新疆三塘湖煤田條湖礦區(qū)煤炭資源概略研究

張相，惠一凡，吳斌*，高文博(.新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局一六一煤田地質(zhì)勘探隊，新疆 烏魯木齊 830009；.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆 烏魯木齊 830047)

0 引言

新疆維吾爾自治區(qū)作為我國西北地區(qū)占地面積廣闊、礦產(chǎn)資源極為豐富的省區(qū)，其能源礦產(chǎn)主要以煤、石油、天然氣及水利資源為主，全疆分布的含煤盆地面積約為7.8×104km2，以侏羅紀煤層為主，區(qū)內(nèi)焦煤、肥煤及氣煤含量較低。長焰煤及不粘煤等煤種占總量的九成以上，其資源量豐富，有害元素成分極低，煤質(zhì)良好。分布在哈密地區(qū)的煤田除三塘湖煤田外，還有巴里坤、沙爾湖等大型煤田[1]，煤炭資源量6.21×1011t。

2010年，我國煤炭產(chǎn)量達3.24×109t，全國煤炭產(chǎn)銷兩旺。次年全年新疆原煤產(chǎn)量達1.2×109t，同比增長20%以上，實現(xiàn)了新疆煤炭產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的良好局面，煤炭資源在勘探、開采技術(shù)手段及成果突飛猛進，2011年實現(xiàn)“疆煤東運”2.0×107t，進一步支援了寧夏、甘肅等地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計，新疆規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)煤炭消費量為5.23×107t，全社會煤炭消費量約6.0×107t。三塘湖礦區(qū)煤炭外運勢在必行，主要供應(yīng)于甘肅、湖北、湖南、四川等缺煤省份[2]。本文通過對新疆三塘湖煤田條湖勘查區(qū)煤炭進行系統(tǒng)評價，分析區(qū)內(nèi)資源量、煤質(zhì)開采技術(shù)及外部建設(shè)條件，對礦區(qū)煤炭資源進行合理規(guī)劃，在資金預(yù)算、經(jīng)濟效益分析、礦區(qū)環(huán)境治理等各方面逐一入手，進行綜合評價，為條湖礦區(qū)后續(xù)生產(chǎn)和開發(fā)提供理論依據(jù)，同時為新疆煤炭資源研究評價做出科學指引。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

三塘湖煤田隸屬新疆哈密地段的巴里坤哈薩克縣，條湖勘查區(qū)位于條湖凹陷北部，三塘湖勘查區(qū)東南部，如圖1所示，東西向全長45 km，南北向均寬13 km，總面積約為563.7 km2。其地勢礦區(qū)西南側(cè)偏高而東北側(cè)低緩，為平坦寬廣的平原地形，由第四系砂土和礫巖覆蓋，地表植被稀疏，為風蝕裸巖的戈壁荒漠地帶[3]?？辈閰^(qū)周緣有良好的交通條件，多條通往縣鎮(zhèn)的公路和省級鐵路。區(qū)內(nèi)無地表水系，氣候較為干旱，常年少雨多風。

圖1 三塘湖煤田條湖勘查區(qū)地形圖

三塘湖盆地作為一個沉積盆地，形成時代為中—新生代，屬于天山—準噶爾構(gòu)造區(qū)三塘湖—淖毛湖山間坳陷。沉積較為完整的中新生代巨厚蓋層(3 390 m)，總面積達8 900 km2，為盆地內(nèi)煤炭資源的重點富集區(qū)域；西南逆沖推覆帶位于盆地西南緣，具有顯著的推覆特征，面積約3 900 km2。區(qū)內(nèi)泥盆至二疊系地層發(fā)育較為廣泛，為海陸交互相，淺、濱海相的碎屑巖、火山碎屑巖和火山巖，含巨厚三葉蟲或植物化石；中生界地層中侏羅系發(fā)育廣泛，以數(shù)套陸相碎屑巖沉積為主；含煤巖層三十余層，但三疊系和白堊系地層分布零星；第四系廣泛覆蓋于各凹地上層。

