鄂爾多斯工程地質條件自然地表
1. 鄂爾多斯盆地地質概況
鄂爾多斯地區位於華北地台的西部,西臨賀蘭山西麓,東至呂梁山,北起陰山,南到秦嶺,包括甘肅的東部、陝西的中部和北部、寧夏的大部、內蒙古的西南部以及山西的西部,面積約32×104km2。
鄂爾多斯地區在中國大地構造圖上稱謂「鄂爾多斯中坳陷區」。該區大地構造位置是北連內蒙地軸,南接秦嶺地軸,西鄰阿拉善隆起,東毗山西中隆起區,呈矩形輪廓(王鴻禎等,1985)。
一、鄂爾多斯盆地基底構造
1.基底構造的地球物理解釋
自20世紀50年代以來,對鄂爾多斯盆地曾投入大量地球物理勘探工作,積累了豐富的地球物理資料。從區域重力異常圖中可以看出,在盆地北部、東部和南部,區域重力場較高,而在西部偏南地區最低。從地磁場總強度的分布來看,鄂爾多斯地區地磁場總強度的分布也是由北向南、由東向西逐漸減小。地層岩性物探測試表明,凡是密度值高的老地層或出露地表或埋藏較淺的地區,都將產生重力高異常,相反,老地層埋藏深大的地方,將出現重力低異常;盆地內結晶基底為磁性基底,與上覆沉積層之間有明顯的磁性界面,是區內出現正異常或異常帶的主要原因之一(魏文博,1993)。
2.鄂爾多斯盆地結晶基底的構造格架
根據對鄂爾多斯盆地重、磁場的分析,可推斷盆地結晶基底構造總貌為東高西低、北高南低、中部相對隆起,具體可劃分出4個構造單元,有的構造單元還可進一步作坳陷和隆起的次一級構造單元的劃分(圖9-1)。
4個構造單元是:
1)北部隆起區,位於伊金霍洛旗弧形斷裂以北,為一西傾鼻狀隆起。
2)東部褶皺區,東以離石大斷裂為界,西以神木—志丹—正寧一線為界,南至耀縣-韓城大斷裂。區內隆凹相間呈北東向雁行排列,隆起和坳陷均有翼部陡窄、軸部寬緩的特點。自北向南次一級構造單元為府谷-安塞坳陷、延安-直羅隆起、石樓-彬縣坳陷、運城-渭南隆起。
圖9-1 鄂爾多斯盆地結晶基底構造圖
Ι—北部隆起區;Ⅱ—西部坳陷區;Ⅲ—中部隆起區;Ⅳ—東部褶皺區
A—府谷-安塞坳陷;B—延安-直羅隆起;C—石樓-彬縣坳陷;D—運城-渭南隆起
3)中部隆起區,東臨東部褶皺區,西連鄂托克旗—環縣—慶陽一帶,邊界為折線狀。北界為伊金霍洛大斷裂,軸向近南北,頂部開闊平緩。
4)西部坳陷區,東鄰中部隆起區,西界為鐵蓋蘇木-白楊城大斷裂,為一近南北向深坳陷,坳陷深度自北向南增大,最深達9400m。坳陷內有多個次級坳陷分布。
鄂爾多斯盆地的這種基底構造格局對蓋層的沉積一直起著控製作用。
二、鄂爾多斯盆地早奧陶世馬家溝期古構造特徵
早奧陶世馬家溝期繼承了晚寒武世的構造輪廓,即南北隆(伊盟古陸、慶陽古陸)、中間凹(米脂凹陷、鹽池凹陷)(馮增昭等,1990)。
米脂凹陷北靠烏審旗隆起,西鄰安邊鞍部,南接慶陽隆起,東連岢嵐-離石隆起。該凹陷屬繼承性凹陷,它是在結晶基底形成之後,在坡上繼承了基底北東向地背斜、地向斜的隆凹背景上發展起來的凹陷。在早奧陶世馬家溝期蒸發岩沉積時,離石斷裂繼承性活動,致使凹陷靠近離石斷裂一側變得更深了,加之凹陷南、北部均有古隆起包圍,使得凹陷封閉狀態變好,利於成鹽。尤其值得注意的是,凹陷通過西邊的安邊鞍部以水道與銀川海相通,保證有海水的補給,利於成鹽成鉀。
三、奧陶系概述
這里重點敘述米脂凹陷即陝北鹽盆的奧陶系,也談及盆外乃至華北地區的一些資料。
地層由底到頂敘述如下。
