劉漢斌

(1.山西大學(xué)資源與環(huán)境工程研究所，山西省太原市，030006；2.山西省煤炭地質(zhì)局，山西省太原市，030006)

能源是國(guó)家繁榮發(fā)展的基礎(chǔ)，能源安全是國(guó)家長(zhǎng)治久安的基石。黨的十九大報(bào)告指出：“推進(jìn)綠色發(fā)展，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。如何按照十九大的要求，推進(jìn)能源生產(chǎn)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系和低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，留住綠水青山是新時(shí)代我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、能源、環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需要，也是未來(lái)我國(guó)能源發(fā)展的必由之路。

煤炭是我國(guó)主要的一次能源，是我國(guó)能源穩(wěn)定與安全的基礎(chǔ)(彭蘇萍，2018)。2017年我國(guó)煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)量的60%(國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2017)，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)煤炭消費(fèi)比重仍會(huì)維持在58%左右(國(guó)家發(fā)改委，2017)。實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)和煤炭消費(fèi)的變革，提高煤炭的開(kāi)發(fā)利用效率，減少煤基污染物排放和生態(tài)環(huán)境等的破壞，對(duì)我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命及清潔低碳、安全高效的能源體系的構(gòu)建具有重要意義(謝和平等，2018)。

推進(jìn)煤炭生產(chǎn)革命，首先是煤炭開(kāi)發(fā)利用的理念革命，其次才是技術(shù)革命。我國(guó)煤炭總量豐富，全國(guó)2000 m以淺煤炭資源量5.82萬(wàn)億t，保有資源量1.94億t(彭蘇萍，2018)。但同時(shí)面臨著綠色煤炭資源量少、回采率低、開(kāi)采條件復(fù)雜、安全形勢(shì)嚴(yán)峻、環(huán)境壓力大、地質(zhì)保障低、深部采礦理論滯后、采礦智能化水平低等諸多問(wèn)題(袁亮，2017)。另一方面，煤炭資源常年的高強(qiáng)度開(kāi)采導(dǎo)致了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與生態(tài)環(huán)境破壞，嚴(yán)重影響了

新時(shí)代我國(guó)現(xiàn)代能源體系的建立。面對(duì)這些問(wèn)題，近年來(lái)眾多學(xué)者從不同角度就煤炭地質(zhì)勘查、開(kāi)發(fā)、利用、礦山建設(shè)提出了諸如綠色勘查、綜合勘查、綠色煤炭、科學(xué)產(chǎn)能、科學(xué)開(kāi)采、綠色開(kāi)采、綠色礦山等眾多新概念、新理念、新構(gòu)想。這其中諸如綠色勘查和綠色礦山已經(jīng)為煤炭地質(zhì)界和采礦界所認(rèn)同，并形成規(guī)范共同遵守。這些新概念、新理念、新構(gòu)想從不同角度闡釋和指明了我國(guó)煤炭生產(chǎn)變革的發(fā)展路徑和前進(jìn)方向，共同構(gòu)成了新時(shí)代我國(guó)煤炭能源體系建設(shè)的結(jié)構(gòu)框架和新時(shí)代煤炭地質(zhì)勘查、開(kāi)發(fā)、礦山建設(shè)的構(gòu)建鏈條，分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 新時(shí)代能源體系與煤炭綠色礦山架構(gòu)圖

圖2 新時(shí)代煤炭地質(zhì)勘查、開(kāi)發(fā)、礦山建設(shè)鏈條圖

山西是我國(guó)煤炭大省，也是國(guó)家的煤炭能源基地。建國(guó)以來(lái)，山西省累計(jì)生產(chǎn)原煤183億t(山西省經(jīng)信委，2018)。長(zhǎng)期的高強(qiáng)度、粗放式、無(wú)序開(kāi)采和利用導(dǎo)致全省煤炭資源破壞嚴(yán)重、環(huán)境污染日益加劇，生態(tài)壓力與日俱增(牛仁亮，2003)。隨著中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入了新時(shí)代，如何站到更高層級(jí)的歷史方位上，探索一條新時(shí)代山西煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路，是擺在我們面前的一個(gè)歷史問(wèn)題。本文從新時(shí)代能源體系要求出發(fā)，分析思考了目前流行的幾種煤炭地質(zhì)理念與構(gòu)想，并結(jié)合山西省煤炭地質(zhì)工作實(shí)際，提出新時(shí)代山西煤炭地質(zhì)工作的前進(jìn)方向。

