
煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为两大主要用途:(1)动力煤,(2)炼焦煤。
(1)动力煤
从世界范围来看,动力煤产量占煤炭总产量的80%以上。世界10 大煤炭公司主要生产动力煤,其比重约占该10 大公司煤炭总产量的82%;美国动力煤产量占其总产量的90%以上;我国动力煤产量也占到煤炭总产量的80%以上。
在国外,动力煤绝大部分用来发电,工业锅炉也有一些用量。全世界约有55%的煤炭用于发电,煤炭需求的增量部分基本上都在电力部门,但中国例外,在中国实施工业化的进程中,各行各业都需要大量的煤炭(动力煤)。
从动力煤的品种来看,以长焰煤和不粘煤储量最大,分别占全国动力煤总储量的21.70%和20.35%;褐煤和无烟煤也占有相当的比例,而贫煤和弱粘煤则相对较少,仅为全国动力煤总储量的 7.66%和2.49%。
煤种
长焰煤
不粘煤
褐煤
无烟煤
贫煤
弱粘煤
占全国动力煤储量,%
21.70
20.35
17.63
16.02
7.66
2.49
占全国煤炭总储量,%
16.14
15.14
13.12
11.92
5.70
1.86
我国动力煤的主要用途有:
1) 发电用煤:我国约1/3 以上的煤用来发电,目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值,把热能转变为电能。
2) 蒸汽机车用煤:占动力用煤2%左右,蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨·km)左右。
3) 建材用煤:约占动力用煤的l0%以上,以水泥用煤量最大,其次为玻璃、砖、瓦等。
4) 一般工业锅炉用煤:除热电厂及大型供热锅炉外,一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多,数量大且分散,用煤量约占动力煤的30%。
5) 生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的20%。
6) 冶金用动力煤:冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤,其用量不到动力用煤量的1%。
(2)炼焦煤
我国虽然煤炭资源比较丰富,但炼焦煤资源还相对较少,炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量27.65%。
炼焦煤类包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.53%),主焦煤(占 5.81%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占 0.55%);非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55 % ), 弱碱煤(占1.74%),不缴煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。
炼焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢,是目前钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,是各国在世界原料市场上必争的原料之一。
中国煤田地质
(一)含煤地层与煤层
我国地史上的聚煤期有14个,其中早石炭世、晚石炭世-早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早-中侏罗世、早白垩世和第三纪为主要聚煤期。在这7个主要聚煤期中,以晚石炭世-早二叠世、晚二叠世、早-中侏罗世和早白垩世4个聚煤期更为重要,相应煤系地层中赋存的煤炭资源占我国煤炭资源总量的98%以上,煤层气资源占我国煤层气资源总量的99.5%以上。
1、主要聚煤期含煤地层
(1)主要含煤地层分布
晚石炭世至早二叠世 晚石炭世至早二叠世的聚煤作用在我国北方形成海陆交互相石炭-二叠系含煤地层,主要赋存在华北赋煤区,含煤面积80万km2,构成了我国最主要的煤层气聚气区,即华北聚气区。该区大地构造单元为华北地台的主体部分,地理分布范围西起贺兰山-六盘山,东临勃海和黄海,北起阴山-燕山,南到秦岭-大别山,包括了北京、天津、山东、河北、山西、河南、内蒙南部、辽宁南部、甘肃东部、宁夏东部、陕西大部、江苏北部和安徽北部的广大地区。在华北赋煤区内,还广泛发育了早-中侏罗世含煤盆地,并见零星上三叠统和第三系含煤地层分布。
