煤炭资源评价和矿产资源评价(煤炭资源评估规定)
本文目录一览:
- 1、矿产资源评价体系结构简述
- 2、矿产资源远景评价及预测
- 3、煤炭资源综合评价方法
- 4、资源勘查与煤炭勘探
- 5、矿产资源开发利用现状综合分析与评价
- 6、矿产资源潜力评价
矿产资源评价体系结构简述
资源地质勘查系统由四个循序渐进的勘查阶段———预查、普查、详查、精查所组成,这四个阶段可以视为四个历时性层次的子系统。每个子系统中由勘查评价工作的方法、内容、成果等要素组成,其中评价成果———资源量由两个共时性层次所构成,其一是可靠性逐步增加的四个级别的块段资源量,即D、C、B、A,其二是由块段资源量加和构成的勘查区整体资源量,在煤炭系统习惯将不同勘查阶段所获得的资源量称为精查资源量、详查资源量、普查资源量。(注:本文中:精查与《99分类》标准中的勘探相当;预查与1986年煤炭资源勘探规范中的找煤(初步普查)相当。A、B、C、D与1986年《煤炭资源勘探规范》及1992年《固体矿产地质勘探规范总则》中的A、B、C、D相当。)
图4-1 矿产资源评价系统图
资源经济评价系统由四个循序渐进的经济评价阶段———初步研究、概略研究、预可行性研究、可行性研究所组成,每一个阶段亦为一个历时性的子系统。子系统由经济评价工作的方法、内容、成果等要素组成,其中评价成果是资源经济性的四个共时性类别,即内蕴经济的、欠经济的、次经济的、经济的。
综合分类系统是资源勘查评价系统与资源经济评价系统协同作用形成的两大类别———资源量和储量,它反映了矿产资源由潜在经济向显在经济转化的进程,由自然资源向社会经济资源转化的历程。每一类别又因资源的可靠性、资源经济的可靠性、资源获利能力的差异形成若干的子类别,同时各自构成一个子系统。
矿产资源远景评价及预测
一、经济发展对矿产资源的需求预测
矿业对山东全省及山东半岛城市群地区的国民经济发展具有举足轻重的地位,可以说当地经济的发展是靠矿业的发展来支撑的。从某种意义上说,工业化的进程就是矿产资源开发利用不断向纵深发展的过程。最近十多年是山东半岛城市群地区经济腾飞的时期,同时也是能源和其他矿产资源高消费的时期。目前,山东半岛城市群地区以矿产品为原料的基础工业和相关产业的产值都占全地区总产值的70%以上。按照战略规划,到2010年山东全省的钢铁、煤炭、黄金等的产量都要比现在提高20%以上,建材等矿产品则更需要大幅度地提高。为此,山东省国土资源厅曾组织有关专家对山东全省矿产资源供需形势进行了深入细致的分析和预测。
根据近年来矿产资源论证成果,山东半岛城市群地区矿产资源对山东全省矿产资源的保证程度占有相当大的比重。从“能保证的矿种”一栏来看,10个矿产中有5个矿种大都发育在本区,其中玻璃用砂、石灰岩、花岗岩和膨润土等是本区丰富的优势矿种。从“基本保证但有一定缺口的矿种”一栏来看,可以说基本上都是本区特有的优势矿种,其中石油、天然气和金更是山东省支柱性矿产,缺口若不能补充,将影响全省经济发展的全局。从“不能保证的矿种”一栏来看,其中大部分矿种如硫铁矿、重晶石、滑石、铁、铜、铅锌、银、耐火黏土、自然硫在本区都有分布。
通过进一步勘查,增加储量,将会逐步解决或缓解供需上的矛盾。当然,表4-4的预测结果也充分说明山东省及山东半岛城市群地区的矿产资源形势是非常严峻而不容乐观的,开采几十年的老矿山有些资源也逐渐枯竭,后备资源严重不足,特别是一些重要支柱性矿产开发量大,储量不足,面临严重的缺口和危机,必须引起足够的重视。必须加大勘查力度,以增加矿产资源勘查的储备。
二、主要矿产的远景评价及预测
1.主要矿产资源的远景评价
从山东省及山东半岛城市群地区矿产开发情况看,尽管存在部分矿山资源枯竭、后续资源不足等问题,应当引起足够的重视,但从科学的资料分析和原始区域地质调查及矿产普查情况看,山东半岛城市群地区成矿条件优越,找矿的潜力还很大,对成矿远景评价和预测前景相当看好。从纵深上看,以往矿产资源勘查和开发的深度大多在500m以内,深部找矿尚未全面展开。从地域上说,勘查程度也不够均衡,如在鲁东的南部、鲁中南地区和鲁北地区尚有较多的找矿空间。从矿种上说,一些主要矿种如石油、金矿、铁矿、硫铁矿、煤矿尚有待继续勘查发现,前景看好。
特别是三大支柱性矿产勘查潜力很大,根据矿产形成和地质探明规律,矿产资源勘查具有较长的周期性,近10年来,资源勘探滞后,新增储量较少,在一定意义上,也为现在和今后的勘查扭转被动局面积蓄了后发优势。只要抓住有利时机,加大矿产资源勘查力度,极有可能实现矿产储量大幅“反弹增长”,有助于尽快解决矿产资源的供需矛盾。
当然,矿产资源的远景评价和预测,是一个变数较大、带有一定推断性的量值,它会随着对矿床勘探和认识程度的提高、各种地质资料的不断丰富,以及评价技术和方法的进步而变化,从而使预测工作能越来越接近于客观实际。
2.成矿预测区的划分
