謝橋礦煤炭資源分級(jí)利用探索與研究

楊 明

(淮河能源集團(tuán)煤業(yè)公司 謝橋煤礦，安徽 阜陽(yáng) 236221)

煤炭資源是煤礦企業(yè)最大的資本，也是最大的效益來(lái)源。國(guó)家“調(diào)結(jié)構(gòu)、促增長(zhǎng)”的政策也在要求煤礦企業(yè)改變以往的粗放式生產(chǎn)方式，調(diào)整為精細(xì)化、可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展模式。謝橋礦在煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，從以往單純生產(chǎn)動(dòng)力煤到動(dòng)力煤與煉焦煤并舉生產(chǎn)，甚至在一定程度上更側(cè)重于生產(chǎn)煉焦原料煤，這種變化則很好地體現(xiàn)了這樣一種調(diào)整和改變。

根據(jù)礦井煤炭資源現(xiàn)狀，就目前分級(jí)利用的效果和未來(lái)分級(jí)利用的方案進(jìn)行了研究，力求煤炭資源利用率和礦井效益的最大化。

1 B組煤的開(kāi)采利用

淮河能源集團(tuán)的前身是淮南礦業(yè)集團(tuán)，淮南礦區(qū)煤種以氣煤和1/3焦煤為主，其中1/3焦煤約占總儲(chǔ)量的55%，淺部多為氣煤，中部為1/3焦煤[1]。目前，根據(jù)市場(chǎng)需求情況，集團(tuán)公司大力實(shí)施“精煤戰(zhàn)略”。作為精煤的主要原料煤種，B組煤的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)提高到非常重要的戰(zhàn)略高度，所以對(duì)潘謝礦區(qū)B組煤的研究和分析也已經(jīng)日臻完善和成熟。潘謝礦區(qū)B組煤基本情況如下：

(1)成煤地質(zhì)條件的差異，造成B組煤厚度不一。其中中厚穩(wěn)定可采煤層主要是8、6和4槽煤，而7、5槽煤層薄，不穩(wěn)定，大部分不可采。

(2)B組煤變質(zhì)程度呈明顯垂直分帶性，沿垂深方向其煤化程度逐漸加深，即越往下，其煤化程度越高。

(3)謝橋礦B組煤的煤種分布在氣煤帶至1/3焦煤帶，其中5槽、4槽煤的1/3焦煤特性最為明顯，6槽煤其次[2]。

(4)8槽煤揮發(fā)分指標(biāo)居于氣煤至1/3焦煤過(guò)渡帶，多屬氣煤范疇，同時(shí)已在8煤層開(kāi)采中揭露“陷落柱”[3]，在靠近“陷落柱”開(kāi)采槽別，煤層出現(xiàn)氧化現(xiàn)象[4]。其頂板為：泥巖—煤線—泥巖—石英砂巖，煤線下部泥巖頂板易掉落，形成“偽頂”。其11418、13318工作面掘進(jìn)期間局部均有不同程度的滴(淋)水現(xiàn)象，其中13318工作面在回采期間曾發(fā)生過(guò)老塘頂板砂巖裂隙出水現(xiàn)象，最大涌水量為21 m3/h。水源均為8煤層頂板砂巖裂隙水，巷道掘進(jìn)時(shí)局部有滴(淋)水現(xiàn)象。因此，8槽煤作為原料煤，在回采難度和開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)上要高于6槽煤，開(kāi)采利用價(jià)值要次于6槽煤。但是在B組煤資源較為緊張時(shí)，按照“物盡其用”和效益最大化原則，8槽煤可以作為備用原料煤。

根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率可以判斷煤的種類(lèi)。在我國(guó)及前蘇聯(lián)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和國(guó)際煤炭分類(lèi)方案中，都以揮發(fā)分作為第一分類(lèi)指標(biāo)[5]。

