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根据BP能源数据整理, 全球煤炭探明储量排名如下表所示, 美国以2446亿吨储量稳坐头把席位, 俄罗斯为1570亿吨储量排第2位, 中国和印度分别为1145和924亿吨排第3、 4位。
全球煤炭探明储量排行榜
排名
国家
探明储量, 百万吨
所占份额, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
美国
俄罗斯
中国
印度
澳大利亚
南非
乌克兰
哈萨克斯坦
波兰
246643
157010
114500
92445
78500
48750
34153
31279
14000
10113
27.1
17.3
12.6
10.2
8.6
5.4
3.8
3.4
1.5
1.1
俄罗斯除了具有丰富的油气资源外, 煤炭资源也相当丰富, 而且, 由于每年的开采量非常小, 煤炭资源的开采前景非常大。
美国丰富的煤炭资源支撑其在全球火力发电的老大地位, 但由于美国各州陆续制定出严厉的环保法律, 愈来愈多的发电厂已经改用天然气做燃料发电。最近, 在政府鼓励减少石油对外的依存度的激励下, 美国一些大公司和研究机构正在探索煤制油、 煤制气的工业试验项目。
中国也是煤炭储量大国, 煤炭在中国一次能源消费比例高达75%以上, 高于全球平均水平的1倍以上。由于重化工业加速发展以及资源产品涨价等因素, 这几年中国煤炭生产增速加快, 上半年中国已经成为煤炭的净进口国。虽然煤炭储量绝对数位列全球前茅, 但每年开采量和消费量巨大, 中国煤炭资源的储采比低于50年, 小于全球的平均水平。
虽然印度的煤炭储量略低于中国, 但其储采比却大于2 , 一旦清洁煤和煤烃化有突破性进展, 印度的煤资源前景将远胜于中国。
作为煤资源大国, 中国理应把煤炭作为主要的能源之一, 以保证国家的能源安全。可是, 煤资源在中国也不是无限制的一次能源, 而且, 在现有技术和经济条件下, 事实已经证明大量使用煤炭已使中国环境严重污染, 因此, 从国家能源战略角度考虑, 应该相当谨慎地使用煤炭资源, 尽可能使能源来源分散化和能源消费结构合理化, 尽可能经过市场方式充分利用全球的能源资源。
一、 世界能源消耗情况
全球范围的能源消耗量已经达到167.3亿吨标准煤, 增长率为2.5%。其中煤炭的消耗量为48.49亿吨标准煤, 天然气为39.43亿吨标准煤,矿物油为59.23亿吨标准煤, 核能为9.6亿吨标准煤, 水能为10.55亿吨标准煤。世界能源署( IEA) 的专家预测, 今后全球能源的消耗量将以每年1.8%的速度递增。
二、 全球煤炭产量情况
( 一) 世界硬煤产量情况
世界硬煤产量为56.00亿吨, 其中电煤48.5亿吨, 焦煤约7.5亿吨。
太平洋地区产煤国的煤炭产量增幅较大。 中国的产煤量达到25.23亿吨, 比 ( 23.26亿吨) 增加了1.97亿吨。自 至 , 中国的煤炭产量增加了约13亿吨。据业内人士估计, 到 / , 中国的煤炭产量将提高到30亿吨。印度也是世界上产煤大国之一, 该国有一个雄心勃勃的煤矿开采计划, 正在建立新煤矿, 以满足本国电力工业对煤炭的需求量。。
除以上国家之外, 在亚洲, 朝鲜、 蒙古和新西兰的煤炭产量也在大幅增加。
在北美, 由于对电煤的需求量不旺, 电煤产量有所下降。加拿大主要提高了焦煤的产量, 因为国际市场对加拿大焦煤的需求量较大。在南美洲, 哥伦比亚的煤炭产量不断提高, 据业内人士估计, 在数年内, 哥伦比亚的煤炭出口量将超过南非。委内瑞拉的煤炭产量将保持不变, 该国政府将年产量限制在1000万吨。
在独联体国家中, 俄罗斯和哈萨克斯坦的煤炭产量都有所提高, 乌克兰由于地质条件和煤矿企业经营出现问题, 产量有所减少。在非洲, 南非的硬煤产量没有增加。新的煤矿开采项目在莫桑比克、 博茨瓦纳、 津巴布韦中进行。最近, 在马达加斯加也在寻求建立新的煤矿。
欧盟27国煤炭产量从 的1.65亿吨下降到 的1.53亿吨。
国际能源署( IEA) 预测, 硬煤产量将从 的56亿吨增加到2030年的87亿吨, 煤炭增产国主要在亚洲, 其次是北美和独联体国家。
据估计, 按 世界煤炭产量为56亿吨来测算, 煤炭今后还可开采130-140年。。
世界上最大的十家产煤公司中, 中国有两家, 神华集团排在第三位, 中国煤炭进出口总公司排在第七位。。
