新疆煤炭资源条件与未来煤炭开发取向初步分析.docx
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新疆煤炭资源条件与未来煤炭开发取向初步分析
新疆煤炭资源条件与未来煤炭开发取向初步分析
新疆煤炭资源条件与未来
煤炭开发取向初步分析
李慧智
(中国煤炭科工集团沈阳设计研究院,辽宁沈阳110015)
摘要:
分析归纳了我国新疆煤炭资源条件,结合国家开发新疆煤炭资源的方针政策,分析了新疆煤炭资源开发布局及市场取向,探讨了新疆煤炭资源开发思路与建设水平,提出新疆煤炭资源开发存在的问题与建议
关键词:
新疆煤炭资源;市场取向;开发思路;问题与建议
中图分类号:
文献标识码:
新疆地域辽阔,约占我国总面积的六分之一。
新疆煤炭资源丰富,过去由于新疆自治区本身经济发展缓慢,加之与内地距离遥远,疆内煤炭开发只限于自给自足式的小规模生产。
煤炭资源总体来说保存完好,未来开发前景广阔。
随着自治区坚定不移地推进优质资源转换战略和大企业大集团战略,新疆承接内地煤炭产业转移的力度不断增大,大企业大集团已成为推动自治区煤炭工业实现跨越式发展的主导力量。
随着“西煤东运”、“西气东输”和“疆电外送”工程的实施建设,煤电、煤化工和煤制气等资源转换工程的落实,新疆煤炭工业正在由产能优势逐步转化为经济优势。
1新疆煤炭资源条件
新疆煤炭资源储量丰富,煤质总体较好,开采技术条件简单,具备建设大型矿山企业潜力和煤炭资源深加工转化资源条件。
全区资源划分为阿勒泰、准噶尔、天山、塔里木和昆仑五个含煤区,27个含煤盆地,57个煤田,预测煤炭资源总量2.19万亿吨。
约占全国预测煤炭资源总量的42%,居全国首位。
从资源赋存的纵向分布看,埋深1000米以浅的煤炭资源总量有1.28万亿吨,约占预测资源总量的58%。
煤种主要以低变质的长焰煤、不粘结煤和弱粘结煤为主约占80%。
预测资源总量中煤质灰分低于15%的约占47%。
硫分低于1%的约占80%。
收到基低位发热量大部分在21MJ/kg左右。
新疆煤炭大多数是较好的动力用煤、气化用煤、制造活性炭用煤、也是很好的液化用煤和化工用煤。
新疆各煤田自然条件恶劣,季节、昼夜温差大,冬季严寒,夏季酷热;除伊犁地区降雨较充沛外,其他矿区降雨量极少,蒸发量极大,严重干旱缺水;多数属荒漠戈壁,植被稀少,人迹罕至;全年大风天数多。
新疆的煤炭资源成煤年代多为中侏罗纪,变质程度低,松软且含水较大;顶底板岩性多为中硬~中硬以下,少部分达到硬岩,解理裂隙较发育,上部松散,深部较完整,露天开采一般均需预先爆破。
煤层巨厚,如准东煤田单煤层区煤层厚平均达7m;沙尔湖煤田单层煤厚平均达m。
或薄煤层群,如准东煤田多煤层区域;黑山煤田可采煤层为9层,。
煤层倾角,浅部一般在10°~55°,深部在2°~5°;多属倾斜煤层,或缓倾斜煤层,浅部有部分急倾斜煤层。
构造除个别矿区较复杂外,一般多数均属于简单型。
适宜露天开采的矿田,煤层埋深除露头较浅外,一般埋深在100m~400m,由于煤层厚度大,故平均剥采比较小;绝大多数资源储量由于埋深较大,仅适合井工开采。
受新构造运动初期作用,煤层露头除受风氧化作用外,一定范围内多有古火区形成。
2新疆煤炭资源开发布局及市场取向
国家已决定将新疆列为全国第十四个大型煤炭基地,成为继山西、内蒙之后又一个国家重点的煤炭开发区域。
国务院关于进一步促进新疆经济社会发展的意见,明确提出新疆要以准东、吐哈、伊犁、库拜四大煤田为重点,结合煤电煤化工产业发展,稳步建设大型煤炭基地,提升煤炭战略地位,成为新疆地区煤炭工业实现跨越式发展的主题。
新疆煤炭资源开发的战略布局:
全力打造以支撑“疆电外送”和发展现代煤化工产业为主的准东煤炭、煤电、煤化工基地;以大型商品煤东输为主的吐哈煤炭东运基地;以发展现代化煤化工和煤电产业为主的伊犁煤电、煤化工基地;以现代焦化业、现代煤焦化产业为主并作为南疆地区主要的能源和煤炭供应地的库拜煤焦化基地;共划分为四大基地。
外调煤生产供应基地和煤炭物流体系建设
