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    • 论文
    主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

    煤炭矿区总体规划编制中的几个主要问题研究

    2021-03-26   来源:煤炭工程   作者:王和德

      矿区总体发展规划是对矿区建设规模、井(矿)田划分、煤矿生产能力、建设顺序、地面配套设施以及矿区环境保护和其他外部关系等进行的全面规划,是指导矿区稳定协调持续发展、决定矿区长久发展格局的需要。按照规定,煤炭资源开发必须编制矿区总体规划,经批准的矿区总体规划,是煤炭工业发展规划、煤矿建设项目开展前期准备工作和办理核准的基本依据。但由于矿区地质等具体条件的千差万别,各单位在编制矿区总体规划中都可能会遇到一些新的问题,也有的对于一些类似的问题处理却并不相同。本人根据多年来从事矿区总体规划编制和评审的体会,将其中的部分问题的处理办法和经验汇编与此,以供大家讨论和借鉴。

      

      1 地质资料的把握与处理

      

      1.1 预测资源量的计量问题

      

      《煤炭工业矿区总体规划规范》规定,矿区煤炭地质资源量应为经评审备案的勘查地质报告提供的查明资源量的总和。该规定并不包括“预测的资源量(334)?”,原因是“预测的资源量(334)?”仅是对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤质、煤层产状、构造等均有所了解后所估算的资源量。其勘查工作程度仅达到了预查阶段的工作程度要求。属于潜在煤炭资源,有无经济意义尚不确定。

      

      对于 “预测的资源量(334)?”是否可以纳入于矿区总体规划的地质资源量中,在以往的许多矿区总体规划的编制和评审过程中,意见分歧较大,有的按一定比例折算后纳入,有的则根据《煤炭工业矿区总体规划规范》的规定全部不纳入。实际上不少的矿区地质勘查报告多是在不同单位、不同时期、不同勘查阶段的地质报告的基础上完成的汇编地质报告,其中产生的“预测资源量(334)?”多是因为矿权问题、时间问题未能尽快提高地质勘查程度,有的“预测资源量(334)?”确有因地质条件复杂、煤层赋存条件不好等属于尚难确定其经济意义的估算储量,但比较多的则属煤层赋存条件和矿井开采技术条件基本明确、资源储量有保证而仅是因为勘查程度不够而造成的。因此,根据本人设计评审经验和该问题的实际情况,建议按30%~60%折算后纳入,其中井田(勘查区)地质条件简单或中等、煤层赋存条件较好、矿井开采技术条件较好的取大值,反之取小值。

      

      1.2 对于60%左右的地质勘查程度的把握

      

      矿区的地质勘查程度直接影响到矿区井田划分、矿井生产能力及矿区建设规模的确定。国家发展改革委2012第14号令《煤炭矿区总体规划管理暂行规定》[3]规定,编制煤炭矿区总体规划应当在普查和必要的详查地质报告基础上进行,详查及以上区域面积占矿区含煤面积的60%左右。如何判定矿区地质程度是否满足矿区总体规划要求,详查及以上区域面积和矿区含煤面积的确定很重要。这里的矿区含煤面积应为矿区内可用以划分井田(包括地方煤矿开采区、补充勘查区、后备区等)并符合开采规定的有效含煤面积。详查及以上区域面积应为上述矿区含煤面积内的详查及以上地质勘查程度的面积。上述两面积中均不应包括矿区范围内不能开采的城镇、村庄、河流、铁路、高速公路、地质灾害高发易发区、重要地下水资源补给区、生态环境脆弱区、自然保护区、重要水源保护区、地质灾害危险区、重要风景区、重要历史文物和名胜古迹所在地、其他大型建构筑物和重要设施等需留设的永久煤柱的面积,也不包括煤层埋藏深度大于规定深度区域的面积,其中的地方煤矿集中开采区不管其地质勘查程度如何,均可视为祥查勘查程度以上。矿区总体规划编制内容中应包括上述两面积的确定过程和占比计算结果,以明确矿区地质勘查程度对于编制矿区总体规划的符合性。