( 二) 全球主要产煤国硬煤产量情况
, 全球硬煤产量情况如下:
德国, 2200万吨; 英国, 1700万吨; 西班牙, 1100万吨; 波兰, 8700万吨; 捷克, 1300万吨; 罗马尼亚, 300万吨; 俄罗斯, 3.14亿吨; 哈萨克斯坦, 9600万吨; 乌克兰, 7500万吨; 加拿大, 3700万吨; 美国, 10.43亿吨; 哥伦比亚, 6900万吨; 委内瑞拉, 800万吨; 南非, 2.43亿吨; 澳大利亚, 3.22亿吨; 印度, 4.3亿吨; 中国, 25.23亿吨; 印度尼西亚, 2.30亿吨。
( 三) 全球焦炭产量情况
世界焦炭产量为5.80亿吨, 为5.10亿吨。
三、 全球煤炭贸易情况
( 一) 硬煤贸易情况
, 世界硬煤市场的交易量达到9.06亿吨煤, 比 ( 8.58亿吨) 增长了约5.6%。世界硬煤交易量约占硬煤生产量的16%。澳大利亚是世界上最大的煤炭出口国, 印度尼西亚排在第二位。日本是世界上最大的煤炭进口国。。
, 大西洋地区的电煤销量比上年( 2.42亿吨) 有所减少, 为2.29亿吨。
首先是欧洲的电煤需求量有所减少, 北、 中、 南美洲的需求量稍有增加。哥伦比亚、 俄罗斯和美国的出口量有所增加, 波兰减少了电煤出口量, 南非的出口量和前年大致相同, 但增加了对亚洲的出口, 主要出口国为印度。由于海运费太高, 印度尼西亚也减少了对大西洋地区的电煤出口量。挪威和委内瑞拉电煤出口量和前年持平。
, 太平洋地区的电煤销量比上年( 3.53亿吨) 增加了3600万吨, 达3.89亿吨。
中国的电煤需求明显上升, 进口量增加了1100万吨, 增幅最大。预计 , 中国和印度是煤炭需求量增长最快的国家。 印度尼西亚在太平洋地区的电煤出口量增加了1800万吨。澳大利亚和俄罗斯电煤出口量与前年持平。委内瑞拉和加拿大电煤出口量有所增加。
初, 电煤的离岸价为每吨煤50-60美元, 到 初, 已上升到每吨100美元。
( 二) 焦煤和焦炭贸易情况
, 世界焦煤市场的交易量达到了2.02亿吨, 比 ( 1.83亿吨) 增加了0.19亿吨。其中主要出口国为: 澳大利亚1.38亿吨, 占68%; 加拿大2500万吨, 占12.5%; 美国2600万吨, 占13%; 俄罗斯600万吨, 占3%; 中国200万吨, 占1%; 其它国家500万吨, 占2.5%。
, 全球焦碳的贸易量比上年( 3200万吨) 有所减少, 为3100万吨, 仅占世界焦碳产量( 5.8亿吨) 的5.3%。中国是世界上最大的焦炭出口国, 焦炭出口量达1530万吨, 为1450万吨。
焦炭的价格从 1月的每吨190美元回升到 1月的每吨450美元( 指中国焦炭出口离岸价, 灰份为12-12.5%) 。
四、 全球煤炭运输情况
, 世界内陆运输硬煤交易量为7000万吨, 同比增长了5%, 为8100万吨。
在中国与蒙古和朝鲜之间, 内陆运输硬煤交易量不断增加, 特别是蒙古, 将长期向中国北方出口煤炭。。
海运硬煤交易量为8.20亿吨, 与 相比增加了0.43亿吨, 其中电煤为6.18亿吨, 焦煤为2.02亿吨。
电煤市场是由太平洋市场和大西洋市场组成。焦煤市场相反, 世界上只有一个统一的焦煤市场, 产煤国较少, 需求国分散在世界各地。世界上生产的焦煤, 其交易所占比例比电煤要高得多。以下是 海运硬煤交易情况, 。
, 在大西洋地区海运的电煤交易总量为2.29亿吨。哥伦比亚为6100万吨, 南非为5800万吨, 俄罗斯为5300万吨, 印度尼西亚为3100万吨, 美国为1500万吨, 委内瑞拉为800万吨。
, 在太平洋地区海运的电煤交易总量为3.89亿吨。印度尼西亚为1.69亿吨, 澳大利亚为1.02亿吨, 中国为5000万吨, 越南为3000万吨, 俄罗斯为1900万吨, 南非为1200万吨, 其它国家为700万吨。
全球焦碳的贸易量为3100万吨, 占世界焦炭产量的5%, 其中600万吨经过铁路运输, 2500万吨经过海上运输。
五、 欧盟的煤炭情况
, 欧盟( 27国) 能源消耗共计26.0亿吨标准煤, 其中欧盟原15国为22.30亿吨标准煤, 欧盟新12国为3.70亿吨标准煤。
欧盟的能源消耗结构如下: 矿物油占40%,天然气占24%,煤炭占18%,核能占13%,可再生能源占5%。随着欧盟扩大到27个成员国, 硬煤在欧盟的能源地位得到了提高。