成矿区(带)划分是从地质作用角度认识矿床与地质构造单元的关系,并在此基础上,全面总结各类矿床的地质特征、分布规律,分析控矿因素,进行成矿预测,圈定成矿远景区,这是区域成矿学及资源勘查工作的重要内容之一。在1994年第二轮成矿区划的基础上,结合近年来勘查成果,进行了全面系统的新的定性、定位、定量成矿预测,圈出了新的成矿远景区,确定了找矿靶区。典型矿床勘查模型的总结,对在找矿靶区中进行有效的勘查有重要指导作用。
成矿区(带)的划分充分考虑了区域成矿地质条件的统一性和成矿背景的差异性,并以全国矿产资源规划方案为基础,将成矿区(带)划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级与全国编号一致,Ⅳ、Ⅴ级为省内编号。
Ⅰ级:为全球性成矿区(带),如我国所处的滨(西)太平洋成矿域。
Ⅱ级:为全球性成矿区(带),以一级大地构造单元为基础进行划分,如华北各省所处的华北地台成矿区。
Ⅲ级:为区域性成矿区(带),按二级大地构造单元进行划分,如鲁西成矿区。
Ⅳ级:为二级构造单元内部的次级成矿区,包括若干个矿田分布区,本项研究以三级大地构造单元为基础进行划分。
V级:为以矿田为单位的成矿预测单元,个别地段相当于矿集区,考虑了后面论述的定位、定量靶区预测结果。
在全省Ⅳ级成矿区中有7个成矿区在山东半岛城市群地区内,7个成矿远景区内有44个成矿远景区在山东半岛城市群地区内(石油、天然气及盐类的矿产预测区未计算在内)。如果加上石油、天然气矿产预测区,则山东半岛成矿预测区将拥有全省2/3以上区域范围。
三、石油、天然气矿产远景评价及预测
东营胜利油田是我国北方主要的产油气基地,是渤海湾盆地中油气最丰富的地区之一。该盆地是复式油气聚集区,具有生烃层系多、含油气层系多、油气藏类型多、油气藏空间广和保存条件好的特点。济阳坳陷是胜利油田最主要的产油气基地,到目前为止,已经发现油气田69个,探明石油地质储量45×108t,剩余可采储量不足3×108t,累计生产原油7.18×108t、天然气88.5×108m3。2004年原油产量2674×104t,占全国总产量的15.8%,居全国第二位。已探明石油储量集中分布在新生界内,其中67.71%又集中分布在古近系内,已发现的天然气储量则2/3集中分布在新近系内。
根据预测,目前最为有利的油气勘探地区有以下几个。
1.济阳坳陷
济阳坳陷仍然是近期增加石油、天然气储量和产量最为现实的地区。有利勘探地区包括以下地区:
1)滩海地区:由于受勘探范围的限制,目前看来埕北-桩西-五号桩-孤东-垦东北西向大型潜山披覆构造带的东北部即黄河口凹陷的西南部,以及青东凹陷是今后勘探的重点地区。主要勘探披覆构造、滚动背斜构造油气藏,其次是岩性油气藏。
2)东营、沾化、车镇、惠民4个凹陷:对这4个凹陷应以沙河街组一段、三段、四段和东营组生油层中各类砂体油气藏为主要勘探目标,并深入开展老含油气区带的滚动勘探开发工作,不断挖掘油气资源潜力,继续探索深部孔店组油气藏及古潜山油气藏。
2.外围盆地
外围盆地有以下3个凹陷可供进一步勘探。
1)昌潍坳陷:重点勘探潍北凹陷孔店组二段生油层中与砂层岩体有关的岩性油气藏和构造-岩性油气藏,并开展潍北凹陷北部潜山披覆构造带的勘探与评价工作。
2)临清坳陷:除继续扩大莘县、德州等沙河街组有利生油凹陷出油点的勘探成果外,今后勘探工作应重点加强孔店组含油气远景评价,选择有利构造进行参数井或预探井钻探,一旦发现有孔店组生油层分布,即可开展勘探,争取发展新油气田。
3)胶莱坳陷:继续开展该坳陷上侏罗统莱阳组的含油气远景评价,力争有所发现、有所突破。现已证明蓬莱近海地区是非常有望发现新油田的地区。
济阳坳陷仍有发现古近系煤、石油和孔店组以油型气为气源的中等气田的可能性。因此对沾化凹陷的孤北低隆起区、东营凹陷的大芦湖深层构造、中央隆起带深层和林樊家构造应积极进行勘查和探测。滩北地区孔店组发育有大型盆地底扇储集体,预测有可能含有并形成中型气田,其东翼斜坡勘探已发现了薄层天然气藏并获得日产1×104m3左右工业气流,从而为该区的勘探提供了依据。
四、金矿的远景评价及预测
胶东地区是山东省,也是我国金矿的重要分布区和重要产区。区内的金矿床(点)呈EW向带状分布在莱州至威海之间,在东西长280km、南北宽70km的近2×104km2范围内,分布着数百个金矿床(点),形成著名的胶东金矿化集中区。在这个金矿化集中区内,金矿床沿着几条NNE—NE向控矿断裂带分布,自西向东为三山岛-仓上、龙口-莱州、招远-平度、西林-陡崖、桃村、金牛山-乳山及威海-文登7条金矿化带。在这7条金矿化带内,金矿床主要围绕着NNE向主干断裂与近EW向基底构造(韧性剪切带)的交会(复合)区段集中分布,在区内形成多个金矿田,在区域上构成了矿床(点)东西成带、南北成串、集中成片的分布格局。
通过研究得知,鲁东地区有3个东西向金矿密集区成矿带、3个北东向金矿密集区成矿带和两个近南北方向的成矿带(图4-4),尚未验证的靶区有5处。胶莱盆地是鲁东地区走向隐伏基底金矿预测的新方向,存在较大的金矿资源潜力。
