绿色煤炭基础地质工作框架刍议_曹代勇.pdf

第 46 卷 第 3 期 煤田地质与勘探 Vol. 46 No.3 2018 年 6 月 COAL GEOLOGY 2. China National Administration of Coal Geology, Beijing 100038, China Abstract Green coal is the embodiment of green mine construction in coal industry, which puts forward new re- quests and brings new development opportunities to coal geology work. The coal geology work runs through the whole process of green coal industry system, it can be decomposed into three tasks mineral resources geology to search green coal resources and to realize green exploration; safe mining geology to provide reliable geological guarantee for green mining; processing and utilization geology to provide sufficient geological basis for the clean and efficient use of coal. This paper analyzes the characteristics of the demand for geological work in each stage of green coal, establishes the framework of basic geological works for green coal preliminarily, and puts forward the main contents of the basic geology work in each stage of green coal. Keywords green coal; coal geology; basic geological work; framework; mineral resources in coal measures 煤炭是我国最具优势的资源，也是重要的工业 原料。中国的能源构成由资源特点和经济发展阶段 所决定，从总体上讲，中国富煤贫油少气缺铀，是 世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家，在相当 一段时期，煤炭仍然是我国的基础能源[1-3]。然而， 煤炭资源的大规模开发和低水平利用，不但造成巨 大的资源浪费，更带来了严重的生态环境问题，已 经成为制约煤炭工业和社会经济健康发展的重要因 素。因此，我国煤炭工业必须遵循“节约、清洁、 安全”的能源战略方针，走与环境协调之路，即绿 ChaoXing 2 煤田地质与勘探 第 46 卷 色煤炭发展方向。 煤炭工业发展“十三五”规划 描绘出集约、高效的现代煤炭工业体系的蓝图，一 种安全、绿色的煤炭开发与利用方式正逐渐完善[4]。 在构建我国绿色煤炭产业体系中，基础地质工作如 何进行、目标任务是什么则是广大煤炭地质工作 者应该深入思考的问题。 1 绿色煤炭对基础地质工作的需求 1.1 绿色煤炭是煤炭行业绿色矿山建设的体现 绿色矿山是包括煤炭行业在内的我国矿业发展 方向。关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿 业建设绿色矿山工作的指导意见国土资发 [2010]119 号指出，发展绿色矿业，建设绿色矿山 是贯彻落实科学发展观、推动经济发展方式转变的 必然选择，是加快转变矿业发展方式的现实途径， 是落实企业责任加强行业自律、保证矿业健康发展 的重要手段，对于实现生态保护和资源保障协调发 展、建设“两型社会”具有重要的战略意义。