, 欧盟硬煤消耗总量为3.84亿吨, 其中欧盟自产1.53亿吨, 进口2.20亿吨硬煤, 进口0.11亿吨焦炭。 , 欧盟的硬煤产量为1.53亿吨, 比 ( 1.65亿吨) 减少了1200万吨, 其中德国减少了190万吨, 西班牙减少了60万吨, 波兰减少了700万吨, 英国减少了200万吨, 捷克减少了50万吨。
, 在欧盟的硬煤产量中, 德国产2200万吨, 西班牙产1100万吨, 英国产1700万吨, 波兰产8700万吨, 捷克产1300万吨, 罗马尼亚产200万吨, 总共为1.53亿吨硬煤。
, 欧盟硬煤的67%用于发电, 22%用于炼焦; 11%用于供暖。
另外, , 欧盟27国褐煤的产量约为4.3亿吨。
六、 德国的煤炭情况
, 德国能源消耗共计为4.736亿吨标准煤, 同比下降了约5.0%。其中矿物油占33%, 天然气占22%, 褐煤占12%, 核能占11%, 进口硬煤占10%, 自产硬煤占5%, 其它能源占7%。
, 德国煤炭消耗总量为7130万吨, 比 ( 7010万吨) 增长了120万吨。
, 德国煤炭进口总量比上年( 4650万吨) 有所增加, 达4750万吨, 进口的煤炭包括电煤( 3270万吨) 、 无烟煤( 50万吨) 、 焦煤( 1020万吨) 和焦炭( 410万吨) 。德国进口的煤炭, 66%用于发电厂, 31%用于钢铁工业, 3%用于供暖。 , 德国自产的煤炭达2200万吨标准煤。
, 德国用于发电厂的电煤主要从俄罗斯( 740万吨) 、 哥伦比亚( 690万吨) 、 南非( 620万吨) 、 波兰( 460万吨) 、 挪威斯匹次卑尔根群岛( 190万吨) 、 美国( 110万吨) 和印度尼西亚( 110万吨) 进口。德国冶金工业需要的焦煤主要从澳大利亚( 550万吨) 、 加拿大( 170万吨) 、 美国( 180万吨) 和俄罗斯( 70万吨) 进口。焦炭的供应国家是: 波兰( 170万吨) 、 中国( 90万吨) 、 西班牙( 70万吨) 、 捷克( 30万吨) 和俄罗斯( 20万吨) 。到达德国边界的进口硬煤平均价格为每吨101.03美元。德国从第三国进口的焦炭平均价格为每吨175.55欧元。
世界最大的煤炭产地
本世纪以来, 世界煤炭产量最多的地区是美国的阿巴拉契亚煤田。该煤田位于美国东部的阿巴拉契亚山地及其西侧的阿拉巴契亚高原。面积18万平方公里、 地质总储量3107亿吨, 探明储量1013亿吨, 其中炼焦煤炭明储量163亿吨( 占美国的92%) 。地质条件优异, 99%的煤层是水平或近水平煤层, 煤层平均厚1.7米, 煤质坚硬, 瓦斯含量少, 灰分低( 14%) 。
1699年英国殖民者在弗吉尼亚州首次发现煤藏。1769年开始工业性采煤。19 煤产量即达17600万吨, 从此, 一直是世界最大的煤炭产地。1980年商品煤炭产量的一半以上, 占世界煤炭总产量( 37.2亿吨) 的十分之一以上。
阿巴拉契亚矿区有9个州采煤, 其中西弗吉尼亚、 肯塔基、 宾夕法尼亚和俄亥俄州的产量占全矿区的80%以上。每年有一亿吨以上煤外运和出口, 外运的煤主要供给东北工业区和南部的得克萨斯州, 出口的煤远销日本、 意大利和法国等30多个国家, 占美国煤炭出口量的99%。
中国的煤炭资源概述( 根据第三次全国煤田预测资料)
中国是一个以煤炭为主要能源的国家, 煤炭在能源生产和消费中的比例一直在70%以上, 而且这种格局短期内不会根本改变; 据有关专家预测, 到2050年, 煤炭在能源中的比例仍占50%以上。为节约和保护资源, 实现国民经济和社会可持续发展, 正确认识中国煤炭资源基本特征是非常必要的。
一、 中国的煤炭资源量及其分布
1、 中国的煤炭资源量
根据第三次全国煤田预测资料, 除台湾省外, 中国垂深 米以浅的煤炭资源总量为55697.49亿吨, 其中探明保有资源量10176.45亿吨, 预测资源量45521.04亿吨。在探明保有资源量中, 生产、 在建井占用资源量1916.04亿吨, 尚未利用资源量8260.41亿吨。
2、 中国煤炭资源的地域分布
中国煤炭资源主要分布于昆仑-秦岭-大别山以北地区。大致以昆仑-秦岭-大别山一线以北的中国北方省区煤炭资源量之和为51842.82亿吨, 占全国煤炭资源总量的93.08%; 其余各省煤炭资源量之和为3854.67亿吨, 仅占全国煤炭资源总量的6.98%。在昆仑-秦岭-大别山以北地区探明保有资源量占全国探明保有资源量的90%以上; 而这一线以南探明保有资源量不足全国探明保有资源量的10%。显然, 中国煤炭资源在地域分布上存在北多南少的特点。
