宮守才，王長(zhǎng)友，范岳虎

(中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

在國家重點(diǎn)推動(dòng)青海持續(xù)健康發(fā)展一系列重要舉措背景下，央企助力青海持續(xù)健康發(fā)展座談會(huì)暨戰(zhàn)略合作簽約儀式在青海西寧順利舉行，木里礦區(qū)開發(fā)建設(shè)提上日程。然而，在國家環(huán)保政策和當(dāng)?shù)丨h(huán)境容量等因素影響下，露天開采面臨巨大困難，該礦區(qū)的井工礦建設(shè)再次成為討論重點(diǎn)。

1 礦區(qū)概況

1.1 礦區(qū)資源儲(chǔ)量

木里礦區(qū)位于青海省海西州天峻縣和海北州剛察縣境內(nèi)，整個(gè)礦區(qū)分為江倉區(qū)、聚乎更區(qū)、弧山區(qū)和哆嗦貢馬區(qū)四個(gè)區(qū)。木里礦區(qū)呈北西向條帶狀展布，煤田東西長(zhǎng)63km，南北寬6.8km，總面積約430km2，木里煤田儲(chǔ)量豐富，煤層厚、煤質(zhì)好、構(gòu)造單一，地表雖海拔較高，但地形較平坦，開采技術(shù)條件較好。該礦區(qū)為青海省最大的煤礦區(qū)，其煤炭資源/儲(chǔ)量約占全省總資源/儲(chǔ)量的11%，即41.3億t。

1.2 開采技術(shù)條件

礦區(qū)位于青海省東北部，中祁連山區(qū)的大通河流域的上游南岸，屬丘陵平原地形，地勢(shì)總體上呈東南低、西北高的趨勢(shì)。含煤地層為侏羅系地層，多為復(fù)式向斜構(gòu)造，整體上呈北西西向展布。位于煤田東南端的江倉區(qū)海拔標(biāo)高為3800～3900m之間，位于煤田西北部的聚乎更區(qū)海拔標(biāo)高為4000～4200m之間，位于煤田北部的弧山區(qū)海拔標(biāo)高為3950～4200m，位于煤田西端的哆嗦貢馬區(qū)海拔標(biāo)高為4100～4300m。木里煤田呈北西向條帶狀展布，礦區(qū)東起江倉區(qū)向斜東封閉端，西至哆嗦貢馬F6斷層，南北分別為江倉區(qū)最南部的F8號(hào)斷層和聚乎更區(qū)、弧山區(qū)最北端的煤17層的露頭處。礦區(qū)內(nèi)絕大部分地段地形平坦，利于礦井工業(yè)場(chǎng)地和礦區(qū)輔助及附屬設(shè)施的選址布局。

江倉區(qū)可采煤層有12層，8、10、12、15、16、20號(hào)為主要可采煤層，其中8號(hào)煤層平均2.11m；10號(hào)煤層平均2.00m；12號(hào)煤層平均2.71m；15號(hào)煤層平均2.66m；16號(hào)煤層平均3.86m；20號(hào)煤層平均11.90m。區(qū)內(nèi)共有10個(gè)煤種，其中煉焦用煤有貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣煤、1/2中粘煤7個(gè)煤種，而非煉焦用煤有貧煤、弱粘煤和不粘煤3個(gè)煤種。區(qū)內(nèi)各煤層煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，多數(shù)為自燃～易自燃煤層。各煤層瓦斯含量較低，測(cè)定的最大值為0.4m3/d。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地表水、地下水對(duì)礦井開采影響小，水文地質(zhì)類型為“二類一型”。

聚乎更區(qū)共含有可采、局部可采煤層5～6層，其中，下1、下2兩層煤全區(qū)發(fā)育良好，為全區(qū)主要可采煤層，其中，下1煤層平均11.18m；下2煤層平均7.22m。區(qū)內(nèi)以1/3焦煤和1/2中粘煤為主，次為焦煤和氣煤，少量的弱粘煤。本區(qū)煤層瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ～Ⅱ級(jí)，屬容易自燃煤～自燃煤。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地表水、地下水對(duì)礦井開采影響小，水文地質(zhì)類型為“二類一型”。

