序

我國煤田地質(zhì)勘探，目前除地球物理測井外，鉆探裝備仍相對落后。20世紀5060年代，主要是學習和引進蘇聯(lián)的塔架式鉆機，發(fā)動機、鉆桿驅(qū)動、泥漿循環(huán)等系統(tǒng)沒有集成在一起的非車裝鉆機。鉆具是硬合金鑲牙鉆頭，采用常規(guī)單動取芯管，鉆進效率較低，巖芯采取率也不高。20世紀80年代末，煤田地質(zhì)勘探隊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，對煤芯分段采樣甚至剔除夾矸，化驗指標基本為全工業(yè)分析。浮沉試驗也基本是1��4kgL一個密度級，主要用來確定煤質(zhì)牌號和對該密度級浮上物的煤質(zhì)（精煤）有一個初步了解。

平朔集團公司是我國大型露天采煤基地之一，從20世紀80年代初中美合作經(jīng)營安太堡露天煤礦就開始引進國外先進的設備進行地質(zhì)勘探，在露天煤礦地質(zhì)勘探方面積累了先進的經(jīng)驗。書中介紹了兩種勘探模式：一是車裝鉆機三翼牙輪鉆頭無巖芯鉆進和常規(guī)或繩索金剛石鉆頭取芯模式。該模式最大的特點是煤芯采取率高，整層煤芯為一個樣，分4個粒度級，其中3個粒度級分9個比重級做簡易浮沉試驗，出累計加權平均的浮沉試驗報告和綜合煤質(zhì)結果，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，對煤層每0��9m進行分層采樣，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上加密采樣勘探以精準控制可采煤層厚度及灰分硫分的變化，最密間隔達到50～80m，所有鉆孔均進行測井。勘探成果有：①通過分析整理鉆探、測井及煤層化驗數(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對分區(qū)域的煤層及其引申的產(chǎn)品區(qū)域化變量進行統(tǒng)計推斷；③建立各種變量之間關系的數(shù)學模型；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控制的精準性，主要指對煤層可采厚度（特別是風氧化區(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劃的制定提供準確數(shù)據(jù)；②事先預測性，通過對所要開采地段可采煤量及原煤煤質(zhì)的計算，由原煤煤質(zhì)預測產(chǎn)品回收率及煤質(zhì)，為科學合理制定商品煤品種、質(zhì)量、數(shù)量計劃提供可靠的技術依據(jù)，并指導配煤和商品煤生產(chǎn)；③提出煤質(zhì)效益優(yōu)化方案，進一步挖掘企業(yè)的某些潛能。掌握了所開采地段各煤層儲量及灰分、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)計推斷結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)品結構和提質(zhì)降硫的方案。總之，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)和科學預測，可使煤礦企業(yè)的商品煤生產(chǎn)、銷售、利潤預測、目標管理置于可靠數(shù)據(jù)的基礎上。

作者在了解自然資源特性的基礎上，結合露天礦開采和選煤廠工藝等配置資源，再對接煤炭市場提出了煤炭企業(yè)為爭取最大利潤應采用的一系列合理的應對戰(zhàn)略，即調(diào)用一切資源，為達成某一特種目標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、機會成本及煤電一體化對沖風險的概念，對露天礦提升煤質(zhì)效益的策略進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方面：

（1）用鉆探煤芯樣做浮沉試驗，通過模擬洗選工藝和邏輯計算，得出產(chǎn)品回收率及質(zhì)量指標，建立起原煤灰分、硫分預測產(chǎn)品煤回收率及質(zhì)量的相關關系，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，進入一定的選煤廠工藝系統(tǒng)，就會得出可預測的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟性。這樣做的好處是突破了少數(shù)大樣預測煤質(zhì)帶來的在樣本數(shù)量上嚴重不足的困境。把產(chǎn)品煤質(zhì)及回收率和原煤洗選脫硫性的預測也置于區(qū)域性的變化預知上。同時該方法一孔多用，把僅是資源評價的勘探擴展到產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟性預測上，極大地提高了鉆孔的利用效率，其回歸公式可用于預測性評價商品煤品種及其產(chǎn)量和煤質(zhì)。該預測方法和手段在國外有廣泛的應用，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習和推廣應用。

（2）在形態(tài)硫研究方面，建立了有機硫及黃鐵礦硫與全硫的數(shù)學模型，如建立了原煤和粉原煤及洗中煤的有機硫與全硫之間的對數(shù)函數(shù)關系、黃鐵礦硫與全硫之間的線性函數(shù)關系；建立了洗精煤的有機硫及黃鐵礦硫與洗精煤全硫之間線性函數(shù)關系。建立起主再洗工藝加工出的產(chǎn)品（包括洗精煤和洗中煤）有機硫與產(chǎn)品灰分之間非線性負相關函數(shù)關系、黃鐵礦硫與產(chǎn)品灰分之間的對數(shù)函數(shù)關系，并從地質(zhì)成因、形態(tài)硫賦存和加工特點方面予以詮釋。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，對硫分控制和脫硫率的預測具有理論和實際指導意義。