1 新時(shí)代煤炭地質(zhì)工作的若干理念

1.1 綠色勘查與煤炭綜合勘查

1.1.1 綠色勘查

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)的需求量越來(lái)越大，礦產(chǎn)勘查活動(dòng)逐漸變得常態(tài)化，但以往的粗放式的礦產(chǎn)勘查活動(dòng)對(duì)環(huán)境破壞較大的缺點(diǎn)也逐漸顯示出來(lái)，土壤污染、水污染、生態(tài)環(huán)境惡化、次生地質(zhì)災(zāi)害屢見(jiàn)不鮮。如何在保證礦產(chǎn)勘查活動(dòng)的同時(shí)，化解保生態(tài)與保發(fā)展的矛盾，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，成為礦業(yè)發(fā)展的一個(gè)難題。于是綠色勘查的理念應(yīng)運(yùn)而生，并在2016 年被納入《國(guó)土資源“十三五”規(guī)劃綱要》。之后，國(guó)土資源部又發(fā)布《綠色勘查行動(dòng)宣言》，號(hào)召全國(guó)地質(zhì)勘查行業(yè)實(shí)施綠色勘查。2017年國(guó)土資源部等 6 部門又聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)綠色礦山的實(shí)施意見(jiàn)》，要求各勘查部門逐步健全綠色勘查標(biāo)準(zhǔn)體系。

黨的十九大報(bào)告提出，必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境。綠色勘查是以綠色發(fā)展理念為引領(lǐng)，以科學(xué)管理和先進(jìn)技術(shù)為手段，以同時(shí)產(chǎn)生環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，實(shí)施地質(zhì)勘查全過(guò)程環(huán)境影響最小化控制，并對(duì)受擾動(dòng)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的勘查方式。顯然，綠色勘查是礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域貫徹落實(shí)中央生態(tài)文明戰(zhàn)略的重要舉措，也是建設(shè)綠色礦業(yè)的基本要求。狹義的綠色勘查是指在地質(zhì)勘查過(guò)程中對(duì)環(huán)境和生態(tài)污染破壞少。廣義的綠色勘查是指在綠色發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的理念下，使用多種勘查手段，在考慮到礦床開(kāi)采條件的基礎(chǔ)上，開(kāi)展礦產(chǎn)資源的綜合勘查與評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)成果和環(huán)境效益的平衡和優(yōu)化(曹代勇等，2018)。與傳統(tǒng)勘查相比，綠色勘查具體體現(xiàn)在礦產(chǎn)勘查理念的變化、勘查思路的變化、勘查手段的變化和勘查成果(評(píng)價(jià)方式)的變化，見(jiàn)圖3。在礦產(chǎn)勘查理念上，煤炭綠色勘查變以往的“找煤”為“煤系礦產(chǎn)”，包括煤炭、煤層氣、頁(yè)巖氣、高嶺土、高鋁煤矸石、煤系鋁土礦等。在勘查思路上，綠色勘查更加注重3S技術(shù)和物探技術(shù)的運(yùn)用與三維地質(zhì)建模，盡可能減少地面施工與鉆探工程。

