煤炭（可用作燃料的固体有机岩）

简介

碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95%以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。^[13]硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。

煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。^[21]挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。^[23]

煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。^[14]矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。^[30]

“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。^[29]水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。

“灰分”是煤炭完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布，但煤在全球的分布很不均衡，各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家，也是世界上主要产煤国，其中中国是世界上煤产量最高的国家。中国的煤炭资源在世界居于前列，仅次于美国和俄罗斯。^[22]

历史

煤炭

根据成煤的原始物质和条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。

中国是世界上最早利用煤的国家。^[10]辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。

《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。^[42]

希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。

形成

煤炭

一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。

煤炭是这样形成的吗？有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自

煤炭

但是，无可否认的事实和依据，煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤

煤炭

在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。

煤的形成年代

在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：

• 古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。
• 中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。
• 新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

分类

煤炭是世界上分布最广阔的化石能资源，主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、苏联加盟共和国(23%)和中国(12%)，此外，澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%，上述7 国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%，已探明的煤炭储量在石油储量的63 倍以上，世界上煤炭储量丰富的国家同时也是煤炭的主要生产国。^[2]

煤炭分类表

根据国家科委推荐的《中国煤炭分类方案》，我国煤炭分为十大类，一般将瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤等统称为烟煤；贫煤称为半无烟煤；挥发分大于40%的称为褐煤。

无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料，烟煤用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业；褐煤一般用于气化、液化工业、动力锅炉等。

煤炭分类表（以炼焦用煤为主）

煤炭粒度分类

国标煤炭分类

国标把煤分为三大类，即无烟煤、烟煤和褐煤，共29 个小类。无烟煤分为3个小类，数码为01、02、03,数码中的“0”表示无烟煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度高；烟煤分为12 个煤炭类别，24 个小类，数码中的十位数（1~4）表示煤化程度，数字小表示煤化程度高；个位数（1~6）表示粘结性，数字大表示粘结性强；褐煤分为2 个小类，数码为51、52,数码中的“5”表示褐煤，个位数表示煤化程度，数字小表示煤化程度低。

在各类煤的数码编号中，十位数字代表挥发分的大小，如无烟煤的挥发分最小，十位数字为0,褐煤的挥发分最大，十位数字为5,烟煤的十位数字介于1~4之间，个位数字对烟煤类来说，是表征其粘结性或结焦性好坏，如个位数字越大，表征其粘结性越强，如个位数字为6 的烟煤类，都是胶质层最大厚度Y 值大于25mm 的肥煤或气肥煤类，个位数为1 的烟煤类，都是一些没有粘结性的煤，如贫煤、不粘煤和长烟煤。个位数字为2~5 的烟煤，他们的粘结性随着数码的增大而增强。

质量指标

（1）水分（M ）

煤的水分分为两种，一是内在水分（Minh ），是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ），是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分．全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。

水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时，煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。^[40]一般水分每增加2 % ，发热量降低100kcal/kg（大卡/千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ，结焦时间延长5 一10min。

（2）灰分（A ）

煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。灰是有害物质．动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1 % ，焦炭强度下降2 % ，高炉生产能九下降3 % ，石灰石用量增加4 %。^[15]

（3）挥发分（V ）

煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高，瘦煤、无烟煤挥发分较低。^[25]

（4）

（FC ）

固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物，它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准，可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。

（5）发热量（Q ）

发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克（MJ/kg ） ，常用单位大卡斤克，换算关系为：1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ/kg .为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg （ 700okcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（ Qnet,ar） ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量（ Qnet,ar） ，它能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下，空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g （ 300kcal / kg）左右。^[32]

（6）胶质层最大厚度（Y ）

烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。^[24]动力煤胶质层厚度大，容易结焦；冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求。

（7）

（G ）

在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，它是煤炭分类的重要标准之一，是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高，结焦性越强。

应用范围

煤炭的用途十分广泛，可以根据其使用目的总结为三大主要用途：动力煤、炼焦煤、煤化工用煤，主要包括气化用煤，低温干馏用煤，加氢液化用煤等。

动力煤

（1）发电用煤：中国约1/3 以上的煤用来发电，平均发电耗煤为标准煤3

煤炭

（2）蒸汽机车用煤：占动力用煤3%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/（万吨·km）左右。

（3）建材用煤：约占动力用煤的13%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。

（4）一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的26%。

（5）生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的23%。

（6）冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动力用煤量的1%。

炼焦煤

炼煤炭

炼焦煤类包括气煤（占13.75%），肥煤（占3.553%），主焦煤（占5.26%），瘦煤（占4.01%），其它为未分牌号的煤（占 0.55%）；非炼焦煤类包括无烟煤（占10.93%），贫煤（占5.55 % ），弱粘煤（占1.74%），不粘煤（占13.8%），长焰煤（占12.52%），褐煤（占12.76%），天然焦（占0.3%），未分牌号的煤（占13.80%）和牌号不清的煤（占1.06%）。