2 礦區(qū)資源及開采技術(shù)條件

三塘湖礦區(qū)共獲1 000 m以淺資源量控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源/儲量(332)9 778.64 Mt，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源/儲量(333) 16 652.78 Mt，預(yù)測的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(334)23 987.15 Mt，332類資源/儲量占總資源量的19%，332+333類資源/儲量占總資源量的52%。礦區(qū)主力煤層以長焰煤為主且分布全區(qū)，含少部分不粘煤。為低水分、低灰分、高揮發(fā)分、特低硫、磷等有害元素的長焰煤，煤層頂?shù)装搴蛧鷰r的穩(wěn)固性偏差[3]。礦井生產(chǎn)工作時，飽水砂巖體及夾層易發(fā)生滑移剪切，導致危險的礦山工程等地質(zhì)問題[4]。礦區(qū)主要可采煤層巖粉量在65～90%之間，火焰長度大于100 mm，勘查礦區(qū)煤塵具有一定的潛在爆炸性，在今后的工作中應(yīng)加強煤塵爆炸性控制。條湖區(qū)變溫地溫梯度一般在0.3～2.9 ℃/100 m之間，礦區(qū)地溫梯度正常。

3 礦區(qū)外部建設(shè)條件

3.1 水源及電源條件

新疆作為全國較為缺水的省份之一，哈密地區(qū)水資源補給主要來自冰川和東天山降水，水資源總量約為1.88×109m3，其中地表水1.07×109m3，地下水8.4×108m3，水源分布情況為：哈密市水資源總量為1.04×109m3，巴里坤縣水資源總量約5.08×108m3，伊吾縣為3.44×108m3。區(qū)內(nèi)地下水的儲藏、運移主要因三塘湖受地質(zhì)構(gòu)造作用所產(chǎn)生的凹陷凸起帶，為地下水提供了良好的儲備及流通空間[5]。條湖區(qū)第三系含水層單位涌水量達2.0 L/s·m (井徑325 mm，降深5 m時的涌水量為800 m3/d)，屬于中等強富水。區(qū)域地下水處理后可作為礦井生活、生產(chǎn)用水水源。

新疆電網(wǎng)已實現(xiàn)各地區(qū)電網(wǎng)之間的220 kV聯(lián)網(wǎng)，供電范圍覆蓋了烏魯木齊等13個市、州和地區(qū)，以及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團的部分師團。巴里坤縣是以農(nóng)業(yè)為主的縣城，工業(yè)設(shè)施薄弱，電網(wǎng)等級和供電負荷較低?？辈閰^(qū)所在的三塘湖鄉(xiāng)周邊沒有大型變壓站，下一步煤炭開發(fā)需要完善供電基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 交通及通信條件

三塘湖煤田內(nèi)部交通條件一般，僅在東部有一條三級公路和兩條勘查施工臨時修建的砂石便道。煤田外圍有3條三級公路及數(shù)條省級鐵路。為加快新疆優(yōu)勢能源轉(zhuǎn)化外輸及經(jīng)濟發(fā)展，交通設(shè)施將隨著三塘湖煤田的開發(fā)進行同步建設(shè)，屆時交通運輸條件將會非常便利。在通訊方面，新疆移動公司已在三塘湖勘查區(qū)建設(shè)移動交換站，能夠滿足當?shù)叵嚓P(guān)地質(zhì)部門在勘查作業(yè)中網(wǎng)絡(luò)傳輸和正常通訊的基本需要。伴隨礦區(qū)煤田的逐步開發(fā)，通訊設(shè)施將隨之得到改善和升級。