中国煤炭资源主要分布于大兴安岭-太行山-雪峰山以西地区。大致这一线以西的内蒙古、 山西、 四川、 贵州等11个省区, 煤炭资源量为51145.71亿吨, 占全国煤炭资源总量的91.83%。这一线以西地区, 探明保有资源量占全国探明保有资源量的89%; 而这一线以东地区, 探明保有资源量仅占全国探明保有资源量的11%。显然, 中国煤炭资源在地域分布上存在西多东少的特点。
中国煤炭资源地域分布上的北多南少、 西多东少的特点, 决定了中国的西煤东运、 北煤南运的基本生产格局。
3、 中国主要省区煤炭资分布
中国煤炭资源丰富, 除上海以外其它各省区均有分布, 但分布极不均衡。煤炭资源量最多的新疆维吾尔自治区煤炭资源量多达19193.53亿吨, 而煤炭资源量最少的浙江省仅为0.50亿吨。中国煤炭资源量大于10000亿吨的省区有新疆、 内蒙古两个自治区, 其煤炭资源量之和为33650.09亿吨, 占全国煤炭资源量的60.42%; 探明保有资源量之和为3362.35亿吨, 占全国探明保有资源量的33.04%。中国煤炭资源量大于1000亿吨以上的省区是新疆、 内蒙古、 山西、 陕西、 河南、 宁夏、 甘肃、 贵州等8个省区, 煤炭资源量之和50750.83亿吨, 占全国煤炭资源总量的91.12%; 这8个省区探明保有资源量之和为8566.24, 亿吨, 占全国探明保有资源量的84.18%。中国煤炭资源量在500亿吨以上的有12个省区, 这12个省区是1000亿吨的8个省区加安徽、 云南、 河北、 山东四省, 其煤炭资源量之和为53773.78, 占全国煤炭资源总量的96.55%; 这12个省区探明保有资源量之和为9533.22亿吨, 占探明保有资源量的93.68%。除台湾省外, 煤炭资源量小于500亿吨的17个省区煤炭资源量之和仅为1929.71亿吨, 仅占全国煤炭资源量的3.45%; 探明保有资源量仅为643.23亿吨, 仅占全国探明保有资源量的6.32%。
4、 中国主要煤炭工业基地
在中国北方的大兴安岭-太行山、 贺兰山之间的地区, 地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、 山西、 陕西、 宁夏、 甘肃、 河南6省区的全部或大部, 是中国煤炭资源集中分布的地区, 其资源量占全国煤炭资源量的50%左右, 占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。而这一地区探明保有资源量占中国北方探明保有资源量的65%左右。显然, 这一地区不但煤炭资源丰富, 煤质优良, 而且这一地区地理位置距中国东部、 东南部缺煤地区相对较近, 是中国最重要的煤炭工业基地。
在中国南方, 煤炭资源量主要集中于贵州、 云南、 四川三省, 这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨, 占中国南方煤炭资源量的91.47%; 探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。特别是贵州西部、 四川南部和云南东部地区是中国南方煤炭资源最为丰富的地区。显然, 这一地区是中国南方最重要的煤炭工业基地。
二、 中国煤炭资源的煤类和煤质特征
1、 中国煤炭资源的煤类分布
在中国, 褐煤资源量3194.38亿吨, 占中国煤炭资源总量的5.74%; 褐煤探明保有资源量1291.32亿吨, 占全国探明保有资源量的12.69%; 主要分布于内蒙古东部、 黑龙江东部和云南东部。
低变质烟煤( 长焰煤、 不粘煤、 弱粘煤) 资源量28535.85亿吨, 占全国煤炭资源总量的51.23%; 低变质烟煤探明保有资源量4320.75亿吨, 占全国探明保有资源量的42.46%; 主要分布于中国新疆、 陕西、 内蒙古、 宁夏等省区, 甘肃、 辽宁、 河北、 黑龙江、 河南等省低变质烟煤资源也比较丰富。成煤时代以早、 中侏罗世为主, 其次是早白垩世、 石炭二叠纪。