在上述鲁东3种不同的成矿带中共圈出50个矿田单元,用特征分析法定位预测判定有矿的单元共计36个,其中包括11个模型单元和25个有矿预测单元。在这个前提下,选用M=T·G概率模型(其中,M=金属量;T=矿石量;G=品位)进行随机抽样。随机抽样共进行两次,每次抽样都是1965个,结果十分相近。资源总量最大抽样值分别是9936.646t和9902.284t,最小值分别是2750.662t和2743.891t。36个有矿矿田预测单元预测资源总量为3026.4948t。
五、铁矿资源预测及远景评价
山东半岛城市群地区铁矿资源较丰富,分布较广泛,除东营地区外,其他7个城市群地区都有铁矿分布,共有5个铁矿类型(图4-3)。累计探明储量6.9×108t,约占全省探明储量19.75×108t的34.94%。
山东半岛城市群地区铁矿有较大潜在开发利用的类型主要为接触交代型铁矿、中-低温热液交代型铁矿和变质型铁矿,现分类型简述如下:
1.接触交代型铁矿
主要分布在济南附近的张马屯、黄台、农科所、农场果园及东风矿十里河段等地区。
图4-3 山东半岛城市群地区各类型铁矿床分布略图
根据济南附近有3个资源远景区,即王舍人庄、黄台山北和历城张家庄远景区,确定济南市附近作为A级预测工作区。预测单元具有良好的成矿条件,现已进行钻探验证共获得E级资源量4处,F级资源量6处,E、F级资源量的分布范围可作为铁矿普查勘探的靶区和靶位。
2.中-低温热液交代型铁矿
即朱崖式铁矿,主要分布在淄博、博山沂源、淄河河谷、潍坊青州及日照高旺等地。已知大中型矿床集中在淄河中北段黑旺-辛店段,河床及其两侧共有矿床(点)69处。沿淄河断裂带已探明3个大型矿床(朱崖、店子、文登)。淄博南仇远景区,正好位于淄河断裂带北部,其成矿条件与文登矿区很相似,钻孔揭露已见铁矿层,因此是个预测有利的地区,另一远景区为淄博曹王庄远景区,验证钻孔已见多层铁矿。
3.变质沉积型铁矿
主要分布在鲁西淄博沂源、潍坊的安丘、昌邑、鲁东的栖霞、招远、莱州、青岛、平度、威海乳山及日照高旺等地。除沂源韩旺为大型矿床外,其他均为中小型矿床。
沂源韩旺铁矿位于沂源县东南端,跨沂源、沂水两县,已探明资源储量1.9667×108t,保有储量1.7962×108t,共有5个矿段,其中西北矿段、专耿矿段尚未开采。
六、煤炭资源的远景评价及预测
山东半岛城市群地区煤炭资源较丰富,储量和分布较集中,全省90%以上探明储量都分布在沂沭断裂带以西地区。
除鲁西南地区有大型煤矿外,胶济铁路沿线的济北(济南北部黄河北)、章丘、淄博、潍坊及昌乐五图等地煤层埋藏较浅,储量较大,多为大、中型煤矿,是山东省主要产煤地区之一,探明资源储量为29.1990×108t,约占山东省总累计探明储量305×108t的9.6%。
鲁东地区只有烟台的龙口—黄县一带为大型煤矿产地,其他都为小型煤矿,探明资源储量为11.36×108t,约占山东总储量的3.7%。本区煤炭资源的种类较齐全,煤质较好,以气煤、肥煤为主。大、中型煤田地质构造简单,煤层平缓,煤层厚度较大,储量较大,产区集中,井下瓦斯少,很有利于大规模开发利用。中小型煤田则煤层埋藏浅,地质构造和水文地质条件一般也较简单,也有利于开发利用。
对本区煤矿预测的重点层位首先是石炭-二叠系煤矿,其次是下中侏罗统和古近系煤矿;以沂沭断裂带以西为主要地区,预测煤田主要为黄河北煤田、章丘煤田、淄博煤田、五图煤田、潍坊坊子煤田、肖云寺煤田、潍坊煤田及鲁东地区的黄县煤田。
通过上述八大煤田勘查,预测总面积为4705.3km2,预测资源储量为1152.26×108t,其中-1200m以浅预测资源总量为71.599×108t,可靠的预测储量为48.499×108t,可能的预测储量为18.644×108t,推断的预测储量为4.456×108t。
七、地热资源开发利用评价及前景预测
1.地热资源的分布
地热资源是指埋藏在地壳内的岩石和流体中能被经济合理地开发出来的热能,本书所述地热主要指热水型地热,山东半岛城市群地区地热为以低温(25~90℃)为主的中低温类地热,资源分布广泛,热储类型多样,储量比较丰富,利用价值高,是清洁无污染且可再生的能源,潜力很大,具有广阔的开发前景。但在不同的地质-地理单元内地热资源的分布不很均匀,且各有其特点:①在沂沭断裂带以东的鲁东山地丘陵区内(特别是胶北山地丘陵亚区内)是地热天然露头———温泉出露较密集的地区,出露温泉14处;②在鲁西山地丘陵区内有4处温泉出露,人工揭露地热点(地热钻孔)20余处;③在鲁西北平原区内有巨厚第四系覆盖及发育古近-新近纪沉积岩系,是山东地热资源分布最广的地区,已有人工揭露地热点(地热钻孔)50余处(图4-4)。
除日照外,本区有7个城市区发现有地热资源,尤以烟台、威海、东营、济南、淄博地区分布较广泛,青岛、潍坊地区分布较稀少。
2.地热资源远景评价及预测
(1)地热水需求增长趋势预测
本区对地热资源的开发利用主要通过开采地下热水实现。以1999年山东省人均占有地热水为起点,如每年人均增加0.02~0.03m3地热水(按全国平均计算),则可计算出2005年和2010年地热水需求量及预测资源量(表4-4)。