晚二叠世 晚二叠世聚煤作用在我国南方十分强烈,含煤地层广泛分布于秦岭-大别山以南、龙门山-大雪山-哀牢山以东的华南赋煤区内,构成了我国华南煤层气聚气区。该区大地构造单元属扬子地台和华南褶皱系,地理分布范围包括西南、中南、华东和华南的12个省区。华南赋煤区内除有以龙潭组为代表的上二叠统含煤地层外,还有上石炭统、上三叠统-下侏罗统、第三系等含煤地层分布。
下-中侏罗统 下-中侏罗统含煤地层主要分布在西北赋煤区,在华北赋煤区的分布也较为广泛。西北赋煤区由塔里木地台、天山-兴蒙褶皱系西部天山段和秦祁昆仑褶皱带、祁连褶皱带、西秦岭褶皱带等大地构造单元组成,地理分布范围包括秦岭-昆仑山一线以北、贺兰山-六盘一线以西的新疆、青海、甘肃、宁夏等省区的全部或大部。早-中侏罗世的聚煤作用在西北赋煤区广泛而强烈,所形成的煤炭资源在该区占绝对优势地位,并构成了我国西北煤层气聚气区的主体。此外,该区局部地带尚有石炭-二叠系和上三叠统含煤地层赋存。
下早白垩统 下早白垩统含煤地层主要分布在东北赋煤区,是我国东北煤层气聚集区煤层气赋存的主要地层。其大地构造单元为兴蒙褶皱系东段、华北地台东北缘及滨太平洋褶皱系,地理范围包括黑龙江、吉林、辽宁中部和北部以及内蒙东部。此外,本区内还有石炭-二叠系、第三系等含煤地层分布。
滇藏赋煤区的聚煤期多,台湾赋煤区以第三纪聚煤作用为主,但两地区的煤层气资源意义不大,故含煤地层分布状况不再赘述。
(2)主要聚煤期含煤地层划分
华南赋煤区二叠系含煤地层 在杭州-鹰潭-赣州-韶关-北海一线以南的东南地层分区,二叠系含煤地层主要形成于早二叠世晚期,在闽西南、粤东、粤中称童子岩组,在浙西称礼贤组,在赣东一带称上绕组。在连云港-合肥-九江-株州-百色一线以南的江南地层分区,二叠系含煤地层主要为海陆交互相的龙潭组,其次是以碳酸盐为主的合山组。在龙门山-洱海-哀牢山一线以东、秦岭-大别山以南的扬子地层分区,上二叠统含煤地层以碳酸盐沉积为主的称吴家坪组,以海陆交互相为主的称龙潭组和汪家寨组,以玄武岩屑为主的陆相沉积称宣威组。上二叠统含煤地层存在明显的穿时现象,含煤层位由东向西抬高,在东南分区为下二叠统,在江南分区为下二叠统上部的茅口阶(龙潭组下部),在扬子分区为上二叠统龙潭阶和长兴阶(均为龙潭组)。
华北赋煤区石炭-二叠系含煤地层 华北石炭-二叠系含煤地层属典型的地台沉积,按沉积特征可归纳为四种类型。在北纬41°以北的阴山、大青山、燕山、辽西的阴山-燕辽地层分区,石炭-二叠系属陆缘山间盆地沉积,在阴山、大青山称为拴马桩组,在辽西地区称为红螺岘组。在北纬35°~41°之间的华北地层分区,石炭-二叠系由老至新划分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,主要含煤地层为太原组和下二叠统山西组。在北纬35°以南(豫西及两淮)的南华北地层分区,含煤地层主要为下二叠统山西组、下石盒子组和上二叠统上石盒子组。在鄂尔多斯西缘的贺兰山地层分区,石炭-二叠系从下至上划分为红土洼组、羊虎沟组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组,主要含煤地层为太原组和山西组,其次为羊虎沟组。在中国煤田地质总局第三次煤田预测工作中(1997年),石炭系和二叠系均采用二分方法,上石炭统与下二叠统之间的分界位于太原组内马平阶与龙呤阶之间。华北石炭-二叠系含煤地层存在东西分异、南北分带现象,含煤层位由北向南逐渐抬高。
北方下-中侏罗统含煤地层 我国北方下-中侏罗统含煤地层分属新疆地层分区、北山-燕辽地层分区、柴达木-秦祁地层分区和鄂尔多斯地层分区。在新疆分区的北疆地区,下-中侏罗统含煤地层为水西沟群,自下而上划分为八道湾组、三工河组和西山窑组,八道湾组和西山窑组为主要含煤地层。在北山-燕辽分区的西段,下-中侏罗统自下而上分为艿艿沟组和青土井群,后者为主要含煤地层;在中段的大青山一带,含煤地层主要为五当沟组和召沟组;在东段地区,主要含煤地层为海房沟组和红旗组。在柴达木-秦祁地层分区,现有木里、阿干镇、窑街、靖远等主要矿区,中侏罗统木里组、阿干镇组和窑街组为主要含煤地层。鄂尔多斯分区包括陕、甘、宁、蒙诸省区的鄂尔多斯盆地和晋西、豫西等地区,主要含煤地层为中侏罗统延安组。