炼焦煤的主要用途是炼焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成，一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是钢铁等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业的“基本食粮”。

中国是焦炭生产大国，也是世界焦炭市场的主要出口国。^[33]2003 年，全球焦炭产量是3.9 亿吨，中国焦炭产量达到1.78 亿吨，约占全球总产量的46%。^[3]在出口方面，2003 年中国共出口焦煤1475 万吨，其中出口欧盟458 万吨，约占1/3。2004 年，中国共出口焦炭1472 万吨，相当于全球焦炭贸易总量的56%，国际焦炭市场仍供不应求。2008 年中国焦炭产量总计约32700 万吨，2009 年1月至9月焦炭产量25276.87万吨。

中国状况

中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50%左右，占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方，煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省，这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨，占中国南方煤炭资源量的91.47%；探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。^[36]

2007年度中国能源矿产新增探明资源储量有较大增加，17种主要矿产新增大型矿产地62处，其中煤炭新探明41处大型矿产地，其中资源储量超过10亿吨的特大型矿产地有14处，净增查明资源储量448亿吨。中国已经查证的煤炭储量达到7241.16亿吨，其中生产和在建已占用储量为1868.22亿吨，尚未利用储量达4538.96亿吨。

2006年1-12月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值698,829,619,000元，比上年同期增长了23.45%；实现累计产品销售收入709,234,867,000元，比上年同期增长了23.72%，实现累计利润总额67,726,662,000元，比上年同期增长了25.34%.

2007年1-12月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值916,447,509,000元，比上年同期增长了28.06%。2008年1-10月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值1,155,383,579,000元，比上年同期增长了57.81%。

“十一五”期间是煤炭工业结构调整、产业转型的最佳时期。^[34]煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70%左右。^[37]“十一五”规划建议中进一步确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略，为中国煤炭工业的兴旺发展奠定了基础。“十一五”期间需要新建煤矿规模3亿吨左右，其中投产2亿吨，转结“十二五”1亿吨。中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，今后一个较长时期内，中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。^[35]

海关总署公布的数据显示，2014年8月份，中国煤炭进口量降至1886万吨，环比下降18.11%，同比下降27.3%，已经连降六个月，并且降幅近一步扩大。

2015年12月1日，陕西省政府网站消息，为破解煤炭市场需求不足、价格走低等难题，榆林市积极创新区域合作机制，打造终端销售市场，畅通运输网络。2015年1-10月榆林市累计销售煤炭达3.1亿吨，其中，累计销往河北省煤炭1.1亿吨、山西4000万吨、陕西关中地区2800万吨、内蒙古2400万吨、河南1800万吨、山东1700万吨、宁夏1000万吨、甘肃800万吨、北京700万吨、湖北450万吨，占榆林市煤炭销售总量的86%。^[41]

煤炭

中国聚煤期的地质时代由老到新主要是：早古生代的早寒武世：晚古生代的早石炭世、晚石炭世—早二叠世、晚二叠世；中生代的晚三叠世，早、中侏罗世、晚株罗世—早白垩世和新生代的第三纪。其中以晚石炭世——---早二叠世，晚二叠世，早、中侏罗世和晚侏罗世—早白垩世四个聚煤期的聚煤作用最强。中国含煤地层遍布全国，包括元古界、早古牛界、晚古生界、中生界和新生界，各省（区）都有大小小一、经济价值不等的煤田。

中国聚煤期及含煤地层的分布在：华北、华南、西北、西南（滇、藏）、东北和台湾六个聚煤区而各有不向。

国务院在2014年发布的《能源发展战略行动计划 (2014-2020年)》中确定，将重点建设晋北、晋中、晋东、神东、陕北、黄陇、宁东、鲁西、两淮、云贵、冀中、河南、内蒙古东部、新疆等14个亿吨级大型煤炭基地。^[4]数据显示，2013年14个大型煤炭基地产量33.6亿吨，占全国总产量的91%。^[26]

问题及措施

开采中的环境问题

（1）地表塌陷

煤炭开采多数以地下矿井开采为主，这种开采方式必然会造成地表塌陷，而且地表塌陷的面积要比煤炭开采面积大1倍左右，长时间的地表塌陷就会在平原地区出现积水受淹的现象，部分地区也会出现土地资源盐渍化的现象，这对于土地资源的破坏是极其严重的，而在山地地区严重的地表塌陷还会引起山体滑坡和泥石流，对土地资源和生态环境产生了十分不利的影响，极大的破坏了生态平衡。