图4-4 山东半岛城市群地区主要地热点分布
表4-4 山东省地热水开发利用需求量预测
(据田廷山等,2006)
从表4-4可看出,1999年开采量为684.3×104m3,至2005年开采量为1124.8×104m3,其平均年增长率为66.6×104m3。如此推算,则2010年预测资源量为1456.5×104m3,比表中预测资源储量尚低305.5×104m3。
(2)地热资源的远景评价及预测
众所周知,地球内部储存有巨大的热能,可以说地球就是一个取之不竭的巨大的热库,但是这些热能需要一定的地质条件和深部钻探才能开发利用。山东半岛地区,地热资源丰富,地质条件优越,地热异常,分布广泛,开发利用程度较低,潜力很大。特别是有大批油气深钻,因此,具有广阔的地热开发前景。
从地质构造条件分析,地热田资源主要分布在构造断裂活动地区和大型盆地中,前者资源相对集中。如鲁东的胶莱地区,为中国东部温泉地热资源最丰富的地区,温泉密集,共有14个大温泉,由于深部断裂发育,特别是交叉断裂部位,成为地下热水上涌的良好通道。14个温泉日产量都在40m3以上,其中有10个日产量在100m3以上,5个温泉日产量在400m3以上。大部分温泉都有较大的储量或允许开采量,如即墨温泉热水允许可采量达1755m3/d,单井最大涌水量达1019m3/d,地热资源储量达68.55×1012m3。威海宝泉温泉有地热水井9口,合计日允许开采量达735~945m3。招远汤东泉已建成深井十几口,日允许开采量达8200m3。文登七里温泉日产热水量可达99m3。蓬莱温石温泉日产也达到400m3。如果按14个温泉日产3.7×104m3计算,则一年产量为1350.5×104m3,这个产量已超过山东全省2010年的探明储量和控制储量,比预测储量仅仅少了约400m3。特别是胶东地区温泉水温很高,一般都超过60℃,与地下第四系潜水混合可形成很大的开采量,将超过2010年山东省预测的储量。鲁西地区资源相对集中区为济南和淄博地区,在700km2范围内共有5处大井,单井涌水量485.5~2585.5m3/d,平均每个井涌水量都超过1000m3/d以上,按最低10口井、最低生产量计算,每年热水量为365×104m3,与温泉年产量之和为1715.5×104m3,基本相当于2010年山东省预测的资源量。
分布面积广泛的大型盆地区,如东营三角洲地区,由于其地壳与地幔分界面(莫霍面)埋藏浅,具有较高的热源值和富水性较强的热储量,加之又具有多层叠加的热储层,因而成为我国东部和山东省内地热资源开发潜力最大的地区。在7400km2范围和2000m深度内,地热水储量为6460×108m3,平均每1km2内约有0.9m3热水,单井涌水量一般在1000~2000m3/d。东营地区的胜利油田,同时也是深井地热田,而且其储热层位及分布面积远远超过油田范围,油气资源以水为载体,开采油气的同时也开采大量地下热水,经初步圈定有9个热田,初步开发有20多个地热水井,平均每个单井涌水量最少都大于1000m3/d,预计年产量将近400×104m3。仅就山东半岛城市群3个地区产量就超过2115.5×104m3/a,早已超过2010年预测的资源量。东营地区地热水井是油气勘探的副产品,随着油气勘探的深入和扩大,地热水资源量也会不断增加和扩大。
除上述区域外,沂沭断裂带是一个长期复杂活动的巨大深断裂区,4条主干断裂构成了“二堑一垒”的构造格局。由于该断裂带切割了莫霍面下的岩石圈,故形成独具特色的高热流值带,目前温泉露头还较少,但这是个很有远景开发利用的预测区,值得今后进一步深入勘查。
煤炭资源综合评价方法
一、煤炭资源评价概述
我国早期的煤炭资源评价主要渗透于煤田地质勘探工作之中,如找煤、普查、详查、精查等勘探级别的划分以及煤层稳定性、地质构造类型、水文地质类型等的划分等,它们大多是定性的、经验性的。由于计划经济,一直没有开展真正意义上的煤炭资源评价工作。
我国的煤炭资源综合评价始于20世纪90年代初期。改革开放以来,煤炭工业生产及煤田地质勘探有了很大发展,以概略预测煤炭资源总量及定性评估其可靠程度的两次煤田预测成果显然不能适应煤炭工业战略发展研究和煤田地质勘查中、长期规划的需要。因此,第三次煤田预测一开始就提出预测与评价并重,要求在当前国内外矿产资源评价理论与方法的基础上,研制一套适合煤炭资源特点、满足煤炭资源勘查与煤炭工业发展规划需要的评价方法。在此期间,煤炭科学研究总院王熙曾、李恒堂完成了“煤炭资源技术经济评价方法———层次分析法在煤炭资源评价中的应用”课题;中国煤田地质总局完成了“鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价”课题(中国煤田地质总局,1996);地矿部北方煤炭测试中心赵隆业等完成了“鄂尔多斯早—中侏罗世煤炭资源开发建设条件综合评价”课题;中国地质大学吴冲龙研制了“煤炭资源的分类模糊综合评价系统(CRCVS)”;中国矿业大学地质系韩金炎与江苏煤炭地质局煤炭地质勘探研究所及长春煤炭科学研究所合作完成了“苏鲁豫皖四省交界煤炭资源综合评价方法研究”及“危急矿区(阜新矿区)煤炭资源综合信息统计预测”等课题。