下白垩统含煤地层 下白垩统含煤地层主要分布于东北赋煤区,地层分区主要包括二连-海拉尔分区、吉东分区和三江-穆棱河分区。二连-海拉尔分区位于内蒙东部锡林格勒、呼伦贝尔、哲里木等盟,包括百余个内陆断陷盆地,含煤地层为乐巴花群、霍林河群或扎赉诺尔群。松辽-吉东分区发育了阜新、铁法、康平、元宝山等含煤盆地,主要含煤地层为沙海组和阜新组,或沙河子组与营城组。三江-穆棱河分区位于黑龙江佳木斯隆起以东,含煤地层为鸡西群,鸡西群是东北最主要的含煤地层,自下而上依次划分为城子河组和穆棱组。
2、主要聚煤期煤层
我国各聚煤期均有可采煤层形成,从早石炭世到第三纪富煤面积缩小,煤层稳定性变差,煤层层数减少,单一煤层厚度增大。聚煤范围最广、煤层连续性最好的是华北赋煤区,其次为华南赋煤区,单层煤层厚度最大的是西北赋煤区和东北赋煤区。
(1)华北赋煤区煤层发育特征
华北赋煤区的主要聚煤期为石炭-二叠纪与早-中侏罗世,局部地段发育下石炭统、上三叠统和第三系可采煤层。
上石炭统可采煤层分布于北纬35o以北的地区,下二叠统可采煤层遍及整个华北盆地,含煤系数4.8~15.6%,含煤5~10层,含煤性好(表1-1)。石炭-二叠系主要可采煤层厚度具有北厚南薄的总体展布趋势,南北分带明显。北纬38°以北存在一个厚煤带,厚度一般在15m以上,最厚可达30余m,该带进一步发生东西分异,呈现出厚薄相间的南北向条带。
在北纬35-38o之间,煤层厚度10->15m,大于15m者呈席状、片状分布,小于5m者零星展布在肥城、晋城、邯郸等地区。在北纬35o以南的南华北地区,煤层厚度多在10m以下,且有向南变薄的趋势。华北赋煤区的上二叠统煤层仅局限于南华北地区,含煤系数0.9~3.3%,含煤15~25层,以中厚煤层为主,煤层北薄南厚,呈东西走向的条带状分布,煤层总厚度在安徽淮南和河南确山一带可达20m以上,且有向南增厚的趋势。
华北赋煤区下-中侏罗统煤层主要赋存于鄂尔多斯盆地及大同、京西、大青山、蔚县、义马、坊子等小型山间湖盆内。鄂尔多斯盆地延安组共含煤10~15层,主要可采层5~7层,累计可采厚度15-20m,煤层集中分布于盆地的西部和东北部,煤层厚度具有由北向南、自西向东减薄的趋势,煤层层数多,分布面积广,横向较为稳定,累计厚度大,局部可达40余m。在延安、延川、延长一带出现无煤区。
(2)华南赋煤区煤层发育特征
在华南赋煤区西部,上二叠统煤层厚度呈现出中部厚、向四周变薄的总体展布趋势,周边煤层厚度一般小于5m,中部煤层的发育特征在黔北-川南隆起带、黔中斜坡带、黔西断陷区和滇东斜坡区有所不同。
黔北-川南隆起带上分布着川南、南桐、华蓥山、桐梓和毕节等煤田或矿区,含煤3-53层,平均16层。煤层总厚0.45-28.12m,平均6.24m。可采煤层总厚1.90-23.25m,平均4.33m。局部可采煤层14层,大多为薄煤层,有1-2层为中厚煤层。
黔中斜坡带分布有贵阳、织纳、威宁等煤田或矿区,含煤8-82层,平均26层,煤层总厚1.51-45.03m,平均16.35m;可采煤层总厚3.04-38.0m,平均9.98m;局部可采煤层16层,多为薄煤层。
黔西断陷区主要为六盘水煤田,是华南西部的重要富煤地区,含煤13-90层,平均37层,煤层总厚7.02-69.75m,平均总厚28.88m,可采总厚4.68-45.79m,平均可采厚度15.27m,可采煤层14层,以中厚煤层为主,单层厚均在1.35m左右。
滇东斜坡区包括宣威和恩洪两个矿区,煤层层数及厚度均向西减少,含煤4-80层,平均36层,煤层总厚3.54-50.53m,平均18.54m,可采总厚2.72-42.13m,平均可采总厚11.11m,局部可采煤层17层,多为薄煤层,有1-2层中厚煤层发育。
在华南赋煤区东部,煤层发育于下石炭统测水组和上二叠统龙潭组。下石炭统测水组富煤带分布于湘中和粤北地区。湘中含煤3-7层,其中3号煤为主要可采煤层,2号和5号煤为局部可采煤层。3号煤层厚度0-19.71m,平均1.5m左右,以渣渡矿区发育较好,平均厚度可达3.55m左右,煤层结构简单至复杂。在金竹山矿区西北部及芦毛江矿区,下石炭统煤层以煤组出现,最多可达10个分层,煤层较稳定到不稳定,5号煤层厚度0-21.0m,平均1.3m左右,在金竹山一带发育较好,平均厚达2.28m,且结构简单,3号煤与5号的间距为0-10m。此外,在粤北地区含可采或局部可采煤层2层,2号煤层厚度0-6.0m,平均1m左右,3号煤层厚度0-42.5m,平均3.00m,结构极为复杂,煤层极不稳定,两煤层之间间距在18m左右。
华南东部上二叠统龙潭组含煤沉积被古陆和水下隆起所分隔,各聚煤坳陷内含煤性差异较大,龙潭组普遍含有可采煤层,由南向北大致可分为三个聚煤带:
