晉城礦區(qū)內(nèi)勘查區(qū)煤炭資源綜合評價

王勝娟

（中國煤炭地質(zhì)總局第一勘探局地質(zhì)勘查院，河北 邯鄲 056004）

煤炭資源為不可再生性資源，經(jīng)過幾十年的持續(xù)開采，很多資源型煤炭企業(yè)陷入資源枯竭窘境，尋求優(yōu)質(zhì)煤炭資源，解決資源接續(xù)性問題迫在眉睫。對尚未明確礦業(yè)權(quán)的煤炭資源進行評價，明確地質(zhì)條件更為有利、性價比更高的勘查區(qū)，明確下一步勘查方向，為后續(xù)規(guī)劃提供依據(jù)，實現(xiàn)資源利用合理化，經(jīng)濟效益最大化。為此，中煤一局地質(zhì)勘查院與太原某公司合作，對晉城礦區(qū)進行了資源調(diào)查，開展礦區(qū)內(nèi)未設(shè)置采礦權(quán)的勘查區(qū)煤炭資源綜合評價工作。

1 晉城礦區(qū)概況

晉城礦區(qū)含煤地層為二疊系太原組和山西組，煤類為無煙煤，主要可采煤層為3、9和15煤層，煤層埋深由礦區(qū)東南向西北逐漸加深。3號煤層埋深16.50～1 332.45 m，原煤硫分（St，d）0.20%～1.19%，平均0.41%，以特低硫煤為主，局部出現(xiàn)低硫煤；15號煤層埋深20.88～1 436.10 m，原煤硫分（St，d）1.35%～5.32%，平均3.54%，為中硫～高硫分煤，以高硫分煤為主。晉城礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘查程度整體較高，除北部少數(shù)區(qū)域外，大部分已達到詳查程度以上。總體勘查程度東南部-南部較低，西北部-西部較高，生產(chǎn)礦山集中分布在煤層埋深較淺的東南部-南部；勘查區(qū)集中分布在煤層埋深較深的西北部-西部，19個勘查區(qū)除馬壁勘查區(qū)為預(yù)查和柿莊勘查區(qū)剩余段為普查外，其余勘查區(qū)勘查程度均在詳查程度以上。

2 煤炭資源評價方法

國內(nèi)自20世紀90年代初期開始進行煤炭資源綜合評價工作，煤炭科學(xué)研究總院李恒堂等采用的層次分析法、第三次“中國煤炭資源預(yù)測與評價”中采用的AHP-灰色聚類法、地質(zhì)礦產(chǎn)部北方煤炭測試中心在鄂爾多斯早-中侏羅世煤炭資源開發(fā)建設(shè)條件中采用的綜合評價法以及地質(zhì)類比法、模糊綜合評價、集對分析（SPA）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。這些方法各有特色，具有其不同的功能和適用范圍，提供了比較系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和相對可靠的技術(shù)方法。通過對以往各種評價方法研究分析，結(jié)合本次資源評價的目的及晉城礦區(qū)勘查區(qū)煤炭資源特點，采用綜合評價方法并應(yīng)用層次分析法確定各個指標的權(quán)重值。堅持指標選擇的科學(xué)性、完備性、層次性、針對性、定量定性結(jié)合原則。科學(xué)性即評價指標選擇應(yīng)該是經(jīng)驗總結(jié)或權(quán)威驗證過的，可以定性或定量的指標；完備性即評價指標體系盡可能全面反映評價對象的特征；針對性即考慮晉城礦區(qū)勘查區(qū)資源賦存條件，外部環(huán)境條件特征，兼顧完備性科學(xué)性的同時考慮所選指標參數(shù)特征值的敏感性；層次性即煤炭綜合評價分為4個層次，下一層次是上一層次細化說明；定量定性結(jié)合原則，對于指標體系中能夠量化的煤厚、硫分等指標采用準確的數(shù)值范圍進行5級參數(shù)段評價，對于水文地質(zhì)條件等不能量化的指標，采用相關(guān)規(guī)范中定性描述語言進行5級參數(shù)段分級。堅持定性定量相結(jié)合，保證指標體系的完整性科學(xué)性。