基于地质评价及开采技术条件评价,煤炭经济学研究者在对煤炭资源经济评价方面取得了很多的成果。如王立信(1996)提出了以煤炭资源价值为核心的煤炭资源经济评价理论,并形成了相应的评价方法,刘海滨(1997)提出了以煤炭资源的勘探费用、开发投资、经营成本、外部成本和矿区煤炭价格为基础,评估煤炭资源资产价值的原理和方法。
现代煤炭资源评价的内容非常丰富,按照评价单元的性质,可以分为勘探阶段、建井阶段、开发阶段和闭坑阶段4类(汪云甲,1998);或开发型、勘探型、预测型3类(中国煤田地质总局,1996);按照评价内容,又可分为以下几种(汪云甲,1998):
1)单因素评价,如构造复杂程度评价、煤层厚度等赋存条件评价等;
2)煤炭资源综合评价,包括基于勘探类型的评价、基于开发优序的评价、基于开采工艺的评价、基于矿井地质条件的评价和基于矿井投入产出分析的综合评价等;
3)矿产资源条件与开发模式评价;
4)煤炭资源及其共伴生矿产可采性评价;
5)煤炭资源开发经济效益评价。
上述分类基本概括了煤炭资源评价领域的内容,对煤炭资源评价具有一定的指导意义。
二、煤炭资源综合评价
综合评价的实质是从评价对象主体中提取其本质属性,使之转换成可量化的价值尺度,用以度量被评价对象的状态或行为。如果把矿产资源综合评价看作一个系统,那么,构成此系统的基本要素将分别是评价对象、评价目标、评价模型(包括评价指标体系、评价数学方法)、评价群体和他们的偏好等。当评价对象(以勘探区、井田为单元的已发现尚未被占用的煤炭资源)和目标(开发建设可利用性的优劣程度)确定后,正确地选择评价方法模型和组织可靠的评价群体,综合他们的偏好,将是保证评价结果达到科学、实用、可信的关键。
用于综合评价工作的数学方法很多,有加权求和方法、模糊数学方法、灰色系统方法、层次分析方法等。这些方法各有特色,也都有其局限性,选择单一的方法作为煤炭资源综合评价系统的方法模型是不够全面的。
评价指标是评价对象本质属性的反映,也是评价行为过程的基础。煤炭资源的本质属性比较抽象,只能用有限的指标去本质地刻画其多属性领域的主要部分,作近似的表述。各评价指标在评价(表14-1)过程中所处的地位不同,即重要性不同,需要确定指标在评价过程中的权重,因此,合理选取设置评价指标和正确确定评价指标权重,将直接影响评价过程和评价的有效性。为力求全面、本质地反映评价对象的本质属性,在建立评价指标及其权重组成的评价指标体系时,应考虑体系的系统性、可操作性、通用性以及定性和定量相结合等原则,力争达到简明、实用、相对合理的效果。
三、评价方法概述
任何科学及方法的发展都经历了从定性到半定量、定量的发展过程。定量是必然的趋势,矿产资源评价亦是如此。无论是地质、开采技术条件还是经济评价,都是从早期的人为主观定性评价、专家经验定性评价,向客观指标定性半定量综合评价发展,最后发展到客观指标综合原理评价的最高水平。在这个发展过程中,评价方法从简单到复杂,从粗放到精细,评价的客观性、合理性及科学性不断提高。
表14-1 煤炭资源综合评价体系及特征分级标准
(据毛节华等,1999)
在构造一个科学、合理的评价系统时,组织可靠的评价群体、建立合理的指标体系、选择合理的方法模型,是主要的基础工作和关键。其中,指标体系和方法模型又是重中之重。
目前,建立指标体系和方法模型通常采用层次分析法、加权平均法、聚类分析法、神经网络、灰色理论、模糊综合评判法、模糊聚类分析、灰色聚类分析等方法。不同的方法有不同的功能、特点及适用范围。由于上述方法涉及大量的运算,电子计算机技术的运用则成为必然。现时可用的可视化编程语言非常丰富,如Visual Basic语言和Visual C ++等。
煤炭资源评价需要大量基础数据的支持,因此也离不开数据库工具。目前常用的可视化数据库软件是Visual FoxPro。该软件具有强大的项目及数据管理功能和便捷的应用程序开发能力,但其最大的缺陷是图形功能和空间数据功能极差,难以实现对大多具有空间特性的煤炭资源评价数据及表示评价成果的大量图件的科学管理。与之相比,地理信息系统(GIS)是进行煤炭资源评价数据处理的最佳选择。
GIS是信息时代的产物,它不仅能够存储、分析和表述现实世界中各种对象的属性信息,而且能够处理其空间定位特征,能将其空间和属性信息有机地结合起来,从空间和属性方面对现实对象进行查询、检索和分析,并将结果以各种直观的形式,形象而精确地表达出来。目前,GIS广泛应用于自然资源管理、城市和区域规划、地图测绘、市政设施管理、土地利用、环保、电力、通信、交通运输、石油及教育等领域(张大顺等,1994)。
作为一种先进的计算机应用程序,将GIS应用于煤炭资源综合评价之中,必然使得评价工作始于一个更高的起点,它不但使评价工作得以与国际接轨,而且使得评价的结果更加精确,结果表达更加直观,操作更加简便快捷。