圖3 新時(shí)代煤炭地質(zhì)勘查理念-勘查手段-評(píng)價(jià)方式鏈條圖

1.1.2 綜合勘查

近年來(lái)，隨著煤炭地質(zhì)勘查理論和勘查技術(shù)的進(jìn)步，煤炭地質(zhì)勘查又提出了綜合勘查的概念。綜合勘查是指在充分研究工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律和沉積規(guī)律的基礎(chǔ)上，依據(jù)工作區(qū)地貌地質(zhì)特點(diǎn)和地球物理特征，綜合運(yùn)用遙感、物探、化探、鉆探、測(cè)試化驗(yàn)等勘查手段，在綠色勘查理念的指導(dǎo)下，對(duì)工作區(qū)展開(kāi)多種礦產(chǎn)資源的綜合勘查(王佟，2013；舒建生，2018)。綜合勘查在理念上強(qiáng)調(diào)煤與煤層氣、煤炭共伴生礦產(chǎn)資源進(jìn)行協(xié)同勘查，在勘查手段上注重多種勘查方式綜合運(yùn)用，強(qiáng)調(diào)煤基煤系礦產(chǎn)資源的綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)、一體化勘查與礦產(chǎn)資源的綜合開(kāi)發(fā)利用。

1.2 綠色煤炭資源與科學(xué)產(chǎn)能

1.2.1 綠色煤炭資源

綠色煤炭是新時(shí)代對(duì)煤炭地質(zhì)工作提出的新要求。綠色煤炭資源是指在當(dāng)前技術(shù)條件下，資源稟賦好，能夠安全高效開(kāi)采，清潔高效利用，生態(tài)破壞小，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的煤炭資源(王佟等，2017)。綠色煤炭資源與潔凈煤的區(qū)別在于，潔凈煤一般是指低硫、低灰、低熔點(diǎn)、高發(fā)熱量的煤炭資源(唐書恒等，2016；楊淑婷等，2011)，而綠色煤炭資源在強(qiáng)調(diào)潔凈的同時(shí)，更加注重開(kāi)采條件和生態(tài)破壞及經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。王佟等(2017)在分析我國(guó)煤炭資源狀況的基礎(chǔ)上，闡述了我國(guó)綠色煤炭資源的概念內(nèi)涵，構(gòu)建了綠色煤炭資源評(píng)價(jià)技術(shù)框架。綠色煤炭資源量是指能夠滿足煤礦安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等綜合條件，并支撐煤炭科學(xué)產(chǎn)能和科學(xué)開(kāi)發(fā)的煤炭資源量(袁亮等，2018)。袁亮等(2018)基于我國(guó)煤炭資源賦存特征，提出了綠色煤炭資源的概念，分析了我國(guó)綠色煤炭資源量的分布。

1.2.2 科學(xué)產(chǎn)能

謝和平等(2012)針對(duì)我國(guó)煤炭資源開(kāi)采的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，提出了煤炭資源科學(xué)產(chǎn)能的概念和內(nèi)涵。科學(xué)產(chǎn)能是指在具有保證一定時(shí)期內(nèi)持續(xù)開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量前提下，用安全、高效、環(huán)境友好的方法將煤炭資源最大限度采出的生產(chǎn)能力。(謝和平等，2011；謝和平等，2014)。

1.3 科學(xué)開(kāi)采、綠色開(kāi)采、綠色礦山

1.3.1 科學(xué)開(kāi)采

科學(xué)開(kāi)采是指在科學(xué)發(fā)展觀的引領(lǐng)下，地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的前提下，克服復(fù)雜地質(zhì)條件和工程環(huán)境帶來(lái)的安全隱患，安全、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)地最大限度地獲取自然資源，包括安全開(kāi)采、綠色開(kāi)采、高效開(kāi)采、節(jié)能低碳開(kāi)采和經(jīng)濟(jì)開(kāi)采(謝和平等，2012；錢鳴高，2010；王家臣等，2016；錢鳴高，2018)。新時(shí)代科學(xué)開(kāi)采技術(shù)框架見(jiàn)圖4。