2.1 煤炭資源評價指標體系

評價指標體系是煤炭資源綜合評價的關(guān)鍵性工作，通過向50多位專家多輪詢證，本次煤炭資源評價主要考慮資源開采建設(shè)的內(nèi)部條件和外部條件兩大因素，以內(nèi)部條件為主，外部條件為輔，細化為28項評價指標，并將每項指標劃分為5級評價參數(shù)段，分別為很有利（分值+20）、有利（分值+10），中等有利（分值0）、不利（分值-10）、很不利（-20）。煤炭資源評價指標體系指標參數(shù)較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而選用層次分析法來確定各個評價指標的權(quán)重，各級別評價指標及權(quán)重值如下。

（1）內(nèi)部條件評價指標及權(quán)重。內(nèi)部條件（0.70），設(shè)計了地質(zhì)條件（0.35）、建井條件（0.175）、開采條件（0.175）3項指標，地質(zhì)條件指標又細化為井田資源量（0.122 5）、主采煤層穩(wěn)性（0.027 1）、首采煤層穩(wěn)性（0.014）、可采煤層數(shù)（0.010 3）、首采煤層厚度（0.014）、主要可采煤層結(jié)構(gòu)（0.008 1）、構(gòu)造復(fù)雜程度（0.063 7）、煤層傾角（0.034 3）、發(fā)熱量（0.019）、灰分產(chǎn)率（0.018 5）、硫含量（0.018 5）11項參數(shù)指標；建井條件指標細化為規(guī)劃開拓方式（0.017 5）、可采煤層埋深（0.105）、沖積層厚度（0.052 5）等3項參數(shù)指標；開采條件指標細化為水文地質(zhì)條件（0.038 5）、煤層頂板特征（0.038 5）、瓦斯涌出量（0.038 5）、煤塵爆炸性（0.038 5）、自然傾向性（0.010 5）、地溫?zé)岷Γ?.010 5）6項參數(shù)指標。內(nèi)部條件評價各項指標5級評價參數(shù)段的設(shè)定。地質(zhì)條件包括井田資源量（萬噸）（28 800，14 400～28 800，4 500～14 400，600～4 500，＜600）、主采煤層穩(wěn)性（穩(wěn)定，較穩(wěn)定，不穩(wěn)定中之一，不穩(wěn)定中之二、三，極不穩(wěn)定）、首采煤層穩(wěn)性（穩(wěn)定，較穩(wěn)定，不穩(wěn)定中之一，不穩(wěn)定中之二、三，極不穩(wěn)定）、可采煤層數(shù)（＞6，3～5，2，1，—）、首采煤層厚度（m）（1.31～3.50，3.51～5.00，5.01～8.00，1.3～最低可采，＜最低可采）、主要可采煤層結(jié)構(gòu)（單一煤層，簡單，較復(fù)雜，復(fù)雜，復(fù)煤層）、構(gòu)造復(fù)雜程度（Ⅰ1～3，Ⅱ1，Ⅱ2-3，Ⅲ，Ⅲ1-3、Ⅳ1-2）、煤層傾角（°）（＜12，12～25，25～45，45～60，＞60）、發(fā)熱量（MJ/kg）（＞29.31，20.94～29.31，16.75～20.93，12.56～16.74，＜12.56）、灰分產(chǎn)率（%）（＜5.5，5.5～10，10～25，25～40，＞40）、硫含量（%）（＜0.5，0.5～1，1～2.5，2.5～4，＞4）。建井條件包括開拓方式（露天，平硐，斜井，立井，—）、可采煤層埋深（m）（＜300，300～600，600～1 000，1 000～1 500，1 500～2 000）、沖積層厚度（m）（＜20，20～100，100～200，200～300，＞300）。開采條件：水文地質(zhì)條件（Ⅰ1～2，Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅲ1～2，Ⅲ3）、煤層頂板特征（能塑性彎曲，易冒落，中等冒落，難冒落，極難冒落）、瓦斯涌出量（＜5，5～10，10～15，＞15，有瓦斯突出）、煤塵爆炸性（無，弱，較強，強，極強）、自然傾向性（—，不自燃，不易自燃，易自燃，極易自燃）、地溫?zé)岷Γo熱害，一級小于50%，一級大于50%，二級小于50%，二級小于50%）。