资源勘查与煤炭勘探
煤炭地质勘查是对煤矿床进行调查研究以获取地质信息的过程,是查明煤炭矿产资源、煤炭储量以及生产所需的其他基础地质信息的过程。这个过程不可能一次完成,需要分阶段并依次进行。它包括从煤矿床的预查直至开采完毕整个过程中的地质勘查工作,是由勘查对象的性质、特点和勘查生产实践需要决定的,也是由煤炭勘查的认识规律和经济规律决定的。勘查阶段划分的合理与否,将影响到煤炭勘查与矿山设计、矿山建设的效果。因此,它不仅是煤炭勘查实践中的实际问题,也是煤炭勘查中的一个重要理论问题和技术经济政策性问题。
根据煤炭地质勘查工作的特点和与煤矿设计、建设与开采的关系,一般可分为资源勘查、开发勘探和矿山闭坑治理三大阶段。在煤矿设计、建设前的地质勘查工作属于资源勘查阶段;而在煤矿设计、建设与开采过程中的地质勘探工作,属于安全生产保障勘探阶段,属于矿井地质工作的范畴,涉及闭坑阶段的地质勘查工作更注重环境建设与恢复治理。因此,煤炭勘探学实际上是煤炭经济地质学。
(一)综合勘查方法的形成
综合勘查的概念和方法体系是在新中国煤田地质勘查实践过程中逐渐形成并不断充实和完善的。
早在20世纪50年代初期,新中国煤炭地质勘查队伍创建之初,学习苏联煤田地质工作方法,在老煤矿区向外围新区发展中,裸露和半裸露地区多采用山地工程、地质填图、钻探和采样化验等手段进行煤炭地质勘查工作。为验证钻探质量并发挥钻孔一孔多用的作用,亦逐步开展电测井工作。
20世纪50年代末,中国东部地区在分析地质规律基础上,采用电法扫面、钻探验证的综合普查找煤方法,总结出一套地质-地球物理综合勘查经验,在皖北、鲁西、豫东、冀东、辽南等地找到了一系列大型隐伏煤田。
20世纪60~70年代,在全国范围内因地制宜的采用山地工程、地质填图、物探、钻探和采样化验相结合的综合地质勘查方法并逐渐开展和应用航片地质填图、遥感解译、数学地质等新技术和方法。
20世纪80年代,在安徽刘庄和山东唐口精查中采用高分辨率地震勘探和钻探相结合的综合勘查,提高了勘查精度并减少了2/3钻探工程量,大大节省了勘查投资,缩短了勘查周期。高分辨率地震勘探能查明落差大于10m的断层,在地震、地质条件好的地区甚至连落差为5~10m的断层亦有明显显示,在探测煤层厚度变化、分叉和尖灭方面亦取得了初步成果。
20世纪90年代以来,三维地震勘探技术得到推广运用,1995年煤矿采区三维地震技术取得了突破性进展,在探明井田内小型地质构造和煤层厚度等方面取得显著进展,大大提高了勘查精度。1996年以后,彭苏萍(1996)等利用三维地震勘探技术成功解决了影响煤矿安全生产的小断层、小陷落柱等地质问题,在中国东部能查清1000m深度内3m断层,精释精度大大提高。提高了地质勘查对煤矿安全生产的保障程度。目前,以高精度三维地震和快速精准钻探技术为核心,遥感、物探、钻探、测试技术相结合的煤炭资源综合勘查技术方法体系不断完善并趋于成熟。
我国煤炭资源赋存条件的复杂性和多样性,决定了煤炭地质工作中综合勘查的重要性。综合勘查又称为综合勘探(generalized exploration),有广义和狭义之分。
广义的综合勘查,是指在地质勘查中以煤为主,同时做好勘查区内各种与含煤岩系伴生或共生矿产资源的综合评价和勘查。《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215—2002)明确指出,煤炭地质勘查必须坚持“以煤为主、综合勘查、综合评价”的原则,做到充分利用、合理保护矿产资源,做好与煤共伴生的其他矿产的勘查评价工作,尤其要做好煤层气和地下水(热水)资源的勘查研究工作。同时,综合勘查也是指在煤田地质勘查各阶段,针对具体地质和地球物理条件,因地制宜地综合运用各种勘查手段所进行的勘查研究工作。
狭义的综合勘查,是指各种勘查手段的综合运用,又称为综合勘查方法或综合勘查技术。煤炭地质综合勘探技术是集地质填图、钻探、物探、测试、测绘、遥感和计算机于一体的综合勘探技术体系,即根据勘查区地形、地质和物性条件,合理选择高分辨率地震、钻探和数字测井等相结合的综合勘查手段,合理布置各项工程,强调各种手段密切配合和各种地质信息综合研究的现代煤炭地质综合勘查技术,它主要包括以下几个方面:
1.地理、地质和地球物理条件分析
我国煤炭资源地域分布广泛、煤系赋存状况差异显著。晚古生代海陆交互相煤系形成于巨型聚煤坳陷,煤层稳定但后期改造显著,原型煤盆地破坏殆尽。中生代煤系形成于大、中型内陆盆地,煤质优良、后期构造变形相对较弱。新生代煤系多形成于小型山间盆地或断陷盆地,煤层厚度大但不稳定。西北地区气候干旱、煤系裸露或半裸露;西南地区地形起伏大、植被高度覆盖、交通极为不便;华北东北平原区为巨厚新生界覆盖。各勘查区地理、地质和地球物理条件的显著差异,构成综合勘查方法选择的基础依据。
2.合理选择勘查手段
物探、钻探等各种勘查技术手段各有其不同的原理、特点、适用条件和应用效果,在运用各种勘查技术手段时要取长补短、合理配置、综合运用。综合勘查方法体系的主要内容,是根据勘查区具体的地理、地质和地球物理条件选择适当的勘查技术手段组合,以取得最佳勘查效果。