圖4 新時(shí)代科學(xué)開(kāi)采技術(shù)框架

1.3.2 綠色開(kāi)采

綠色開(kāi)采是指在地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的前提下，運(yùn)用低開(kāi)采、高利用、低排放的開(kāi)采技術(shù)，安全、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)地獲取礦產(chǎn)資源，即按照環(huán)境友好的發(fā)展要求，通過(guò)控制開(kāi)采、保水開(kāi)采技術(shù)、矸石井下充填與地面加固技術(shù)、土地復(fù)墾技術(shù)、礦井瓦斯抽采技術(shù)、煤炭地下氣化等技術(shù)的綜合利用，在實(shí)現(xiàn)煤炭資源高采出率的同時(shí)，大幅減輕煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，改變傳統(tǒng)采煤工藝造成的突出生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題，使環(huán)境資源得到最優(yōu)配置(錢鳴高，2010)。綠色開(kāi)采是我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展方向，其基礎(chǔ)是綠色勘查，核心內(nèi)容是建設(shè)綠色礦山(錢鳴高，2007；謝和平，2014)。

1.3.3 綠色礦山

綠色礦山的概念最早提出于2010年(國(guó)土資源部，2010)，是指在地質(zhì)勘探、礦山建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑、生態(tài)修復(fù)的全過(guò)程，按照利用資源集約化、開(kāi)采科學(xué)化、管理規(guī)范化、生態(tài)公益環(huán)?；?、采礦充填常態(tài)化、礦山管理生態(tài)化的要求開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展、礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。新時(shí)代綠色礦山建設(shè)思維導(dǎo)圖見(jiàn)圖5。

2017年，原國(guó)土資源部等6部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)綠色礦山的實(shí)施意見(jiàn)》，并從礦區(qū)環(huán)境、開(kāi)發(fā)利用方式、資源循環(huán)利用、數(shù)字礦山、礦山企業(yè)形象5個(gè)方面提出了煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)要求。重點(diǎn)包括：在開(kāi)采方式上，倡導(dǎo)充填開(kāi)采、保水開(kāi)采和煤與瓦斯協(xié)調(diào)開(kāi)采等綠色開(kāi)采技術(shù)；在恢復(fù)治理上，主張資源開(kāi)發(fā)利用與礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)和土地復(fù)墾方案同時(shí)進(jìn)行；在資源評(píng)價(jià)上，主張多種資源先上后下，先抽后掘，先抽后采，逐層開(kāi)采，綜合評(píng)價(jià)綜合回收；在節(jié)約利用上，要求分類處理、物盡其用，原煤入選率100%，廢水重復(fù)利用率85%以上。2018年6月，自然資源部發(fā)布了《煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范》(DZ/T 0315-2018)，并從2018年10月1日起實(shí)施。

圖5 新時(shí)代綠色礦山建設(shè)思維導(dǎo)圖

1.4 煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采與近零生態(tài)環(huán)境影響開(kāi)發(fā)利用

1.4.1 煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采

新時(shí)代煤礦開(kāi)采生態(tài)化水平趨勢(shì)圖見(jiàn)圖6，隨著互聯(lián)網(wǎng)+、數(shù)字礦山、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等概念的提出，袁亮(2017)在總結(jié)煤炭開(kāi)采歷史及科技發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出了精準(zhǔn)開(kāi)采的設(shè)想，并預(yù)測(cè)2030 年我國(guó)可基本實(shí)現(xiàn)煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采。煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采以透明礦山和多場(chǎng)耦合為基礎(chǔ)，以少人(無(wú)人)開(kāi)采技術(shù)和安全開(kāi)采技術(shù)為支撐，以數(shù)字化、信息化為重要手段，是智能開(kāi)采與災(zāi)害防控一體化的未來(lái)采礦新模式，對(duì)提高煤炭安全開(kāi)采技術(shù)水平與資源開(kāi)發(fā)效率具有重大意義。