中变质烟煤( 气煤、 肥煤、 焦煤和瘦煤) 资源量为15993.22亿吨, 占全国煤炭资源总量的28.71%; 中变质烟煤探明保有资源量2807.69亿吨, 占全国探明保有资源量的27.59%; 中国中变质烟煤主要分布于华北石炭二叠纪和华南二叠纪含煤地层中。在中变质烟煤煤中, 气煤资源量为10709.69亿吨, 占全国煤炭资源总量的19.23%; 气煤探明保有资源量1317.31亿吨, 占全国探明保有资源量的12.94%; 焦煤资源量2640.21亿吨, 占全国煤炭资源总量的4.74%, 焦煤探明保有资源量682.92亿吨, 占全国探明保有资源量的6.71%。
高变质煤资源量为7967.73亿吨, 占中国煤炭资源总量的14.31%; 高变质煤探明保有资源量1756.43亿吨, 占全国探明保有资源量的17.26%; 高变质煤主要分布于山西、 贵州和四川南部。
2、 中国煤的灰分、 硫分、 和发热量的基本状况
中国探明保有资源量10176.45亿吨, 生产在建井已占用1916.04亿吨, 尚未利用资源量8260.41亿吨, 其中特低灰( 灰分小于5%) 、 低灰( 灰分小于10%) 的煤1786.76亿吨, 占尚未利用资源量的21.63%; 低中灰( 灰分大于10%-20%) 的煤3626.67亿吨, 占尚未利用资源量的43.90%; 中灰( 灰分大于20%-30%) 的煤2698.85亿吨, 占尚未利用资源量32.67%。根据前述可知, 中国特低灰-低中灰( 灰分在20%以下) 的煤占尚未利用资源量的65.53%; 按地区而言, 在内蒙古、 陕西、 新疆和山西四省区集中了这一类煤资源量的52.70%。按聚煤期而言, 侏罗纪煤的99.12%、 白垩纪煤的65.32%、 二叠纪煤的46.91%、 石炭二叠纪煤的34.08%属特低灰-低中灰( 灰分小于20%) 煤; 第三纪煤的84.85%、 白垩纪煤的33.51%、 二叠纪煤的45.04%; 石炭二叠纪煤的63.86%属中灰( 灰分20%~30%) 煤。
硫对煤炭的利用和环境保护都是十分有害的物质, 因此煤的硫分是煤质评价的一项十分重要指标。在中国, 特低硫和低硫煤为4160.01亿吨, 占尚未利用资源量的50.37%; 低中硫、 中硫煤2823.30亿吨, 占尚未利用资源量的34.18%; 硫分大于2.00%的煤占15.45%。就地域而言, 内蒙古、 陕西、 新疆三省区特低硫、 低硫煤3225.77亿吨, 占全国的的39.05%; 山西、 陕西、 内蒙古三省区低中硫、 中硫煤2243.77亿吨, 占全国的27.16%。就聚煤期而言, 白垩纪特低硫、 低硫煤占白垩纪煤的63.70%; 侏罗纪特低硫、 低硫煤占侏罗纪煤的77.64%; 二叠纪特低硫、 低硫煤仅占二叠纪煤的6.91%; 石炭二叠纪特低硫、 低硫煤仅占石炭二叠纪煤的23.91%; 石炭二叠纪硫分小于2.00%的煤占石炭二叠纪煤的75.96%硫分最高的二叠纪煤中, 硫分大于2.00%的煤占二叠纪煤的63.89%。
根据统计, 全国尚未利用储量中煤的发热量Qgr, ad>20MJ/kg的中高热值煤占91.80%, 低热值煤很少, 主要是分布于云南和内蒙古东部的褐煤。
3、 中国煤类的煤质特征
褐煤的最大特点是水分含量高, 灰分含量高, 发热量低。根据176个井田或勘探区统计资料, 褐煤全水分高达20-50%, 灰分一般为20-30%, 收到基低位发热量一般为11.71-16.73MJ/kg。
在中国, 低变质烟煤不但资源量丰富, 而且这类煤灰分低, 硫分低, 发热量高, 可选性好煤质优良。各主要矿区原煤灰分均在15%以内, 硫分小于1%。其中不粘煤的平均灰分为10.85%, 平均硫分为0.75; 弱粘煤平均灰分为10.11%, 平均硫分为0.87%。根据71个矿区统计资料, 长焰煤收到基低位发热量为16.73-20.91MJ/kg; 弱粘煤、 不粘煤收到基低位发热量为20.91-25.09MJ/kg。低变质烟煤化学反应性优良。
中国中变质烟煤原煤灰分一般在20%以上, 基本无特低灰煤和低灰煤; 硫分也较高, 已发现保有资源量的20以上的硫分高于2%, 而低硫高灰者, 其可选性也较差。中国华北是中变质煤的主要分布地区, 其中山
西组煤的灰分、 硫分相对较低, 可选性较好, 是中国炼焦用煤的主要煤源。而太原组煤属中硫、 中高硫居多, 脱硫困难, 但结焦性比山西组煤好。