      

      1.3 关于煤层埋藏深度的把握和处理

      

      正确把握煤层的埋藏深度,这不仅影响到矿区60%的要求的是否满足,而且还影响到单个煤矿设计能力的确定等。

      

      近年来,国家行业主管部门曾先后在《煤矿安全规程》、《煤矿建设项目安全审核基本要求》等多个文件中对该问题进行了规定和要求。国家煤监局在项目核准时也越来越重视该问题。相关规定归纳起来主要有下列几条:新建大中型矿井开采深度(第一水平)不应超过1000m,其中新建煤与瓦斯突出矿井第一生产水平开采深度不得超过800m;改扩建大中型矿井开采深度不应超过1200m;小型矿井开采深度不应超过600m。考虑到国家不允许新建30万t/a以下矿井、新建大中型煤矿以后有再进行改扩建的可能性以及在矿区总体规划所依据的地质勘查资料中尚难确定某区域是否为“双突”或存在冲击地压等情况,因此,矿区总体规划中划定矿区范围和划分井(矿)田时其考虑的煤层埋藏深度可达1200m但不应超过1200m。

      

      2 矿区范围的确定及合理性论证

      

      矿区范围是矿区总体规划中的一个十分重要的内容。其范围的确定受很多因素的影响,如地面的国铁干线、高速公路、重要河流、保护区、风景区、各类专项规划区、地面大型构筑物、行政区划边界等,地面以下的地质构造、煤层露头(含隐伏)、煤层赋存边界等自然边界或是经纬线、勘探线、钻孔连线等人为边界。近十多年来,我国新规划的煤炭矿区基本呈现三种类型:一是大型连续煤田的一部分;二是由小型孤立赋煤盆地所形成;三是由近距离的多个小型孤立赋煤盆地所形成。前二种类型的矿区形状均为一封闭的不规则多边形,而第三种类型则为多个封闭的多边形所组成。

      

      2.1 属于大型连续煤田一部分的新矿区范围的确定

      

      国家批复十四个大型煤炭基地后,全国除新疆外已少有未开发的整装煤田,近十多年来,由于部分老矿区开发规模格局发生了较大变化或新增了部分资源,需要在大型煤炭基地批复基础上或新增划部分矿区或对原矿区总体规划进行修编,但新规划或修编的矿区的边界须与已批准的煤炭矿区或其他专项规划相衔接。并应实现无缝链接。对于已获得采矿证或划定矿区范围的矿井,当其部分井田边界拐点座标与批准的矿区相应边界不同时,应据其作为两矿区的共同拐点座标并以此确定规划矿区的相应边界,如准格尔中部矿区与准格尔矿区、邯郸矿区与峰峰矿区等。

      

      2.2 小型孤立煤田或多个近距离孤立赋煤盆地组成的矿区范围的确定

      

      近十多年来,随着地质勘查程度的提高在相近区域出现了一些鸡窝状小型孤立赋煤盆地,对于这些赋煤盆地的矿区范围的确定,除基本遵循矿区范围确定的一般基本原则外,尚需重点关注两点;一是至少要根据其全部可采煤层最大的赋存边界为界,可以是煤层赋存厚度零点连线,也可以适当大一些;二是当有国家规定的限采、禁采等敏感保护目标(包括超规定深度开采范围)位于矿区边界时,应按规定留设永久保护煤柱后将其划在矿区范围外,如甘肃窑街矿区;三是当有国家规定的限采、禁采等敏感保护目标(包括超规定深度开采范围)位于矿区边界内时,应按规定划定永久保护煤柱范围并将其保留在矿区内,其范围应计入矿区范围内但不计算永久保护煤柱量。对于多个近距离孤立赋煤盆地的矿区范围的确定,每一个孤立盆地的范围确定同上述小型孤立盆地时的确定原则相同,只是最终确定矿区范围时应视各孤立盆地距离确定,当相邻盆地相距仅数百米时可各按其最大范围圈成一个新块段,如内蒙古准哈诺尔矿区;当之间相距较远时,可保留其孤立赋煤盆地,其矿区范围即是多个孤立赋煤盆地的总和而并未形成一封闭的多边形,如内蒙古贺斯格乌拉矿区。