圖6 新時(shí)代煤礦開(kāi)采生態(tài)化水平趨勢(shì)圖

1.4.2 煤炭近零生態(tài)環(huán)境影響開(kāi)發(fā)利用

王金華等(2018)在中國(guó)工程院“煤炭綠色開(kāi)發(fā)利用與煤基多元協(xié)同清潔能源技術(shù)革命”研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，又提出了煤炭近零生態(tài)環(huán)境影響開(kāi)發(fā)利用的理念技術(shù)構(gòu)想，認(rèn)為在中長(zhǎng)期的尺度上，未來(lái)煤炭開(kāi)發(fā)利用可以實(shí)現(xiàn)少影響或不影響生態(tài)環(huán)境，到2050年我國(guó)可建立起“采前有規(guī)則、采中能控制、采后可修復(fù)”的煤炭綠色開(kāi)采技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)由單一煤炭生產(chǎn)到煤炭綜合利用轉(zhuǎn)變和煤炭從勘探到生產(chǎn)加工全過(guò)程的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)破壞控制。與此同時(shí)，謝和平等(2018)在中國(guó)工程院能源革命戰(zhàn)略研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，就中國(guó)煤炭能源革命的戰(zhàn)略提出了“近零生態(tài)損害、科學(xué)產(chǎn)能、高效低碳”的煤炭發(fā)展理念和近零生態(tài)損害科學(xué)開(kāi)采、近零排放的清潔低碳利用、礦井建設(shè)與地下空間一體化利用、流態(tài)化開(kāi)采的全產(chǎn)業(yè)鏈煤炭技術(shù)革命路線圖，描繪了我國(guó)未來(lái)30 年煤炭革命的技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略藍(lán)圖。

2 新時(shí)代山西煤炭地質(zhì)工作

我國(guó)是一個(gè)富煤、少氣、貧油的國(guó)家，煤炭是最主要的能源，資源量占我國(guó)化石能源資源基礎(chǔ)儲(chǔ)量的94%以上(彭蘇萍，2018)。山西作為國(guó)家能源與重工業(yè)基地，預(yù)計(jì)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，以煤為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不可能改變。按照新時(shí)代能源發(fā)展要求，做好山西煤炭地質(zhì)勘查工作，保證山西的煤炭能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，對(duì)推進(jìn)我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。

2.1 綠色勘查，摸清科學(xué)產(chǎn)能

2.1.1 遙感與地震勘探

近年來(lái)，高分辨率遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤炭地質(zhì)勘查與評(píng)價(jià)、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，并取得一系列重要成果。因此，山西煤炭地質(zhì)勘查今后要更加重視運(yùn)用GPS、INSAR、傾斜攝影、三維激光掃描、無(wú)人機(jī)探測(cè)、地空電磁法等技術(shù)，對(duì)礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境、煤層自燃區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。隨著地球物理勘探技術(shù)的迅猛發(fā)展，煤炭地震物理勘探在煤炭資源勘查、開(kāi)采技術(shù)精細(xì)探測(cè)、采空區(qū)探測(cè)方面應(yīng)用越來(lái)越廣。在綠色勘查理念的指導(dǎo)下，整合全省煤炭地質(zhì)地震勘探資料，建設(shè)全省煤系地層地球物理模型和全省煤系地層地震屬性庫(kù)，建立山西不同地區(qū)、不同埋深煤系地層地震屬性模型，指導(dǎo)全省煤炭地質(zhì)勘查與開(kāi)發(fā)利用。

