湖南優(yōu)質(zhì)煤特征及開(kāi)發(fā)利用思考

　　湖南是以煤炭資源為基礎(chǔ)能源的省份，煤炭資源約占全省一次能源生產(chǎn)總量的85%和一次性能源消費(fèi)總量的75%。煤炭作為熱源和能源在湖南能源供給結(jié)構(gòu)中處于絕對(duì)壟斷地位。但是從湖南煤炭資源儲(chǔ)量和當(dāng)前煤炭消費(fèi)量來(lái)看，湖南已是資源相對(duì)貧乏、自給能力不足的省份，隨著湖南經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭能源生產(chǎn)增長(zhǎng)的速度越來(lái)越落后于能源消費(fèi)增長(zhǎng)的速度，能源將成為限制湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。另一方面，煤炭資源具污染性。煤炭在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，產(chǎn)生大量矸石、廢水、采空區(qū)塌陷等引發(fā)自然災(zāi)害，同時(shí)，燃煤發(fā)電釋放大量CO2、SO2等廢氣排放大氣中，產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨等環(huán)境災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，對(duì)煤炭資源的綠色開(kāi)采和潔凈利用是湖南煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心。
　　
　　湖南優(yōu)質(zhì)煤特征與分布
　　隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)質(zhì)煤概念被頻頻提出。眾多煤炭學(xué)者根據(jù)研究目的不同對(duì)優(yōu)質(zhì)煤概念有各自的定義。筆者根據(jù)湖南煤質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)利用實(shí)際情況，將湖南優(yōu)質(zhì)煤定義為：自然條件下形存的、符合環(huán)境要求和特定工業(yè)用途的煤。以原煤灰分、硫分為指標(biāo)，按煤類(lèi)劃分，湖南優(yōu)質(zhì)煤可分為兩個(gè)檔次，即原煤灰分Ad≤20%，且硫分St·d≤1%的各種煙煤和無(wú)煙煤，分別稱(chēng)優(yōu)質(zhì)煙煤和優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤（湖南沒(méi)有褐煤），優(yōu)質(zhì)煙煤和優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤統(tǒng)稱(chēng)優(yōu)質(zhì)煤。優(yōu)質(zhì)煤以自然形成的高質(zhì)量（低硫、低灰、低有害元素、高發(fā)熱量）、較高的活性、適于多種用途的特性與配煤和通過(guò)潔凈技術(shù)處理的潔凈煤相區(qū)分。
　　根據(jù)湖南煤質(zhì)特征，界定優(yōu)質(zhì)煤的基本指標(biāo)是原煤灰分、原煤硫分和煤中有害元素含量。筆者收集了257個(gè)涵蓋全省的煤炭勘查區(qū)或生產(chǎn)礦井的煤質(zhì)化驗(yàn)資料。一般勘查區(qū)（礦區(qū)）對(duì)原煤灰分和硫分均有化驗(yàn)，但對(duì)煤中有害元素含量化驗(yàn)較少。從工業(yè)利用角度看，煤中主要有害元素是磷、砷、氯、鉛、氟等幾種。據(jù)湖南煤炭工業(yè)局資料，湖南生產(chǎn)礦井有害元素含量一般在可控礦圍內(nèi)。湖南有34個(gè)礦區(qū)（礦井）原煤灰分在2.01%-58.03%之間，平均6.48%-20%，原煤硫分在0.02%-4.5%之間，平均0.35%-1.0%，原煤灰分與原煤硫分變化幅度較大，但平均較低，有害元素含量在可控范圍內(nèi)，屬優(yōu)質(zhì)煤礦區(qū)（礦井）。
