序

我國煤田地質(zhì)勘探，目前除地球物理測井外，鉆探裝備仍相對(duì)落后。20世紀(jì)5060年代，主要是學(xué)習(xí)和引進(jìn)蘇聯(lián)的塔架式鉆機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、鉆桿驅(qū)動(dòng)、泥漿循環(huán)等系統(tǒng)沒有集成在一起的非車裝鉆機(jī)。鉆具是硬合金鑲牙鉆頭，采用常規(guī)單動(dòng)取芯管，鉆進(jìn)效率較低，巖芯采取率也不高。20世紀(jì)80年代末，煤田地質(zhì)勘探隊(duì)伍基本上是從找礦普查到詳查精查，主要是資源調(diào)查方面的勘探。具體就是常規(guī)取芯，對(duì)煤芯分段采樣甚至剔除夾矸，化驗(yàn)指標(biāo)基本為全工業(yè)分析。浮沉試驗(yàn)也基本是1��4kgL一個(gè)密度級(jí)，主要用來確定煤質(zhì)牌號(hào)和對(duì)該密度級(jí)浮上物的煤質(zhì)（精煤）有一個(gè)初步了解。

平朔集團(tuán)公司是我國大型露天采煤基地之一，從20世紀(jì)80年代初中美合作經(jīng)營安太堡露天煤礦就開始引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行地質(zhì)勘探，在露天煤礦地質(zhì)勘探方面積累了先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)。書中介紹了兩種勘探模式：一是車裝鉆機(jī)三翼牙輪鉆頭無巖芯鉆進(jìn)和常規(guī)或繩索金剛石鉆頭取芯模式。該模式最大的特點(diǎn)是煤芯采取率高，整層煤芯為一個(gè)樣，分4個(gè)粒度級(jí)，其中3個(gè)粒度級(jí)分9個(gè)比重級(jí)做簡易浮沉試驗(yàn)，出累計(jì)加權(quán)平均的浮沉試驗(yàn)報(bào)告和綜合煤質(zhì)結(jié)果，初勘階段還做1��4kgL密度浮上物與配樣模擬精煤及洗中煤和煤泥產(chǎn)品做全工業(yè)分析、元素及形態(tài)硫分析。二是雙管反循環(huán)取粉樣鉆機(jī)，對(duì)煤層每0��9m進(jìn)行分層采樣，僅做全工業(yè)分析。然后得出分高灰段和低灰段及全層的加權(quán)平均煤質(zhì)，取芯孔是較大網(wǎng)度間隔布置，取粉孔是在取芯孔的基礎(chǔ)上加密采樣勘探以精準(zhǔn)控制可采煤層厚度及灰分硫分的變化，最密間隔達(dá)到50～80m，所有鉆孔均進(jìn)行測井�？碧匠晒�有：①通過分析整理鉆探、測井及煤層化驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立鉆孔數(shù)據(jù)庫和煤層煤質(zhì)二維模型及三維塊體模型；②對(duì)分區(qū)域的煤層及其引申的產(chǎn)品區(qū)域化變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷；③建立各種變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；④掌握各層煤加工產(chǎn)品煤的洗選性。這樣勘探得到的好處有：①控制的精準(zhǔn)性，主要指對(duì)煤層可采厚度（特別是風(fēng)氧化區(qū)）及灰分、硫分加密勘探并建立礦模，為礦山企業(yè)年度、月度開采及商品煤計(jì)劃的制定提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；②事先預(yù)測性，通過對(duì)所要開采地段可采煤量及原煤煤質(zhì)的計(jì)算，由原煤煤質(zhì)預(yù)測產(chǎn)品回收率及煤質(zhì)，為科學(xué)合理制定商品煤品種、質(zhì)量、數(shù)量計(jì)劃提供可靠的技術(shù)依據(jù)，并指導(dǎo)配煤和商品煤生產(chǎn)；③提出煤質(zhì)效益優(yōu)化方案，進(jìn)一步挖掘企業(yè)的某些潛能。掌握了所開采地段各煤層儲(chǔ)量及灰分、硫分特征，獲得了分區(qū)域產(chǎn)品煤質(zhì)、回收率及脫硫性的統(tǒng)計(jì)推斷結(jié)果和加工商品煤的優(yōu)劣性，就能推薦出客觀的、最優(yōu)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和提質(zhì)降硫的方案�？傊�，這使得勘探采樣與配煤及選煤廠洗選加工產(chǎn)品建立起有效的聯(lián)系，通過數(shù)據(jù)和科學(xué)預(yù)測，可使煤礦企業(yè)的商品煤生產(chǎn)、銷售、利潤預(yù)測、目標(biāo)管理置于可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。

