露天矿山煤质效益策略研究_马刚，张旺_9787502059842

本书采用基本统计和地质统计学的方法，以地质煤芯样所做的浮沉试验结果作为支撑数据，模拟洗选工艺，进行产品煤质及其经济性的评价，提出了分采单洗提质降硫和取得*经济效益的战略措施和途径、矿区实施煤电一体化对合理利用资源和企业对冲风险的意义以及按科学套路管理煤质的思路和方法与精细化管理煤质的紧迫性和重要性。本书涉及地质勘探、建模及浮沉报告等洗选性数据分析、露天矿配煤、选煤厂煤质控制和煤质效益评价及管理、分析煤质及其经济性的思路和方法等内容，对其他露天矿山具有指导和借鉴意义，可作为从事露天开采作业的技术人员、管理人员的参考用书。

序

我国煤田地质勘探，目前除地球物理测井外，钻探装备仍相对落后。20世纪5060年代，主要是学习和引进苏联的塔架式钻机，发动机、钻杆驱动、泥浆循环等系统没有集成在一起的非车装钻机。钻具是硬合金镶牙钻头，采用常规单动取芯管，钻进效率较低，岩芯采取率也不高。20世纪80年代末，煤田地质勘探队伍基本上是从找矿普查到详查精查，主要是资源调查方面的勘探。具体就是常规取芯，对煤芯分段采样甚至剔除夹矸，化验指标基本为全工业分析。浮沉试验也基本是14kgL一个密度级，主要用来确定煤质牌号和对该密度级浮上物的煤质（精煤）有一个初步了解。

平朔集团公司是我国大型露天采煤基地之一，从20世纪80年代初中美合作经营安太堡露天煤矿就开始引进国外先进的设备进行地质勘探，在露天煤矿地质勘探方面积累了先进的经验。书中介绍了两种勘探模式：一是车装钻机三翼牙轮钻头无岩芯钻进和常规或绳索金刚石钻头取芯模式。该模式最大的特点是煤芯采取率高，整层煤芯为一个样，分4个粒度级，其中3个粒度级分9个比重级做简易浮沉试验，出累计加权平均的浮沉试验报告和综合煤质结果，初勘阶段还做14kgL密度浮上物与配样模拟精煤及洗中煤和煤泥产品做全工业分析、元素及形态硫分析。二是双管反循环取粉样钻机，对煤层每09m进行分层采样，仅做全工业分析。然后得出分高灰段和低灰段及全层的加权平均煤质，取芯孔是较大网度间隔布置，取粉孔是在取芯孔的基础上加密采样勘探以精准控制可采煤层厚度及灰分硫分的变化，最密间隔达到50～80m，所有钻孔均进行测井。勘探成果有：①通过分析整理钻探、测井及煤层化验数据，建立钻孔数据库和煤层煤质二维模型及三维块体模型；②对分区域的煤层及其引申的产品区域化变量进行统计推断；③建立各种变量之间关系的数学模型；④掌握各层煤加工产品煤的洗选性。这样勘探得到的好处有：①控制的精准性，主要指对煤层可采厚度（特别是风氧化区）及灰分、硫分加密勘探并建立矿模，为矿山企业年度、月度开采及商品煤计划的制定提供准确数据；②事先预测性，通过对所要开采地段可采煤量及原煤煤质的计算，由原煤煤质预测产品回收率及煤质，为科学合理制定商品煤品种、质量、数量计划提供可靠的技术依据，并指导配煤和商品煤生产；③提出煤质效益优化方案，进一步挖掘企业的某些潜能。掌握了所开采地段各煤层储量及灰分、硫分特征，获得了分区域产品煤质、回收率及脱硫性的统计推断结果和加工商品煤的优劣性，就能推荐出客观的、最优的产品结构和提质降硫的方案。总之，这使得勘探采样与配煤及选煤厂洗选加工产品建立起有效的联系，通过数据和科学预测，可使煤矿企业的商品煤生产、销售、利润预测、目标管理置于可靠数据的基础上。