在高变质煤中, 贫煤的灰分和硫分都较高, 如山西西山贫煤灰分15%-30%, 硫分1%-3%; 贵州六枝贫煤灰分17%-36%, 硫分高达3%-6%贫煤属中高热值煤, 其Qnet.ar一般可达23.00-27.18MJ/kg。中国无烟煤的特点是低中灰、 中灰, 低硫-中硫Qnet.ar一般高达22.70-22.70MJ/kg, 煤灰熔融温度高快煤机械强度高, 热稳定性中等-高热稳定性, 化学反应性较差。
综上所述, 中国煤炭资源的煤类齐全, 包括了从褐煤到无烟煤各种不同煤化阶段的煤, 可是其数量和分布极不均衡。褐煤和低变质烟煤资源量占全国煤炭资源总量的50%以上, 动力燃料煤资源丰富。而中变质煤, 即传统意义的"炼焦用煤"数量较少, 特别是焦煤资源更显不足。就煤质而言, 中国低变质烟煤煤质优良, 是优良的燃料、 动力用煤, 有的煤还是生产水煤浆和水煤气的优质原料。中变质烟煤主要用于炼焦, 在中国, 因灰分、 硫分、 可选性的原因, 炼焦用煤资源不多, 优质炼焦用煤更显缺乏。高变质煤煤质的主要不足是硫分高。
三、 中国煤炭资源开发开采条件
1、 中国煤田构造特征
中国位于亚洲大陆东南部, 在现代板块构造格局中, 属欧亚板块与太平洋-菲律宾海板块和印度板块的拼合部, 煤田构造复杂。中国大陆由于受到古亚洲、 特提斯和太平洋三大地球动力学体系的控制, 形成了准噶尔-松辽块体、 塔里木块体、 华北块体、 华南块体和青藏块体等五大块体。中国各煤盆地在在经历了盆地基底形成、 含煤地层沉积和后期变形后形成了现在的东北、 华北、 西北、 华南、 滇藏五个赋煤区。西北赋煤区和滇藏赋煤区含煤岩系形成后基本处于挤压-汇聚型地球动力学体系作用之下, 煤田构造样式由较强烈褶皱、 逆冲断层、 推覆构造等挤压构造组成, 构造复杂。东北赋煤区自三叠纪以来主要受太平洋地球动力学体系作用, 煤田构造样式为伸展型构造, 宽缓褶皱与阶梯状、 地堑-地垒状的断层组合发育, 绝大多数煤田构造复杂。华北赋煤区受到过三大地球动力学体系的作用, 构造组合样式多样, 煤田构造变形强度总体呈现四周强、 中心弱的特点, 除鄂尔多斯盆地中心, 一般情况下煤田构造比较复杂。与华北赋煤区相比, 华南赋煤区构造变形强度和构造复杂程度均超过了华北赋煤区; 在华南赋煤区, 推覆构造、 滑脱构造更加广泛而强烈; 华南西部以紧密褶皱为主, 华南东部断层更加发育; 除少数地区外, 挤压型和伸展型构造均有清晰显示。
除此, 火成岩、 陷落柱对煤炭资源的开发开采也有较大影响。
在中国, 构造是影响煤炭资源开发和煤矿开采最重要的因素。为适应现代化采煤技术和提高经济效益的要求, 应用高分辨率地震技术, 开展采区地震勘探, 进一步查明煤田构造的工作正在逐步展开。这一项工作的开展, 进一步证实了中国煤田构造的复杂性。1991-1995年间, 中国煤田地质总局所属地震勘探队在38个煤矿采区的460km2范围内开展高分辨率地震, 新发现断距10m以上断层787条。如安徽淮北矿区祁南井田, 经精查地质勘探和高分辨率地震勘探, 21km2内发育断层50条。又如, 山西阳泉矿区五矿, 经三维地震后, 1.14km2范围内长轴大于20m的陷落柱多达27个。
2、 中国煤矿瓦斯
煤矿瓦斯是影响煤矿安全生产的重大因素, 煤矿瓦斯的等级、 煤和瓦斯突出的可能性是评价煤层开采技术条件的最重要参数。
根据中国煤矿瓦斯地质图编图组及其它单位对25个省区1799对大、 中、 小型矿井资料的统计, 高沼气矿井486对, 占27%; 煤与瓦斯突出矿井249对, 占14%; 高沼气矿井和煤与瓦斯突出矿井735对, 占统计矿井的41%, 可见中国高、 突矿井之多。
经对华南( 川、 黔、 滇、 湘、 赣、 桂、 粤、 闽、 浙、 鄂) 10省区978对矿井的统计, 煤与瓦斯突出矿井173对, 高沼气矿井285对, 高、 突矿井比例高达47%; 在东北150对矿井中, 煤与瓦斯突出矿井23对, 高沼气矿井76对, 高、 突矿井比例高达66%; 华北七省区( 晋、 冀、 鲁、 豫、 苏、 皖、 内蒙古) 540对矿井中, 煤与瓦斯突出矿井50对, 高沼气矿井114对, 占31%; 西北五省区( 陕、 甘、 宁、 青、 新) 107对矿井中, 煤与瓦斯突出矿井4对, 高沼气矿井11对, 高、 突矿井比例为14%。上述可见, 资源条件差、 煤炭资源量少的地区高、 突矿井比例大。
在中国, 不但高、 突矿井比例大, 而且随作开采深度的增加, 高、 突矿井的比例还可能增加。在中国, 煤与瓦斯突出还存在着始突深度浅, 突出次数多, 突出强度大的特点。