2.1.2 地質(zhì)建模與“新三邊”工作

山西位于華北聚煤盆地的核心部位，煤層沉積穩(wěn)定，地層性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。近年來(lái)，隨著勘查程度的提高，地質(zhì)資料積累眾多，為煤系地層三維地質(zhì)建模提供了便利。以數(shù)字煤田、數(shù)字礦山、地質(zhì)云、大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立勘查區(qū)和礦山地質(zhì)三維地質(zhì)模型，為服務(wù)煤炭地質(zhì)勘查和礦山采掘決策。以往的煤炭地質(zhì)勘查，由于地質(zhì)資料積累不夠，老一輩地質(zhì)人提出了“邊勘查、邊研究、邊調(diào)整”的三邊工作原則，但是目前隨著勘查程度的加深，工作區(qū)區(qū)域地質(zhì)情況已基本摸清，新時(shí)代的三邊工作也應(yīng)調(diào)整為“先建模、邊勘查、邊研究、邊調(diào)整”。在勘查之前，就根據(jù)預(yù)查和周邊地質(zhì)資料進(jìn)行地質(zhì)建模，在模型的基礎(chǔ)上布置鉆孔和工作量，在施工中不斷調(diào)整和優(yōu)化地質(zhì)模型，煤炭地質(zhì)勘探“新三邊”工作思路見(jiàn)圖7。

圖7 煤炭地質(zhì)勘探“新三邊”工作思路

2.1.3 摸清科學(xué)產(chǎn)能

山西煤炭資源豐富，截至2012年底，全省2000 m以淺煤炭資源儲(chǔ)量6552億t，1200 m以淺煤炭資源量2709億t。但資源量不等于可采量，可采量不等于綠色煤炭資源量。據(jù)估算，山西下組高硫煤約占全省煤炭資源總量的1/4；“三下采煤”和各類保護(hù)區(qū)等壓覆煤炭資源約占全省煤炭資源總量的1/4；受構(gòu)造、煤層厚度、埋深、水害影響煤炭資源約占全省煤炭資源總量的1/4。因此，山西綠色可采煤炭資源儲(chǔ)量?jī)H占全省保有查明資源儲(chǔ)量的1/4。因此，在今后的煤炭地質(zhì)勘探工作中，除了以往常規(guī)的儲(chǔ)量計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)勘查區(qū)煤炭進(jìn)行潔凈等級(jí)劃分和綠色煤炭資源量評(píng)價(jià)，并對(duì)照現(xiàn)行的實(shí)際開(kāi)采水平進(jìn)行科學(xué)產(chǎn)能的劃分計(jì)算，保障全省綠色煤炭資源量的持續(xù)與穩(wěn)定供應(yīng)。新時(shí)代煤炭勘查新思路見(jiàn)圖8。

圖8 新時(shí)代煤炭勘查新思路

2.2 綜合勘查，服務(wù)綠色開(kāi)采

從預(yù)查開(kāi)始，即推行綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)。改變以往單一的煤炭勘查理念，樹(shù)立綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)、綜合開(kāi)發(fā)的勘查思路，逐步推進(jìn)煤與煤系氣、煤系共伴生礦產(chǎn)及煤系水資源的共同勘查、協(xié)同評(píng)價(jià)，建立綠色煤炭資源勘查評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的精細(xì)勘查。新時(shí)代煤系礦產(chǎn)綜合勘查框架圖見(jiàn)圖9。

圖9 新時(shí)代煤系礦產(chǎn)綜合勘查框架圖

2.2.1 煤系氣勘查

山西煤系氣包括煤層氣、頁(yè)巖氣、致密砂巖氣。山西頁(yè)巖氣有利區(qū)估算資源量4.44萬(wàn)億m3(山西省國(guó)土資源廳，2016)。鄂爾多斯盆地東緣探明致密砂巖氣儲(chǔ)量達(dá)2000多億m3(山西省人民政府，2017)。山西煤層氣資源豐富，截至2015年底，山西全省2000 m以淺煤層氣資源總量約8.3萬(wàn)億m3，約占全國(guó)煤層氣資源量的28%，探明煤層氣儲(chǔ)量5784億m3，占全國(guó)的88%。2015年，全省煤層氣抽采量101.3億m3，利用量57.3億m3。其中，煤礦瓦斯抽采量60.2億m3、利用量22.3億m3(山西省人民政府，2017)。根據(jù)《山西省煤層氣資源勘查開(kāi)發(fā)規(guī)劃(2016-2020)》，到2020年，山西計(jì)劃全省煤層氣新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量5000～8000億m3，到2025年新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量5000 m3。因此，做好全省煤層氣勘查工作，大力推進(jìn)煤礦瓦斯抽采全覆蓋工程，加大井下煤礦瓦斯抽采量，力爭(zhēng)在煤層氣與頁(yè)巖氣、致密砂巖氣共探共采和深部煤層氣基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破，保障山西煤層氣開(kāi)發(fā)利用，是新時(shí)代煤炭工作的另一重要任務(wù)。