我国黄淮海等地震地质条件比较好的地区一般采用地震、钻探、测井和化验测试等勘查手段。在地层出露较好的地区则应充分利用地质填图和遥感技术,开展大比例尺填图,如在贵州等地区效果非常好。
3.注意各种手段的密切配合和施工顺序
20世纪90年代完成的唐口和刘庄勘探(精查)等中日合作项目,均成立了由地质、物探等专业人员组成的项目组,组织协调地质勘查工作,并制定了严格的施工顺序:先施工地震、测井参数孔、开展地震试验,获得最佳的地震参数,在此基础上开展地震工作,根据地震资料调整钻孔位置,施工钻探基本工程;根据钻探、地震取得的地质成果综合分析研究,确定勘查区的煤岩层对比、构造方案;初步编制资源/储量估算图,分析地质任务的完成情况,根据分析结果确定、施工构造验证孔和其他加密工程。
4.强化各种地质资料的综合分析研究
一个勘查项目应用多种勘查手段所获得地质资料十分丰富,要取得真正意义上的综合勘查,强化各种手段获得的地质资料的综合研究十分必要。如唐口等项目,除综合钻探、地震等手段取得的地质资料进行构造分析研究以外,还运用地震资料研究煤层厚度和结构变化趋势、河流冲刷带、圈定煤层可采边界、上覆松散层含水层分布等,同时,深入分析煤质资料,研究煤质特征和分布规律,从而大大提高了研究程度。
(二)综合勘查方法的运用
《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215—2002)规定了综合勘查方法运用的基本原则:煤炭地质勘查工作应根据地质目的、经济效果和地形、地质条件、物性条件的不同以及各种勘查手段的特长,因地制宜地配合、组合选用。
在中国西部地质工作研究程度较低的地区,宜先用遥感方法进行矿产资源综合调查,选择有利含煤区块进行地质填图、施工物探工程和钻探工程。在中国南方和西南暴露煤田和半隐伏煤田宜先开展地表地质工作,进行地质填图、施工坑探工程和钻探工程。在中国北方隐伏煤田以物探为主、钻探验证。
1)暴露煤田和半隐伏煤田应在充分利用地质填图(有条件时还应开展航天、航空遥感地质填图)辅以槽探、井探、浅钻和地面电法做好地面地质工作的基础上,再采用钻探、测井和其他手段完成各项地质任务。
2)凡地形、地质和物性条件适宜的地区,应以地面物探(主要是地震,也包括其他有效的地面物探方法)结合钻探为主要手段,配合地质填图、测井、采样测试及其他手段进行各阶段的地质工作。地震主测线的间距:预查阶段一般为2~4km;普查阶段一般为1~2km;详查阶段一般为0.5~1km;勘探阶段一般为250~500m,其中初期采区范围内为125~250m或实施三维地震勘查。
3)凡不适于使用地震勘查的地区和裸露、半裸露地区,应在槽探、井探、浅钻、地面物探和地质填图的基础上开展钻探工作。
矿产资源开发利用现状综合分析与评价
一、主要矿产资源的富集与分布
本次评价以分布于8个大城市的20种主要矿产资源为基准,通过表4-1可看出,矿种的分布以烟台最多,有10种,其次为潍坊(7种)、青岛(7种)、济南(6种)、淄博(6种)、东营(5种)、威海(5种)、日照(5种)。
表4-1 山东半岛城市群2004年开发利用矿产种类一览
二、主要矿产资源储量分析
在评价的20种矿产中,有8种矿产的储量占全省储量的100%,成为本地区特有的优势矿产;有3种矿产的储量占全省储量的80%以上,成为本地区的重要优势矿产;另有3种矿产的储量占全省储量的30%以上,成为本地区的重要矿产;占全省储量8%以上的尚有煤炭1种。
1.特有优势矿产
占全省储量100%的矿产是石墨、滑石、蓝宝石、膨润土、透辉石、硅藻土、玻璃用石英岩、玻璃用砂共8种。
石墨矿,是我国晶质石墨矿床典型产区之一,截至2002年底累计探明储量为1385×104t,保有储量1288.9×104t,位居全国第三位。
滑石矿,截至2002年底累计探明储量3993×104t,保有储量2759.7×104t。
蓝宝石是宝石级刚玉晶体,潍坊昌乐蓝宝石是我国目前发现的最大蓝宝石矿床,累计砂矿资源储量为1445kg。
膨润土截至2002年累计探明储量为12808.8×104t。透辉石截至2002年累计探明储量为2573×104t。
潍坊临朐硅藻土是我国第一处硅藻土矿,累计探明矿石储量为56.5×104t;玻璃用石英岩累计探明储量为3684×104t;玻璃用砂累计探明储量4508×104t(均截至2002年)。
2.重要优势矿产
占全省储量80%以上的矿产是石油、金矿和饰面辉长岩。
胜利油田截至2004年底累计探明石油地质资源储量45×108t,2004年产油量为2674×104t,累计生产原油7.726×108t。金矿资源储量占全国首位,截至2002年底累计探明储量925.12t,占山东全省储量的92.88%,保有储量为496.38t。饰面辉长岩,截至1999年底,累计探明矿石储量为2710×104m3,保有储量2683m3,占全省储量的88.22%。