建设以吐哈基地为主,准东基地为补充的外调煤供应基地建设,重点加快推进吐哈煤炭东运基地建设,打造西煤东运的主战场,研究和开拓东中部市场。
以大企业大集团为依托,逐步建立以大型煤炭生产基地为支撑,大型煤炭生产和运输营销企业为骨干,构建延伸至内地的现代化煤炭物流体系。
优先选择吐哈两地区距内地运距相对较近,煤炭资源储量丰富、煤质优良,开发建设的区位优势和经济比较优势明显;且具备建设千万吨级以上大型特大型现代化露天、井工煤矿的资源条件;并能在短期内迅速形成开发规模的沙尔湖矿区、大南湖矿区、三道岭矿区、淖毛湖矿区、巴里坤矿区和三塘湖矿区等六大矿区,作为吐哈煤炭东运基地的启动矿区,进行重点开发建设。
推进煤电一体化、煤化工等煤炭深加工的转化产业发展
坚持以市场为导向,以准东、伊犁基地为主战场,加快推进煤电一体化建设进程。
稳步发展煤制化肥、煤制天然气、煤制油品、煤制甲醇及深加工和经济加工等以煤为基础的产业,延长煤炭的产业链条,全力打造国家级特大型煤电、煤化工基地。
2.3煤炭基地和矿区配套的基础设施建设
根据国家能源布局的调整,应将新疆纳入全国能源产、运、销综合平衡体系中统筹考虑,加快新疆能源运输通道的规划和建设力度。
为新疆煤炭的大规模开发奠定基础。
在加快西煤东运,铁路外运通道和疆电外送,超高压输变电工程建设的同时,坚持以市场需求为导向,根据煤、电等东运通道的建设和市场需求,合理布局,并加快大型煤炭基地的配套基础设施建设,包括公路、铁路、输水、供电、通信等工程的实施。
积极吸引大企业大集团和社会各类投资,参与矿区运煤通道等基础设施的建设。
3新疆煤炭资源开发思路与建设水平探讨
新疆规划的几大矿区基本都属于整装煤田,很少有小煤窑开采和人为破坏。
多个矿区已经完成了总体规划,并得到了国家发改委的批复,如准东基地五彩湾矿区、西黑山矿区、大井矿区等亿吨级特大型矿区;伊犁的伊宁矿区,吐哈基地的大南湖矿区等一批千万吨级的大型矿区总体规划,已经国家批准。
其他矿区的总体规划,已上报国家待批或正在加紧编制。
资源开发思路及未来矿山建设水平
根据总体规划结果来看,总揽各矿区煤层赋存条件,资源/储量情况,外部建设条件,探讨以下资源开发思路及未来矿山建设水平:
1)各矿区井(矿)田绝大多数适合建设千万吨级的矿山。
因此新疆煤炭资源开发,矿山建设规模宜大不易小。
无论是井工矿,还是露天矿,规模都应在10.0Mt/a及以上,露天煤矿规模可以更大。
2)每个矿区都有数量可观的适合露天开采的矿田。
无论从我国的煤炭产业政策,相关技术规范规定,还是全世界煤炭开发共识,都是优先开发露天煤矿;因此,各矿区要首先安排露天矿田开发。
3)无论矿区总体开发布局,还是各露天矿、井工矿单项工程设计,起点要高,应具有前瞻性;要采用新技术、新工艺、新设备、新材料;建设低成本、高效率、高效益二十一世纪现代化矿山。
4)选择煤质好的资源优先开发。
5)选择符合开发布局定位,靠近“西煤东运”、“西气东输”和“疆电外送”基地;符合规划的煤电、煤化工、煤焦化、煤制气基地建设;距离用户近,距离规划的工业园区近,适销对路的资源优先开发。
6)选择外部建设条件方便,综合条件好,近期就能实现开发目标的井(矿)田优先开发。
关于新疆露天煤矿工艺选择与设备选型方向
分析认为:
中外露天煤矿常用的基本四大开采工艺,即:
单斗—卡车开采工艺,连续开采工艺,半连续开采工艺和拉斗铲倒堆开采工艺。
最具代表性的全连续工艺是轮斗铲采掘—带式输送机运输—排土机排土,它具有高效率与低成本。
限于矿岩性质、气候等因素,全连续工艺的应用范围受到限制。
新疆地区大多煤层围岩较硬,风大,气候恶劣,只有少部分露天煤矿局部剥离松软或采煤环节可能适宜采用轮斗铲连续工艺。
未来应用范围不会很广。
拉斗铲倒堆开采工艺在所有露天矿山工艺中运营成本最低,它是靠设备本身线性规格,在所能企及的范围内完成物料的移运。
新疆地区煤层赋存大多属于倾斜煤层,或主采煤层巨厚,或多个薄煤层赋存,故一般不适宜采用拉斗铲倒堆开采工艺。
但也不排除在局部范围有应用的可能性,如西黑山矿区可能就有部分露天矿田适宜拉斗铲倒堆开采工艺。
单斗—卡车开采工艺适宜各种矿山条件,但相比该工艺成本最高,尤其燃油价格、轮胎和材料价格不断攀升的今天,若取其作主导工艺,其高成本是难以承受的。