下伏地層:上寒武統鳳山組,其岩性為泥質白雲岩夾薄層「竹葉狀」礫屑灰岩和灰綠色、黃灰色白雲質泥岩。
主要出露下奧陶統。
1.冶里組(O1y)
由於懷遠運動的影響,在盆地內部亮甲山組或冶里組於局部地區被剝蝕,厚度不一,僅零星出露於鹽盆東側的內蒙古清水河至山西柳林、河津一帶。主要岩性為淺灰黃色薄—中厚層白雲岩、泥質白雲岩夾少量薄層竹葉狀礫屑白雲岩。該層段在鹽盆西南部陝15井處缺失。盆內厚0~31m。華北地台東部以京西丁家灘為最厚(150m),中條山區最薄,僅20m。
2.亮甲山組(O1l)
分布范圍與冶里組相近。在鹽盆內部僅鄂1井、鄂4井、鄂5井及榆9井鑽穿本層,而陝15井則缺失。厚0~39m。華北地台上的分布特點是北部厚、南部薄,河北北部最厚達190m,呂梁山南段厚約60m。
亮甲山組岩性為淺灰、灰白色厚層白雲岩,以含燧石條帶和團塊為特徵。
3.馬家溝組(O1m)
馬家溝組在華北地台分布極廣且能對比。鹽盆內鑽穿馬家溝組的井有榆9井、陝15井、鄂4井、鄂5井、鄂1井、鄂6井及中參1井。馬家溝組底部為懷遠運動侵蝕面,與下伏地層為假整合。根據岩性和物探資料,將馬家溝組自下而上分為6段,即馬一段至馬六段。其中,馬一段分為兩個亞段(
(1)馬一段(O1m1)
1)馬一段一亞段(
2)馬一段二亞段(
本組地層厚度變化很大,從數米至數十米,榆9井揭示的厚度為105.5m。
測井曲線特徵:
(2)馬二段(O1m2)
深灰色中厚層狀泥、粉晶石灰岩,夾兩層厚度不大的薄層泥質白雲岩和白雲質硬石膏岩。這在野外露頭上非常清晰。地質工作者俗稱其為「三厚夾二薄」,又稱「三白夾二黑」。從沉積韻律角度來看,「三白」頂部的「一白」實為淡化段,應歸於馬三段。下部的一「白」一「黑」恰劃分為兩個亞段,即馬二段一亞段和馬二段二亞段。中厚層灰岩中生物碎屑、藻跡、蟲跡發育,而相當該層的層位在鹽盆內(榆9井、陝15井揭示)則以泥質白雲岩和泥灰岩為主且中上部夾有石鹽岩和硬石膏岩,厚度為48~99.9m。鹽盆東部厚度漸增,河北北部、遼寧、山東等地,厚度多在150m以上。
測井曲線特徵:石灰岩或白雲岩段為低聲速,硬石膏岩段為高聲速。整個岩組顯示為鋸齒狀中伽馬。
(3)馬三段(O1m3)
該組不論岩性還是厚度在華北地台賦存狀態都不同。在陝北鹽盆厚度為68~182m,岩性為石鹽岩、泥雲岩和硬石膏岩,為主要含鹽段;在山西呂梁、臨汾一帶為灰色、淺黃色泥粉晶白雲岩和硬石膏岩;在河北中部厚度為80~100m。該組出露於地表處都可見鹽溶角礫岩。
測井曲線特徵:高聲速、鋸齒狀中、高伽馬。
(4)馬四段(O1m4)
該段岩性厚度在大范圍內較穩定,可作為區域性地層劃分標志。岩性為灰色、深灰色厚層狀粉晶、泥晶灰岩,蟲跡、藻跡(生物擾動構造)發育,含多種生物,尤以頭足類化石豐富為特點。中部夾紋層狀粉晶白雲岩和燧石條帶,局部可見「雲斑」、「豹斑」灰岩。在陝北鹽盆中,該段中部夾有硬石膏薄層和石鹽團塊。該段厚度不一,鹽盆內厚62~173m,鹽盆外一般厚80~110m,東部增厚為100~250m。
測井曲線特徵:低聲速、低伽馬。
(5)馬五段(O1m5)
為主要的含鹽段,其間夾特徵的3套白雲岩和泥質白雲岩。根據岩性組合特徵,可分為10個亞段。自下而上為:
1)馬五段十亞段(
2)馬五段九亞段(
3)馬五段八亞段(
4)馬五段七亞段(
5)馬五段六亞段(O
6)馬五段五亞段(
7)馬五段四亞段(
8)馬五段三亞段(