作者在了解自然資源特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合露天礦開采和選煤廠工藝等配置資源，再對(duì)接煤炭市場提出了煤炭企業(yè)為爭取最大利潤應(yīng)采用的一系列合理的應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略，即調(diào)用一切資源，為達(dá)成某一特種目標(biāo)而采用的一切手段和措施。在戰(zhàn)略分析中，作者引用了SWOT模型分析法、機(jī)會(huì)成本及煤電一體化對(duì)沖風(fēng)險(xiǎn)的概念，對(duì)露天礦提升煤質(zhì)效益的策略進(jìn)行了較為客觀的研究，提供了可供選擇的更優(yōu)化的途徑。

本書在煤質(zhì)數(shù)據(jù)分析和管理方面的創(chuàng)新性思路及方法主要有以下幾個(gè)方面：

（1）用鉆探煤芯樣做浮沉試驗(yàn)，通過模擬洗選工藝和邏輯計(jì)算，得出產(chǎn)品回收率及質(zhì)量指標(biāo)，建立起原煤灰分、硫分預(yù)測產(chǎn)品煤回收率及質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系，如主再洗工藝的洗精煤、洗中煤及全（包括煤泥在內(nèi)的全部）回收率與原煤灰分之間的線性關(guān)系，洗精煤、洗中煤產(chǎn)品硫分與原煤硫分之間的線性函數(shù)關(guān)系等。通過區(qū)域化變量概念的延伸，即把區(qū)域化變量概念從原煤延伸至產(chǎn)品，不同位置的煤炭，進(jìn)入一定的選煤廠工藝系統(tǒng)，就會(huì)得出可預(yù)測的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。這樣做的好處是突破了少數(shù)大樣預(yù)測煤質(zhì)帶來的在樣本數(shù)量上嚴(yán)重不足的困境。把產(chǎn)品煤質(zhì)及回收率和原煤洗選脫硫性的預(yù)測也置于區(qū)域性的變化預(yù)知上。同時(shí)該方法一孔多用，把僅是資源評(píng)價(jià)的勘探擴(kuò)展到產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性預(yù)測上，極大地提高了鉆孔的利用效率，其回歸公式可用于預(yù)測性評(píng)價(jià)商品煤品種及其產(chǎn)量和煤質(zhì)。該預(yù)測方法和手段在國外有廣泛的應(yīng)用，但在國內(nèi)平朔礦區(qū)之外的其他礦山卻幾乎沒有采用，建議在我國露天礦山學(xué)習(xí)和推廣應(yīng)用。

（2）在形態(tài)硫研究方面，建立了有機(jī)硫及黃鐵礦硫與全硫的數(shù)學(xué)模型，如建立了原煤和粉原煤及洗中煤的有機(jī)硫與全硫之間的對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系、黃鐵礦硫與全硫之間的線性函數(shù)關(guān)系；建立了洗精煤的有機(jī)硫及黃鐵礦硫與洗精煤全硫之間線性函數(shù)關(guān)系。建立起主再洗工藝加工出的產(chǎn)品（包括洗精煤和洗中煤）有機(jī)硫與產(chǎn)品灰分之間非線性負(fù)相關(guān)函數(shù)關(guān)系、黃鐵礦硫與產(chǎn)品灰分之間的對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，并從地質(zhì)成因、形態(tài)硫賦存和加工特點(diǎn)方面予以詮釋。該研究不僅利用數(shù)據(jù)優(yōu)勢完善了某些煤質(zhì)理論，還了解和掌握了不同區(qū)域、不同煤層在洗選加工過程不同灰分產(chǎn)品中的賦存和脫硫性，對(duì)硫分控制和脫硫率的預(yù)測具有理論和實(shí)際指導(dǎo)意義。

