湖南優(yōu)質(zhì)煤特征及開發(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)中處于絕對壟斷地位。但是從湖南煤炭資源儲量和當前煤炭消費量來看，湖南已是資源相對貧乏、自給能力不足的省份，隨著湖南經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭能源生產(chǎn)增長的速度越來越落后于能源消費增長的速度，能源將成為限制湖南經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。另一方面，煤炭資源具污染性。煤炭在開發(fā)利用過程中，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，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，對人類生存環(huán)境造成嚴重影響。因此，對煤炭資源的綠色開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
　　隨著全社會環(huán)保意識的增強，對環(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)特征和開發(fā)利用實際情況，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，按煤類劃分，湖南優(yōu)質(zhì)煤可分為兩個檔次，即原煤灰分Ad≤20%，且硫分St·d≤1%的各種煙煤和無煙煤，分別稱優(yōu)質(zhì)煙煤和優(yōu)質(zhì)無煙煤（湖南沒有褐煤），優(yōu)質(zhì)煙煤和優(yōu)質(zhì)無煙煤統(tǒng)稱優(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個涵蓋全省的煤炭勘查區(qū)或生產(chǎn)礦井的煤質(zhì)化驗資料。一般勘查區(qū)（礦區(qū)）對原煤灰分和硫分均有化驗，但對煤中有害元素含量化驗較少。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%；其次是漣邵煤田測水煤系和龍?zhí)睹合?，占?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3%，均不屬于優(yōu)質(zhì)煤。
　　
　　優(yōu)質(zhì)煤形成的地質(zhì)條件
　　測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，當海平面相對下降時，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。在早石炭世測水期和晚二疊世龍?zhí)镀?，湖南氣候溫暖潮濕，植物生長茂盛，保證了泥炭沼澤有機質(zhì)的持續(xù)堆積。隨著新一輪海侵開始，泥炭沼澤被上伏沉積物覆蓋而被保存并通過煤化作用形成煤層。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。一般說來，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，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質(zhì)對沼澤水介質(zhì)中元素吸收反應(yīng)能力也影響煤中無機物含量變化。此外，泥炭在煤化作用過程中，受構(gòu)造活動、巖漿-熱液活動、地下水活動和風(fēng)化作用等影響以及頂?shù)装鍘r層中無機組分（包括無機硫）通過擴散和滲透方式進入（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)煤開發(fā)利用思考
　　立足湖南煤炭資源實際，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，實現(xiàn)湖南煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項戰(zhàn)略目標。當前，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)是一個長期的過程，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。
　　開展優(yōu)質(zhì)煤性能研究，全面對優(yōu)質(zhì)煤進行綜合評價。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，對煤質(zhì)有著不同的要求，高效利用煤炭資源，就必須對煤進行認真研究，認識煤的科學(xué)屬性。優(yōu)質(zhì)煤是對污染相對要小的優(yōu)質(zhì)資源。在當前技術(shù)經(jīng)濟條件下，優(yōu)先開發(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、實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。
　　對湖南優(yōu)質(zhì)煤進行研究和評價，主要是要研究優(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，研究優(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；通過煤的工藝試驗，研究優(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；通過優(yōu)質(zhì)煤的專門研究，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)。
　　對湖南優(yōu)質(zhì)煤資源實施保護性開發(fā)，可以提高社會對資源的珍惜意識，可以提高優(yōu)質(zhì)煤開發(fā)利用效率，使優(yōu)質(zhì)煤資源得到最佳利用，可以延長優(yōu)質(zhì)煤的開采期限，提高優(yōu)質(zhì)煤資源利用程度，提高湖南煤炭資源對經(jīng)濟發(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)無煙煤等，其天然形成的優(yōu)良品性難以替代，若無計劃、無節(jié)制開采，優(yōu)質(zhì)焦煤、優(yōu)質(zhì)無煙煤很快就將成為湖南稀缺資源，到時完全依賴省外市場調(diào)節(jié)，將使企業(yè)有可能陷入被動，影響湖南經(jīng)濟發(fā)展步伐。
　　對湖南優(yōu)質(zhì)煤資源實施保護性開發(fā)，一要強化行業(yè)管理職能，如制定科學(xué)的回收率指標并嚴格落實；二要對優(yōu)質(zhì)煤礦區(qū)進行優(yōu)化布局、綜合開發(fā)，對小型礦井聯(lián)并改造，減少礦數(shù)，減少煤柱損失；三要在政策上和經(jīng)費投入上鼓勵煤炭科研單位和地質(zhì)勘探隊伍開展對優(yōu)質(zhì)煤資源特性研究，綜合評價和找礦勘探，使湖南優(yōu)質(zhì)煤開發(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）