9)馬五段二亞段(
10)馬五段一亞段(
(6)馬六段(O1m6)
淺灰色—深灰色厚層狀泥—粉晶灰岩,部分地區藻跡、蟲跡發育,局部白雲石化。本段在北緯38°以北地區均遭剝蝕,僅在華北中部保存。其中,太行山南段殘留厚度最大,為80~120m。鹽盆內僅在榆11井、延深1井和陝15井有殘存,厚度最大為19m。
上覆地層為中石炭統本溪組,岩性為灰黑色炭質泥岩夾煤層。
2. 鄂爾多斯的大體情況和旅遊資源,能否介紹介紹。
沒鄂爾多斯市位於內蒙古自治區西南部,地處鄂爾多斯高原腹地。東、南、西與晉、陝、寧接壤,北及東北與草原鋼城包頭以及自治區首府呼和浩特隔河相望。東西長約400公里,南北寬約340公里,總面積86752平方公里。
鄂爾多斯市自然地理環境的顯著特點是,起伏不平,西北高東南低,地形復雜,東北西三面被黃河環繞,南與黃土高原相連。地貌類型多樣,既有芳草如茵的美麗草原,又有開闊坦盪的波狀高原;全市境內五大類型地貌,平原約占總土地面積的 4.33%, 丘陵山區約占總土地面積的18.91%,波狀高原約占總土地面積的28.81%,毛烏素沙地約占總土地面積的28.78%,庫布其沙漠約占總土地面積的19.17%。
經濟類區
鄂爾多斯市的土地按自然地貌和成因條件可劃分為四個類型:
(一)北部黃河沖積平原區
該地區總面積約5000平方公里,佔全市總土地面積的6%,分布於杭錦旗、達拉特旗、准格爾旗沿黃河23個鄉、鎮、蘇木內。成因和地質構造與整個河套平原相同,同屬沉降型的窄長地塹盆地。 現代地貌主要是由洪積和黃河挾帶的泥沙帶的泥沙等物沉積而成。 海撥高度1000--1100米,地勢平坦,水熱條件極好。該地區土壤類型可分為草甸土、 沼澤土、鹽鹼土、風沙土四個類型,其中以草甸土為主。 草甸土是該區土壤中質地與生產性能良好的土壤。是培養穩產高產農田的基礎土壤。 整個黃河沖積平原區,土壤中有機質的含量在1%左右,全氮含量0.05%,速效磷含量12個PPM,速效鉀228個PPM。目前,該區耕地面積達到130萬畝,其中有保證灌溉面積80多萬畝,1989年糧食產量達2億公斤。這一地區的開發前景相當樂觀,潛力很大。一是該區內尚有100萬畝宜耕地至今未開發,僅達拉特旗,就有75萬畝宜耕地可供開發;二是開發工程簡單,造價低,只要能打井上電, 搞好田間管理,每畝投入100元以下資金, 當年就是畝產200--250公斤糧食的良田;三是水源條件好,無論是黃灌、井灌,都有充足的水源保證;四是在水、肥保證的基礎上,應用推廣先進的適用科學技術,糧食單產可增長30%--50%;五是當地群眾有開發土地,改善生產條件的經驗和勁頭;六是依靠農業提供的條件,可以充分發展豬牛羊等養殖業和加工業等多種經濟。目前地方、群眾財力不足,開發工作不能快速進行,熱忱歡迎一切有志於種植業的個人、團體,來這里投資搞土地開發,發展糧食生產, 開展多種經營。
(二)東部丘陵溝壑區
本區分布於鄂爾多斯市、伊金霍洛旗、准格爾旗和達拉特旗南部,海撥高度為1300--1500米,面積約2.6萬平方公里,佔全市總土地面積的30%。該區屬鄂爾多斯沉降構造盆地的中部,地表侵蝕強烈, 沖溝發育,水土流失嚴重,局部地區基岩裸露,是典型的丘陵溝壑區。土壤種類以栗鈣土為主,大多不宜耕作,屬宜林宜牧地區,特別適宜發展松柏等價值高的經濟林。對於水果生產,這一地區條件極好,日照充足,水源豐富,受風沙影響小。這部分地區內沿河溝畔也有不少的下濕地和人工淤澄地,是發展糧食生產的好地方。這一地區的出路在於發展林牧業,恢復生態環境的同時,全面開發利用當地的建材,煤炭資源,走林牧業先行、興工緻富的道路。