作者在了解自然资源特性的基础上，结合露天矿开采和选煤厂工艺等配置资源，再对接煤炭市场提出了煤炭企业为争取最大利润应采用的一系列合理的应对战略，即调用一切资源，为达成某一特种目标而采用的一切手段和措施。在战略分析中，作者引用了SWOT模型分析法、机会成本及煤电一体化对冲风险的概念，对露天矿提升煤质效益的策略进行了较为客观的研究，提供了可供选择的更优化的途径。

本书在煤质数据分析和管理方面的创新性思路及方法主要有以下几个方面：

（1）用钻探煤芯样做浮沉试验，通过模拟洗选工艺和逻辑计算，得出产品回收率及质量指标，建立起原煤灰分、硫分预测产品煤回收率及质量的相关关系，如主再洗工艺的洗精煤、洗中煤及全（包括煤泥在内的全部）回收率与原煤灰分之间的线性关系，洗精煤、洗中煤产品硫分与原煤硫分之间的线性函数关系等。通过区域化变量概念的延伸，即把区域化变量概念从原煤延伸至产品，不同位置的煤炭，进入一定的选煤厂工艺系统，就会得出可预测的产品质量和经济性。这样做的好处是突破了少数大样预测煤质带来的在样本数量上严重不足的困境。把产品煤质及回收率和原煤洗选脱硫性的预测也置于区域性的变化预知上。同时该方法一孔多用，把仅是资源评价的勘探扩展到产品质量和经济性预测上，极大地提高了钻孔的利用效率，其回归公式可用于预测性评价商品煤品种及其产量和煤质。该预测方法和手段在国外有广泛的应用，但在国内平朔矿区之外的其他矿山却几乎没有采用，建议在我国露天矿山学习和推广应用。

（2）在形态硫研究方面，建立了有机硫及黄铁矿硫与全硫的数学模型，如建立了原煤和粉原煤及洗中煤的有机硫与全硫之间的对数函数关系、黄铁矿硫与全硫之间的线性函数关系；建立了洗精煤的有机硫及黄铁矿硫与洗精煤全硫之间线性函数关系。建立起主再洗工艺加工出的产品（包括洗精煤和洗中煤）有机硫与产品灰分之间非线性负相关函数关系、黄铁矿硫与产品灰分之间的对数函数关系，并从地质成因、形态硫赋存和加工特点方面予以诠释。该研究不仅利用数据优势完善了某些煤质理论，还了解和掌握了不同区域、不同煤层在洗选加工过程不同灰分产品中的赋存和脱硫性，对硫分控制和脱硫率的预测具有理论和实际指导意义。

（3）提出4号煤上分层高灰段和下分层低灰段分层开采和洗选的方案，并从多方面找到理论依据。如从统计推断得出的精煤回收率，洗选性及显微煤岩镜质组含量和－140kgL密度级的产率予以阐述。通过在垂向上以宏观煤岩类型描述的柱状图及与之对应的地球物理测井密度计数率确定分层开采的界限。这里实际上指出了－140kgL密度级的产率是判断适宜主再洗加工精煤的关键，而地质人员仅仅依靠每一个钻孔都有的测井曲线就能很容易判别。

（4）该书给我们建立起这样一个概念，煤质工作首先是一个地质工作，因为只有这样，才能预测煤质和产品，才能站在企业战略的高度上制定经营策略，进行目标管理，才能从源头进行煤质控制。其他的煤质管理工作也很重要，但那是下游的过程控制，是地质对煤质预测的实现。

（5）在露天矿提升煤质效益策略的研究中，首先建立起煤质效益的概念，阐述了包括发热量效益、硫分效益及回收率效益3种既对立又相互依存的关系。总体思路是分析各种资源的优势和劣势，趋利避害，全面合理利用资源，提高资源回收率，将优质产品外运销售，劣质煤源通过控股坑口电厂就地消化。这不仅使矿山企业的经济效益最佳，也减少了铁路运力的浪费和煤灰污染物对我国东南部地区的排放，真正体现了高效、节能、环保，利国利民。