（2）水资源污染

在煤炭开采的过程中会应用到很多的水资源，这些水资源一般在利用完之后不经处理就直接排放，而煤炭开采的废弃水资源对土地和地表植物具有很大的杀伤力，而且还造成了水资源浪费的现象。例如：在煤矿资源附近一般有大量的农田，如果煤炭开发中废弃的水源没有处理渗入到农田中，就会造成农作物的减产或者死亡；如果渗入到地下水中，就会对饮用水造成污染，直接威胁人类的身体健康。因此，煤炭开发中的废水排放对环境和人类造成了十分严重的灾难，必须要得到高度的重视。

（3）大气污染

在煤炭资源开发过程中，开采露天煤矿、矿场矸石自燃、煤矿层瓦斯抽排等作业活动都会产生或释放大量有害气体、粉尘，废气主要包括CO、CO2、SO2、CH4等。其中，CO、CO2、CH4会造成温室效应；SO2不仅污染空气，还会影响矿区植物生长发育，甚至会导致酸雨产生。酸雨不仅能大面积破坏森林、农作物，还会导致水质酸化而使大部分水生物死亡，更能腐蚀一些建筑物及其它室外材料。

煤炭

（4）固体废弃物污染

煤炭开发过程中会产生一种叫煤矸石的固体废弃物，这种物质是煤炭开发中最重要的固体废物，由于其没有使用价值所以被排放出来之后也是常年的堆积在一起，这种情况就会占用矿区周边大量的土地，同时其在风化之后还会产生自燃的现象，自燃后排放出的有毒气体对矿区附近的自然环境造成了十分严重的破坏，并且在遇到暴雨后堆积成山的煤矸。

（5）地质损坏

煤炭资源不合理的开发与利用会给地质环境带来严重影响。不合理开采煤矿对地质造成的危害主要有三方面，即：破坏资源、污染环境、引发矿山地质灾害。煤矿滥开采对资源破坏主要表现为地表水存储循环状态与地下水存储受到破坏，致使煤矿区域附近地表水流失、地下水位下降，不仅煤炭资源出现严重损失，土地资源也受到严重破坏；环境污染方面问题主要表现为矸石与煤层等有害物的迁移和扩散，煤矿区附近的水质、空气及土壤等环境指标严重超标：常见的矿山地质灾害有两种形式，即：井下地质灾害与地表地质灾害。煤矿区域的许多山体崩塌与滑坡都是因岩石发生移动引起的，泥石流灾害在煤矿区域附近十分常见。煤炭资源不合理的开发与利用引起的各种地质问题，不仅对煤矿区员工正常生产劳动和附近居民生活具有很大影响，而且也对煤碳企业的长期稳定发展具有制约性作用。最重要的是不合理的煤炭资源开发与生产工作引起的地质环境破坏是不可逆转的。

具体措施

1、补充并健全煤炭资源开发与环境保护相关的法律法规

在环境问题爆发的初期阶段，国家颁布及实施了《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国环境保护法》等相应的法律法规，用来约束资源开发等行为，加大对环境的保护力度，使自然资源得到更加合理的配置、并取得了明显的效果。但通过最近几年对法律法规的实践发现，这些法规虽然在一定程度上保障了煤炭开发工作，但仍然有很多地方需要改进，国家宏观调控及自然资源整合等政策在某些地区难以展开，进一步补充并健全国家相关政策及法律法规显得更加重要了。为了能使煤炭开发过程中造成的资源浪费及环境污染问题得到一定的遏制，将生态损失降至最低，应坚持预防为主、治理为辅的理念，制定用来制约矿区生态环境破坏的法律规定并严格实施，在前期，煤炭开发项目必须经过严格的审批流程，在后期，必须对其实施环境影响评价。

2、整合监管执法力量

煤炭资源开发是一个十分系统的大型工程，如果让相关部门各自分开执法，则不利于高效开展煤炭资源开发生态补偿工作，因此，要想协调统筹一系列生态补偿行动，就应筹建专职矿区生态管理部门，全权负责矿区生态补偿的相关收费、监督工作。

3、合理征收管理税费

煤炭资源生态补偿的资金管理与其实施效果密切相关。补偿资金运用必须做到公开透明、专款专用。煤炭资源开采企业应依法依规缴纳生态补偿费，为了督促企业履行生态补偿义务，可提前向企业征收生态补偿备用金。使用该项资金时，应遵守各项法律法规。除此之外，在招引治污企业来恢复生态时，财政转移支付、恢复治理基金等国家补偿资金的使用要做到公开透明，并尽量提高资金利用效率。