（2）外部條件評價指標及權(quán)重。外部條件（0.30），設(shè)計了自然地理條件（0.09）、經(jīng)濟地理條件（0.10）、環(huán)境地理條件（0.11）3項指標，自然地理條件細化為地形地貌（0.028 8）、水源（0.040 5）、地震（0.020 7）3項參數(shù)指標；經(jīng)濟地理條件包括經(jīng)濟區(qū)位（0.05）、運輸條件（0.05）2項參數(shù)指標；環(huán)境地理條件包括村莊及省級公路占用情況（0.02）、鐵路及高速等道路占用情況（0.02）、水源地及各類保護區(qū)占用情況（0.07）3項參數(shù)指標。外部條件評價各項指標5級評價參數(shù)段的設(shè)定。自然地理條件包括地形地貌（Ⅵ，Ⅴ，Ⅲ、Ⅳ，Ⅵ、Ⅷ，Ⅰ、Ⅱ）、水源（Km）（＜10，10～20，20～35，35～50，＞50）、地震級別（＜3，4，5，6-7，8）。經(jīng)濟地理：經(jīng)濟區(qū)位（km）（＜100，100～200，200～300，300～500，＞500）、運輸條件（km）（＜300，300～500，500～700，700～1 000，＞1 000）。環(huán)境地理條件包括村莊及省級公路占用情況、鐵路及高速等道路占用情況、水源地及各類保護區(qū)占用情況3項指標5段參數(shù)為（不占用，基本不占用，部分占用，占用較多，占用大量）。

各評價單元根據(jù)本單元各個指標的實際情況，依據(jù)5級評價參數(shù)段分段區(qū)間賦值，各參數(shù)從左至右賦值為（+20，+10，0，-10，-20）。

2.2 確定評價單元

首先對礦區(qū)內(nèi)勘查區(qū)勘查程度進行分析，礦區(qū)內(nèi)共計19個未開發(fā)利用的勘查區(qū)，其中達到勘探程度的共8處，詳查程度9處，普查程度1處，預(yù)查程度1處。李家溝勘查區(qū)煤炭詳查、胡底南勘查區(qū)煤炭詳查由于未收集到完整勘查報告資料不納入本次評價單元。故本次評價單元包括達到勘探程度的勘查區(qū)8個包括永和井田3號煤層勘探、溝底井田3號煤層勘探、賈寨煤礦勘探、上安井田3號煤層勘探、胡底井田勘探、樊莊井田煤炭勘探、沁南井田上組煤勘探、龍山井田勘探；詳查以及以下勘查區(qū)9個，王寨詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)、寺頭詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、柿莊北詳查區(qū)、于家?guī)X詳查區(qū)、常家莊詳查區(qū)以及柿莊勘查區(qū)煤炭普查、馬壁勘查區(qū)煤炭預(yù)查。

2.3 評價區(qū)分值的計算方法及計算結(jié)果

依據(jù)煤炭資源評價指標體系及其指標權(quán)重，根據(jù)各個評價區(qū)的內(nèi)、外條件各項指標的實際情況，每項指標的評分標準以現(xiàn)行《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 煤》以及相關(guān)行業(yè)規(guī)范為基礎(chǔ)對評價指標進行5級分段式評分，然后對各個指標進行加權(quán)，計算各評價區(qū)的內(nèi)部條件、外部條件及綜合評分值，公式如下：