      

      3 矿区井(矿)田划分

      

      矿区井(矿)田划分的重要基础是地质勘查程度。“矿区总体规划应在经评审备案的矿区资源普查和必要的详查地质报告基础上进行,对决定井田划分、建设规模和煤炭利用方向的主要勘查区域应达到详查程度”[2],在此基础上,矿区井田划分一般按自然境界(地质构造因素、煤层赋存形态、煤层组与储量分布、煤层煤质分布规律、地形地物界线)和人为境界(水平或底板等高线、勘探线、经纬线、)来划分。但据近十多年来的矿区总体规划实践,除上述一般做法外,尚应注意下列几方面。

      

      3.1 适当加大井(矿)田尺寸

      

      伴随着我国的煤炭工业发展历程,我国煤矿井(矿)田尺寸也发生了由小到大的变化过程。对于大型特大型矿井,在20世纪70年代以前,大多矿井面积不超过50km2,但进入21世纪以来,通过新的矿区总体规划或生产矿井改扩建,面积超过100km2的井田已很普遍,因此,在有条件的情况下,应适当加大井田尺寸。

      

      3.2 矿区浅部存在集中的小煤矿区及地质勘查程度仅为普查区域的规划

      

      当矿区浅部存在有集中的小煤矿开采区时,可以将其多个小煤矿的井(矿)田范围及适合于地方小煤矿开采的未规划相近区域统一规整划分为地方煤矿开采区。该部分区域仅估算资源储量,不划分井(矿)田,规划规模单独统计。

      

      当规划矿区范围内存在有连续的较大区域的地质勘查程度仅为普查以下的,可将其规划为规划勘查区。当普查以下赋存区域与生产煤矿井田相邻、而将来也不满足单独建井条件的,可规划为某生产矿井的后备区。规划勘查区和后备区均应在矿区总体规划中提出地质勘查规划。

      

      3.3 在井田划分中特殊情况的处理

      

      根据近年来建设单位在办理采矿许可证及征用土地过程中的实践,对于煤矿工业场地及井筒位置位于井(矿)田范围外的办理起来比较困难,因此,在矿区总体规划中应将规划于煤层赋存范围之外的煤矿工业场地及井筒位置一并划入井(矿)田范围内。

      

      某些矿井存在着位于煤系地层之下的高承压岩溶含水层,对此类煤层的开采,《煤矿安全规程》、《煤矿防治水细则》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》等均提出了必须留设底板强防水安全煤(岩)柱、采取地面区域治理井下注浆加固底板等措施。但对于存在着大面积的位于煤层之下且突水系数远大于0.1MPa/m的高承压岩溶含水层的矿区,在矿区总体规划中对该类煤层如何处理,是否可划分井田尚未有明确规定。在矿区总体规划实践中,考虑到煤层底板隔水层存在着发生构造破坏的可能性、因突水系数大今后工作面治理工程难以取得理想效果等原因,对于该部分区域,不再划分井田而直接划分为勘查区,视以后部分邻近矿井开采后的水文地质条件的变化再行规划,如内蒙古准格尔中部矿区。

      

      4 矿区规模的确定原则

      

      矿区规模是指矿区均衡生产时期的生产能力[7]。决定矿区规模的主要条件:资源、交通运输、市场、井(矿)田开发条件、矿区合理的均衡服务年限、发展前景与远景规模等。矿区规模一般的主要由矿区内所有规划的煤矿能力(包括新建、改扩建煤矿的设计生产能力和生产煤矿的核定生产能力)所确定,但具体过程中应根据矿区实际情况确定。

      

      4.1 对单个煤矿生产能力的确定

      