（3）提出4號(hào)煤上分層高灰段和下分層低灰段分層開采和洗選的方案，并從多方面找到理論依據(jù)。如從統(tǒng)計(jì)推斷得出的精煤回收率，洗選性及顯微煤巖鏡質(zhì)組含量和－1��40kgL密度級(jí)的產(chǎn)率予以闡述。通過在垂向上以宏觀煤巖類型描述的柱狀圖及與之對(duì)應(yīng)的地球物理測井密度計(jì)數(shù)率確定分層開采的界限。這里實(shí)際上指出了－1��40kgL密度級(jí)的產(chǎn)率是判斷適宜主再洗加工精煤的關(guān)鍵，而地質(zhì)人員僅僅依靠每一個(gè)鉆孔都有的測井曲線就能很容易判別。

（4）該書給我們建立起這樣一個(gè)概念，煤質(zhì)工作首先是一個(gè)地質(zhì)工作，因?yàn)橹挥羞@樣，才能預(yù)測煤質(zhì)和產(chǎn)品，才能站在企業(yè)戰(zhàn)略的高度上制定經(jīng)營策略，進(jìn)行目標(biāo)管理，才能從源頭進(jìn)行煤質(zhì)控制。其他的煤質(zhì)管理工作也很重要，但那是下游的過程控制，是地質(zhì)對(duì)煤質(zhì)預(yù)測的實(shí)現(xiàn)。

（5）在露天礦提升煤質(zhì)效益策略的研究中，首先建立起煤質(zhì)效益的概念，闡述了包括發(fā)熱量效益、硫分效益及回收率效益3種既對(duì)立又相互依存的關(guān)系�？傮w思路是分析各種資源的優(yōu)勢和劣勢，趨利避害，全面合理利用資源，提高資源回收率，將優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品外運(yùn)銷售，劣質(zhì)煤源通過控股坑口電廠就地消化。這不僅使礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最佳，也減少了鐵路運(yùn)力的浪費(fèi)和煤灰污染物對(duì)我國東南部地區(qū)的排放，真正體現(xiàn)了高效、節(jié)能、環(huán)保，利國利民。

總之，本書給出了露天礦一整套煤質(zhì)科學(xué)管理的模式，即勘探采樣化驗(yàn)和建立各煤層地質(zhì)及煤質(zhì)模型；進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量及回收率等統(tǒng)計(jì)推斷分析并建立其與原煤灰分、硫分的預(yù)測模型、進(jìn)行商品煤品種質(zhì)量及產(chǎn)量預(yù)測；結(jié)合礦山工藝及設(shè)備資源配置，對(duì)接煤炭市場，提出提升礦山煤質(zhì)效益的思維模式。該書思路和方法有新意，支撐數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，具有說服力，創(chuàng)新性亮點(diǎn)也較多。除在煤質(zhì)理論方面的貢獻(xiàn)外，本書在評(píng)價(jià)性預(yù)測方面價(jià)值也很大，具有軟科學(xué)成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化的價(jià)值。盡管本書分析的是平朔礦區(qū)的煤質(zhì)及其洗選性數(shù)據(jù)，煤質(zhì)賦存及洗選工藝的不同，得出統(tǒng)計(jì)推斷結(jié)論及建立起的數(shù)學(xué)模型也不一樣，不能直接套用，但在數(shù)據(jù)的分析方法、管理模式及提質(zhì)降硫方面的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)采選一體的露天礦山企業(yè)都是具有借鑒意義的，值得同類礦山企業(yè)推廣和應(yīng)用。

前言

中煤平朔集團(tuán)有限公司（以下簡稱平朔公司）是國務(wù)院國資委管理的中國中煤能源集團(tuán)有限公司（以下簡稱中煤集團(tuán)）旗下的核心企業(yè)，是我國重要的動(dòng)力煤生產(chǎn)基地，是全國十三個(gè)億噸級(jí)煤炭基地之一。其前身平朔煤炭工業(yè)公司負(fù)責(zé)平朔礦區(qū)的開發(fā)與建設(shè)，組建于1982年，直屬原煤炭工業(yè)部，1997年6月并入中國中煤能源集團(tuán)有限公司，2012年8月，實(shí)行集團(tuán)化運(yùn)作，成立中煤平朔集團(tuán)有限公司。1987年投產(chǎn)的平朔安太堡露天煤礦是我國改革開放初期最大的中外合作經(jīng)營項(xiàng)目, 項(xiàng)目三年準(zhǔn)備、兩年建設(shè)，以三高一快的平朔速度譜寫了中國煤炭工業(yè)建設(shè)史上的輝煌篇章，推動(dòng)我國煤炭工業(yè)露天開采水平一步跨越三十年，被譽(yù)為中國改革開放的試驗(yàn)田；2006年自主建成投產(chǎn)的平朔安家?guī)X露天煤礦項(xiàng)目首創(chuàng)露井聯(lián)采模式，被譽(yù)為中國煤炭工業(yè)的新標(biāo)桿；2013年投產(chǎn)的東露天礦首次引入全球最大的半連續(xù)工藝技術(shù)，開創(chuàng)了我國綠色開采的先河；2010年平朔公司原煤產(chǎn)量首次突破億噸大關(guān)，建成了我國首座單一礦區(qū)露井聯(lián)采億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)企業(yè)。