4、地下水环境保护措施研究

做好矿区水文地质与工程地质勘察和预测、预报工作，规范采掘，通过限高开采、分层开采等方法降低导水裂隙带的发育高度，保护含水层结构；生活污水经治理后用于农田灌溉，施工废水经处理后全部回用不外排。矿井排水主要受煤尘污染，悬浮物浓度较高，应采用高效混凝沉淀处理工艺处理；生活污水主要污染物为COD、BOD、SS，采用接触氧化工艺一体化处理设备处理，防止因地表水污染后下渗造成地下水污染；沉陷表现形式主要是地表裂缝、局部滑坡或崩塌，主要由于水位下降引发，应采用强化底板条件、减少底板突水或对特殊构造留设保护煤柱等方法有效控制水位下降，减缓对土地的沉陷影响；做好矿区水循环系统和巷道水平衡及安全支护，避免因地表水扩充或地下水涌水等造成对地下水环境与地质环境严重影响。

5、矿山地质环境保护与恢复治理措施

（1）地面塌陷：矿区内的地面塌陷主要为潜在的采空区地面塌陷，它的保护与治理恢复主要是保持井巷的顶板有一定的厚度，以保证它的安全，不至于发生地面塌陷。主要防护治理措施如下：采空区地面塌陷移动盆地外围设置截排水沟，防止地表流入移动盆地、渗入采空区；在矿山开采过程中，利用废矿石进行回填；顶板不稳固的可采用金属锚杆加金属网进行辅助支护。在开采时要加强顶板管理，以确保采场的稳固与安全；对新增采空区封闭处理，对个别分散的采空区采用混凝土砌筑岩石封闭墙隔离采空区。矿山闭坑后封闭采空区。

（2）边坡失稳：严格按照开采方案的设计要求生产，如遇岩石破碎地带，可适当放缓边坡坡度或减小坡高；距边坡顶5～8m地表设置截排水沟，防止地表入渗软岩土体影响坡体稳定；对裸露边坡植树植草，对潜在不稳定边坡设置挡土墙，设置挡土墙工程措施拦截支护废石堆、弃土堆；设置边坡稳定性监测点，定期监测，发现不稳定及时采取治理措施。

（3）泥石流：设置挡土墙工程措施拦截支护废石堆、弃土堆，修建废石堆、堆矿场外围截排水沟防治失稳隐患。废石堆、堆矿场下游山沟修建拦砂坝，防治泥石流；废石堆、堆矿场下游山沟修建拦砂坝，防治泥石流；整治被破坏或废弃的土地并覆予表土，废石堆和弃土堆复垦，种植树木，实施绿化，减少水土流失。

6、采煤工艺的优化

完善煤矿开采技术，对采掘的厚度进行重新确定，减少排出的煤矸石量，以及有效地控制底板岩层的混入量，从而降低煤的洗矸量与含矸量，改变传统意义上的垮落式管理顶板为半填充式或者填充式的管理顶板，借助煤矸石对遗弃的巷道与采空区进行填充，既够防止地表的下沉，又能够使堆放在地面的煤矸石面积减少，并且可以减轻煤矿开采对含水层的影响，有益于保护生态环境。

环保型开采

（1）创新煤炭开采技术

对煤炭开采技术进行创新首先需要考虑到煤矿清洁生产，即对煤矸石进行不出井处理，对保护物实行安全开展，主要有以下措施：首先，对煤矿巷道布置方式进行改变，可以应用半煤岩巷道及多布置煤巷布置方式，这样不仅降低矿井建设的成本，而且还可以降低煤矸石固体废物的排放量；其次，对采煤的方法及工艺等进行创新，在开采的过程中需要对厚度进行合理确定，以期降低底板岩层的混入量，从而降低原煤中的洗矸量及含矸量；第三，丰富煤炭开采方式，如短壁、房住式结合开采方式等，另外对原来的全垮落式管理顶板进行改进，比如说半充填半垮落式管理顶板、充填式垮落式管理顶板。此外，对采空区或者废弃巷道采用煤矸石固体废物进行填充，这样不仅控制了煤矸石的排放量，而且还改善了地表下沉的情况，与此同时，减少了导水裂隙带高度，由此使得地表下含水层不会因煤矿开采活动而受到影响，从而在最大程度上降低对生态环境的破坏程度。

