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    煤海寻“金”

    2018-05-18 17:04:52 中煤地质报 阅读

    □  本报记者 谢玉娇 蔡一欢

    浩瀚煤海,包罗万象。除了供给我们光和热的煤炭,煤中还蕴含着有工业应用价值的锗、镓、锂、稀土等新兴战略性矿产资源。近年来,国家提倡建设节约型社会和发展循环经济,对综合开发利用煤中共伴生矿产资源予以极大重视,开展这方面的调查评价工作日益增多。虽然国内外学者对于煤中金属元素早有研究,并进行了大量的工作,但还是基本停留在“元素”研究层面。

    为了保护煤中金属矿产资源,使其得到合理开发利用,同时拓展煤炭地质工作新领域,2014年,中国煤炭地质总局承担了煤系矿产资源调查评价项目,成立了以总局为主,第一勘探局、中国矿业大学(北京)、总局勘查研究总院、航测遥感局、江苏地质矿产设计研究院、浙江煤炭地质局、青海煤炭地质局等单位参加的联合工作组,并分别在华北、东北、西北、华南几个赋煤区开展工作。中国矿业大学(北京)曹代勇教授认为,本项目首次将煤中金属元素作为矿产资源开展全国范围调查评价,从而使煤中金属元素有望成为我国“三稀”战略性矿产资源的重要来源。

    4年来,各项目组人员夙兴夜寐,跋山涉水,奔波在祖国的大地上,付出了辛勤的汗水,也收获了累累硕果。今年2月,项目成果获得中国地质学会“十大地质科技进展”的消息传来,项目人员倍感振奋,也更加坚定了他们做好项目后续工作的决心。

    近日,记者采访了部分项目人员。回首项目开展过程,大家感慨万千,我们在倾听的过程中,也记下了他们的苦与乐。

    大海捞针,圈定煤中异常区

    “煤中金属项目是对以往资料的‘二次利用’,我们通过对收集的资料进行分析,选出异常区,再进行采样、化验等,确定靶区。”项目负责人、总局科技地质部地质勘查处处长宁树正介绍说,“该项目由总局牵头,从整体上统筹把控项目的进展,制定项目规划后,各子项目开展具体工作。”

    资料收集是项目开展的第一步,也是整个项目开展的基础。这些资料中,除了原始钻探资料,还有一部分煤中金属的研究成果。“我们收集大量的矿区地质资料,如到各省地质档案馆或国家地质档案馆,或相关的地勘单位、煤矿等,收集矿区地质资料,最后结合项目工作所形成的样品数据,进行统计分析。”华北赋煤区子项目负责人、浙江局朱华雄说。

    通过煤矿原始资料中的化验数据,结合煤中元素评价指标,项目组人员可以初步判断该煤矿是否赋存有锗、镓、锂等金属元素。

    在浩如烟海的资料中寻找可能存在的金属元素并不简单。东北赋煤区子项目负责人、勘研总院张建强深有体会地说:“寻找异常区如同大海捞针。”由于黑、吉、辽三省的一些煤矿比较老,有些资料还是手写的,这给项目开展带来了一定困难,但项目组人员认真翻阅每一份资料,不放过任何一个异常区。

    据青海局勘查院祁文强介绍,西北赋煤区子项目累计查阅青海、甘肃、新疆相关地质资料共计603份。经筛选后共计收集各类资料280份,查阅论文100余篇;通过资料整理建立了煤中金属元素异常信息表,为划定煤系矿产异常重点工作区及野外采样工作打下了基础。

    资料收集与分析工作并不是一蹴而就,项目人员有计划地开展工作,资料每年都在增加,分析工作也在不断进行。“整个项目历时4年,共收集资料4000多件,分析测试数据10000多件。”华南赋煤区子项目负责人、航测局李聪聪说,“每份报告我们都要挨个找数据。”中国矿业大学(北京)秦国红博士补充道,“在开展鄂尔多斯盆地煤中金属元素矿产资源调查过程中,为了不漏掉任何一份有价值的资料,最大化前人的工作成果,除了以往的勘查报告和专题研究报告,项目组成员还每天查看最新的文献、新闻报道,以确保资料的实时性。”