2.2.2 煤系共伴生礦產(chǎn)勘查

山西煤系地層中擁有豐富的煤炭共伴生礦產(chǎn)，除煤系氣外還有高鋁煤矸石，高嶺石，耐火黏土、鋁土礦、黃鐵礦，三稀礦產(chǎn)鋰、鎵、鍺、鈾等，山西煤中主要共伴生礦產(chǎn)見(jiàn)表1。山西以往的煤炭地質(zhì)勘查工作，由于對(duì)煤系共伴生礦產(chǎn)不重視和分析測(cè)試技術(shù)的制約，煤系共伴生礦產(chǎn)的分析測(cè)試大多缺失。進(jìn)入新時(shí)代，在綜合勘查和綠色勘查理念的指引下，有必要整合全省煤炭地質(zhì)勘查和化驗(yàn)資料，對(duì)山西煤中共伴生礦產(chǎn)與煤中微量元素進(jìn)行重新的資源評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)。

表1 山西煤中主要共伴生礦產(chǎn)

2.2.3 煤系水資源勘查

樹(shù)立綜合勘查的勘查思路，在煤炭地質(zhì)勘查中，將煤系水資源化利用，資源化勘查。提高礦井水處理利用水平，推動(dòng)煤礦礦井水的二次利用與零排放，推廣礦井水和工業(yè)外排污水(包括中水)的資源化利用技術(shù)，處理后的水作為工礦區(qū)工業(yè)用水、生活用水、綠化用水和農(nóng)田灌溉用水等(山西省人民政府，2016)，探索利用廢舊礦井回灌或儲(chǔ)存礦井水，建設(shè)地下水庫(kù)(山西省經(jīng)信委，2018)。研究山西煤系水資源開(kāi)發(fā)和保護(hù)利用方案，對(duì)大同礦區(qū)干旱區(qū)采空區(qū)積水進(jìn)行資源化利用。

2.3 保障有效，建設(shè)綠色礦山

2.3.1 礦區(qū)環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)

由于長(zhǎng)期以來(lái)粗放的發(fā)展模式和“先破壞、先污染、后治理”的發(fā)展思路，山西煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，甚至已成為制約山西經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的首要因素(牛仁亮，2003)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年，山西全省由于采煤造成的采空區(qū)面積近5000 km2，受災(zāi)人口約230萬(wàn)人(山西省人民政府，2015)。在新的歷史條件下，按照綠色礦山的要求，在煤炭資源開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)，做好礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)和土地復(fù)墾，是新時(shí)代山西煤炭地質(zhì)工作的重要任務(wù)。

2.3.2 礦井水害防治與礦山垂直救援

針對(duì)山西老空區(qū)積水和煤礦水害頻發(fā)的現(xiàn)實(shí)，做好山西煤礦礦井水害防治工作和災(zāi)后救援地質(zhì)服務(wù)。礦井水探測(cè)方面，做好礦井水文地質(zhì)精細(xì)化勘查，創(chuàng)新煤炭地質(zhì)保障技術(shù)，采用地面-井下-巷道物探聯(lián)合法精細(xì)探測(cè)技術(shù)，煤礦采區(qū)小構(gòu)造探測(cè)、含水層探測(cè)、采空區(qū)探測(cè)及煤田陷落柱探測(cè)；采用地面-井下電磁法、瞬變電磁法高精度、超前探測(cè)煤礦采空區(qū)積水；研發(fā)礦山突水預(yù)警系統(tǒng)，為山西煤炭安全高效綠色開(kāi)采提供精準(zhǔn)地質(zhì)服務(wù)。服務(wù)礦山垂直救援方面，按照以人為本和有備無(wú)患的理念，變被動(dòng)救援為主動(dòng)備戰(zhàn)，大力發(fā)展鉆孔快速定位、小口徑和大口徑快速鉆進(jìn)技術(shù)，做好礦山垂直救援地質(zhì)保障工作，服務(wù)礦山緊急搶險(xiǎn)和救災(zāi)。