南带位于赣南-粤北-湘南一带。赣南信丰、龙南含B24、B26、B28等不稳定可采煤层,单层厚度在1m左右;粤北韶关含煤10余层,其中11号煤层全区稳定可采,厚约2m;湘南郴州含煤10层,其中5号和6号煤层稳定可采,厚度小于2m。
中带展布于湘中-赣东-皖东南-浙西北-苏南一带,是华南东部龙潭组的主要富煤地带。湘中涟邵含煤6层,其中2号煤全区稳定可采,厚约2m。赣中萍乡、乐平等地含A、B、C三个煤组,其中B组煤全区发育,C组煤在赣东上饶发育较好,A组煤在萍乡一带发育较好,厚约2m。在皖东南、浙西北的长兴-广德地区,发育A、B、C、D四个煤组,其中C2煤层全区稳定可采,厚度一般小于2m。在苏南一带上、中、下3个煤组,其中上煤组3号煤层较为稳定,厚度1-2m。
北带位于鄂东南-皖南-赣北一带,龙潭组相对较差。鄂东南黄石地区含上、中、下3层煤,其中下煤层较为稳定,厚1m左右。皖南铜陵、贵池一带含煤7层,均为不稳定薄煤层,其中A、B、C三层煤局部厚度可达1m。赣北九江仅含不稳定的薄煤层。
(3)西北赋煤区煤层发育特征
西北赋煤区主要含煤地层为下-中侏罗统,分布于80余个不同规模的内陆坳陷盆地,例如准噶尔、吐哈、伊犁、塔里木、柴达木,民和、西宁、木里等盆地。
准噶尔盆地展布着东部、北部及南缘三个聚煤带。其中:东部和北部聚煤带主要以八道湾组为主,煤层累厚分别为50.5m和40m,最大单层厚度分别为15m和10m;南缘聚煤带以西山窑组为主,煤层累厚达60余m,单层厚度一般为4 ~5m,富煤带展布方向与盆缘构造带展布方向一致。
吐哈盆地受北东向古隆起的影响,下-中侏罗统含煤沉积被一分为二,西部为吐鲁番凹陷,东部为哈密凹陷。在吐鲁番凹陷中,煤层主要分布在吐鲁番-七克台和艾维尔沟地区,前者地区煤层最厚达120余m,向四周逐渐变薄。西端艾维尔沟地区含煤12~18层,可采厚度6.28~76.33m,平均可采总厚32.2m,以中厚煤层为主,含厚煤层2~3层,煤层结构较简单,平均层间距达25m。
在西北赋煤区,本次进行煤层气资源评价的还有宝积山、窑街、木里、鱼卡、西宁等矿区或煤田,其下-中侏罗统煤层发育的基本特征如表1-2所示。
(4)东北赋煤区煤层发育特征
东北赋煤区以下白垩统煤层为主。大兴安岭以西的内蒙古地区分布着规模不等的聚煤盆地40余个,如伊敏、霍林河、胜利、扎赉诺尔、大雁等,煤层厚度巨大,平均可采煤层总厚达60余m,常有巨厚煤层发育,但侧向不甚稳定,结构复杂。大兴安岭以东的东北地区,各聚煤盆地煤层层数增多,煤层总厚明显减小,含煤6-20层,可采煤层总厚在20m左右。
东北第三纪聚煤盆地规模相对较小,多沿深大断裂带呈串珠状展布,如沿密山-抚顺断裂带分布的虎林、平阳镇、敦化、桦甸、梅河、清源、抚顺、永乐等盆地,沿依兰-伊通断裂带分布的宝泉岭、依兰、五常、舒兰、伊通、沈北等盆地,含煤性较好,常有巨厚煤层赋存,在抚顺、沈北等盆地煤层最厚可达90余m。
与本次煤层气资源评价有关的盆地的煤层发育基本特征如表1-3所示。
( 5)滇藏赋煤区煤层发育特征
滇藏赋煤区聚煤作用具有时代多、分布广、煤层层数多、厚度薄和稳定性差的总体特点,早石炭世、晚二叠世和晚三叠世都有可采煤层形成,主要分布于唐古拉山山脉附近。下石炭统和上二叠统含煤煤层分布面积较大,含煤2-80余层,单层厚度在1m左右。上三叠统含煤6-68层,单层厚度一般小于1m。
(二)区域构造及构造应力场
区域构造通过对煤层形成、埋藏史、受热史、变形史和空间赋存状态的控制作用,影响到煤层气的生成、富集和开发条件。因此,正确认识煤田区域构造特征及其时空演化,是分析含煤盆地演化及煤层气资源赋存规律的基础。
1、区域构造特征
美国煤层气开发在黑勇士盆地和圣胡安盆地取得的成功,得益于这些含煤盆地具有稳定的区域地质构造背景。我国煤田区域构造特征与美国有很大不同,其中的一个重要区别在于,美国是一个单一大陆的一部分,而我国则是一个复合大陆。美国的含煤盆地主要分布于中部地台以及中部地台与东、西两侧褶皱带的过渡地带,太平洋东岸的科迪勒拉褶皱带上有含煤盆地零星分布。
我国乃至亚洲大陆是由一些小型地台、中间地块和众多微地块及其间的褶皱带镶嵌起来的复合大陆。这一本质特征决定了我国绝大多数含煤盆地的构造稳定性较差,构造形态复杂多样,煤及其共生的煤层气资源赋存地质条件复杂,直接制约着煤层气的开发潜力。我国大陆主要由华北、扬子和塔里木3个地台组成,包括准噶尔、伊犁、阿拉善、松辽、佳木斯、柴达木、羌北-昌都、羌南-保山、拉萨-腾冲、兰坪-思茅、琼中等11个中间地块以及天山-兴蒙(海西)、秦祁昆(加里东、海西、印支)、华南(加里东)、滇藏(印支、喜玛拉雅)、台湾(燕山、喜玛拉雅)等褶皱带,含煤盆地主要位于这些地台、中间地块和褶皱带之上。