（2）综合应用煤矸石

煤矸石尽管是一种固体废物，但是其与普通煤一样均具有燃烧的价值，并且通过提炼还可以制造成建材，因此，应该有效利用煤矸石，积极对其进行处理而实现变废为宝的目的。另外，由于煤矸石也具有一定的燃烧价值，因此，对于其可燃部分应用沸腾燃烧技术进行利用，与此同时，将煤矸石的矿物部分作为提取硫黄或制取硫酸的原料，以进一步发挥其价值。由于煤矸石的综合应用方面受到一定条件制约因素的影响，比如说经济、技术及市场等因素，因此，实现上述做法需要承担一定的财力、人力及物力等，如果选择最佳且有效的处理办法进行解决的话，则可以选择复垦的方式，即基于矸石堆场的复垦技术，可以说是生物复垦技术与工程复垦技术相结合的最佳途径，这样的复垦方式在很大程度上降低了煤矸石“变废为宝”的成本，而且还使得煤矿区域生态环境得以恢复，由此为煤矿开采与生态平衡发展共同实现提供了有力保障。

（3）地表防破坏技术

第一，针对塌陷生态破坏的治理措施。针对煤矿开采过程中出现的塌陷情况，可以应用土地复垦技术、建筑抗采动变形技术及生态工程技术等来进行治理；第二，预防开采塌陷的控制方法。对于煤炭开采过程中塌陷情况的控制方法，可以通过应用合理的开采工艺及方法来实现，以期降低地表沉陷的发生率，或者最大程度上降低地表下沉范围，由此为矿区地面建筑物稳定性提供有力保障。通常情况下，可以通过对传统的垮落式采煤技术进行创新，应用条带式采煤方法来实现预防地表塌陷情况出现的目的，由此保证在开采煤炭资源的同时，还能够确保地表的稳定性、安全性，从而实现获得更高经济效益与社会效益双赢的目的。

（4）综合利用瓦斯气体

充分利用瓦斯气体可燃的特点，推广应用新技术，建立瓦斯抽采系统，开展煤层瓦斯预抽技术，通过对煤巷中的瓦斯气体进行抽采、提纯处理，瓦斯燃烧制热发电，实现局部地区对瓦斯气体的综合利用，一方面提高了煤矿企业地下作业的瓦斯安全状况，另一方面，实现瓦斯资源的综合利用，降低了企业的运行成本，提高了企业效益。

行业发展

1、市场发展现状分析

——行业供需维持平衡

煤炭主要应用于电力、钢铁、水泥、化工四大行业。从下游主要耗煤行业的增长来看，单月产量增速随有所下滑，但依然维持在相对高位。^[27]1-8月份火电发电量22211亿千瓦时，同比增长18.47%;生铁产量40363万吨，同比增长12.76%;水泥产量117848万吨，同比增长14.66%;合成氨产量3439万吨，同比增长0.93%。^[19]

1-8月原煤产量为216485万吨，同比增长18.10%，其中8月份产量为29580万吨，同比增长13.10%，环比增长0.27%;煤炭的产量并未明显超过下游需求的增长幅度，从供需的增速来看，没有出现供大于求的状况，据渤海证券预计今年煤炭需求水平约为32.5亿吨左右，供给水平约为32.4亿吨左右，全年供需基本平衡，

——第四季度全行业基本面可能仍然保持平稳的走势

由于中央政府将节能降耗纳入各地约束性考核指标，为确保“十一五”节能目标完成，一些地区开始对高耗能产业采取限产限电或关停等强制手段，因此四季度能源需求相比以往可能面临一定的压力。

但四季度是北方冬季取暖季节，也是传统的煤炭销售旺季，冬储煤购销逐步开始，下游电厂补库存较为积极，市场交易将逐步趋于活跃，销量可能会有所增加。^[16]

两方面因素叠加，预计四季度煤价将继续保持平稳，可能会维持小幅震荡的走势。但如若出现气象专家所预期的那样，欧洲将会遭遇千年来最低气温的冬季，届时可能将会影响煤炭行业的价格走势及供需关系。

2、市场特点分析

（1）超高电煤库存再次压制煤炭供求及价格。10月上旬全国重点发电企业的煤炭库存再次攀升到了6230万吨的超高水平，库存可用天数也随之超过了21天，这一状况不仅明显降低了电力企业进行电煤“冬储”的压力，也会对动力煤的供求和价格形成压制。

（2）“寒冬”的预期及冬季煤炭储备或增添活力。进入10月份之后，又到了煤炭“冬储”时节，尽管当前电力企业的煤炭库存还维持在偏高水平，“冬储”的压力不大，但是由于是“寒冬”的概率较大，有可能对冬季煤炭供求带来加积极的影响。