但无论怎样的露天矿又离不开单斗—卡车工艺,因此,在露天矿建设初期,或排土场建设,或采煤环节,或选采,或煤层顶底板一定范围的剥采工程都需要采用该工艺。
近40~50年中,露天矿半连续工艺得到了越来越广泛的应用,以适应各矿山不同的开采技术条件。
代表性的半连续工艺有:
单斗挖掘机采掘—工作面卡车运输—(固定式、半固定式、可移式)破碎机—带式输送机运输系统;
单斗挖掘机采掘—自移式破碎机—带式输送机运输系统;
刨采煤机采掘—卡车运输系统等。
半连续开采工艺兼备间断工艺和连续工艺的综合特点,单斗挖掘机挖掘力大,适宜各种硬度物料的采装;物料经破碎后转入带式输送机,适宜长距离运输,体现了连续工艺的特点。
最大限度的缩短了卡车运距,或取消了卡车运输环节。
采用半连续开采工艺进行露天矿山剥离和采煤工程,是国际性发展趋势。
大型自移式破碎机的出现,为实现单斗挖掘机采掘—自移式破碎机—带式输送机运输—排土机排土的先进半连续工艺创造了条件。
可简化剥采工艺,采用电力驱动,节约燃油消耗,大幅度降低剥采成本。
它是以电代油、绿色环保的暂新工艺系统。
新疆的煤层赋存条件决定了未来矿山属深凹露天矿,露天矿规模大,开采深度大,年剥采总量大,采用半连续工艺作为主导工艺是新疆露天煤矿的必然选择。
刨采煤机采掘—卡车运输系统,是半连续工艺的一种形式,可根据用户对产品煤的需要,在采煤环节中、或选采环节中采用该工艺。
由于露天矿开采的高度集中化,单个露天矿的开采范围大,开采深度大,开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。
针对这种情况,传统的单一开采工艺方式往往不能适应,使开采效率降低,开采成本提高。
因此,多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。
剥采工艺的选择,贵在因地制宜。
对于范围广阔、能力巨大的大型矿山,针对不同地点、不同开采对象的特点,采用不同开采工艺,并组成综合工艺,以实现优化开采效果,已成为现代矿山发展趋势。
新疆露天煤矿采用综合工艺也是必然选择。
开采设备大型化是优势资源集中化开采的必然要求,也是简化剥采工程并降低开采成本提高经济效益的重要途径。
因此设备大型化也是现代化大型露天矿山的标志,是实现高效率和高效益的基础。
目前国际特大型矿山主流设备系列是:
单斗挖掘机:
斗容35~60m3
自卸卡车:
载重量220~360t
吊斗铲:
斗容90~130m3
破碎机:
能力3000~10000t/h
新疆未来露天煤矿规模多在20.0Mt/a~60.0Mt/a,年剥采总量在53/a~253/a,显而易见,设备规格大型化是必然选择。
4新疆煤炭资源开发存在的问题与建议
专业人才匮乏问题
目前,新疆国有重点煤矿,采矿、机电、测量、地质、通风、安全等主导专业人才短缺,地方小煤矿的人才短缺现象就显得更为严重。
随着煤炭产业结构的优化升级和一大批大型现代化煤矿的建设,对煤炭从业人员的素质的要求会越来越高,煤炭专业人才和技术工人的需求缺口将会不断加大。
过去内地搞煤炭开发企业基本都是计划经济时期的煤炭局转制过来的,与煤炭相关的各专业人才济济。
现在新疆地区搞大范围煤炭开发,一方面历史原因,新疆一直煤炭工业发展缓慢,缺乏人才储备;另一方面,一下开发摊开的面太大,专业人才需求量陡增。
再者,大企业大集团战略,确实吸引了一大批资金雄厚的企业集团进疆搞煤炭开发,这些企业集团很多过去不是搞煤炭行业的,先天就缺乏煤炭专业人才。
现在尤其缺乏与露天煤矿相关的专业人才。
从内地招聘一些,也是数量甚微,因为本身全国露天煤矿专业人员总量有限。
另外,牵扯家属工作问题,孩子上学问题等等,内地专业人员不愿、或不能来新疆工作,也是原因之一。
从常规做法上,难以解决上述问题。
只有从概念上、战略战术上转变,才能找到出路。
过去内地煤炭企业搞煤炭开发,那是生产商搞煤炭;现在非煤行业大企业大集团到新疆搞煤炭开发,这叫投资商搞煤炭,缺少专业人才是必然的。
如何解决呢?