我国含煤盆地的基底有地台、褶皱带和中间地块三种类型。中间地块位于褶皱带内,是褶皱带的组成部分,但其基底与地台相似,位于其上的含煤盆地与真正的褶皱带之上的含煤盆地构造特征不同,故另归一类。
第一,地台型基底的含煤盆地包括华北地台区和扬子地台区诸多含煤盆地。以地台为基底的含煤盆地其特点是构造稳定,聚煤作用发育,煤炭资源赋存条件简单,储量丰富。它也是我国煤层气资源赋存最丰富的地区,是我国煤层气勘探开发的最主要地区。
第二,褶皱带基底型含煤盆地主要包括华南加里东褶皱带上的晚古生代含煤盆地、祁连加里东褶皱带上的晚石炭世盆地,天山~兴蒙褶皱带地区的海西褶皱带上的含煤盆地。以印支期、燕山期和喜玛拉雅期褶皱带为基底的含煤盆地在我国很少。我国以褶皱带为基底的含煤盆地特点构造作用强烈,褶皱和断裂发育且复杂,构造煤发育,含气量变化大,煤层储层物性较差的特点,总体上不利于煤层气的商业性开发。
第三,中间地块基底型含煤盆地,以中间地块为基底的含煤盆地在我国广泛分布,这些中间地块位于不同时期的褶皱带内或周边被褶皱带环绕。其构造条件变化较大,从简单构造到褶皱和断裂较发育,煤层气资源受煤的热演化史及煤级影响变化亦很大。
第四,地台与褶皱带过渡区含煤盆地往往挤压和逆冲推覆构造发育,在含煤性较好地区,煤层气资源丰富。如华北地台与内蒙加里东褶皱带的过渡区域的大青山、下花园、多伦、赤峰、阜新、铁法等含煤盆地;华北地台南缘与秦岭印支褶皱带的过渡区域的渭北、豫西、两淮诸多矿区或煤盆地。同时,地台与褶皱带过渡区含煤盆地如果断裂过于发育,含煤性较差,或张性断裂发育,则不利于煤层气的富集和商业性开发。
2、区域构造演化
含煤盆地构造演化一般经历盆地基底形成、含煤地层沉积和含煤地层变形三个阶段,盆地现存构造状况及煤层气开发前景是三个阶段演化综合作用的结果。其中,含煤地层变形阶段的构造特征决定着煤层的沉降-埋藏史、受热-演化史及其赋存特征, 故对煤层气开发前景的影响更为直接和明显。
(1)总体演化历程
我国含煤盆地地质历史复杂,形成演化受到古亚洲、特提斯和太平洋三大地球动力学体系控制。北部的古亚洲体系主要由古蒙古洋及西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北等地台组成。中晚元古代-二叠纪期间,古亚洲体系内发生洋陆演化以及陆-陆碰撞,对南侧华北地台上的晚古生代聚煤特征起着控制作用。例如,在石炭纪期间,古蒙古洋向南俯冲,使华北地台北部抬升,形成华北晚古生代聚煤盆地北侧的陆源区,并使聚煤作用由北向南迁移。
西南特提斯体系的演化分为古特提斯(D~T2)和新特提斯(T3~E2)两个阶段。 古特提斯洋沿龙木错-双湖-澜沧江、昌宁-孟连一线展布,其演化控制着华南地台上晚古生代的聚煤作用。秦岭海槽是古特提斯北侧的分支洋,对华北、华南含煤盆地的发生发展以及含煤地层的变形具有重要影响。秦岭海槽的全面闭合完成于三叠纪,在其闭合过程中使华北赋煤区南部在晚二叠世平顶山砂岩段沉积时出现新的陆源区。秦岭造山带在燕山期进一步发生陆内汇聚,使华北地台南缘的渭北、豫西、两淮等煤田发育由南向北的逆冲推覆构造,在扬子地台北缘煤田则发育由北向南的逆冲推覆构造。
太平洋体系演化可分为印支-燕山期的古太平洋和喜玛拉雅期的新太平洋两个阶段。印支运动前,中国大陆东侧为被动大陆边缘,隔古太平洋与西太平洋古陆相对。古太平洋从三叠纪晚期开始明显消减,白垩纪初封闭,表现为燕山运动,形成锡霍特阿林-日本-琉球-台湾-巴拉望燕山期造山带和亚洲东缘的火山-深成岩带。中国东部大兴安岭-太行山-雪峰山一线以东全面卷入太平洋构造体系,使该区古生代以来的东西向构造上叠加了北东、北北东向构造。
古、新太平洋体系的演化对我国中生代含煤盆地的形成演化具有重要影响。在侏罗纪期间:东部地区因挤压而形成北东向隆起带,在隆起的背景中派生出次级拉张应力,形成中小型拗陷和断陷盆地,如大兴安岭盆地群、辽西盆地群、京西盆地、大同盆地等; 中西部地区则发生大规模拗陷,形成了四川、鄂尔多斯、准噶尔等大型内陆拗陷型盆地。在白垩纪期间:随着东亚大陆边缘的解体,在东北原海西褶皱带基底上形成许多地堑或半地堑断陷盆地,如二连-海拉尔盆地群、阜新-营城盆地群等;在稳定地块上则发育有大中型坳陷及断陷盆地,如三江-穆棱河盆地、松辽盆地等。