（3）煤炭进口对国内煤炭供求的支撑作用或将下降。煤炭进口对未来一段时期国内煤炭供求的支撑作用或将下降的判断基于两个方面因素，其一，综合各方面情况看，国际煤炭供应及运输环境正在朝着不利于我国煤炭进口的方向发展，给未来一段时期的煤炭进口带来变数。9月份以来，澳洲动力煤价格呈逐渐上涨趋势，低发热量的印尼煤越来越成为我国煤炭进口的首选，推动了印尼煤出口价格的上扬。其二，2009年10月份、11月份和12月份我国的煤炭进口量分别达到了1113.8万吨、1265.3万吨和1638.5万吨，由于这一基数较大，四季度在上述基础上进一步增加的空间已经不大，届时煤炭消费需求的增加将可能不得不依赖内贸煤炭供应的增长来实现。

（4）2015年10月13日，海关总署发布的最新数据显示，2015年1-9月份，全国累计进口煤炭15636万吨，同比减少6647万吨，下降29.83%。此外，2015年9月份中国出口煤及褐煤73万吨，同比增加29万吨，单月出口量创2013年7月以来最高。尽管进口量不断下降，出口量不断增加，但国内煤炭市场供过于求的矛盾仍旧突出。^[12]

有利因素

（1）政策方面

总体来看，一是2008年初受雨雪冰冻灾害、春运期间运力紧张、部分煤矿停产整顿和提前放假等多重因素的影响，部分地区出现电煤供应紧张状况时，国家发改委、交通部分别发布紧急通知，要求保障煤炭供应和物资运输。

二是年中煤炭，尤其是动力煤价格迅速上涨时，国务院发布保障电煤供应的公告，国家发改委两次对电煤进行临时价格干预。

三是从煤炭行业长期健康发展出发，财政部、国土资源部加强对改革试点中分期缴纳矿业权价款的管理；国务院提高煤炭出口关税；发改委、能源局等下达“十一五”后三年关闭小煤矿计划的通知。

（2）技术方面

近几年，随着现代科学技术的快速发展，现代化的新理念、新工艺和新技术不断渗透到煤炭科学技术领域，有力地促进了煤炭科学技术的迅猛发展。

首先，勘探、开采技术水平不断提高。^[5]

其次，装备水平得到提升，高产高效矿井建设取得巨大成就。

第三，煤矿瓦斯、火灾治理等安全生产技术不断改进。

第四，洁净煤技术使得资源的综合加工利用加快发展。

不利因素

（1）煤炭市场的波动加大

煤炭价格受到诸多因素的影响，市场供需是最主要的因素。2009年我国煤炭前期投资将集中释放。短期内煤矿在建规模过大，产能过剩压力增加，而需求相对不足。短期内宏观经济发展速度放慢，电力等行业需煤量在下降。^[17]煤炭固定资产投资经历5年多的快速增长，建设规模不断扩大，产能迅速增加。这些产能的相继建成释放，将加剧产能过剩的压力。

（2）国家对安全生产的要求提高。

（1）

随着市场化的不断深入，煤炭施工企业也推向了市场，然而煤炭施工企业的管理体制还没有大的变化，机制不活。煤炭施工项目能否全面、顺利实施，解决好项目与企业的关系是关键，项目与企业间责任不明、关系模糊，激励不够，约束不严，不确定因素过多等严重影响着煤炭项目施工管理的正常实施，必须通过创新才能使煤炭项目施工管理适应现代企业制度建设的要 求。

煤炭施工企业在工程投标中存在的过渡竞争，相互压价、低价中标，仍然是普遍现象。煤炭施工企业还不能完全按照市场经济的规律运行，一些法律法规还没有健全，存在着许多人为 因素、政策导向、行业行为乃至灰色交易，但无论怎样，市场经济的潮流是不可阻挡的，煤炭施工市场的逐步完善和国际化必然要求我们的煤炭施工的项目管理要不断创新来适应市场经济运 行的规律。

投标风险类似于一般制造业中的市场风险，我国建筑施工领域实行招投标制后，施工企业基本上都要以投标报价的形式争取中标。为了获取工程项目，企业间的竞争十分激烈。一个企业如果拿不到工程项目，就无利可谈，为投标而付出的人、财、物也只能由投标企业买单。如果低价中标或招标文件中有对承包企业不利的条款，或投标报价时计算失误、漏计项目、取费不 当，或由于其他原因造成经营管理失败而亏损，再加上招标市场上的不规范操作和不正常的因素，给承包企业带来巨大的风险。

（2）原材料压力风险分析

一是所采煤层的自然赋存条件；

二是生产者的经营管理水平；

三是对国家煤炭资源的态度；

四是开采工艺的复杂程度；

五是开采投资的占用量等等。

乡镇煤矿技术水平、管理水平较 低，开采设施简单而且资金占用量小，再加上对煤炭资源的珍惜程度不够，其原煤生产成本远远低于国有煤矿水平。乡镇煤矿低50%左右，有的甚至低65%以上。因此，乡镇煤矿具有低价竞争 的优势，过度的低价竞争对国有煤炭企业的扭亏增盈和长远发展是极其不利的。