式中，F(xiàn)為煤炭資源評價綜合評分值；(Ni.為內(nèi)部條件評價指標體系第i=項指標評分分值；(Zni為內(nèi)部條件評價指標體系第i=項指標權(quán)重值；(Wi為外部條件評價指標體系第i=項指標評分分值；Zwi為外部條件評分值權(quán)重值；i==1，2，……，n（n為各評價區(qū)參數(shù)個數(shù)）依據(jù)公式帶入各評價單元評價值，即可計算出個評價區(qū)內(nèi)部條件、外部條件及綜合條件評分值，根據(jù)評分值F的大小，可確定評價單元的開發(fā)利用有利程度，正值即為中等以上有利，分值越大有利條件越好；負值即為中等以下有利，負值越小條件越不利。

根據(jù)本次收集的17個勘查區(qū)報告資料，對各勘查區(qū)內(nèi)部條件及外部環(huán)境條件的共28項指標按煤炭資源評價指標體系分別進行評價，綜合評分值、內(nèi)部條件評分值及外部條件評分值情況，如表1所示。因17個勘查區(qū)下組煤硫分均為高硫煤，不符合目前煤炭資源開發(fā)政策，故本次對各勘查區(qū)的評價參數(shù)采用3號煤層的各項參數(shù)指標。

表1 勘查區(qū)內(nèi)部、外部及綜合條件評分表

17個勘查區(qū)綜合評價分值均大于6，其中有利區(qū)9個，中等有利區(qū)8個，內(nèi)部條件4.4～8.7，全部為中等有利區(qū)。外部條件評分1.8～4.2，均為中等有利區(qū)。

3 進一步勘查開發(fā)建議

本次對17個勘查區(qū)評價指標進行了綜合評價，并按勘查程度分為勘探、詳查及以下兩類進行了排序，見表1。勘探程度勘查區(qū)綜合評分值排序前三位的為溝底勘探區(qū)、永和勘探區(qū)、樊莊勘探區(qū)，勘查程度詳查及以下區(qū)域綜合評分排序前三位的王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)綜合以上評價結(jié)果，優(yōu)先推薦溝底勘探區(qū)、永和勘探區(qū)、樊莊勘探區(qū)為采礦權(quán)優(yōu)先設(shè)置方向，王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)為探礦權(quán)優(yōu)先設(shè)置方向。根據(jù)本次綜合評價結(jié)果結(jié)合晉城市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃的煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，未來公司可以把溝底勘探區(qū)、永和勘探區(qū)、樊莊勘探區(qū)作為公司探礦權(quán)爭取方向，王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)作為探礦權(quán)爭取方向。

4 結(jié)語

通過收集晉城礦區(qū)內(nèi)勘查區(qū)地質(zhì)資料，依據(jù)大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，考慮評價單元內(nèi)部條件及外部環(huán)境條件，共選擇了28項評價指標，對17個勘查區(qū)煤炭資源條件優(yōu)劣進行評估，結(jié)果具有量化指標明確、結(jié)果實用性強、可信度高等特點。煤炭資源評價結(jié)果表明：勘查區(qū)內(nèi)17個經(jīng)評價的勘查區(qū)9個為有利級，8個為中等有利級。近期可以把溝底勘探區(qū)、永和勘探區(qū)、樊莊勘探區(qū)作為采礦權(quán)優(yōu)先設(shè)立方向，王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)作為探礦權(quán)優(yōu)先設(shè)立方向。本次煤炭資源評價結(jié)果為晉城礦區(qū)煤炭資源下一步勘查方向提出了指導(dǎo)性意見，為后續(xù)規(guī)劃提供了有利依據(jù)，有利于優(yōu)質(zhì)資源的合理開發(fā)和利用。