在新生代,我国处于三大地球动力学体系三向应力作用的动态平衡中,新特提斯洋于始新世关闭,印度板块与欧亚板块碰撞,形成由南向北的挤压应力,使贺兰山-龙门山以西的西北和滇藏赋煤区发生挤压变形,形成诸如准噶尔地块南缘煤田的逆冲推覆等构造,印度板块的推挤还以滑移线场的方式使华南赋煤区向东南滑移。晚第三纪,现代西太平洋沟-弧-盆体系形成,太平洋板块和菲律宾海板块向西或西北方向俯冲,中国东部成为活动大陆边缘,东北、华北和华南赋煤区东部处于伸展状态,以走滑和断陷作用为主。鄂尔多斯盆地、四川盆地是太平洋及特提斯体系的构造应力衰减、消失的过渡地带,中新生代以来的大地构造十分稳定。
(2)各赋煤区构造演化
东北赋煤区 东北赋煤区约以松辽盆地为界,东、西两部分分别卷入太平洋体系和古亚洲体系。西部自元古代至古生代末,构造作用主要表现为古亚洲洋的俯冲消减及西伯利亚板块与华北板块的不断增生以至碰撞,两大陆在石炭-二叠纪期间沿二连-贺根山一线对接,形成天山-兴蒙海西褶皱带的东段,该褶皱带往东被松辽地块和南北向的张广才岭褶皱带遮断。三叠纪以来,东北东部受太平洋体系的控制,侏罗纪末古太平洋的闭合在东北赋煤区的东北缘形成乌苏里晚燕山碰撞褶皱带。白垩纪以来,随着西太平洋古陆的裂解和现代太平洋沟-弧-盆体系的形成,中国东部处于裂陷伸展状态,在佳木斯地块和兴安岭海西褶皱带的基底上,分别形成了三江-穆棱河、二连-海拉尔等断陷盆地群。
西北赋煤区 西北赋煤区以阿尔金断裂带为界,南、北两部分演化历程有所不同。北部是西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块(准噶尔地块和伊犁地块是其组成部分)、塔里木板块向外增生直至碰撞的历史,西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块在海西期碰撞形成斋桑-额尔齐斯海西褶皱带,哈萨克斯坦板块与塔里木板块在早石炭世初沿南天山缝合带对接而形成天山海西褶皱带。总体上来看,西北地区在早二叠世末已连成统一的大陆,二叠-三叠纪期间处于剥蚀状态,早-中侏罗世期间夷平的海西褶皱带与准噶尔地块及伊犁地块连成一个巨型内陆湖盆,形成一套河流-湖泊相含煤沉积。阿尔金断裂带以南的柴达木、祁连山和河西走廊地区在早古生代时由北祁连洋、中祁连隆起、柴北洋、柴达木地块等组成,加里东运动期褶皱成陆,河西走廊在石炭纪于褶皱带的基底上接受海侵而形成海陆交互相煤系,二叠纪整体抬升,聚煤作用结束。中祁连和柴达木地块北缘地区在晚三叠世至侏罗纪期间发生断陷,形成中祁连和柴达木地块北缘早-中侏罗世聚煤盆地。始新世以来,印度板块与欧亚板块发生碰撞,青藏高原、天山等强烈隆起,西北赋煤区遭受挤压变形,在准南、柴北、 祁连等地的含煤盆地内均发育由造山带指向盆地、基底隆起指向聚煤拗陷的逆冲推覆构造。
华北赋煤区 它与华北地台的范围基本一致,华北地台是我国最古老的一个构造单元,时代最早的未变质盖层是中元古界长城系,并在中-晚元古代地台上发育了燕辽、豫陕、贺兰三个裂陷槽,地台北缘在早寒武世早期开始形成统一发展的华北地台。下古生界沉积于陆表海环境,缺失晚奥陶世到早石炭世的沉积。这是华北地台区别于我国其它地台的显著特征之一。华北地台自中石炭世再次开始沉降,海侵由东北部向地台内部推进,聚煤作用广泛发生,形成了统一的华北聚煤盆地。在中石炭世太原期,华北盆地与祁连盆地沟通,聚煤作用强烈,具有海侵-海退"转换期"成煤及区域上"翘板式"聚煤的特点。到晚二叠世晚期的石千峰期,华北地台全部转为干旱气候下的内陆河湖相环境。
华北地台内部在早-中三叠世仍为一个统一的继承性巨型盆地,三叠系与二叠系连续沉积。晚三叠世的印支运动使秦岭褶皱带隆起,太行、吕梁隆起逐渐形成,华北地台的演化发生了质的转折。自此以后,大致分别以吕梁山和太行山为界,华北地台逐渐分化为三个部分。第一部分为吕梁山以西的地区,晚三叠世仍继承原来的构造格局,并进一步拗陷形成巨型的鄂尔多斯内陆盆地,形成早-中侏罗世煤系,沉积作用持续到晚白垩世。第二部分为吕梁山与太行山之间的山西地块,印支运动后以隆升为主,三叠系及其以前的地层遭受剥蚀, 随后发育小型早-中侏罗世内陆聚煤盆地。第三部分地区位于太行山以东,印支运动后抬升,三叠系遭受强烈剥蚀,晚白垩世后则卷入环太平洋构造域,以裂陷伸展为主,岩浆活动强烈,新生代期间断陷盆地十分发育,构造运动以断块差异升降为主,并形成伸展型滑覆构造。
华南赋煤区 华南赋煤区晚古生代聚煤盆地的区域基底由扬子地台、华南褶皱带、印支-南海地台三个构造单元在加里东期拼合而成,基底的稳定性决定了聚煤作用的特点。扬子地台区较为稳定而聚煤作用相对较强,华南褶皱带基底不稳而聚煤作用相对较弱,印支-南海地台则为晚古生代聚煤盆地的物源区之一。华南在晚古生代为一向西南古特提斯洋方向倾斜的陆表海盆地,聚煤作用主要受古特提斯演化及华南板块上裂陷作用的控制,聚煤盆地东部和西部出现一对遥遥相望的古陆(华夏古陆和康滇古陆),盆地内部以鄂东南-湘西南-桂东北一线为中心,由硅质岩相向两侧对称逐渐过渡为浅海碳酸盐相、过渡相、陆相和物源区。