    行走煤海,跋涉千里采煤样

    划出异常区,需要实地采样后再进行化验。每年夏季有两三个月的时间,各项目人员到煤矿进行采样。

    与煤矿的协调工作是大家在采样中普遍存在的困难。到煤矿采样,必须先征得煤矿同意。“由于煤矿安全压力大,在与煤矿协商时困难较多。项目组为了采到井下新鲜煤层煤样,需要耐心说服煤矿负责人,在煤矿门口等五六个小时是常有的事。”对采样前的协调工作,祁文强现在想起来还觉得头疼。为了进煤矿采样,各子项目人员充分发挥聪明才智,过程虽然曲折,但最后都达到了目的,采到了所需煤样。不仅如此,他们还跟一些煤矿的负责人成了朋友。

    “只要前期联系顺利,后期采样工作就好开展,只是煤矿条件比较艰苦。”除了与煤矿的协调工作,采样阶段,李聪聪印象最深的是采样的过程,“我们一共去了30多个煤矿,每天行程几百公里。华南赋煤区山多,很多地方开车都不能直接到矿上,需要跋山涉水。此外,有些煤矿规模较小,设备简陋,井下工作条件差,采样工作很危险且辛苦。”

    东北赋煤区采样工作有一大部分在内蒙古,露天矿较多,可以少下井,但长途跋涉也是免不了的。张建强指着中国地图说:“采样工作中,我们的行程有两万公里,从‘鸡头’一直走到‘鸡背’。”

    张建强对第一次野外调查采样工作记忆犹新。2014年,在江苏局研究院朱士飞的指导下,张建强一行到内蒙古芒来煤矿采样。那是一个露天矿,进入煤矿时天气很好,一切都很顺利。然而,采样时忽然起了风,煤灰开始四处飞扬,没多久又下起了雨,煤灰和着风雨袭来,大家无处可躲,一时间,浑身上下包括耳朵眼里和鼻孔里都是“煤水”。采完样,大家浑身湿漉漉、黑乎乎地回到了宾馆,此刻,他们最想做的事就是洗个热水澡。然而,宾馆那天居然没有热水,他们只好用凉水洗了一下身上的煤灰,冻得上牙打下牙。

           最令张建强印象深刻的是二连盆地的采样工作。那次,他们去几个煤矿采样完毕已经是下午五点,天渐渐黑了,路越来越不好找,他们反复把导航放大、缩小,就是找不到公路。有好几次,他们沿着小路走着走着就到了牧民家里,只好返回,再重新找路。绕来绕去,眼看汽油就剩下最后一格,他们觉得“这次恐怕要在草原上过夜了”。后来,他们看到了一辆拉煤的大车,决定跟着往前走,碰碰运气,结果到最后真找到了公路。回到驻地已是凌晨两点多,大家已经饿得前胸贴后背。从此,他们记住这个教训,不论什么时候出去,车上都要放些吃的。

           青海有些煤矿海拔在4200米左右,在那里采样,对身体素质是巨大的考验。露天矿还好一些,如果下井,就更考验体力。一次,西北赋煤区子项目负责人、青海局勘查院陈磊带领项目人员到海塔尔煤矿采样。那次恰逢猴车检修,他们不得不从风井步行至矿井工作面。风井巷道地面湿滑、坡度较大,一不小心就会摔倒。陈磊和矿工走在最前面,带领大家走了大约3公里才下到工作面。煤样采完,他们收获满满——每个人都背着四五十斤的煤样,又从井下走回地面。这次采样共花费7个小时,从早上8点下井,到下午3点才回到地面,其间,他们每个人只喝了一瓶水,上来的时候已经筋疲力尽。