挖一、两个人才解决不了问题,因为搞一个露天煤矿企业需要的是一个专业团队。
这就需要从社会上引入运营商来解决。
投资商只要当好老板就行,经营管理、技术管理、质量管理、安全管理等都是由运营商去完成。
例如,采取建设期外包,技术管理外包,生产期运营管理外包,项目生命周期内某阶段托管等模式;设备运营管理外包,设备状态监测托管,设备维修采用反承包或委托专业公司等方式也是未来发展方向。
井工矿巨厚煤层开采问题
新疆的煤炭资源多数属于巨厚煤层赋存,达到一定的剥采比和深度之后,就不适合露天开采了,多数资源转入井工开采。
对于煤层巨厚,平均厚度达70~100m,煤层松软,顶底板岩性大多数中硬以下松散的岩石特性。
井工开采应研究适宜的开采方法,既安全可靠,又能提高资源回收率。
4.3防灭火问题
多年来,新疆已灭大小火区共17个,每年减少煤炭资源损失1000多万吨,解放煤炭资源储量2.33亿吨,使350亿吨煤炭资源解除了火灾威胁,恢复植被1152.6万平方米,累计减少有害气体排放1亿多吨,对保护资源、改善生态环境和减少大气污染起到了重大作用。
目前全疆仍有几十处煤田火区在实施灭火工程,巩固灭火成果,防止火区复燃和引发新的煤田火区和火点,是煤炭资源保护与开发的重点工作。
新疆的煤炭资源80%为低变质程度的煤,易自燃发火。
将来无论是井工开采,还是露天开采,都面临煤层自燃发火问题。
为保证生产安全和避免资源损失,防灭火问题就显得十分重要了。
新疆早已成立灭火工程局,在以往矿山灭火行动中发挥了重要作用。
未来新疆煤炭资源可能分阶段、分区块大范围开发,煤层自燃发火问题可能更加严重。
要研究采用现代科技手段与传统的、因地制宜的方法结合起来,有针对性的实施防火灭火措施,重点在防火上下功夫。
4.4露天煤矿边坡稳定与防排水问题
新疆未来露天煤矿大多属于深大露天矿,多数可能采掘深度在500m及以上。
边坡岩性中硬以下居多,大多松散、松软,有的有古火区形成烧变岩,松散颗粒状,粘聚力极低,对露天矿边坡稳定十分不利。
建议在勘探阶段就高度重视水文地质和工程地质的探查,获得充分的基础资料;委托专业的科研院所,大专院校,尤其富有研究设计经验的专业院所进行专门的研究和设计,布设监测预警网,避免发生大的滑坡危害。
疏干排水问题在新疆地区不是普遍问题,仅在局部地区有存在,如伊犁煤田。
伊犁地区拥有的水资源约占全疆水资源的40%,无论地表水,还是地下水,均很丰沛。
露天矿疏干排水有比较成熟的经验可循,因此,这方面不存在大的问题。
但新疆的防治水问题有其特殊性,大多矿区属于荒漠戈壁,气候干燥,地表无径流,但是在融雪季节或偶遇暴雨,瞬时聚成洪流,形成严重的水害威胁。
因此要特别注意设有周密的地面防排水措施,以避免水害。
4.5露天煤矿防尘降尘与防止水土流失问题
新疆除伊犁地区外,大多赋煤地区均为干旱缺水环境,蒸发量是降水量的几十倍。
这些矿区季节温差大、昼夜温差大,冬季寒冷干燥,夏季酷热干旱;一年四季大风天数多,如准东煤田,沙尔湖煤田,夏季地面温度可达50℃~80℃。
地表呈荒漠戈壁状态,干燥的戈壁土层经扰动后,大风一吹,尘土飞扬,几十公里以外可见。
由于缺水干燥,洒水降尘方法,既成本高,又不能解决问题。
给生产带来困难,也对环境造成污染。
因此,研究防尘降尘是新疆煤炭开发的重要课题。
防止水土流失问题,矿区由于干旱和大风,土的风蚀相当严重。
若矿山开发加上人为扰动,将加重风蚀作用。