中-晚三叠世期间,秦岭海槽及古特提斯洋封闭,统一的欧亚板块形成。松潘-甘孜褶皱带和右江褶皱带隆起,扬子地台西部及华南东南部成为前陆坳陷带,分别形成川滇、赣湘粤晚三叠纪聚煤盆地,川中、滇中晚三叠世煤炭储量丰富,有一定数量的煤层气资源赋存。印支运动以来,华南赋煤区处于变形阶段。华南褶皱带位于欧亚板块与西太平洋古陆碰撞的前锋,构造变形及岩浆活动十分强烈,扬子地台区变形则较微弱。
滇藏赋煤区 滇藏赋煤区的主体为青藏高原,是特提斯体系演化的结果,由一系列中间地块以及缝合带形成块、带相间的大地构造格局。晚古生代煤分布在羌北-昌都地块上,晚三叠世煤分布在羌北-昌都、羌南及兰坪-思茅地块之上,早白垩世煤分布在拉萨地块上,第三纪煤主要分布在兰坪-思茅、保山和腾冲地块上。这种构造格局导致聚煤作用较弱,后期的强烈挤压变形使煤田构造变得复杂,煤层气保存的构造条件差。
进一步而言:华北赋煤区聚煤盆地基底稳定,聚煤作用发育,具有煤层气生成的良好的物质基础,后期构造变形使煤层气赋存条件发生分异,西部地区变形较弱(如鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等)使煤层气保存的构造条件总体上较好,某些地区遭受强烈挤压变形(如华北地台北缘)及断裂作用而不利于煤层气保存,某些地区则沉陷过深(如华北平原区)而给煤层气的开发造成困难;东北赋煤区主要煤田的形成时代较晚,后期处于伸展状态,构造变形较弱,煤层气开发的构造条件较为有利;西北赋煤区天山南北的含煤盆地中发育逆冲推覆构造,有利于煤层气富集,如准南阜康矿区的煤层气含量可达18m3/t;华南赋煤区有些煤田中广泛发育各类复杂的褶皱、逆冲推覆、重力滑动、滑(褶)推叠加、伸展、平移及走滑断裂等构造形式,煤系煤层破坏强烈,煤层稳定性差,构造煤广泛发育,给煤层气开发地质条件造成极为不利的影响;滇藏赋煤区聚煤作用较弱,煤田构造复杂,煤层气保存的构造条件较差。
(三)区域构造应力场
区域构造应力场特征是影响煤层气开发的重要因素。古构造应力场演化控制着储层内割理及围岩中节理的发育程度和分布规律,现代构造应力场特征影响到煤储层受力方向和煤层割理开合程度,与煤层渗透率、煤储层压裂增产效果密切相关。
我国三大地球动力学体系的发展演化决定着了古今构造应力场的总体特征。在古生代-早中生代,我国各大陆板块以南北向汇聚为主,华北和华南受到SN向挤压构造应力场的作用。三叠纪以来,各地块逐渐碰撞拼合,各赋煤区内以板内变形为主,构造应力场发生了规律性演化。我国最大主应力方向在印支期为近SN向,在燕山早期(侏罗纪)为NWW向,在燕山晚期(白垩纪)为NNE向,在喜玛拉雅早期(早第三纪)为NWW-NW向,在喜玛拉雅晚期(晚第三纪)为近SN向。
在印度板块的推挤及菲律宾-太平洋板块的俯冲作用下,我国现代构造应力场呈向滇藏地区收敛以及向西北、华北、东北和华南地区发散的辐射状,最大主应力轴(σ1)分别垂直于印度板块与欧亚板块的缝合线和日本-琉球-台湾-巴拉望俯冲带。东北与华北地区最大主应力方向为NEE向,山东、河南、西安一带为近SN向,华南地区为NW向,西部地区则以近SN向为主,最小主应力轴(σ3)与最大主应力轴基本垂直。另外,大量地震资料表明,我国大陆现代构造应力场的最大和最小主应力轴皆呈水平状态。
东北赋煤区现代构造应力场表现为NE-SW向挤压和NW-SE向拉张,NW-SE向的拉张应力较强,具有煤层气开发的有利构造应力场条件。西北赋煤区现代构造应力场以NNW 向的水平挤压为主。印度板块向北的推挤力在准噶尔地块南缘最强,西伯利亚板块向南的挤压力主要作用在准噶尔地块北侧。所以,准噶尔地块是南北两侧挤压应力消失的地带,所遭受的挤压应力较弱,构造稳定,可能具有煤层气开发的有利构造应力场条件。
华北赋煤区构造应力场总体呈NEE-SWW向挤压,垂直变形总体上以太行山东麓为界,西部上升,东部下降。太行山、贺兰山之间的鄂尔多斯盆地和沁水盆地所遭受的挤压应力较弱,可能具备有利于煤层气开发的构造应力场条件。据原地应力测量结果,华北赋煤区局部地点的最大主压应力方向和变化很大,与区域应力场的总体状况有所不同。因此,区域构造应力场只能用来定性分析评价区的应力状况,对煤层气井的生产预测有效的数据只能依靠试井获得。