　　湖南含煤區(qū)共劃分為六個(gè)煤田，即郴耒煤田、漣邵煤田、韶山煤田、資汝煤田、黔淑煤田和桑植煤田。優(yōu)質(zhì)煤主要賦存在郴耒煤田晚二疊世龍?zhí)睹合抵?，占?yōu)質(zhì)煤分布面積的58%；其次是漣邵煤田測(cè)水煤系和龍?zhí)睹合担純?yōu)質(zhì)煤分布面積的40%；余為韶山煤田和資汝煤田。黔淑煤田和桑植煤田含煤地層中煤層原煤硫分一般超過(guò)3%，均不屬于優(yōu)質(zhì)煤。
　　
　　優(yōu)質(zhì)煤形成的地質(zhì)條件
　　測(cè)水煤系是湖南成煤較早的煤系，其沉積環(huán)境主要是障壁—潟湖環(huán)境，當(dāng)海平面相對(duì)下降時(shí)，潟湖淤淺形成泥炭沼澤。龍?zhí)睹合党练e環(huán)境主要為三角洲環(huán)境和河流環(huán)境，隨著海平面的相對(duì)變化，在三角洲平原、河流洪泛平原等發(fā)育泥炭沼澤。在早石炭世測(cè)水期和晚二疊世龍?zhí)镀?，湖南氣候溫暖潮濕，植物生長(zhǎng)茂盛，保證了泥炭沼澤有機(jī)質(zhì)的持續(xù)堆積。隨著新一輪海侵開(kāi)始，泥炭沼澤被上伏沉積物覆蓋而被保存并通過(guò)煤化作用形成煤層。煤中硫分、微量元素、灰分含量變化是沉積環(huán)境、泥炭沼澤水介質(zhì)的地球化學(xué)條件（主要指pH值和EH值）、陸源母巖性質(zhì)、成煤植物性質(zhì)綜合影響的結(jié)果。一般說(shuō)來(lái)，泥炭沼澤距海岸俞近，易受海水影響，泥炭沼澤水介質(zhì)酸性減弱、堿性增強(qiáng)，煤層硫分含量和微量元素（包括有害元素）含量增高。陸源母巖的性質(zhì)及與成煤泥炭沼澤的距離決定煤中礦物質(zhì)的成分和含量，俞靠近陸源，則煤中灰分增高，硫分相應(yīng)減少；成煤植物本身富含的元素特征與死亡堆積后形成的有機(jī)質(zhì)對(duì)沼澤水介質(zhì)中元素吸收反應(yīng)能力也影響煤中無(wú)機(jī)物含量變化。此外，泥炭在煤化作用過(guò)程中，受構(gòu)造活動(dòng)、巖漿-熱液活動(dòng)、地下水活動(dòng)和風(fēng)化作用等影響以及頂?shù)装鍘r層中無(wú)機(jī)組分（包括無(wú)機(jī)硫）通過(guò)擴(kuò)散和滲透方式進(jìn)入（泥炭）煤層，使（泥炭）煤層中礦物質(zhì)（灰分）、硫分和微量元素發(fā)生變化，最終形成現(xiàn)代質(zhì)量的煤。在早石炭世測(cè)水期，漣邵煤田北段金竹山礦區(qū)、渣渡礦區(qū)、冷水江礦區(qū)等處于北東方向幕阜山地陸源區(qū)與南西濱海岸之中，其煤系中煤的硫分和灰分平均較低，為測(cè)水煤系優(yōu)質(zhì)煤賦存礦區(qū)。在晚二疊世龍?zhí)镀?，漣邵煤田北段斗笠山礦區(qū)、馬鞍山礦區(qū)和南段楓江溪礦區(qū)、牛馬司礦區(qū)、保和堂礦區(qū)分別處于漣邵三角洲北部和南部，泥炭沼澤環(huán)境受海水影響和陸源影響小，煤中硫分和灰分雖然變化較大，在局部湖灣地區(qū)、三角洲分流間灣地區(qū)，煤中硫分大于1%，主要為硫化型黃鐵礦，但平均較低，亦屬于優(yōu)質(zhì)煤。郴耒煤田中部和南部龍?zhí)睹合党练e環(huán)境主要為三角洲環(huán)境，北部黃豐橋礦區(qū)、大障礦區(qū)、桃水礦區(qū)屬河流環(huán)境，均受海水影響小，煤中灰分、硫分平均較低，成為湖南主要優(yōu)質(zhì)煤賦存區(qū)。
　　
　　優(yōu)質(zhì)煤開(kāi)發(fā)利用思考
　　立足湖南煤炭資源實(shí)際，發(fā)展?jié)崈裘海ㄈ斯ぜ庸こ伞皟?yōu)質(zhì)煤”）技術(shù)，應(yīng)是緩解環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)湖南煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)。當(dāng)前，湖南省較為適用的潔凈煤技術(shù)主要有配煤、煤炭洗選、水煤漿、煙氣脫硫和煤炭液化、氣化、燃燒轉(zhuǎn)換等。但潔凈煤技術(shù)的發(fā)展還處于起步階段，在湖南全面推廣潔凈煤技術(shù)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，因此，根據(jù)湖南煤炭資源狀況，一方面積極發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，另一方面高效利用本省優(yōu)質(zhì)煤資源，是減輕環(huán)境壓力，提高湖南能源保障力的重要措施。