按照 科学发展观的理念，绿色矿山就是科学的可持续发 展矿业，即从地质勘探、矿山设计与建设，采选冶 加工， 到矿山闭坑后的生态环境恢复重建的全过程， 按照资源利用集约化、 开采方式科学化、 企业管理规 范化、生产工艺环保化、采矿充填常态化、矿山环境 生态化的要求开发经营， 实现矿产资源开发与生态环 境保护协调发展和矿业经济的持续健康发展[5]。 煤炭绿色矿山建设是绿色矿山建设的重要内容 之一，不仅要符合绿色矿山建设的基本要求，也要 体现煤炭行业自身特点，绿色煤炭就是煤炭行业绿 色矿山建设的具体体现。绿色煤炭的狭义定义是指 具有低硫、低磷、低熔点和高发热量等特性的煤炭， 特别适宜作动力煤和化工原料；广义的绿色煤炭概 念是建立在循环经济基础之上，用“绿色理念”开 采“黑色煤炭” 、对煤炭的“绿色加工” ，实现煤炭 资源的绿色开采、清洁生产和无污染使用[6]。 1.2 绿色煤炭基础地质工作的目标和任务 绿色煤炭的概念涉及一系列思想观念的转变 ① 煤炭由一次能源直接燃烧向二次能源发电， 液 化、气化等加工转换发展；② 煤炭由单一的燃料 向燃料与原料并重发展；③ 由“煤炭矿产”发展为 “煤系矿产”包括多能源煤系气、铀、油页岩 等、非金属煤系高岭土、硅藻土、隐晶质石墨等、 金属元素矿产镓、锗、锂、稀土等；④ 由注重煤 炭资源的“数量”向注重“质量”转变；⑤ 煤炭行 业由资源型向社会环境型转变。 上述观念的转变对煤炭地质工作提出新要求， 也带来新的发展机遇。绿色煤炭基础地质工作不仅 依赖煤炭地质学基础理论和勘查方法与技术的进 展，还与采矿科学与工程、矿物加工技术、环境科 学与工程等相关领域的进展密切相关。地质工作是 矿业开发的基础和前提条件，煤炭地质工作贯穿于 绿色煤炭产业体系的全过程，可以分解为三大目标 任务① 矿产资源地质，寻找绿色资源实现绿色勘 查；② 安全开采地质，为绿色开采提供可靠的地质 保障；③ 加工利用地质，为煤炭清洁高效利用提供 充分的地质依据。 据此，本文初步提出绿色煤炭基础地质工作框 架图 1。 2 绿色煤炭资源调查与绿色勘查 绿色煤炭基础地质工作框架中的矿产资源地质 工作内容包括绿色煤炭资源调查与绿色勘查两部 分，其中，煤炭资源调查评价是煤炭地质勘查的前 提，绿色勘查则是实现绿色开采、建立绿色矿山的 基础。 绿色煤炭资源可定义为 “在当前先进技术条件 下，资源禀赋条件适宜，能够实现安全高效开采、 生态环境友好，适宜清洁高效利用，具有经济竞争 力的煤炭资源”[7]。这一概念与近年来提出的“优质 煤”或“优质煤炭资源”[8]、“洁净煤”[9]等术语相似。 绿色煤炭资源调查评价主要工作任务包括 ① 优质煤炭资源成煤模式和分布规律物源、 沉积、 构造–热演化研究调查； ② 煤炭资源“质量”特征煤 质、 煤岩、 煤类调查评价； ③ 煤炭资源赋存状况水 文地质、工程地质、环境地质调查研究；④ 煤系 综合矿产煤系共伴生矿产资源调查评价。 狭义的绿色勘查是指地质勘查过程中对生态环 境的保护；广义的绿色勘查是以绿色发展理念为指 导， 以生态环境协调为约束， 以技术手段创新为支撑， 开展综合勘查与评价、加强矿床开采技术条件研究， 最大限度地减少勘查工作对生态环境的扰动和影响， 取得最佳矿产资源成果和社会环境效益[10-11]。 煤炭绿色勘查主要工作任务包括 ① 综合勘查 精细勘查方法与技术；② 煤系综合矿产资源协同 勘查理论与方法； ③ 煤炭开发地质条件和生态环境 影响勘查与评价；④ 勘查过程中的生态环境保护。 实现绿色勘查需要勘查理念的转变，政策法规 的保障、技术手段的支撑。煤炭地质勘查采用的主 要技术手段包括遥感地质调查、地质填图、山地工 程、钻探工程、地球物理勘探[12]，煤炭绿色勘查的 技术途径包括减少地表填图和山地工程、发展遥 ChaoXing 第 3 期 曹代勇等 绿色煤炭基础地质工作框架刍议 3 图 1 绿色煤炭基础地质工作框架 Fig.1 Framework of basic geological works for green coal 感无人机技术、物探技术、定向钻进丛式钻井 技术、一孔多用技术等等。我国煤炭地质工作者通 过半个多世纪的实践，建立了以煤炭地质理论新进 展为支撑、煤炭地质勘查标准规范为依据，由遥感 调查技术、 高精度地球物理勘查技术、 煤炭地质快速 钻探技术、 煤炭资源信息化技术等一系列关键技术组 成的中国煤炭地质综合勘查理论与技术体系[13]，为 实现煤炭地质绿色勘查提供了技术支撑。 3 绿色开采地质保障技术与装备 绿色开采是绿色矿山建设的核心内容之一，是 中国煤炭工业的发展方向。