弧山區(qū)可采煤層有11層，4、11、13、16號(hào)為主要可采煤層，其中，4號(hào)煤層平均2.26m；11號(hào)煤層平均1.02m；13號(hào)煤層平均6.54m；16號(hào)煤層平均2.63m。區(qū)內(nèi)共有9個(gè)煤種，其中非煉焦用煤分為貧煤、弱粘煤和不粘煤3個(gè)煤類，煉焦用煤分為貧瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、1/2中粘煤、肥煤6個(gè)煤類。本區(qū)煤層瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。屬自燃煤層。水文地質(zhì)條件中等，地表水、地下水對(duì)礦井開采影響較小，水文地質(zhì)類型為“二類二型”。

哆嗦貢馬區(qū)共含有可采煤層3層，分別為下1、下中、下2煤層。其中下1煤層平均3.86m；下中煤層可采厚度0.66～24.01m，平均4.14m；下2煤層平均5.36m。區(qū)內(nèi)淺-中部以1/3焦煤為主，中深部以氣煤為主。本區(qū)煤層瓦斯含量低，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ～Ⅱ級(jí)，屬容易自燃煤～自燃煤。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地表水、地下水對(duì)礦井開采影響小，水文地質(zhì)類型為“二類一型”。

1.3 規(guī)劃編制情況

木里礦區(qū)總體規(guī)劃由蘭州煤礦設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)編制，2011年取得批復(fù)，礦區(qū)劃分為8個(gè)井田和6個(gè)勘查區(qū)，建設(shè)規(guī)模為8.10Mt/a，其中：江倉一號(hào)井0.90Mt/a、二號(hào)井0.90Mt/a、三號(hào)井1.20Mt/a、四號(hào)井1.20Mt/a、五號(hào)井0.90Mt/a、六號(hào)井0.90Mt/a，聚乎更一號(hào)井1.20Mt/a、二號(hào)井0.90Mt/a；6個(gè)勘查區(qū)待進(jìn)一步勘查后再進(jìn)行規(guī)劃[1]。

經(jīng)過近幾年的勘查工作，原《青海省木里煤田礦區(qū)總體規(guī)劃》中6個(gè)勘查區(qū)的勘查程度有了階段性的提高，蘭州煤礦設(shè)計(jì)研究院對(duì)木里礦區(qū)總體規(guī)劃進(jìn)行了修編，于2015年4月修編完成并報(bào)審，截至目前暫未批復(fù)。修編的總體規(guī)劃全區(qū)共劃分為23對(duì)礦井，規(guī)劃總規(guī)模為21.90Mt/a。其中江倉區(qū)劃分為11對(duì)礦井(一號(hào)井0.90Mt/a、二號(hào)井0.90Mt/a、三號(hào)井1.20Mt/a、四號(hào)井1.20Mt/a、五號(hào)井0.90Mt/a、六號(hào)井0.90Mt/a、七號(hào)井0.90Mt/a、八號(hào)井0.60～0.90Mt/a、九號(hào)井0.60～0.90Mt/a、十號(hào)井0.60～0.90Mt/a、十一號(hào)井0.6～0.90Mt/a)，規(guī)劃生產(chǎn)能力為9.30Mt/a；聚乎更區(qū)劃分為9對(duì)礦井(一號(hào)井1.20Mt/a、二號(hào)井0.90Mt/a、三號(hào)井1.50Mt/a、四號(hào)井0.90Mt/a、五號(hào)井0.90Mt/a、六號(hào)井1.20Mt/a、七號(hào)井1.50Mt/a、八號(hào)井1.20Mt/a、九號(hào)井1.20Mt/a)，規(guī)劃生產(chǎn)能力為10.50Mt/a；弧山區(qū)劃分為1對(duì)礦井(一號(hào)井0.90Mt/a)，規(guī)劃生產(chǎn)能力為0.90Mt/a；哆嗦貢馬區(qū)劃分為2對(duì)礦井(一號(hào)井0.60Mt/a、二號(hào)井0.60Mt/a)，規(guī)劃生產(chǎn)能力為1.20Mt/a[2]。