　　開(kāi)展優(yōu)質(zhì)煤性能研究，全面對(duì)優(yōu)質(zhì)煤進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于煤的品種繁多、性能復(fù)雜，火電、冶金、化工、建材等不同工業(yè)部門(mén)，對(duì)煤質(zhì)有著不同的要求，高效利用煤炭資源，就必須對(duì)煤進(jìn)行認(rèn)真研究，認(rèn)識(shí)煤的科學(xué)屬性。優(yōu)質(zhì)煤是對(duì)污染相對(duì)要小的優(yōu)質(zhì)資源。在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，優(yōu)先開(kāi)發(fā)本省優(yōu)質(zhì)煤資源，是減輕環(huán)境壓力，緩解環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。
　　對(duì)湖南優(yōu)質(zhì)煤進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，主要是要研究?jī)?yōu)質(zhì)煤形成的地質(zhì)條件，即湖南成煤期的古地理、古構(gòu)造、古氣候、古植物等，研究?jī)?yōu)質(zhì)煤的變質(zhì)規(guī)律，研究控制優(yōu)質(zhì)煤灰分、硫分、微量元素（包括有害元素）等的地質(zhì)因素；通過(guò)煤的工藝試驗(yàn)，研究?jī)?yōu)質(zhì)煤的工藝技術(shù)和加工性能，以確定優(yōu)質(zhì)煤的利用方向；通過(guò)優(yōu)質(zhì)煤的專(zhuān)門(mén)研究，以摸清湖南優(yōu)質(zhì)煤的家底，為湖南煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供煤質(zhì)依據(jù)。
　　對(duì)湖南優(yōu)質(zhì)煤資源實(shí)施保護(hù)性開(kāi)發(fā)，可以提高社會(huì)對(duì)資源的珍惜意識(shí)，可以提高優(yōu)質(zhì)煤開(kāi)發(fā)利用效率，使優(yōu)質(zhì)煤資源得到最佳利用，可以延長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)煤的開(kāi)采期限，提高優(yōu)質(zhì)煤資源利用程度，提高湖南煤炭資源對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障力。
　　特別是湖南牛馬司礦區(qū)的優(yōu)質(zhì)焦煤、金竹山礦區(qū)優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤等，其天然形成的優(yōu)良品性難以替代，若無(wú)計(jì)劃、無(wú)節(jié)制開(kāi)采，優(yōu)質(zhì)焦煤、優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤很快就將成為湖南稀缺資源，到時(shí)完全依賴(lài)省外市場(chǎng)調(diào)節(jié)，將使企業(yè)有可能陷入被動(dòng)，影響湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。
　　對(duì)湖南優(yōu)質(zhì)煤資源實(shí)施保護(hù)性開(kāi)發(fā)，一要強(qiáng)化行業(yè)管理職能，如制定科學(xué)的回收率指標(biāo)并嚴(yán)格落實(shí)；二要對(duì)優(yōu)質(zhì)煤礦區(qū)進(jìn)行優(yōu)化布局、綜合開(kāi)發(fā)，對(duì)小型礦井聯(lián)并改造，減少礦數(shù)，減少煤柱損失；三要在政策上和經(jīng)費(fèi)投入上鼓勵(lì)煤炭科研單位和地質(zhì)勘探隊(duì)伍開(kāi)展對(duì)優(yōu)質(zhì)煤資源特性研究，綜合評(píng)價(jià)和找礦勘探，使湖南優(yōu)質(zhì)煤開(kāi)發(fā)步上穩(wěn)健軌道。
　　（作者系湖南省煤炭地質(zhì)勘查院副院長(zhǎng)）