由于1/3焦煤Vdaf在28.0%～37.0%，膠質(zhì)層厚度Y不大于25.0 mm[6]，且根據(jù)焦渣特征分類(lèi)(1～8型)[7]，謝橋礦B組煤屬于3型和4型，是非常好的煉焦原料煤，而且在市場(chǎng)上，煉焦煤比動(dòng)力煤溢價(jià)更高。2019年開(kāi)始，為積極推進(jìn)“精煤戰(zhàn)略”，集團(tuán)公司對(duì)B組原料煤的發(fā)運(yùn)也給予了15元/t的補(bǔ)助。1—12月，謝橋礦共組織發(fā)運(yùn)原料煤251.36萬(wàn)t，原料煤補(bǔ)助收入3 770.42萬(wàn)元。另外原料煤對(duì)比商品煤平均增收7.41元/t，1—12月增收1 862.58萬(wàn)元，合計(jì)增收5 633.00萬(wàn)元。

2019年，謝橋礦共回采8個(gè)工作面，其中13槽2個(gè)(1252(3)、1322(3))，11槽2個(gè)(1211(1)、2212(1))，6槽煤4個(gè)(12326、13416、12526、21216)，同時(shí)C組2個(gè)11槽也可搭配發(fā)運(yùn)原料煤，原料煤資源相當(dāng)豐富。因此，在2019年，原料煤的發(fā)運(yùn)作為礦井年度經(jīng)營(yíng)管理工作的一項(xiàng)重要工作，在礦井降本增效工作中發(fā)揮了巨大的作用，同時(shí)也是積極對(duì)接集團(tuán)公司“精煤戰(zhàn)略”、積極提高煤炭溢價(jià)的重要舉措。

2 C組煤的開(kāi)采利用

截至2019年底，礦井有生產(chǎn)采區(qū)8個(gè)，剩余主要可采塊段22個(gè)、可采儲(chǔ)量5 204萬(wàn)t。其中，13-1煤層剩余可采塊段4個(gè)，可采儲(chǔ)量1 673萬(wàn)t；11-2煤層剩余可采塊段2個(gè)，可采儲(chǔ)量295萬(wàn)t；8煤層剩余可采塊段9個(gè)，可采儲(chǔ)量1 881萬(wàn)t；6煤層剩余可采塊段4個(gè)，可采儲(chǔ)量747萬(wàn)t；4煤層剩余可采塊段3個(gè)，可采儲(chǔ)量607萬(wàn)t。

礦井主采厚煤層為13-1煤，但二水平東一采區(qū)無(wú)保護(hù)層掩護(hù)，瓦斯治理工程量大、工期長(zhǎng)，因此規(guī)劃期內(nèi)13-1煤層無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)。因此，13-1煤在礦井未來(lái)規(guī)劃期內(nèi)，占礦井的產(chǎn)量比重已經(jīng)從以前的“半壁江山”變成目前的“三分天下”。而13-1煤的開(kāi)采和提升方式，在很大程度上也影響了礦井商品煤的銷(xiāo)售方式。

雖然13槽煤層厚，灰分低，但因揮發(fā)分高，只能作為動(dòng)力煤入洗。而礦井在11槽煤和其他槽別煤灰分高，發(fā)熱量低于12.54 MJ/kg而不能發(fā)原料煤時(shí)，也可進(jìn)行配采、配洗動(dòng)力煤，實(shí)現(xiàn)商品煤銷(xiāo)售的多選性，力求資源利用最大化。

3 A組煤的開(kāi)采利用

礦井A組煤僅有1煤層，為厚煤層，總體穩(wěn)定～極不穩(wěn)定，煤厚0～10.74 m。全礦井1煤層資源儲(chǔ)量8 880.3萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量3 894.8萬(wàn)t，剔除永久煤柱、陷落柱及其禁采區(qū)、停止開(kāi)采區(qū)影響的資源儲(chǔ)量以及竹音寺、迪溝生態(tài)園壓覆的資源儲(chǔ)量，可利用的資源儲(chǔ)量1 667.1萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量1 286.1萬(wàn)t。根據(jù)礦井五年規(guī)劃，規(guī)劃期準(zhǔn)備開(kāi)拓二水平西翼1煤層采區(qū)。