煤矿瓦斯的等级、 煤和瓦斯突出的可能性是评价煤层开采技术条件的最重要参数。煤矿瓦斯是影响煤矿安全生产的重大因素, 煤矿瓦斯的预防、 治理必然加大生产成本。就瓦斯而言, 中国多数矿井开采技术条件差。
3、 中国中西部煤田开发条件
中国煤炭工业战略向中西部转移要遇到的两个突出问题, 一是水资源缺乏的问题, 二是生态环境脆弱的问题。
中国是一个水资源贫乏的国家, 水资源年平均总量2804亿立方米。按人口平均, 仅相当于世界人口平均占有量的四分之一。不但如此, 水资源区域分布极不均衡。昆仑山-秦岭-大别山一线以北的北方17个省、 市、 自治区约占全国面积的一半, 而水资源约为600亿立方米, 仅占全国水资源总量的五分之一; 太行山以西的北方广大地区水资源量为45亿立方米, 仅占北方水资源量的7.5%。显然, 中国水资源分布存在着南丰北缺, 东多西少的特点, 这正好与煤炭资源的西多东少、 北丰南贫形成反向分布的格局。据统计, 晋、 陕、 蒙、 宁及附近地区13个正在生产和建设的大型煤矿区, 近期日需水量约90万立方米, 而这些矿区水源地日供水能力仅为需水量的一半。中国煤炭资源主要分布于太行山以西的干旱、 半干旱地区, 这一地区煤炭资源的开发不可避免地将面临水资源缺乏的严峻问题; 而且, 随着工农业和经济社会的发展, 中西部矿区的缺水问题将日趋严重。
中国中西部地区地处干旱、 半干旱气候带内, 年降水量小, 蒸发量远大于降雨量, 大风频繁, 地表植被不良; 区内大部分为黄土丘陵山地, 沟壑纵横, 黄河及其支流从中流过, 水土流失严重; 区内富水的区域性含水层, 地下水缺乏, 地表水日趋紧张; 据报道, 区内局部地段环境质量有所改进, 但荒漠化趋势尚未得到根本遏制。中国中西部地区, 生态环境脆弱, 煤炭资源的进一步开发势必增加该区的环境负担, 如不采取根本性的有效措施, 保护和改进环境只能是一句空话。
4、 中国东部煤田开发条件
中国东部( 主要指华北东部) 煤田开发和开采主要有两个问题, 一是"巨厚新生界"问题, 二是所谓"三高", 即高水压、 高地温、 高地压问题。
在中国东部地区, 不少煤田上覆新生界地层厚达数十米至数百米。巨厚新生界地层的存在华北东部煤矿开采时间长, 开采强度大, 开采延深速度大( 每 延深100-250m) 。现在, 该区大部分矿井开采深度在500-1000m, 有的矿井开采深度已经超过1000m。高水压、 高地温、 高地压的问题日趋严重。由于太原组灰岩水、 石炭二叠纪基底奥灰岩溶水的存在和奥灰陷落柱、 断裂破碎带的发育, 东部不少煤矿带压开采, 生产面临高水压的威胁, 煤矿井下突水淹井时有发生。近年来, 一些一直认为矿床水文地质条件相对简单的矿井, 也相继发生了奥灰岩溶水突水淹井事故, 损失惨重。
在中国东部, 由于地壳薄和现代裂谷作用, 地壳深部热能散发强烈, 大地热源值高。据煤田工业技术咨询委员会地质分会调查, 华北东部不少矿井已经出现了高于280C的热害, 巷温30-380C, 地温梯度一般高于30C, 而突水温度达36-410C。这必然引起工作条件恶化, 增大通风, 加大成本。
由于华北东部不少矿区高地应力和断层附近残余构造应力异常存在以及矿井深部开采, 围岩自重压力增大等原因, 常常造成煤矿井巷失稳以及突发冲击性地压, 对煤矿造成巨大危害。
来, 中国煤炭经历了由低迷期、 恢复期, 到紧缺期、 基本平衡期等不同发展阶段。中国煤炭产量占世界煤炭产量的比重由1998年的27.4%, 上升到 的38.8%。
中国煤炭运销协会自1998年成立 来, 中国煤炭行业抓住机遇, 加快发展, 煤炭市场规模快速扩大。 , 中国煤炭产量、 煤炭消费量分别达到25.36亿吨和25.8亿吨, 是1998年的2.02倍和1.99倍。
与此同时, 全国铁路煤炭运量、 煤炭省间调出量、 煤炭进出口贸易量分别达到12.21亿吨、 11.8亿吨和1.04亿吨, 分别为1998年的1.91倍、 2.68倍和3.07倍。
煤矿地质勘察的原则:
范围: 由大到小
勘查: 由粗到精, 由未知到已知
勘查手段: 钻探-物探-钻探, 物探与钻探相结合
中国煤炭地质钻探技术介绍