建议相关专家和专业机构,尽快研究控制风蚀有效措施,从环境维护方面为新疆的资源开发保驾护航。
4.6提高煤质的措施
必须解决新疆地区煤炭的粗深加工问题,发展煤炭洗选、半焦等产业,提高商品煤市场价值。
积极发展煤炭洗选加工,提高煤炭质量。
鼓励和支持采用先进实用技术和设备,加大现有选煤厂的改造力度,积极兴建与煤炭生产能力相匹配的选煤厂和集中群矿选煤厂,扩大动力煤、炼焦用煤、高炉配煤入选加工量,提高新疆地区煤炭入洗加工率和选煤效率,提高商品煤质量,促进煤炭洁净利用和洁净东输。
原则上凡新建的煤矿项目必须配套建设与煤矿能力相匹配的选煤厂;已有煤矿要依托大型煤矿的选煤厂或建设矿区群矿区选煤厂,实现入选。
有些矿区属于多煤层或煤层结构复杂,多数煤的全水分大,因此坑口排矸及煤炭干燥技术也是新疆多数矿区必要的加工环节。
4.7发展机械设备制造、维修与成套装备业
煤炭产业是一个综合性、产业链较长的产业,依存和带动煤炭科研、煤炭机械设备制造、维修业、物流业等一系列配套产业发展,任何一项缺一不可。
资源开发业属基础工业,核心就在于带动当地经济社会全面发展的完整产业链的打造。
煤炭资源的开发,井工开采方式,或露天开采方式,都需要大型煤矿机械设备。
新疆过去由于地理位置原因,经济发展缓慢,也相对封闭,机械设备制造、维修与成套装备业处于落后水平。
未来煤炭开发的重点转入新疆,必然需要采购大量的机械装备,煤炭进入生产期以后,又需要各种维修业务予以支持。
新疆基础工业底子薄弱,难以适应经济快速发展的需要,加快推进矿山机械制造业的发展势在必行。
建议积极引进资金、引进技术,吸引大型煤机制造企业来疆投资办厂,疆内有一定机械制造基础的企业与国内外大型矿山设备制造厂商联合、合资、合作,加快建设和发展新疆矿用机械设备制造业、仪器仪表制造业、仪器设备维修业、装备集成业。
借资源优势向经济优势转变的大好时机,练好内功,夯实地方工业基础,力争把新疆建成国内重要的矿山机械设备研发和制造基地、煤炭洗选加工设备制造基地、机械设备维修基地。
同时,也呼吁国内外机械设备制造、维修厂商看准新疆市场的商机,积极投入和参与其中,既支持了地方经济发展,也为自己创造了效益。
5结语
新疆煤炭资源开发矿山规模宜大不易小;先期开发露天煤矿要多于井工矿;预计有多个大型露天矿同时开发建设;露天矿以半连续工艺为主,不可缺少单斗卡车工艺;单斗挖掘机需要斗容规格为20m3~60m3级;自卸卡车需要载重100t~360t级;半移动式破碎机或可移式破碎机能力为3000t/h~10000t/h;自移式破碎机能力为5000t/h~10000t/h;带式输送机需要带宽为1.4m~2.0m;大型排土机需要能力为10000t/h~15000t/h;封闭式储煤场需要量大;快速装车站需要量大;各类煤炭洗选加工设备需要量大;排矸工艺及设备、煤炭干燥工艺及设备需要量大;其他矿山辅助设备需求量大等等。
新疆煤炭资源储量丰富,开采条件中等偏好,自然条件恶劣,水资源欠缺,基础设施条件薄弱,专业人才匮乏;幅员辽阔,地广人稀,资源优势向经济优势转化潜力大,工业化发展空间大,商机多;随着新疆煤炭资源的大力开发,将给各类专业人员带来择业机会;将给物流业、煤电、煤化工、大型矿山设备制造与维修、各方面专业运营商及服务业都将带来历史机遇。
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