钱鸣高院士等[14]2003 把煤矿绿色开采定义为遵循循环经济中绿色工业 的原则, 形成一种与环境协调一致的, 努力实现“低开 采、高利用、低排放”的开采技术。谢和平院士等[2] 进一步用科学开采诠释煤炭工业的发展在科学发 展观引领的与地质、生态环境相协调前提下最大限 度地获取自然资源，在不断克服复杂地质条件和工 程环境带来的安全隐患前提下进行的安全、高效、 绿色、经济、社会协调的可持续开采。 煤炭绿色开采需要以可靠的地质工作为保障， 后 者的主要任务包括① 煤炭资源与生态环境协调开 发的地质理论基础与技术； ② 保水采煤、 无人采煤、 精准开采[15]、地下气化、地下流态化开采[16]等现代 采煤技术的地质条件适应性评价；③ 矿井安全生产 地质保障探测装备研发；④ 煤与瓦斯煤层气及其他 共伴生矿产协同开采[3]的地质基础和支撑技术； ⑤ 煤 矿区生态修复和废弃矿井综合利用地质理论与技术。 随着我国煤炭工业战略西移，富煤、缺水矿区 采煤导致的含水层结构变异及诱发的生态环境问 题，越来越多的受到关注，“煤–水”双资源型矿井开 采和保水采煤等方法研究与实践为基础地质工作开 拓了新的领域[17-18]。煤矿精细地质构造三维地震勘 探技术、煤矿瓦斯灾害源高分辨探测技术与方法、 矿井突水灾害源高分辨探测技术与方法及矿井多波 地震仪、矿井地质雷达等安全生产地质保障技术与 装备在提高探测精度和分辨率、 增强适应性的同时， 正向实时预报、智能化、轻便化、抗干扰等方向发 展[19]。煤炭与煤层气及其他共伴生矿产协同开采的 目标在于生态环境最小扰动和资源最大综合开发， 其关键技术的研发和标准及规范的制定，需综合考 虑具体的开发地质条件及多矿种的组合关系，依托 先导性试验和示范工程分阶段予以实施。煤矿区生 态修复和废弃矿井综合利用包括煤矿生态恢复治理 及土地复垦、废弃煤矿瓦斯抽采、废弃煤矿地下空 间综合利用等地质理论与技术。 4 煤炭清洁高效综合利用地质基础理论与技术 煤是可洁净的能源，也是重要的工业原料，煤 炭和煤系矿产清洁高效综合利用是实现绿色煤炭的 ChaoXing 4 煤田地质与勘探 第 46 卷 必由之路。由于成煤作用的复杂性和多样性，导致 煤炭资源“质量”特征的多样性和复杂性，形成包括 特殊煤、稀缺煤在内的不同类型煤，从而影响煤炭 加工利用方向和难易程度；另一方面，含煤岩系中 多种矿产资源共存的现象日趋受到重视[20-22]，煤系 共伴生矿产的综合利用成为当前热点之一[23-25]。 煤炭清洁高效综合利用的地质基础涉及煤岩学 与有机岩石学、煤化学与煤质学、有机地球化学、 元素地球化学、矿物学、矿床学、环境地质学等学 科，与煤炭资源清洁高效综合利用有关的基础地质 工作包括① 液化、气化、焦化、煤制烯烃等化工 用煤煤质调查评价和选区；② 不同煤级、煤质和煤 岩组分的煤在加工利用过程中转化特征； ③ 有害元 素在洗选、燃烧、加工过程中的迁移释放行为及其 环境效应洁净潜势评价；④ 煤系共伴生矿产加工 利用的地质基础理论与技术。 5 结 论 a. 中国富煤贫油少气缺铀的资源特点，决定了 在相当一段时期煤炭仍然是我国的基础能源，煤炭 具有资源可靠、经济安全、可洁净化等特点，绿色 煤炭是煤炭行业绿色矿山建设的具体体现，其实质 是实现煤炭及煤系矿产资源安全清洁高效综合开发 利用。 b. 地质工作是构建我国绿色煤炭产业体系的 基础和前提条件，煤炭地质工作贯穿于绿色煤炭产 业体系的全过程，根据煤炭安全生产和清洁高效综 合利用对地质工作的需求特点，可将绿色煤炭基础 地质工作划分为矿产资源地质、安全开采地质和加 工利用地质等三大阶段。 c. 基于对绿色煤炭概念和煤炭地质工作的理 解，本文构建了以绿色发展思想观念为指导、以相 关学科理论和现代技术为支撑、以绿色煤炭产业体 系需求为导向的煤炭基础地质工作框架，初步提出 了各阶段基础地质工作的主要内容。 d. 绿色煤炭对煤炭地质工作提出新要求、带来 新的发展机遇。煤炭地质工作者将通过不断实践， 思考和探索以下问题煤炭行业绿色矿山建设中地 质工作的作用，绿色煤炭资源的科学定义、划分指 标，绿色勘查的内涵和外延、标准规范，与现代煤 炭开采技术相适应的矿井地质发展方向，为煤炭清 洁高效利用服务的地质工作特点。 参考文献 [1] 彭苏萍，张博，王佟，等. 煤炭可持续发展战略研究[M]. 北 京煤炭工业出版社，2015. 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