1.4 礦業(yè)權(quán)設(shè)置現(xiàn)狀

2012年，蘭州煤礦設(shè)計(jì)研究院編制了《木里礦區(qū)礦業(yè)權(quán)設(shè)置方案》，并經(jīng)青海省國土資源廳審批。其中，江倉區(qū)規(guī)模6.00Mt/a，劃分6個(gè)礦井和2個(gè)勘查區(qū)，一號(hào)井0.90Mt/a、二號(hào)井0.90Mt/a、三號(hào)井1.20Mt/a、四號(hào)井1.20Mt/a、五號(hào)井1.20Mt/a、六號(hào)井0.90Mt/a；聚乎更區(qū)規(guī)模8.10Mt/a，劃分8個(gè)礦井和1個(gè)勘查區(qū)，一號(hào)井1.20Mt/a、二號(hào)井0.30Mt/a、三號(hào)井1.20Mt/a、四號(hào)井0.90Mt/a、五號(hào)井1.20Mt/a、六號(hào)井為勘查區(qū)、七號(hào)井1.50Mt/a、八號(hào)井0.90Mt/a、九號(hào)井0.90Mt/a；弧山區(qū)規(guī)模2.25Mt/a，劃分2個(gè)礦井，一號(hào)井1.80Mt/a、二號(hào)井0.45Mt/a；哆嗦貢馬區(qū)劃為勘查區(qū)[3]。

2 礦區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀

木里礦區(qū)開發(fā)的礦井集中在江倉區(qū)和聚乎更區(qū)。江倉區(qū)的青海奧凱煤業(yè)一號(hào)井、青海江倉能源四號(hào)井井工礦建設(shè)基本完成，由于環(huán)境整治現(xiàn)處于停建狀態(tài)，未投入運(yùn)行；江倉二號(hào)、五號(hào)井為露天開采，現(xiàn)處于停產(chǎn)狀態(tài)；江倉區(qū)其他井田尚未開發(fā)。聚乎更區(qū)淺部采用露天開采的井田已達(dá)4家，除慶華公司四號(hào)井和義海能源三號(hào)井一采區(qū)露天開采基本已結(jié)束外，興青公司五號(hào)井露天采區(qū)已建成，中鐵資源八號(hào)井、九號(hào)井露天開采礦建工程基本完成。目前，三號(hào)井為區(qū)內(nèi)唯一生產(chǎn)的露天礦，其他露天開采區(qū)均處于停產(chǎn)狀態(tài)。

3 井工礦開采技術(shù)方案

3.1 開拓方式

結(jié)合礦區(qū)勘探程度和開發(fā)現(xiàn)狀，江倉區(qū)和聚乎更區(qū)將成為木里礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)。江倉區(qū)的一號(hào)井、四號(hào)井的井工礦建設(shè)已經(jīng)基本完成，六號(hào)井也正在開展可行性論證工作。因此，聚乎更區(qū)井工礦建設(shè)可行性將是研究的重點(diǎn)。聚乎更區(qū)淺部煤層傾角一般為35°～45°，向深部逐漸變緩傾角為5°～20°，較江倉區(qū)煤層傾角小，主采煤層主要為下1、下中、下2，其中，下1、下2煤層厚度在10m左右，開采技術(shù)條件相對(duì)江倉區(qū)要好，該區(qū)井工礦宜采用斜井開拓，片盤斜井、區(qū)段石門方式，工作面?zhèn)涡辈贾谩?/p>

工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)布置三條斜井，即主斜井、副斜井、回風(fēng)斜井，三條斜井垂深一般均小于400m，為減少斜井長(zhǎng)度，減少井筒工程量，在保證正常使用和安全的前提下，井筒傾角采用20°～25°，井筒斜長(zhǎng)均不超過1000m。

三條井筒落底后，在井底布置井底車場(chǎng)及硐室。根據(jù)煤層埋深情況，井下采用多水平片盤開拓，每個(gè)水平根據(jù)情況一般劃分為3～8個(gè)區(qū)段。一般情況下各區(qū)段均布置三條區(qū)段石門，即區(qū)段回風(fēng)石門、區(qū)段帶式輸送機(jī)石門和區(qū)段輔助運(yùn)輸石門。區(qū)段高度根據(jù)煤層傾角一般按30～100m考慮，區(qū)段回風(fēng)石門布置在區(qū)段上部，區(qū)段帶式輸送機(jī)石門和區(qū)段輔助運(yùn)輸石門布置在區(qū)段下部，區(qū)段石門穿過所有可采煤層，如圖1所示。

圖1 井工礦開拓方式示意圖

由于該地區(qū)生態(tài)環(huán)境非常特殊、極為脆弱，多年永凍層厚度可達(dá)30～150m，為控制煤炭地下開采對(duì)其上部?jī)鐾翆蛹捌涞乇頁p害，需要確定大傾角煤層群開采上限，各礦井開采上限值應(yīng)根據(jù)各井田不同的地質(zhì)條件進(jìn)行確定，一般情況下距離永凍層底板55m左右[4]。