华南赋煤区现代构造应力场受控于印度板块推挤引起的侧向压力及菲律宾、太平洋板块向西的俯冲力,最大主应力方向为NW-SE向。该区现今正向南东方向滑移,滑移速率以小于5mm/a,并伴有顺时针的旋转,中西部地区以1-4mm/a速度抬升,东南沿海地区及海南岛西部以1-3mm/a的速率沉降,台湾及海南东部则正在隆升。
此外,由于印度板块约以5mm/a的速率向北推挤,使滇藏赋煤区遭受近南北向的强烈挤压,并处于整体隆升状态,煤层气开发的构造应力场条件不利。
资源分布特点
(一) 煤炭资源与地区的经济发达程度呈逆向分布
如上所述,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。而且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。因此,国家在制订开发规划时,一定要综合考虑矿区水源、外运能力、环境保护和人口容量等诸多因素,将其控制在一个协调、适度的发展规模上。这样,才有利于全面推进,健康发展。
(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。
综上所述,我国虽然煤类齐全,但真正具有潜力的是低变质烟煤,而优质无烟煤和优质炼焦用煤都不多,属于稀缺煤种,应当引起各方面的高度重视,采取有效措施,切实加强保护和合理开发利用。
(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%。
我国适于露天开采主要矿区(或煤田)的基本地质条件和资源情况,如表2.2.11。
表 2.2.11露天开采主要矿区(或煤田)基本情况
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。
从以上所述可以看出,我国含煤地层中的共生、伴生矿产资源非常丰富,很有前景。以往由于受计划经济体制的影响,煤炭开发企业以开采煤炭为主,因此对其共生、伴生的矿产资源研究得不多,开发利用很少。近年来虽然已开始重视,但终因起步晚,基础差,目, 前仅对少数常见矿产进行部分开发。而且开采出来的矿石,多处于粗加工阶段,离市场要求的高纯、超细、超白、改性、活化等目标,相差甚远。煤矿开发利用共生、伴生矿产资源的条件十分优越。因为不少有益矿产都是以煤层夹矸或顶、底板出现的,有的虽然单独成层存在,但距煤层不很远,利用采煤的技术和设备,略加改造生产和运输系统,就可以随着采煤附带或单独开采出来。不但可以大量节省投资,充分利用矿产资源,而且可以延长煤矿的服务年限,是一项利国、利民、利矿的事业。因此所有的煤炭开发企业都必须研究分析本矿区的资源特点,有条件的应加快开发利用步伐,走以煤为本,综合开发,多矿种经营的路子,这是提高煤矿经济效益的必由之路。
近日,在中国煤炭工业协会公布的2006年度煤炭工业安全高效矿井(露天)中,神东分分公司9矿9井再创8项新纪录。这8项新纪录分别是:
1、年产超过二千万吨煤矿。补连塔煤矿是世界目前生产规模最大的现代化矿井,全年生产原煤2112万吨。该矿为一井两面生产模式,其中综采一队产煤1018.6万吨、综采二队产煤882万吨,矿井综合单产达到109.53万吨/月,全部使用引进综采设备,连续安全生产2281天。
2、年产超过千万吨煤矿。榆家梁煤矿年产1615万吨;保德煤矿1300万吨;上湾煤矿1280万吨;哈拉沟煤矿1250万吨。
3、年产接近千万吨煤矿。大柳塔煤矿大柳塔井997万吨,活鸡兔井936万吨。
4、年产超过千万吨的综采队。上湾煤矿综采队生产原煤1144.7万吨,刷新综采队年产世界纪录;哈拉沟煤矿综采队产煤1074万吨;补连塔煤矿综采队产煤1018万吨。
5、月产超过百万吨的综采队。上湾煤矿综采队最高月产107万吨;哈拉沟煤矿综采队最高月产104.83万吨。
6、全国原煤生产人员效率超过100吨/工的煤矿。哈拉沟煤矿原煤工效达到193.14吨/工;补连塔煤矿161吨/工;上湾煤矿154.82吨/工;大柳塔煤矿大柳塔井130.7吨/工;榆家梁煤矿130.62吨/工;大柳塔煤矿活鸡兔井127.5吨/工;保德煤矿123.91吨/工。
7、全国人均收入超过6万元的煤矿。哈拉沟煤矿8.17万元;上湾煤矿7.38万元;大柳塔煤矿大柳塔井7.3万元;大柳塔煤矿活鸡兔井7.2万元;石圪台煤矿7.19万元;榆家梁煤矿7.15万元;保德煤矿7.02万元;补连塔煤矿6.32万元;马家塔露天煤矿6.3万元。
8、掘进进尺纪录。上湾煤矿连采二队元月份连采掘进3668米,元月10日掘进165米,刷新我国煤矿连采机大断面双巷掘进进尺新纪录。
|
|