二水平西翼1煤層煤賦存不穩(wěn)定，厚度為0～7.19 m，平均2.6 m，可采性指數(shù)km=61%，變異系數(shù)γ=78.2%；煤層傾角10～15°，平均14°。煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，局部含1～2層夾矸，夾矸厚0.3～0.6 m，巖性為泥巖和炭質(zhì)泥巖。采區(qū)內(nèi)發(fā)育斷層30條，落差大于等于10 m的6條，落差10～5 m的14條，落差5～3 m的9條，落差小于3 m的1條?？衫觅Y源儲(chǔ)量1 209.2萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量919.8萬(wàn)t，可布置塊段5個(gè)，可采出煤量742.6萬(wàn)t[8]。

根據(jù)相鄰礦井的數(shù)據(jù)，A組原料煤水分Mad在1.1%～1.9%，灰分Ad在12%～20%，揮發(fā)分Vdaf在25%～28%，硫分St.d在0.3%～0.4%，焦型指數(shù)多數(shù)為6，發(fā)熱量Qnet，ar在25.09～27.60 MJ/kg。A組煤發(fā)熱量高，揮發(fā)分低，焦型指數(shù)高，是優(yōu)質(zhì)的精煤原料煤。但是因其賦存地質(zhì)條件極為復(fù)雜，且無(wú)A組煤開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，加之其他礦井開(kāi)采A組煤時(shí)有過(guò)透水淹井的事故，所以應(yīng)在保證礦井安全的前提下謹(jǐn)慎開(kāi)采。

4 低熱值煤(煤矸石)的利用

低熱值煤(煤矸石)，一般指發(fā)熱量在6.27～10.45 MJ/kg，含矸量很大的煤，主要產(chǎn)生于礦井采面普遍過(guò)斷層或工作面大面積片漏時(shí)段，以及選煤廠的洗選過(guò)程。低熱值煤(煤矸石)的處理存在以下困難：

(1)采制樣過(guò)程中，由于矸石的密度通常在2.6 g/cm3[9]，會(huì)對(duì)制樣機(jī)械造成極大磨損和傷害；

(2)如果洗選，受洗選能力限制，無(wú)法達(dá)到商品煤質(zhì)量區(qū)間；

(3)如果配裝，會(huì)造成商品煤質(zhì)量、粒度不合格；

(4)如果銷(xiāo)售，因其質(zhì)量差，粒度、質(zhì)量不均勻，采樣存在偏差幾率大，會(huì)造成質(zhì)量數(shù)據(jù)沒(méi)有代表性，引起質(zhì)量糾紛；

(5)如果排棄，不但浪費(fèi)資源，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤矸石年排放量1.5～2.0億t，煤矸石堆存量已超過(guò)50億t[10]。當(dāng)前最好的處理方法是就地燃燒發(fā)電，一般發(fā)熱量在6.27～8.37 MJ/kg的煤矸石即可以用來(lái)發(fā)電。煤矸石發(fā)電在我國(guó)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，電廠裝機(jī)容量已達(dá)到500萬(wàn)kW，我國(guó)每年發(fā)電所消耗的煤矸石達(dá)到4 600萬(wàn)t以上[11]。

根據(jù)集團(tuán)公司規(guī)劃，將在謝橋礦建立2×350 MW煤矸石綜合利用發(fā)電項(xiàng)目，目前項(xiàng)目處于初步可行性研究階段。該項(xiàng)目建成以后，不但能很好地解決低熱值煤的處理問(wèn)題，也可為礦井創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，將是一舉兩得的好事。

5 結(jié) 語(yǔ)

不同煤炭資源品種的分級(jí)利用，是充分提高資源利用率、促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑，也是低炭、環(huán)保發(fā)展的大趨勢(shì)。謝橋礦目前已開(kāi)采22 a，可采資源已耗去大半。對(duì)于剩下的資源，應(yīng)該進(jìn)一步提高回收率和利用率，讓其充分發(fā)揮出最大效益，這不僅是企業(yè)應(yīng)擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，也是促進(jìn)礦井持續(xù)、健康發(fā)展的必然選擇。