王勝娟

（中國煤炭地質總局第一勘探局地質勘查院，河北 邯鄲 056004）

煤炭資源為不可再生性資源，經過幾十年的持續(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)權的煤炭資源進行評價，明確地質條件更為有利、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，實現資源利用合理化，經濟效益最大化。為此，中煤一局地質勘查院與太原某公司合作，對晉城礦區(qū)進行了資源調查，開展礦區(qū)內未設置采礦權的勘查區(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)內地質勘查程度整體較高，除北部少數區(qū)域外，大部分已達到詳查程度以上?？傮w勘查程度東南部-南部較低，西北部-西部較高，生產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“中國煤炭資源預測與評價”中采用的AHP-灰色聚類法、地質礦產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)建設條件中采用的綜合評價法以及地質類比法、模糊綜合評價、集對分析（SPA）和神經網絡法等。這些方法各有特色，具有其不同的功能和適用范圍，提供了比較系統的理論基礎和相對可靠的技術方法。通過對以往各種評價方法研究分析，結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用層次分析法確定各個指標的權重值。堅持指標選擇的科學性、完備性、層次性、針對性、定量定性結合原則。科學性即評價指標選擇應該是經驗總結或權威驗證過的，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，兼顧完備性科學性的同時考慮所選指標參數特征值的敏感性；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值范圍進行5級參數段評價，對于水文地質條件等不能量化的指標，采用相關規(guī)范中定性描述語言進行5級參數段分級。堅持定性定量相結合，保證指標體系的完整性科學性。

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的內部條件和外部條件兩大因素，以內部條件為主，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較多，結構復雜，因而選用層次分析法來確定各個評價指標的權重，各級別評價指標及權重值如下。

（1）內部條件評價指標及權重。內部條件（0.70），設計了地質條件（0.35）、建井條件（0.175）、開采條件（0.175）3項指標，地質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（0.010 3）、首采煤層厚度（0.014）、主要可采煤層結構（0.008 1）、構造復雜程度（0.063 7）、煤層傾角（0.034 3）、發(fā)熱量（0.019）、灰分產率（0.018 5）、硫含量（0.018 5）11項參數指標；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項參數指標；開采條件指標細化為水文地質條件（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）、地溫熱害（0.010 5）6項參數指標。內部條件評價各項指標5級評價參數段的設定。地質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（＞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）、主要可采煤層結構（單一煤層，簡單，較復雜，復雜，復煤層）、構造復雜程度（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）、地溫熱害（無熱害，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重。外部條件（0.30），設計了自然地理條件（0.09）、經濟地理條件（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項參數指標；經濟地理條件包括經濟區(qū)位（0.05）、運輸條件（0.05）2項參數指標；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項參數指標。外部條件評價各項指標5級評價參數段的設定。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）。經濟地理：經濟區(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）。

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

2.2 確定評價單元

首先對礦區(qū)內勘查區(qū)勘查程度進行分析，礦區(qū)內共計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)煤炭預查。

2.3 評價區(qū)分值的計算方法及計算結果

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

式中，F為煤炭資源評價綜合評分值；(Ni.為內部條件評價指標體系第i=項指標評分分值；(Zni為內部條件評價指標體系第i=項指標權重值；(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重值；i==1，2，……，n（n為各評價區(qū)參數個數）依據公式帶入各評價單元評價值，即可計算出個評價區(qū)內部條件、外部條件及綜合條件評分值，根據評分值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。

根據本次收集的17個勘查區(qū)報告資料，對各勘查區(qū)內部條件及外部環(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)的評價參數采用3號煤層的各項參數指標。

表1 勘查區(qū)內部、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)為采礦權優(yōu)先設置方向，王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)為探礦權優(yōu)先設置方向。根據本次綜合評價結果結合晉城市礦產資源總體規(guī)劃的煤炭產業(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)作為探礦權爭取方向。

4 結語

通過收集晉城礦區(qū)內勘查區(qū)地質資料，依據大量基礎數據，考慮評價單元內部條件及外部環(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，結果具有量化指標明確、結果實用性強、可信度高等特點。煤炭資源評價結果表明：勘查區(qū)內17個經評價的勘查區(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)作為采礦權優(yōu)先設立方向，王寨詳查區(qū)、柿莊詳查區(qū)、石堂詳查區(qū)作為探礦權優(yōu)先設立方向。本次煤炭資源評價結果為晉城礦區(qū)煤炭資源下一步勘查方向提出了指導性意見，為后續(xù)規(guī)劃提供了有利依據，有利于優(yōu)質資源的合理開發(fā)和利用。