（1）调整铁路运力结构

由于运输瓶颈的影响，运力配置的失调，中国煤炭主产区的煤炭长期以来集中供应到华东、华南相对狭窄的沿海地区，而中部的湖南、湖北、江西省，西南的大部分省区及西部的部分地区由于铁路运输的运力分配问题使煤炭供应特别是电煤供应一直比较紧张。因此，应努力调整好铁路运力结构，加大对煤炭供应紧张、运力短缺地区的铁路建设投入。

（2）加快大型煤炭企业建设

中国煤炭行业的集中度还较低，煤炭开采企业过于分散，存在大量个体开采的情况，这一方面导致中央和地方政府对煤炭企业的管理难度增大，安全问题令人头痛；另一方面加剧了煤炭供给的不确定性，增加了市场的波动性。煤炭作为一种日趋减少的不可再生资源，国家应当对其开采、使用实施统一管理、统一规划，而不是放任自流。而大型煤炭生产企业在技术性、安全性、可控性等方面的优势勿庸置疑，因此，有必要对现有的煤炭资源进行有效整合。一方面，对所有不具备安全和科学开采条件的企业坚决关闭，另一方面，由政府牵头，按照市场运作方式，将大量分散的煤炭开采企业以股份制的方式，组成大型煤炭集团和基地，实行统一开采、统一管理、统一销售。

（3）积极探索新模式

煤炭与电力是密切相连的上下游产业，电力企业煤炭消费量占全国煤炭消费量的一半以上，煤电联营模式已经得到了普遍认同。煤炭是中国能源的主体，长期以来西煤东运、北煤南运，由于资源的布局无法改变，要改变阶段性能源供应紧张的情况，必须运用市场机制解决煤电矛盾，推进煤电一体化建设、推进产业融合。煤电联营模式可以多种多样，如在煤矿所在地建立坑口电厂，改“输煤”为“输电”，加快发展特高压输电，提高煤电就地转化比例，减轻电煤运输压力。其次，煤电企业之间还可以签订长期煤炭供需协议，进行煤电战略合作。再次，大型煤炭企业和发电企业之间可以通过相互参股，形成煤电一体化的企业。^[28]最后，使煤电企业通过资产重组、联合上市、兼并收购等多种形式，促进煤电企业的战略合作。

2015年6月，内蒙古发布《关于支持煤炭转化企业与煤炭生产企业重组有关事宜的通知》。^[38]宣布内蒙古煤炭上下游企业重组拉开序幕，多家煤企和电企达成了合作意向，以化解产能过剩的问题。目的是有效化解煤炭产能过剩，推动煤电、煤化重组并购。

（4）加快产业结构调整

中国许多行业的高速发展是建立在低电价、低煤价和高能耗的基础上，市场化的煤炭价格不断上涨，恰恰反映了这些产业对能源的过度消耗。应下决心、下力气控制高耗能产业过快增长势头，完善产业政策，加快产业结构调整，抑制不合理的能源需求，切实转变经济发展方式。一方面，对高耗能产业和过热行业在项目许可、土地、环保、信贷投放等方面要收紧口子、抬高门槛。^[6]另一方面，尽快改革资源价格形成机制，使资源价格充分反映资源的稀缺性和环境成本，使提高能源使用效率成为企业的自觉行为。

（5）加快资源税费改革

改革中国的资源税制度，改从量征收为从价征收，实行以储量为基数、与回采率等挂钩的资源有偿使用办法，这一方面加大了煤炭资源获取的难度，增加了煤炭生产的前期投入和财务成本，使得煤矿不能够盲目扩大生产规模；另一方面，将使煤炭生产企业更加珍惜资源，节约资源，更加科学合理配采，在某种程度上遏制“采肥丢瘦”，盲目增加产量的行为。

（6）加快市场体系的建设

东北亚煤炭交易中心成立于2009年7月，致力于推动煤炭市场体系的建设与发展，建立高度信息化、标准化、开放性的煤炭电子交易平台和煤炭供应链服务平台。

随着煤炭产业环境的深刻变化以及市场化进程的加快，东北亚煤炭交易中心提出“成为领先的全球煤炭产业链整合者”的愿景，并以“建设煤炭交易和煤炭供应链服务标准，优化煤炭产业资源配置，促进产业价值链的高效协同，推动煤炭市场体系建设与发展”为使命，明确提出建设成为“煤炭交易与煤炭供应链服务平台”的战略定位。