3.2 開采工藝

木里煤田各煤層均屬于大傾角急傾斜煤層，煤層淺部?jī)A角較大，往深部逐漸變緩。大傾角急傾斜煤層在我國國內(nèi)分布較廣，賦存條件均比較復(fù)雜，開采難度大，開采技術(shù)較為落后，主要采用的采煤工藝為炮采和綜采。炮采采煤工藝屬于國家要求淘汰工藝，鼓勵(lì)采用綜合機(jī)械化采煤工藝。

目前國內(nèi)部分礦井急傾斜煤層采用綜合機(jī)械化采煤法，如四川綠水洞礦、甘肅窯街礦、華亭礦等。經(jīng)過了解，理論上對(duì)于煤層傾角55°以下的中厚煤層采用綜合機(jī)械化采煤方法技術(shù)已較為成熟，配套設(shè)備也已成型。但是實(shí)際生產(chǎn)中，大多是采用綜合機(jī)械化采煤工藝的礦井，煤層傾角基本都在35°以下，超過35°的在產(chǎn)礦井相對(duì)較少。

木里煤田各礦區(qū)內(nèi)暫無投產(chǎn)的井工煤礦，僅江倉一號(hào)井和江倉四號(hào)井在建，兩座礦井煤層傾角均在45°以下，設(shè)計(jì)均采用綜合機(jī)械化采煤工藝，目前均未裝備。

對(duì)于木里煤田各礦區(qū)礦井而言，建議煤層傾角在45°以下時(shí)，推薦采用綜合機(jī)械化采煤工藝，工作面采用偽斜布置，偽斜角度控制在30°以下。工作面面長(zhǎng)不宜過長(zhǎng)，80～150m為宜。木里礦區(qū)各礦井規(guī)劃規(guī)模均在0.60～1.20Mt/a之間，由于急傾斜煤層為單向割煤，管理復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，根據(jù)各井田煤層厚度等實(shí)際情況，井下布置1～2個(gè)綜采(綜放)工作面[5-9]。

3.3 技術(shù)難題

1)高原凍土。高海拔地區(qū)寒冷濕地建井目前還存在尚未徹底解決的困難和技術(shù)難題。如多年凍土層中進(jìn)行井巷施工、支護(hù)，凍土層中的建筑物地基處理和基礎(chǔ)形式，采空區(qū)上部?jī)鐾翆酉鲁梁蛿嗔延?jì)算、隔熱緩沖墊層設(shè)置等問題有待進(jìn)一步研究、攻關(guān)。

2)高原缺氧。高海拔缺氧地區(qū)井下機(jī)械設(shè)備、人工降效問題突出，缺氧使人的體力、耐力以及工作效率大幅度下降，而工程機(jī)械尤其是內(nèi)燃工程機(jī)械則以海拔每升高1000m，功率則以下降8%～10%的梯度遞減。

3)傾斜煤層。對(duì)于傾斜、急傾斜煤層綜采工藝在國內(nèi)還處于研究實(shí)驗(yàn)階段，重慶綠水洞礦、甘肅靖遠(yuǎn)王家山礦、甘肅華亭東峽礦等雖進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，工作面單產(chǎn)能力偏低，煤層傾角30°以上的厚煤層綜采工作面生產(chǎn)能力一般在0.3～0.6Mt/a水平，進(jìn)一步提升工作面能力難度較大。

4)可燃冰賦存。青海煤炭地質(zhì)105勘探隊(duì)和中國地質(zhì)科學(xué)院資源所、勘探所在青海省祁連山南緣永久凍土帶成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品[10]，俗稱可燃冰。初步確定可燃冰賦存聚乎更區(qū)一、二號(hào)井田地表以下100～400m之間，其他井田是否分布還有待下一步勘探落實(shí)。

3.4 環(huán)境影響

木里煤田位于祁連山針葉林—高寒草甸生態(tài)區(qū)—東祁連山針葉林—高寒草甸生態(tài)亞區(qū)—大通河上游水資源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)，是黃河的重要涵養(yǎng)水源地之一，為主要產(chǎn)流區(qū)，分布有大面積的高寒沼澤和高寒草甸、濕地，生態(tài)環(huán)境極其敏感、脆弱。生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、聲環(huán)境基本處于未受影響的自然本底狀態(tài)。項(xiàng)目建設(shè)勢(shì)必要破壞當(dāng)?shù)卦嫉淖匀画h(huán)境、水環(huán)境、多年永凍土層等。