平朔礦區(qū)地處山西省寧武煤田北端，面積380平方千米，保有地質(zhì)儲(chǔ)量112��21億噸。2006年獲得后備接續(xù)區(qū)朔南礦區(qū)馬營堡、豐予井田探礦權(quán)證，總面積139平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量40億噸。截至2016年末，擁有煤炭資源約91��9億噸，可采儲(chǔ)量40��2億噸。平朔礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)，得到黨和國家的高度重視和親切關(guān)懷，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人先后視察平朔礦區(qū)。

經(jīng)過30多年的建設(shè)發(fā)展，平朔公司在煤炭開采技術(shù)、高效清潔生產(chǎn)、廢水廢氣治理、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面取得了較大成就，成為我國目前原煤工效及資源回收率最高的煤炭企業(yè)�，F(xiàn)擁有3座年生產(chǎn)能力2000萬噸以上的特大型露天礦，3座年生產(chǎn)能力千萬噸級(jí)的現(xiàn)代化井工礦，年入洗能力1��25億噸的6座配套洗煤廠，4條鐵路專用線總運(yùn)輸能力達(dá)1億噸，核定年總生產(chǎn)能力1��1億噸。礦區(qū)生產(chǎn)采用露井聯(lián)合開采方式，采礦工序100%實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，露天生產(chǎn)資源回收率95%以上，井工生產(chǎn)工作面回收率85%以上。配套洗煤廠采用全重介洗選工藝，全閉路循環(huán)，自動(dòng)化綠色生產(chǎn)，有效保證了產(chǎn)品煤的質(zhì)量要求，同時(shí)也極大降低了對(duì)環(huán)境的污染。公司原煤全員工效最高達(dá)到134噸工，名列行業(yè)前茅。截至2016年末，公司資產(chǎn)總額650億元，累計(jì)生產(chǎn)原煤13��3億噸，外運(yùn)商品煤10��29億噸，累計(jì)繳納稅費(fèi)657��86億元，為推動(dòng)國家能源工業(yè)發(fā)展和帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

平朔公司高度重視煤質(zhì)管理，始終堅(jiān)持質(zhì)量第一的經(jīng)營方針，優(yōu)質(zhì)平朔煤、服務(wù)全世界的經(jīng)營理念深入人心，平朔煤品牌及質(zhì)量獲得良好口碑和用戶贊譽(yù)。

國家能源十三五規(guī)劃提出了節(jié)約、清潔、安全的戰(zhàn)略方針，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系，要求建立健全煤炭質(zhì)量管理體系，加強(qiáng)對(duì)煤炭開發(fā)、加工轉(zhuǎn)化和使用過程的監(jiān)督管理；煤炭工業(yè)發(fā)展十三五規(guī)劃明確提出，堅(jiān)持綠色開發(fā)與清潔利用相結(jié)合，推動(dòng)綠色發(fā)展，以生態(tài)文明理念引領(lǐng)煤炭工業(yè)發(fā)展，將生態(tài)環(huán)境約束轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾烤G色持續(xù)發(fā)展的推動(dòng)力，從煤炭開發(fā)、轉(zhuǎn)化、利用各環(huán)節(jié)著手，強(qiáng)化全產(chǎn)業(yè)鏈統(tǒng)籌銜接，加強(qiáng)引導(dǎo)和監(jiān)管，推進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)，促進(jìn)清潔高效利用。近年來，煤炭行業(yè)跌宕起伏，平朔公司正面臨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、原煤質(zhì)量差和低硫煤源匱乏等諸多難題，公司黨政一班人清醒地認(rèn)識(shí)到，提升煤質(zhì)是公司效益所在，明確提出由規(guī)模速度型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略目標(biāo)，進(jìn)而要求從預(yù)測預(yù)報(bào)、源頭管控、生產(chǎn)配煤、洗選加工、產(chǎn)品配裝、煤質(zhì)考核等關(guān)鍵煤質(zhì)管控環(huán)節(jié)做起，進(jìn)一步全面構(gòu)建完善系統(tǒng)的煤質(zhì)管理體系并貫穿于日常工作中，精挑細(xì)選、精益求精，千方百計(jì)把寶貴的煤炭資源采好、配好、洗好、賣好，多出精品煤、優(yōu)質(zhì)煤、效益煤。