3.重要矿产
占全省储量30%以上的矿产有铁矿、水泥用灰岩和饰面花岗岩。
本区铁矿丰富,累计探明储量约6.96×108t,占全省储量的32.96%。水泥用灰岩,截至1999年底,累计探明储量达302330×104t,保有储量298757×104t。饰面花岗岩,截至1999年底,累计探明储量29061×104m3,保有储量28953m3。
三、主要矿产资源开发利用分析与评价
从矿产开发利用程度的3个方面分析可以看出其矿业开发利用的综合实力和大小。
1)从矿山数量来看,全区矿山总数为6063个。潍坊市最多,有1477个,其次为青岛(1024个),再后则为济南(889个)、烟台(843个)、淄博(784个)、威海(716个)、日照(325个),最少为东营(5个)。
2)全区矿业从业人员总数为470464.196万人。超过万人以上城市排列顺序为:东营19.4150万人,烟台7.3136万人,淄博7.1220万人,济南5.7627万人,潍坊4.9912万人,青岛3.0196万人,威海1.4939万人;日照只有9395人。东营从业人数最多而矿山数目最少,说明它的企业都是国有大型或特大型的骨干企业,在其他矿山数量多的城市多为小型企业或集体及个人企业。
3)从产值分析来看,全区矿山开发总产值为306.54亿元。产值上百亿元的城市只有东营,为227.78亿元;产值超过10亿元的城市有烟台(30.53亿元)、淄博(15.48亿元)、济南(11.56亿元)、潍坊(10.97亿元);产值超过5亿元的城市有青岛,为5.62亿元;威海为3.06亿元;产值最少的为日照(1.54亿元)。
综合上述,无论是从产值、产量还是从从业人数和矿山数量分析,无疑东营的矿业综合实力都是首屈一指的,远远超过其他各区;其次为烟台,再后则为淄博和济南(以产值为主要参考依据);综合实力较小的为日照和威海,居于中间的为潍坊和青岛。上述所有地区都还具有进一步开发的潜力。
矿产资源潜力评价
为全面掌握、科学评估中国矿产资源潜力,加强矿产资源管理基础建设,国土资源部于 2006 年起在全国范围内组织开展矿产资源潜力评价工作。总体目标任务是科学评价中国煤炭、铀、铁、铜、铝、铅、锌、锰、镍、钨、锡、钾、金、铬、钼、锑、稀土、银、硼、锂、磷、硫、萤石、菱镁矿、重晶石等 25 种重要矿产资源潜力,同时实现成矿地质理论和技术方法创新,培养一批综合型地质矿产人才。
全国矿产资源潜力评价工作证实,中国待查明矿产资源量巨大,总体资源查明率平均为 36%。煤炭、铁、铜、铅、锌、铝土矿、金、钾盐、钨、锑等预测资源量至少是查明资源储量的 2 ~ 3 倍;锰、镍、锡、钼、磷等预测资源量是查明资源储量的1 倍以上。潜在矿产资源主要分布于老矿山深部及其外围和西部地区。青藏高原、西南三江、天山等将成为铜、铅、锌等矿种未来主要的资源勘查开发基地;长江中下游、南岭、冀东等东部重要成矿带深部及外围潜力巨大,鞍山-本溪、攀枝花、冀东、闽南-粤东等是铁矿新增储量的重点地区;晋中-晋北、豫西-晋南、黔北-黔中、重庆南部等是铝土矿新增储量的重点地区。
截至 2010 年底,全国矿产资源潜力评价取得重大进展。全面完成了全国铁、铝土矿2个矿种的资源潜力评价工作;基本完成省级煤炭、铀、铜、铅、锌、钨、锑、稀土、金、钾和磷等 11 个矿种的预测区圈定、优选和资源量估算;在省级完成的 1∶25 万基础地质编图和建库基础上,采用矿床模型综合地质信息预测方法,充分利用长期积累的地质、物探、化探、遥感、重砂等专业调查资料和综合研究成果,应用计算机信息技术进行资料深度开发,开展成矿信息提取与挖掘,圈定找矿预测区,定量估算潜在资源量。
铁矿找矿预测靶区 6081 个,预测 2000 米以浅铁矿资源总量 2642 亿吨,其中累计查明铁资源储量 715 亿吨,未查明铁资源量 1927 亿吨,探明率为 27% ;铝土矿找矿预测靶区 751 个,预测 1000 米以浅铝土矿资源总量 167 亿吨,其中累计查明铝土矿资源储量 32 亿吨,未查明铝土矿资源量 135 亿吨,探明率为 19%,尚有很大找矿潜力。
待查明铁矿资源集中分布于辽宁鞍山—本溪、河北冀东、四川攀枝花等地区(图2-3)。
图2-3 中国铁矿资源潜力分布示意图
待查明铜矿资源集中分布在西藏冈底斯、班公湖、西南三江、新疆东天山、内蒙古大兴安岭和中东部铜矿山深部及外围。
按照“边开展调查、边出成果、边广泛应用”的原则,全力进行成果的及时转化、应用。一是以矿产资源潜力评价阶段性成果为基础编制《中国能源与重要矿产资源潜力及保障能力分析》,为立足国内提高矿产资源保障程度的重大决策提供了科学依据;二是圈定的一批整装勘查区和重要找矿远景区在编制全国地质矿产保障工程、“十二五”地质矿产勘查规划部署和找矿突破战略行动纲要中得到充分应用;三是直接应用于地方规划编制中;四是直接应用于找矿实践中,取得一系列重大找矿突破,辽宁鞍山 — 本溪、河北冀东、四川攀枝花等示范区成果有望为扩大老矿区铁矿资源储量规模、扩大矿山产能提供资源基础。