中国煤炭资源丰富, 开发利用历史悠久, 往上可追溯到中国西汉时期。到了近代19 , 中国已有用英国蒸汽钻机进行煤矿老窖钻探施工的记录。1946年9月30日, 地质专家谢家荣应用日本利根RL-150型钻机, 在安徽淮南煤田布孔进行钻探施工。直到新中国成立之际, 煤炭地质勘探工作仍十分落后, 只有工人四百余名, 技术人员十几个, 和日伪时期留下的57台破烂不堪的手把给进式钻机, 仅在个别矿区有零星的钻探工作量。
新中国煤炭地质勘探工作得到飞速发展, 先后在全国29个省区建立100多个勘探队, 年开动钻机近千台。统计至1995年, 累计完成钻探工作量74,088,729m, 探明煤炭储量超过10000亿t, 钻月效率由解放初的87m提高到400余m, 煤芯采取率由35.7%提高到90%以上, 为中国煤炭工业发展提供了可靠资源保证。
钻探工程作为煤炭勘探重要手段, 除了从事煤炭地质勘探外, 已全面进入社会地质、 岩土基础工程市场, 获得良好的社会效益和经济效益。
1.钻探工艺、 技术不断发展
1.1钻探技术发展阶段
20世纪50~70年代间, 煤田钻探主要采用普通硬质合金和铁砂、 钢粒分层钻进工艺。50年代前期采用的钻进参数为: 轻压、 慢转、 少给水。钻孔开孔直径大, 一般为150mm, 终孔直径为91或75mm, 其钻探效率低、 质量差、 事故多。随后受”大跃进、 放卫星”的影响, 在软地层采用的”高压大水无岩心快速钻进测井解释法”, 无芯钻进比例一度上升到70%~80%, 曾创单机日进尺1140m、 月进尺10335m记录, 钻探效率显着提高, 但质量直线下降。
为解决硬岩钻进效率低的问题, 于1969年起步, 煤田地质系统开始了人造金刚石、 金刚石钻头、 金刚石钻进技术的研究、 制造与应用, 先后建成西安、 石家庄两个人造金刚石合成和钻头制作车间, 年产几十万克拉人造金刚石, 用于钻头制造。
为进一步提高效率与质量, 煤田地质系统于1980年前后开展了绳索取芯钻进技术研制试验。先后在河北一队、 河北三队、 一二九队进行绳索取心金刚石钻进技术生产试验。1985~1995年间, 在”以绳索取芯、 金刚石钻进技术为主导, 因地制宜地推广多种工艺相结合”的钻探方针指导下, 总局对钻探技术工作给予了极大重视, 投入了相当的人力、 物力与资金。取得一批水平很高的科研成果, 有效的促进了煤田钻探新技术、 新工艺的发展。历年完成的钻探工作量及有关技术经济指标见表1。
历年煤田钻探完成工作量及技术经济指标一览表表1
时期
完成工作量(m)
最高开动钻机(台)
平均开动钻机(台)
钻月效率(m)
小时进尺(m)
煤芯采取率(%)
特甲级孔率(%)
无芯进尺比例(%)
平均孔深(m)
三年恢复
304356
263
27.5
265
0.45
35.7
一五
4070199
662
480.4
147
0.80
76.2
398
二五
9582759
972
641.5
256
1.47
65.6
85.7
21.8
375
三年调整
3506168
561
425.6
243
1.29
86.3
69.4
6.2
322
三五
7268940
659
392.2
316
1.58
69.7
72.9
27.9
428
四五
12280189
733
616.6
344
1.56
63.7
65.9
31.8
386
五五
16290468
948
751.9
368
1.66
76
74.7
40.5
445
六五
10807779
844
659.8
303
1.42
87
90.8
21.8
435
七五
6357537
750
409.7
284
1.37
88.2
77.2
15.7
401
八五
3620334
618
205.8
298~365
1.45~1.5
88.9~93.6
87~93.6
16.6`20.5
343~463
注: 八五期间未能合计的数据采用五年间最高、 最低两个数据表示。
1.2以金刚石钻进为主导, 不断提高钻探技术水平
( 1) 金刚石钻进技术稳步发展。从80年代中后期开始, 绳索取心金刚石钻进工艺逐步应用于煤田钻探。为充分发挥绳索取心金刚石钻进工艺优势, 紧扣配套、 完善、 发展、 提高这一关键环节, 以钻探施工中急需解决的生产、 技术难题为目标, 以科研项目为突破口, 二者有机结合, 在绳索取心金刚石钻进搞得较早的福建煤田地质局, 先后
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