4 礦區(qū)規(guī)劃

4.1 生產(chǎn)規(guī)模及服務(wù)年限

根據(jù)三塘湖礦區(qū)主要及其需求量，結(jié)合礦區(qū)的煤炭資源量、賦存條件及開采現(xiàn)狀，礦區(qū)共規(guī)劃建設(shè)19個井(礦)田，礦區(qū)內(nèi)最大井型為15.0 Mt/a，最小井型為1.80 Mt/a，規(guī)劃礦區(qū)建設(shè)規(guī)模為117.6～142.6 Mt/a，均衡服務(wù)年限為70 a。

4.2 開拓方式及采煤方法

認真貫徹科學發(fā)展觀，根據(jù)三塘湖礦區(qū)的特點，從提高煤礦生產(chǎn)企業(yè)的安全性，實現(xiàn)安全高效等目標出發(fā)，應(yīng)用國內(nèi)外先進設(shè)備和生產(chǎn)工藝，少部分運輸和采掘設(shè)備引進國外產(chǎn)品，提高生產(chǎn)集中化水平。創(chuàng)造有利的施工、開采條件，以煤巷為主，盡量減少井巷工作，縮短建井工程時期[6]。依照井田開拓原則，條湖礦區(qū)建設(shè)規(guī)劃的開拓方式如表1所示。

表1 井(礦)田開拓特征表

4.3 技術(shù)經(jīng)濟

依據(jù)《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃規(guī)范》及《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃文件編制標準》，結(jié)合礦區(qū)實際狀況，現(xiàn)對本礦區(qū)規(guī)劃項目所需要的勞動定員、建設(shè)資金及社會經(jīng)濟效益進行估算和分析。根據(jù)各單項工程開拓開采方案、生產(chǎn)工藝流程和機械化程度，并考慮管理體制的改革，按同類型項目配備勞動定員。

礦區(qū)建設(shè)總資金為19 044 553萬元，固定資產(chǎn)資金為17 441 984萬元，建設(shè)期借款利息為1 482 569萬元，鋪底流動資金120 000萬元。礦區(qū)建設(shè)總資金約為1.61×1011元，其中固定資產(chǎn)的投資為1.47×1011元，建設(shè)時期借款利息1.25×1010元，鋪底流動資金1.20×109元。根據(jù)三塘湖礦區(qū)煤炭外運預(yù)測分配表和鐵路運輸運價，結(jié)合目的地煤炭市場行情，計算煤炭外運銷售收入，如表2所示。

表2 三塘湖礦區(qū)外運煤炭銷售收入估算表

2023年后礦區(qū)可實現(xiàn)煤炭銷售收入621.50億元。通過規(guī)劃項目的建設(shè)，可獲得較好的經(jīng)濟效益，將為推動新疆維吾爾自治區(qū)穩(wěn)定及國民經(jīng)濟的發(fā)展作出較大的貢獻，從而產(chǎn)生良好的社會效益。

4.4 環(huán)境保護

當三塘湖礦區(qū)規(guī)劃礦井形成設(shè)計能力142.6 Mt/a時，礦區(qū)生活污水排放量約486萬m3/a(礦井及選煤廠464萬m3/a)，礦井井下排水量為1 925萬m3/a。規(guī)劃生活污水及礦井涌水全部處理。規(guī)劃要求選煤廠煤泥水應(yīng)達到一級閉路循環(huán)的要求，不外排。由于當?shù)厮Y源缺乏，井下排水經(jīng)處理后應(yīng)盡量利用，利用率應(yīng)達九成以上。并要加強和規(guī)范矸石堆放場處理模式的創(chuàng)新并定期整治管理，以防矸石淋溶水滲漏對地下水造成不必要的污染。按照“誰開發(fā)、誰治理，誰破壞、誰恢復(fù)”的原則進行生態(tài)環(huán)境保護工作。盡量減少占地以及人為活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響，對采礦活動造成的生態(tài)破壞應(yīng)及時修復(fù)，提高對土地復(fù)墾等生態(tài)修復(fù)工作的重視程度[7]。