      在确定单个煤矿生产能力时,更重要的是要考虑初期开采煤层的生产能力。矿井(露天矿)的规划生产能力,应根据国家行业主管部门相关规定、地质构造、资源储量、开采技术条件、煤层生产能力、技术装备、外部建设条件、市场需求和经济效益等多因素综合分析确定。矿区总体规划阶段的勘查程度一般仅达到详查,未进行勘探和三维地震工作,地质构造、煤层赋存等尚存在一定的不确定性,矿井(露天矿)的规划生产能力不宜过大。规划矿井赋存多煤层时,应在遵循国家行业主管部门相关规定基础上,统筹考虑煤层赋存、开采技术水平等条件,以初期开采煤层搭配开采、最多布置2个回采工作面、至少稳定生产20年来确定矿井的生产能力。切勿仅以矿井资源储量的丰富程度和主采煤层的生产能力确定矿井的设计生产能力,如早期版的内蒙古五间房矿区和云南大厂矿区。

      

      4.2 对改扩建矿井的生产能力认定

      

      改扩建矿井现有核定生产能力的认定在绝大部分矿区内不存在问题,但在地质勘查程度低、煤层赋存条件和开采技术条件较好、浅部小煤矿较多的矿区内就有可能存在该问题,如该类矿区总体规划中在包括小煤矿在内的规划井田就存在着是新建矿井还是改扩建矿井的认定问题,如前几年新疆的许多矿区总体规划中都存在该问题。改扩建矿井最本质的性质是最大限度地利用了矿井的现有地面建筑和设施以及井巷工程,非如此,就应该认定为新建矿井而非改扩建矿井,因为小煤矿生产能力小、地面设施和井巷工程大多不能利用或难以利用,建议该类矿井认定为改扩建矿井的基础能力最小为30万t/a。

      

      4.3 矿区规模不一定是各煤矿生产能力的简单叠加

      

      对于规划新矿区,矿区总规模系指各规划新建煤矿(包括国有重点和地方国有重点煤矿)设计生产能力的总和。但不包括规划的浅部地方小煤矿开采区的小煤矿生产能力,这部分小煤矿能力一般单独统计。

      

      对于规划有新建、改扩建煤矿的老矿区而言,当老矿剩余服务年限都较长时(一般概念至少5年以上),矿区总规模的确定同上述规划新矿区,但当个别老矿剩余服务年限不足5年,不应再计入矿区总规模,如冀中煤炭基地邯郸矿区[8-12]。

      

      对于先期全部为露天矿,而后期全部为矿井(包括新建及露天矿的接续矿井)的规划矿区而言,属于情况比较特殊的矿区,因为露天矿一般设计能力比较大、服务年限比较短,而矿井则是设计能力较小、建井、达产时间较长,当露天矿集中报废时,矿井能力很难顶替上去,易形成断层,因此,该类矿区规模可以确定为前后期两个值,如内蒙古霍林河矿区。

      

      5 结 语

      

      矿区总体发展规划是矿区煤炭建设项目开展前期准备工作和办理核准的基本依据,是指导煤炭矿区稳定协调持续发展的指导性文件。在进行矿区总体规划时,要根据矿区实际和工作经验,深刻领会和把握国家相关文件、规程规范的精髓,才能使矿区总体规划具有可批性,有利于矿区开发建设,也经得起历史的考验。对于多年来饱受争议的预测资源量取舍问题,建议按照实际情况分析、以百分比取值纳入地质资源量中。对于60%要求的把握方面,建议总体规划在正确理解基础上增加确定内容及占比等相关内容,以满足国家的重要基础性规定。对于开采深度的要求,考虑到矿区以后的发展,建议按1200m计算控制。对于矿区范围的确定,可大体根据三种情况经验确定。关于井(矿)田划分问题,提出了“对于存在着大面积的位于煤层之下且突水系数远大于0.1MPa/m的高承压岩溶含水层的区域,不能划分为井(矿)田”的观点。对于矿区规模确定原则,则重点对单个煤矿生产能力的确定和改扩建矿井生产能力的认定提出了看法。上述问题和观点,多是在矿区总体规划编制和评审过程中经常遇到的,只是个人的工作体会和经验总结,仅供同行们讨论和借鉴。


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