依托中国、蒙古、朝鲜、俄罗斯远东、越南、印尼、澳大利亚等全球主要煤炭产地，辐射东北亚主要煤炭消费市场，通过集约的交易平台和电子交易系统，提供公开、高效、公信的煤炭现货交易服务平台，同时通过引进和整合金融、物流等专业服务商，为交易提供信息资讯、仓单质押监管、代垫货款、结算、库存管理、代理采购、运输代理、综合物流、化验检测等综合一体化的服务解决方案。

相关知识

伴生元素

指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高，可以形成工业性矿床，如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等，其价值远高于煤本身。

根据煤中伴生元素的性质和用途，可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要有锗、镓、铀、钒等，可被利用。^[39]有害元素主要有硫、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分，其他有害元素在煤中含量一般不高，但危害极大，如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中，硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然，对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素，有各自的地球化学性质，形成于不同的沉积环境中。因此，可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值，来判断相和沉积环境。

煤炭液化

煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工，使其转化为液体产品（液态烃类燃料，如汽油、柴油等产品或化工原料）的技术。煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。

煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。^[43]

（1）煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为煤炭直接液化。^[7]裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

（2）煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。^[8]

煤变油

煤变成油通常有直接液化和间接液化两种方法。直接液化又称“加氢液化”，主要是指在高温高压和催化剂作用下，对煤直接催化加氢裂化，使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程；煤的间接液化是先将煤气化，生产出原料气，经净化后再进行合成反应，生成油的过程。煤直接液化就是用化学方法，把氢加到煤分子中，提高它的氢碳原子比。在煤直接液化过程中，催化剂是降低生产成本和降低反应条件苛刻度的关键。

按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类。^[18]

原煤

是指从地下或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤等。

精煤

是指经过精选（干选或湿选）后生产出来的，符合质量要求的产品。

粒级煤

是指煤通过筛选或精选生产的，粒度下限大于6mm，灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。

洗选煤

是指将原煤经过洗选和筛选加工后，已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。其粒度分级为50mm、258mm、20mm、13mm、6mm以下。洗选煤可分为洗原煤、洗混煤、混煤、洗混末煤、混末煤、洗末煤、末煤、洗粉煤、粉煤等品种。除洗混煤的灰分要求小于等于32%外，其余均要求小于等于40%。

低质煤

是指灰分含量很高的各种煤炭产品。低劣煤用于锅炉燃烧，不仅经济性差，而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加，因为低劣煤灰分比较大，经济性差，灰分量大，对受热面的冲刷、磨损严重。

分析化验基准间的换算

煤质分析化严重，有些基准在实际中是不存在的，是根据需要换算出来的；有些基准在实际存在，但为了方便，有时不进行测试，而是根据已知基准的分析化验结果进行换算，这样就简单多了。

化验室中进行煤质分析化验时，使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的，它所处的状态为空气干燥状态。所以，化验室中用分析煤样进行分析化验时，其基准为分析基（又称为空气干燥基）。

分析煤样分析基化验结果，是化验室中直接测到的，是最基础的化验结果，是换算其它基准的分析化验结果的基础。

各种基准间的换算公式：

干基的换算：　Xd=100Xad/(100-Mad)%

式中：　Xad——分析基的化验结果；Mad——分析基水分；　Xd——换算干燥基的化验结果。

煤炭质量

煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性，其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。

正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤炭化验设备，可以测试出煤炭的不同指标，从而可以确定煤炭质量。

产品质量

产品质量是企业赖以生存和发展的基础，是企业各项工作的综合反映。生产适销对路、品种优良的产品，是社会主义生产企业的重要任务和社会主义生产目的的客观要求。

产品质量是指产品、过程或服务满足规定或潜在要求（或需要）的特征或特性的总和。质量有狭义质量和广义质量之分。狭义质量是指产品质量和有关的工作质量；广义质量不仅指产品质量和有关的工作质量，而且还包括产品形成的过程质量和服务质量等，它把产品质量、过程质量和服务质量三者放在同等重要的地位加以考虑，更加体现了在市场经济条件下，人们对产品质量的高度重视和质量在竞争中的决定作用。

从产品质量的定义可以看出，它包含两层涵义：一是指产品自身所具有的特征和特性，即产品的客观属性；另一是指产品在使用过程中用户需求的满足程度，即产品的适用性。当二者有机结合时，产品的特征和特性得以充分利用，用户的需求得以充分的满足；社会的生产目的得以实现。如无烟块煤用于合成氨生产，就便煤炭的特性与适用性达到了较好的结合。但若将无烟块煤用作普通锅炉燃料，就失去了其适用性。可见，对产品质量高低的评价是由用户的不同需求来确定的。