总之，本书给出了露天矿一整套煤质科学管理的模式，即勘探采样化验和建立各煤层地质及煤质模型；进行产品质量及回收率等统计推断分析并建立其与原煤灰分、硫分的预测模型、进行商品煤品种质量及产量预测；结合矿山工艺及设备资源配置，对接煤炭市场，提出提升矿山煤质效益的思维模式。该书思路和方法有新意，支撑数据准确，具有说服力，创新性亮点也较多。除在煤质理论方面的贡献外，本书在评价性预测方面价值也很大，具有软科学成果应用转化的价值。尽管本书分析的是平朔矿区的煤质及其洗选性数据，煤质赋存及洗选工艺的不同，得出统计推断结论及建立起的数学模型也不一样，不能直接套用，但在数据的分析方法、管理模式及提质降硫方面的应对策略，对采选一体的露天矿山企业都是具有借鉴意义的，值得同类矿山企业推广和应用。

前言

中煤平朔集团有限公司（以下简称平朔公司）是国务院国资委管理的中国中煤能源集团有限公司（以下简称中煤集团）旗下的核心企业，是我国重要的动力煤生产基地，是全国十三个亿吨级煤炭基地之一。其前身平朔煤炭工业公司负责平朔矿区的开发与建设，组建于1982年，直属原煤炭工业部，1997年6月并入中国中煤能源集团有限公司，2012年8月，实行集团化运作，成立中煤平朔集团有限公司。1987年投产的平朔安太堡露天煤矿是我国改革开放初期最大的中外合作经营项目, 项目三年准备、两年建设，以三高一快的平朔速度谱写了中国煤炭工业建设史上的辉煌篇章，推动我国煤炭工业露天开采水平一步跨越三十年，被誉为中国改革开放的试验田；2006年自主建成投产的平朔安家岭露天煤矿项目首创露井联采模式，被誉为中国煤炭工业的新标杆；2013年投产的东露天矿首次引入全球最大的半连续工艺技术，开创了我国绿色开采的先河；2010年平朔公司原煤产量首次突破亿吨大关，建成了我国首座单一矿区露井联采亿吨级煤炭生产企业。

平朔矿区地处山西省宁武煤田北端，面积380平方千米，保有地质储量11221亿吨。2006年获得后备接续区朔南矿区马营堡、丰予井田探矿权证，总面积139平方公里，地质储量40亿吨。截至2016年末，拥有煤炭资源约919亿吨，可采储量402亿吨。平朔矿区的开发建设，得到党和国家的高度重视和亲切关怀，党和国家领导人先后视察平朔矿区。

经过30多年的建设发展，平朔公司在煤炭开采技术、高效清洁生产、废水废气治理、生态环境建设等方面取得了较大成就，成为我国目前原煤工效及资源回收率最高的煤炭企业。现拥有3座年生产能力2000万吨以上的特大型露天矿，3座年生产能力千万吨级的现代化井工矿，年入洗能力125亿吨的6座配套洗煤厂，4条铁路专用线总运输能力达1亿吨，核定年总生产能力11亿吨。矿区生产采用露井联合开采方式，采矿工序100%实现机械化作业，露天生产资源回收率95%以上，井工生产工作面回收率85%以上。配套洗煤厂采用全重介洗选工艺，全闭路循环，自动化绿色生产，有效保证了产品煤的质量要求，同时也极大降低了对环境的污染。公司原煤全员工效最高达到134吨工，名列行业前茅。截至2016年末，公司资产总额650亿元，累计生产原煤133亿吨，外运商品煤1029亿吨，累计缴纳税费65786亿元，为推动国家能源工业发展和带动地方经济做出了应有的贡献。