鑒于硫分賦存的實(shí)際情況，2014年12月，平朔公司成立了由主要領(lǐng)導(dǎo)任組長，煤質(zhì)、生產(chǎn)、洗選、銷售、財(cái)務(wù)等部門有關(guān)負(fù)責(zé)人組成關(guān)于4號(hào)煤分采、單洗、配裝方案可行性研究的課題組。課題組突破只以礦坑采煤層生產(chǎn)樣為支撐數(shù)據(jù)的局限，引進(jìn)美國及澳大利亞等西方國家地質(zhì)采樣的技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，利用先進(jìn)取芯工具采得的采取率高的全煤層煤做簡易浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，充分利用平朔礦區(qū)已經(jīng)積累含測井曲線及煤層煤樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)的2600多個(gè)鉆孔資料，以及合格的煤層煤芯樣完成的800多個(gè)浮沉試驗(yàn)報(bào)告，搜集了部分新的勘探孔及相關(guān)資料和數(shù)據(jù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的整理、分析、研究，課題組提出了配洗加工商品煤的戰(zhàn)略建議：稀缺低硫的4號(hào)煤，除在安太堡礦東擴(kuò)區(qū)實(shí)施分采、下分層加工平一精煤外，其上分層、東露天礦及安家?guī)X礦的4號(hào)煤均應(yīng)最大限度提高回收率以有效配高硫精煤，而高硫的9號(hào)及11號(hào)煤宜全系統(tǒng)洗選以充分達(dá)到提質(zhì)降硫的目的。

課題組充分結(jié)合平朔公司煤質(zhì)、工藝、地理位置等實(shí)際情況，不僅從專業(yè)的角度認(rèn)真分析研究了煤質(zhì)效益問題，特別是將工藝與管理、營銷緊密銜接，從戰(zhàn)略管控的角度，提出了煤炭企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖的理念推進(jìn)礦區(qū)煤電一體化，把低熱高硫的洗中煤、氧化煤、頂及底板煤、次要煤層的煤充分利用，坑口就地消化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

在公司的正確領(lǐng)導(dǎo)和大力支持下，課題組歷時(shí)2年多時(shí)間，從煤炭開采的源頭地質(zhì)勘探著手，從工藝、管理、營銷等角度，全面研究分析了平朔礦區(qū)煤質(zhì)賦存變化與洗選工藝裝備選擇、市場效益的內(nèi)在關(guān)系，提出了較為清晰的改善和提升路徑，并整理匯編成書。該書不僅對(duì)平朔公司制定企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、加強(qiáng)煤質(zhì)全過程管控，特別是對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益雙提升提供了重要的理論支撐，也對(duì)其他煤炭企業(yè)強(qiáng)化煤質(zhì)管理、提升經(jīng)濟(jì)效益具有一定的借鑒意義。

十三五期間，平朔公司將牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，遵循四個(gè)革命，一個(gè)合作的能源發(fā)展戰(zhàn)略思想，全面深化改革，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，以提高質(zhì)量和效益為中心，不斷增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力和抵御市場風(fēng)險(xiǎn)能力，加快建設(shè)具有較強(qiáng)國際競爭力的清潔能源供應(yīng)商。

另外，張旺同志作為課題組的核心成員，為本書的資料搜集、文稿撰寫和組織傾注了大量的心血，在此，對(duì)張旺同志表示感謝，同時(shí)也對(duì)課題組取得的成果表示祝賀。