我国乃至世界的多数聚煤盆地中均发现煤与多种矿产资源共伴生赋存。据调查,全球多达31个聚煤盆地中均已发现多种能源矿产同盆共存,如怀俄明盆地、Franville盆地等就是具有代表性的煤、稀有金属、石油、天然气等多资源共存盆地。我国是矿产资源大国,矿产资源的总体特征是单一矿种矿床较少,多为多种有用组份伴生于同一矿体中(伴生矿床),或两种以上的矿种共生在同一地质构造中(共生矿床)。
袁亮院士团队在近期发表的《煤与共伴生资源精准协调开采——以鄂尔多斯盆地煤与伴生特种稀有金属精准协调开采为例》一文中,提出了煤与共伴生资源精准协调开采概念及预留走廊开采技术手段,并以鄂尔多斯盆地为例,聚焦煤与伴生特种稀有金属精准协调开采,具体分析开采所涉及的资源间作用、地下水、地表生态、多场动态信息数字化定量与采集传输的关键科学问题。
精准协调开采是以生态资源保护为前提,基于透明空间地球物理技术、多物理场耦合理论,以动态复杂多场多参量信息挖掘分析与融合处理信息技术及大数据、安全智能防控等安全开采技术为手段,精准勘探资源赋存环境,以预留走廊为基准,精准定量化确定不同叠置资源(煤、油、非常规天然气、特种稀有金属、水等)的开发模式,智能生成最优开采方案,实现多资源安全高效回收,满足国家能源需求及战略保障的科学开采方式。
精准协调开采主要涉及煤与非常规天然气、煤与油、煤与水、煤与特种稀有金属精准协调开采内容,其核心是预留走廊开采技术手段。
预留走廊开采技术手段可以精准定量确定煤、油、非常规天然气、特种稀有金属、水等叠置资源开发模式,智能生成最优开采技术方案的煤与共伴生资源科学开采方法。
预留走廊手段主要包括综合开采走廊(采煤工作面端头留设由地表至煤层上窄下宽的煤柱,油、气、特种稀有金属等竖向开采管道共同布置于煤柱内并与具体矿层内水平管道连接)、隔离走廊(采煤工作面端头留设一定宽度煤柱,煤柱另一侧进行特种稀有金属等伴生资源的正常回采)。
煤与伴生特种稀有金属开采存在一定矛盾。这是因为特种稀有金属采用地浸开采,整体过程对地下水环境的封闭性要求较高。煤层采动裂隙带扰动特种稀有金属矿层水体赋存环境或贯穿特种稀有金属矿层时,易引起地浸开采中断;同时,特种稀有金属矿层破坏活化并随溶浸液在水体环境中扩散,引发水体污染及特种稀有金属资源浪费;溶浸液沿煤层开采诱发的孔隙裂隙下渗至煤层造成煤层污染而干扰采煤工作面正常回采。
煤与伴生特种稀有金属精准协调开采安全等级初步评价标准
最后,研究人员,提出以下煤与伴生资源精准协调开采举措与建议:(1)优化资源勘探方式,加强矿产资源综合勘查;(2)优化资源开发方式,加强矿产资源精准协调开发;(3)优化矿权管理方式,完善相关财税制度;(4)建设国家级科研平台,加强相关科技攻关。