    跟煤矿打交道,脏和累是免不了的。采样的时候,华北地区正是一年中最热的季节,项目人员头顶烈日,冒着粉尘,有时一天要采两个矿区,煤样有几十件,重量达数百公斤,为了尽快寄出样品,采样后要马上去托运点,包装寄送样品,回到驻地晚上九十点钟才吃晚饭是常态。“一天的工作结束,我们的样子比煤矿采掘工人还难看。”朱华雄调侃道。

    朱士飞总结道:“在野外考察中,我们行过煤海,爬过山坡,穿过河谷,越过沟壑,白天编录,夜里绘图,有苦有乐!”

    精细严实,检测金属元素含量

    江苏局研究院作为煤中金属项目的主要参与单位,不仅指导前期野外样品采集,而且负责煤质测试分析、报告编写工作。

    每次采样完成后,各项目人员都及时把煤样寄到江苏局研究院。煤质测试分析工作主要由该院检测中心完成。为更好地完成此项工作,检测中心添置了等离子光谱、等离子质谱、原子荧光光谱仪等仪器,朱士飞、秦云虎、徐辉、徐晓琴等16人参与到此项工作中。

    检测中心接到样品后,由徐晓琴统一调度,并随时与委托方联系,根据项目的时间安排合理分工。管理组3人负责接样,收到样品后一天之内开出制样单、检测任务单(标明应交结果的日期)。制样组组长立即分配制样任务,制样人员按规范进行制样,及时把样品送给检测组进行检测。检测组组长分配检测任务,按时提交检测结果。每一个环节都由组长直接对接,合理分配任务并调动人员,按时完成每个环节的任务。

    为确保检测结果的准确性,检测中心对于化验出的富含金属元素的煤样都进行了第二次测定。通过煤质分析,可以准确确定煤样中金属元素的含量。“煤中金属项目的煤质分析工作与其他样品有所不同,一个煤样需要用三四种方法才能完成检测,所以检测一个样品等于三四个其他样品的工作量,而且该项目样品制作、分析的周期比其他样品更长。”检测中心员工徐辉说,“在做煤中金属项目煤质分析工作的同时,我们还有很多其他工作要做,任务量很大。单位有计划地分配任务,我们将各项工作穿插进行。为保质保量按时完成任务,我们常常加班加点。有些住得离单位近的同事晚饭后再回单位加班,经常晚上11点才回家。”

    对检测完毕的数据,检测人员会对检测原始记录进行初级审核,之后交到管理组进行数据的汇总、整理,再交给审核人员进行报告的二级审核,审核中如果发现检测数据有疑问,立即开具相应的复查通知单进行复核,确认数据合理无误后送至报告签发人(技术负责人)处进行第三次审核,在确认所有数据合理准确后方签发报告。根据检测报告,项目组进行进一步分析研究,判断该矿区的金属元素是否具有开采利用价值等。

    “集中”汇总,高效率编制报告

    一勘局原先和浙江局一起开展华北赋煤区子项目的工作,2016—2017年负责煤中金属项目的汇总工作,主要任务包括对报告章节进行安排、对项目进行成果提炼、作专题报告等。此外,一勘局还要与各个子项目人员进行沟通协调,以统一进度,并与专家对接,组织专家对成果进行研讨。2016年,一勘局邓小利休完产假回到单位,开始加入到该项目中,成为项目骨干之一。

    邓小利是该项目中为数不多的女同志。虽然家中有宝宝需要照顾,但她在工作中表现得毫不逊色,从未因为私事耽误工作。表现出色的背后是默默的付出。有一次,为做好一份汇报急需的PPT,邓小利从晚上8点一直工作到第二天10点。“感觉自己真的是身体不如以前了,有点儿扛不住了。”说起这些,她笑眯眯的。