（3）提出4號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應的地球物理測井密度計數(shù)率確定分層開采的界限。這里實際上指出了－1��40kgL密度級的產(chǎn)率是判斷適宜主再洗加工精煤的關鍵，而地質(zhì)人員僅僅依靠每一個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概念，煤質(zhì)工作首先是一個地質(zhì)工作，因為只有這樣，才能預測煤質(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，進行目標管理，才能從源頭進行煤質(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)對煤質(zhì)預測的實現(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種既對立又相互依存的關系�？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)濟效益最佳，也減少了鐵路運力的浪費和煤灰污染物對我國東南部地區(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)科學管理的模式，即勘探采樣化驗和建立各煤層地質(zhì)及煤質(zhì)模型；進行產(chǎn)品質(zhì)量及回收率等統(tǒng)計推斷分析并建立其與原煤灰分、硫分的預測模型、進行商品煤品種質(zhì)量及產(chǎn)量預測；結合礦山工藝及設備資源配置，對接煤炭市場，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)準確，具有說服力，創(chuàng)新性亮點也較多。除在煤質(zhì)理論方面的貢獻外，本書在評價性預測方面價值也很大，具有軟科學成果應用轉(zhuǎn)化的價值。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)計推斷結論及建立起的數(shù)學模型也不一樣，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)降硫方面的應對策略，對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)推廣和應用。

前言

中煤平朔集團有限公司（以下簡稱平朔公司）是國務院國資委管理的中國中煤能源集團有限公司（以下簡稱中煤集團）旗下的核心企業(yè)，是我國重要的動力煤生產(chǎn)基地，是全國十三個億噸級煤炭基地之一。其前身平朔煤炭工業(yè)公司負責平朔礦區(qū)的開發(fā)與建設，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有限公司，2012年8月，實行集團化運作，成立中煤平朔集團有限公司。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)營項目, 項目三年準備、兩年建設，以三高一快的平朔速度譜寫了中國煤炭工業(yè)建設史上的輝煌篇章，推動我國煤炭工業(yè)露天開采水平一步跨越三十年，被譽為中國改革開放的試驗田；2006年自主建成投產(chǎn)的平朔安家?guī)X露天煤礦項目首創(chuàng)露井聯(lián)采模式，被譽為中國煤炭工業(yè)的新標桿；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，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，建成了我國首座單一礦區(qū)露井聯(lián)采億噸級煤炭生產(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、豐予井田探礦權證，總面積139平方公里，地質(zhì)儲量40億噸。截至2016年末，擁有煤炭資源約91��9億噸，可采儲量40��2億噸。平朔礦區(qū)的開發(fā)建設，得到黨和國家的高度重視和親切關懷，黨和國家領導人先后視察平朔礦區(qū)。

經(jīng)過30多年的建設發(fā)展，平朔公司在煤炭開采技術、高效清潔生產(chǎn)、廢水廢氣治理、生態(tài)環(huán)境建設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條鐵路專用線總運輸能力達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%實現(xiàn)機械化作業(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)，自動化綠色生產(chǎn)，有效保證了產(chǎn)品煤的質(zhì)量要求，同時也極大降低了對環(huán)境的污染。公司原煤全員工效最高達到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，累計生產(chǎn)原煤13��3億噸，外運商品煤10��29億噸，累計繳納稅費657��86億元，為推動國家能源工業(yè)發(fā)展和帶動地方經(jīng)濟做出了應有的貢獻。

平朔公司高度重視煤質(zhì)管理，始終堅持質(zhì)量第一的經(jīng)營方針，優(yōu)質(zhì)平朔煤、服務全世界的經(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。

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，加強對煤炭開發(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，堅持綠色開發(fā)與清潔利用相結合，推動綠色發(fā)展，以生態(tài)文明理念引領煤炭工業(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)展的推動力，從煤炭開發(fā)、轉(zhuǎn)化、利用各環(huán)節(jié)著手，強化全產(chǎn)業(yè)鏈統(tǒng)籌銜接，加強引導和監(jiān)管，推進煤炭安全綠色開發(fā)，促進清潔高效利用。近年來，煤炭行業(yè)跌宕起伏，平朔公司正面臨地質(zhì)構造復雜、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識到，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，進而要求從預測預報、源頭管控、生產(chǎn)配煤、洗選加工、產(chǎn)品配裝、煤質(zhì)考核等關鍵煤質(zhì)管控環(huán)節(jié)做起，進一步全面構建完善系統(tǒng)的煤質(zhì)管理體系并貫穿于日常工作中，精挑細選、精益求精，千方百計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。

鑒于硫分賦存的實際情況，2014年12月，平朔公司成立了由主要領導任組長，煤質(zhì)、生產(chǎn)、洗選、銷售、財務等部門有關負責人組成關于4號煤分采、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，引進美國及澳大利亞等西方國家地質(zhì)采樣的技術及管理經(jīng)驗，利用先進取芯工具采得的采取率高的全煤層煤做簡易浮沉試驗數(shù)據(jù)。同時，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數(shù)據(jù)的2600多個鉆孔資料，以及合格的煤層煤芯樣完成的800多個浮沉試驗報告，搜集了部分新的勘探孔及相關資料和數(shù)據(jù)。通過對數(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號煤，除在安太堡礦東擴區(qū)實施分采、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號煤均應最大限度提高回收率以有效配高硫精煤，而高硫的9號及11號煤宜全系統(tǒng)洗選以充分達到提質(zhì)降硫的目的。

課題組充分結合平朔公司煤質(zhì)、工藝、地理位置等實際情況，不僅從專業(yè)的角度認真分析研究了煤質(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)風險對沖的理念推進礦區(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，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

在公司的正確領導和大力支持下，課題組歷時2年多時間，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。該書不僅對平朔公司制定企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、加強煤質(zhì)全過程管控，特別是對實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益雙提升提供了重要的理論支撐，也對其他煤炭企業(yè)強化煤質(zhì)管理、提升經(jīng)濟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，遵循四個革命，一個合作的能源發(fā)展戰(zhàn)略思想，全面深化改革，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，加快轉(zhuǎn)型升級，以提高質(zhì)量和效益為中心，不斷增強企業(yè)核心競爭力和抵御市場風險能力，加快建設具有較強國際競爭力的清潔能源供應商。

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，對張旺同志表示感謝，同時也對課題組取得的成果表示祝賀。