5 綜合評價

5.1 地質(zhì)條件

三塘湖礦區(qū)共獲得1000 m以淺資源量的資源量控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源/儲量(332)9 778.64 Mt，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源/儲量(333)16 652.78 Mt，預(yù)測的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(334)23 987.15 Mt，332類資源/儲量占總資源量的19%，332+333類資源/儲量占總資源量的52%。主要煤層主要為長焰煤，其次為不粘煤，分布廣泛且遍布全勘查區(qū)。具有低水分、灰分，高揮發(fā)分，低硫、磷等有害元素，中、高熱值等特征。

5.2 開采及外部條件

礦區(qū)屬于頂?shù)装逯苯?、間接進水，水文地質(zhì)條件較為簡單的礦床。煤層頂?shù)装寮皣鷰r的穩(wěn)定性劃分為穩(wěn)固性差類型。礦區(qū)占地廣，煤層多且厚度大，條湖礦區(qū)工程地質(zhì)條件為中等。三塘湖礦區(qū)總體瓦斯含量較低，多為二氧化碳帶并含少量氮氣帶，但部分煤層在局部區(qū)域瓦斯含量較高。區(qū)內(nèi)各主采煤層以Ⅰ類容易自燃、Ⅱ類自燃煤層占比最高，地溫梯度正常?？辈閰^(qū)隸屬于巴里坤縣管轄。巴里坤縣與蒙古國相鄰，以農(nóng)牧為主，水資源緊缺，電網(wǎng)等級落后，基礎(chǔ)經(jīng)濟薄弱。目前的外部建設(shè)條件較差。煤田開發(fā)應(yīng)該加快交通、供水、供電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

5.3 煤炭開發(fā)

三塘湖煤田為尚未開發(fā)的一個整裝煤田，已有礦業(yè)權(quán)設(shè)置區(qū)塊少，面積小，有利于礦區(qū)的整體規(guī)劃、開發(fā)及關(guān)系協(xié)調(diào)。規(guī)劃共分19個井田，其規(guī)劃建設(shè)規(guī)模在117.6～142.6 Mt/a之間，均衡服務(wù)年限70年。隨煤田的開發(fā)建設(shè)，將會帶動本地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，經(jīng)估算本規(guī)劃項目直接增加就業(yè)3.12萬人以上，為居民提供了大量就業(yè)機會，增加群眾收入和地方財政收入，可極大地提高土地的利用價值、良好發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)；使當?shù)亟逃?、科技文化水平有一定提升，對偏遠城市建設(shè)帶來深遠影響和改善。但煤炭開采造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞也將加劇，為人民生活帶來不良影響，所以在煤炭開發(fā)的同時保護環(huán)境勢在必行。

6 結(jié)語

(1)條湖礦區(qū)位于三塘湖煤田條湖凹陷北部，區(qū)內(nèi)煤層分布廣泛，煤炭資源儲備量大，品質(zhì)優(yōu)良，具有低水份、低灰分、高揮發(fā)分，低硫、磷等性質(zhì)的長焰煤及不粘煤，有良好的開采前景。

(2)勘查區(qū)內(nèi)交通條件較差，礦區(qū)外圍有數(shù)條省級鐵路和通過周邊縣城的三級公路，區(qū)內(nèi)水源、電源供給良好，通訊設(shè)備完善。

(3)三塘湖礦區(qū)共建設(shè)19個井田，其中條湖7個，規(guī)劃礦區(qū)建設(shè)規(guī)模為117.6～142.6 Mt/a，其均衡服務(wù)年限為70年。其中礦區(qū)煤炭外運到甘肅、寧夏等地，預(yù)計在2023年后礦區(qū)煤炭銷售收入超過621億元。同時煤田的開發(fā)建設(shè)在做好環(huán)保的同時，可以帶動周邊第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加當?shù)鼐用窬蜆I(yè)和促進地域經(jīng)濟發(fā)展。