    “家庭工作两不误”很难做到,但邓小利基本上能两者兼顾。谈起“秘诀”,她脸上露出小小的得意:“每次需要出差的时候,我都提前打听好项目研讨如何安排、自己需要哪个时段‘出场’,订好票当天往返,这样就不耽误晚上回家照顾孩子。工作中,大家都比较照顾我,常常把项目阶段性总结研讨会召开的地点定在邯郸,这样我可以减少出差时间,也更有利于保证工作时间。”

    每次编写报告,主要项目人员都会集中到一个地方一起工作,邓小利需要连续几天出差。这时候,她总会妥善安排好家里的事情,将孩子交给老人照顾,集中精力投入到工作中,争取高效率地完成工作。“还记得有一次编报告,我们几个在总局附近的一个宾馆住下,连续几天都是饭堂、总局、宾馆,三点一线。”邓小利说。

    “每天从早8点干到晚8点,除了中午吃饭的时间能‘放风’以外,大家都在会议室编写报告,边写边讨论。”勘研总院的黄少青对每次“集中”都印象深刻,“去年,我们有一段时间连续三次在邯郸、徐州、西安编写报告。虽然很辛苦,但效率极高。”

    成果报告编制是项目实施的最后阶段,也是最重要的环节。中国矿业大学(北京)博士秦国红从2014年开始参加项目工作,从事鄂尔多斯盆地煤中微量元素部分的基础研究。工作中,她始终脚踏实地,勤奋刻苦,勇于探索。通过对大量测试分析数据的深入研究,煤中金属元素的分布特征、赋存规律及成因机制取得可喜进展,为评价区划分和资源量估算奠定了基础。她说:“编报告就像盖楼房一样,前期资料收集分析、样品采集与测试分析就如同打下了坚实的地基,而后期的成果分析与报告编制才是整个建筑的核心与主体。不论是对煤中金属元素分布赋存与成因研究,还是煤中金属元素的资源量估算,都需要我们凭借专业的基础知识,静下心来一步一个脚印地仔细分析,在此过程中还要对前期工作不断核实,以确保研究成果的可靠性与科学性。”

    目前,成果汇总和报告编制工作仍在进行中。项目人员正集思广益,做好后续工作。

    一分耕耘,一分收获。四年的工作中,项目人员用努力换来了丰富的成果。该项目在系统收集和分析整理资料的基础上,以我国煤炭资源的综合高效利用为出发点,主要从富集程度、经济性出发,按照煤中金属、煤中金属矿产资源和煤中金属矿床3个层次开展了全国煤中金属分布赋存规律研究及煤中金属矿产资源评价,初步摸清了我国煤中金属矿产资源家底,确定了煤中金属综合评价指标,总结了煤中金属研究方法,估算了我国煤中金属矿产资源量,首次划定了煤中金属矿产资源成矿带,对重点研究区深入研究煤中金属元素分布规律、赋存状态、成因,进行了资源量预测;圈定了煤中金属元素地质工作远景区,提出了一套适合我国煤炭可持续发展的综合性开发利用建议及措施,为我国煤炭资源主管部门和地方政府制定政策提供了地质依据。

    项目开展过程中,众多单位一线科研技术人员接受了煤岩煤质、煤系共伴生矿产理论和研究方法方面的培训,培养博士研究生3名,硕士研究生8名,1名项目成员晋升为教授级高级工程师,4名项目成员晋升为高级工程师,1人获得国务院特殊津贴,1人获得江苏省“333工程”中青年学科带头人,1人获得2015年度“河北省煤炭工业优秀科技工作者”,共发表学术论文20余篇。

    正如浙江局科技地质处处长朱华雄所说,“煤不仅仅是一种能源矿产,还是一个巨大的金属资源和共生放射性资源矿产的宝库,是循环经济的一个重要发展方向。”煤层中镓、锗、锂等“三稀”金属矿产、煤系砂岩型铀矿、煤中金属等与煤相关矿产资源调查评价取得重大进展,充实了“煤炭资源”术语的内涵,扩展了其外延,显示了煤系矿产资源综合开发利用的广阔前景。

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