2.3.3 采煤沉陷區(qū)治理與閉坑礦井綜合利用

以煤礦去產(chǎn)能為契機(jī)，加大煤礦采空區(qū)和廢棄礦井的煤層氣抽采力度(山西省人民政府，2015)和廢舊礦井地下水庫(kù)建設(shè)(顧大釗，2015)。山西省煤炭資源豐富，采煤歷史悠久，采空區(qū)或廢棄礦井繁多。近年來(lái)，在國(guó)家煤炭去產(chǎn)能的號(hào)召下，累計(jì)關(guān)停大型礦井52座，這些區(qū)域蘊(yùn)含有豐富的煤層氣資源。山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)承擔(dān)的“廢棄礦井采空區(qū)地面煤層氣抽采技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目中廢棄礦井單井日均產(chǎn)量1155 m3(山西省科技廳，2017)。目前，全省采空區(qū)面積大約5000 km2，其中廢棄礦井4700余口，預(yù)測(cè)全省采空區(qū)煤層氣資源量約2100億m3(山西省國(guó)土資源廳，2017)。 開(kāi)展全省廢棄礦井采空區(qū)煤層氣調(diào)查，建立采空區(qū)與廢棄礦井煤層氣數(shù)據(jù)庫(kù)與資源評(píng)價(jià)模型，是新時(shí)代山西煤炭地質(zhì)勘查的另一重要任務(wù)。開(kāi)發(fā)利用好采空區(qū)和廢棄關(guān)停礦井煤層氣是綠色礦山的建設(shè)要求，同時(shí)也是煤炭綠色開(kāi)采的內(nèi)在需要(謝和平等，2017)。

3 結(jié)語(yǔ)

山西是我國(guó)煤炭大省，也是國(guó)家的能源基地，做好新時(shí)代山西煤炭地質(zhì)工作，保證山西的煤炭能源供應(yīng)，對(duì)推進(jìn)全國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。在面臨煤炭去產(chǎn)能的今天，山西應(yīng)大力淘汰落后產(chǎn)能，開(kāi)采科學(xué)產(chǎn)能、綠色煤炭，走煤炭高效、清潔、綠色開(kāi)發(fā)利用的發(fā)展道路。山西的煤炭地質(zhì)工作首先應(yīng)大力發(fā)展綠色勘查，摸清全省的科學(xué)產(chǎn)能家底和綠色煤炭資源家底，保障全省乃至全國(guó)的綠色煤炭需求量。其次，山西應(yīng)樹(shù)立綜合勘查理念，大力發(fā)展綠色勘查技術(shù)和綠色開(kāi)發(fā)技術(shù)，推進(jìn)煤與煤系氣、煤系共伴生礦產(chǎn)、煤系水資源的共同勘查協(xié)同評(píng)價(jià)，建立綠色煤炭資源勘查評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的精細(xì)勘查，為下一步煤炭的精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。再次，山西煤炭地質(zhì)工作應(yīng)創(chuàng)新煤炭地質(zhì)保障技術(shù)，在煤炭水文地質(zhì)精細(xì)化勘查方面，礦山垂直救援方面，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理生態(tài)修復(fù)、沉陷區(qū)治理與閉坑礦井的資源化利用方面做好地質(zhì)服務(wù)保障，為建設(shè)綠色礦山做好地質(zhì)服務(wù)。