平朔公司高度重视煤质管理，始终坚持质量第一的经营方针，优质平朔煤、服务全世界的经营理念深入人心，平朔煤品牌及质量获得良好口碑和用户赞誉。

国家能源十三五规划提出了节约、清洁、安全的战略方针，加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系，要求建立健全煤炭质量管理体系，加强对煤炭开发、加工转化和使用过程的监督管理；煤炭工业发展十三五规划明确提出，坚持绿色开发与清洁利用相结合，推动绿色发展，以生态文明理念引领煤炭工业发展，将生态环境约束转变为煤炭绿色持续发展的推动力，从煤炭开发、转化、利用各环节着手，强化全产业链统筹衔接，加强引导和监管，推进煤炭安全绿色开发，促进清洁高效利用。近年来，煤炭行业跌宕起伏，平朔公司正面临地质构造复杂、原煤质量差和低硫煤源匮乏等诸多难题，公司党政一班人清醒地认识到，提升煤质是公司效益所在，明确提出由规模速度型向质量效益型转变的战略目标，进而要求从预测预报、源头管控、生产配煤、洗选加工、产品配装、煤质考核等关键煤质管控环节做起，进一步全面构建完善系统的煤质管理体系并贯穿于日常工作中，精挑细选、精益求精，千方百计把宝贵的煤炭资源采好、配好、洗好、卖好，多出精品煤、优质煤、效益煤。

鉴于硫分赋存的实际情况，2014年12月，平朔公司成立了由主要领导任组长，煤质、生产、洗选、销售、财务等部门有关负责人组成关于4号煤分采、单洗、配装方案可行性研究的课题组。课题组突破只以矿坑采煤层生产样为支撑数据的局限，引进美国及澳大利亚等西方国家地质采样的技术及管理经验，利用先进取芯工具采得的采取率高的全煤层煤做简易浮沉试验数据。同时，充分利用平朔矿区已经积累含测井曲线及煤层煤样化验数据的2600多个钻孔资料，以及合格的煤层煤芯样完成的800多个浮沉试验报告，搜集了部分新的勘探孔及相关资料和数据。通过对数据的整理、分析、研究，课题组提出了配洗加工商品煤的战略建议：稀缺低硫的4号煤，除在安太堡矿东扩区实施分采、下分层加工平一精煤外，其上分层、东露天矿及安家岭矿的4号煤均应最大限度提高回收率以有效配高硫精煤，而高硫的9号及11号煤宜全系统洗选以充分达到提质降硫的目的。

课题组充分结合平朔公司煤质、工艺、地理位置等实际情况，不仅从专业的角度认真分析研究了煤质效益问题，特别是将工艺与管理、营销紧密衔接，从战略管控的角度，提出了煤炭企业风险对冲的理念推进矿区煤电一体化，把低热高硫的洗中煤、氧化煤、顶及底板煤、次要煤层的煤充分利用，坑口就地消化，实现经济效益最大化。

在公司的正确领导和大力支持下，课题组历时2年多时间，从煤炭开采的源头地质勘探着手，从工艺、管理、营销等角度，全面研究分析了平朔矿区煤质赋存变化与洗选工艺装备选择、市场效益的内在关系，提出了较为清晰的改善和提升路径，并整理汇编成书。该书不仅对平朔公司制定企业发展战略、加强煤质全过程管控，特别是对实现产品质量和经济效益双提升提供了重要的理论支撑，也对其他煤炭企业强化煤质管理、提升经济效益具有一定的借鉴意义。

十三五期间，平朔公司将牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，遵循四个革命，一个合作的能源发展战略思想，全面深化改革，坚持创新驱动，加快转型升级，以提高质量和效益为中心，不断增强企业核心竞争力和抵御市场风险能力，加快建设具有较强国际竞争力的清洁能源供应商。

另外，张旺同志作为课题组的核心成员，为本书的资料搜集、文稿撰写和组织倾注了大量的心血，在此，对张旺同志表示感谢，同时也对课题组取得的成果表示祝贺。

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