近幾年國家對(duì)青海省出臺(tái)多項(xiàng)環(huán)保政策，木里煤田開發(fā)建設(shè)取得環(huán)保許可更加困難。項(xiàng)目實(shí)施存在較大環(huán)保政策方面風(fēng)險(xiǎn)。

4 經(jīng)濟(jì)分析

4.1 投資測(cè)算

以聚乎更區(qū)八號(hào)井為例，投資范圍按設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.90Mt/a所包涵礦建工程、土建工程、設(shè)備及工器具購置、安裝工程及工程建設(shè)其他費(fèi)用、工程預(yù)備費(fèi)、建設(shè)期貸款利息和礦業(yè)權(quán)價(jià)款。估算總資金為120000萬元(含30%礦業(yè)權(quán)價(jià)款10000萬元)，噸煤投資1330元。項(xiàng)目資本金按照項(xiàng)目總資金30%考慮。其余資金按商業(yè)銀行貸款考慮，貸款利率4.90%。項(xiàng)目所需流動(dòng)資金的70%為商業(yè)銀行貸款，貸款年利率4.35%。

4.2 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)

根據(jù)謹(jǐn)慎、保守、客觀的原則，結(jié)合礦井調(diào)研情況，本次評(píng)價(jià)修正綜合原煤坑口售價(jià)555元/t(不含稅)。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)年總成本325元/t，貸款還完年總成本288元/t，其中經(jīng)營(yíng)成本175元/t。依據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第三版)》及2009版《煤炭建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》中有關(guān)規(guī)定，稅后全部投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率14.12%，稅后財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值65997.37萬元，稅后投資回收期(靜態(tài))9.28a，項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 18.46%。項(xiàng)目評(píng)價(jià)資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率14.12%，有一定盈利能力，但測(cè)算中對(duì)露天回填處理等不確定性工程考慮不全面，對(duì)地基處理等費(fèi)用也會(huì)產(chǎn)生偏差。井工礦5a左右的建設(shè)周期，未來礦井出煤必將與入青的疆煤產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，井工礦盈利情況存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)

1)政策環(huán)境。產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)因素，受國家去產(chǎn)能政策等產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策影響，項(xiàng)目核準(zhǔn)備案對(duì)該項(xiàng)目實(shí)施帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。由于高海拔因素影響，施工設(shè)備降效嚴(yán)重， 基建工期存在較大不確定性，勢(shì)必增加投資和成本風(fēng)險(xiǎn)。

2)疆煤入青。格爾木是連通西藏、新疆、甘肅等省區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)城市，也是擬建項(xiàng)目的目標(biāo)市場(chǎng)。目前敦格鐵路、庫格鐵路項(xiàng)目正加緊實(shí)施。庫格鐵路線路等級(jí)為國鐵Ⅰ級(jí)、單線電氣化，2014年底開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2019年底建成通車。敦格鐵路設(shè)計(jì)為I級(jí)單線電氣化鐵路并預(yù)留復(fù)線條件，正線長(zhǎng)度509km，2012年10月開工建設(shè)，建設(shè)工期6a，預(yù)計(jì)2018年底建成通車。庫格鐵路、敦格鐵路建成后，將進(jìn)一步溝通新疆、青海、甘肅、西藏等省區(qū)，加快沿線地區(qū)資源開發(fā)利用，加強(qiáng)疆煤外運(yùn)的保障能力。經(jīng)鐵路運(yùn)輸新疆哈密、庫車、拜城、阜康等地區(qū)焦煤、動(dòng)力煤入青，將對(duì)青海本地煤炭市場(chǎng)帶來較大沖擊，項(xiàng)目未來盈利能力將進(jìn)一步面臨考驗(yàn)。周邊主要產(chǎn)煤區(qū)運(yùn)費(fèi)估算見表1。

表1 周邊主要產(chǎn)煤區(qū)運(yùn)費(fèi)估算表

5 結(jié) 語

受2014年8月木里煤田環(huán)保事件影響，木里礦區(qū)基本停止露天開采，井工礦建設(shè)雖然在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的，但技術(shù)難度大、噸煤投資高、外部市場(chǎng)不確定等問題突出，目前該礦區(qū)啟動(dòng)大型井工煤礦建設(shè)還應(yīng)進(jìn)一步科學(xué)論證、慎重決策。