(三) 中部庫布其、毛烏素沙區
庫布其、毛烏素兩大沙漠,位於鄂爾多斯市中部, 庫布其沙漠北臨黃河平原,呈東西條帶狀分布。毛烏素沙漠地處鄂爾多斯市腹地, 分布於鄂托克旗、鄂托克前旗、伊金霍洛旗部分和烏審旗。兩大沙區總面積約3.5萬平方公里,佔全市總面積的40%左右,其中庫布其沙漠面積為1萬多平方公里、毛烏素沙漠2.5萬平方公里。這一地區大多為固定半固定沙丘,流動性的新月型沙丘及沙丘鏈極少。庫布其多為細、中沙,而毛烏素則以中、粗沙為主,地下水賦存條件很好,發展林牧業前景廣闊。今後,對這一地區,鄂爾多斯市將實行土地有償轉證,誰治理、誰受益, 以促進植被建設,改善生態環境,加速畜牧業生產發展的步伐。
(四)西部坡狀高原區
本區位於鄂爾多斯市西部,包括鄂托克旗大部和鄂托克前旗、杭錦旗的部分,總面積約2.1萬平方公里,佔全市總面積的24%以上。該區地勢平坦,起伏不大, 海撥高度1300--1500米。這里氣候較為乾旱, 降雨稀少, 年平均降水量在200毫米左右, 屬典型的半荒漠草原。土壤成分以鈣土為主,部分地區也有不少風積沙,植被以野生植物為主, 是發展草原畜牧業的地方。目前全市人民正信心百倍地發展耐旱性的喬灌林草為主的植被建設, 探索一條在半荒漠草原搞生態畜牧業,效益畜牧業的新路子, 同時也歡迎廣大投資者和集團,來這一地區投資建設草原,搞畜產品生產基地。
有大草原,鄂爾多斯的草原集中在杭錦旗。這幾年也因為乾旱草也不茂盛。
旅遊可以看http://www.0477.net/lvyou/index.php
3. 內蒙地質條件
內蒙古自治區位於中華人民共和國的北部邊疆,由東北向西南斜伸,呈狹長形。經緯度西起東經97°12′,東至東經126°04′,橫跨經度28°52′,相隔2 400多公里;南起北緯37°24′,北至北緯53°23′,縱占緯度15°59′,直線距離1 700公里;全區總面積118.3萬平方公里,佔全國土地面積的12.3%,居全國第3位。東、南、西依次與黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、陝西、寧夏和甘肅8省區毗鄰,跨越三北(東北、華北、西北),靠近京津;北部同蒙古國和俄羅斯聯邦接壤,國境線長4 221公里。
[地質]內蒙古自治區地域遼闊,地層發育齊全,岩漿活動頻繁,成礦條件好,礦產資源豐富。以北42°為界,可分為兩個I級大地構造單元。42°線以北為天山--內蒙古--興安地槽區,以南為華北地台區。中、新生代時受太平洋板塊向西俯沖的影響,內蒙古東部地區形成北北東向的構造火山岩帶,即新華夏系第三隆起帶。內蒙古存在著兩個全國著名的Ⅱ級成礦帶,就在這兩大工級構造單元接觸部軸和新華夏系第三隆起帶上。前者為華北地台北緣金、銅多金屬Ⅱ級成礦帶,後者為大興安嶺Ⅱ級銅多金屬成礦帶。
[地貌]內蒙古自治區的地貌以蒙古高原為主體,具有復雜多樣的形態。除東南部外,基本是高原,占總土地面積的50%左右,由呼倫貝爾高平原、錫林郭勒高平原、巴彥淖爾--阿拉善及鄂爾多斯等高平原組成,平均海拔1 000米左右,海拔最高點賀蘭山主峰3556米。高原四周分布著大興安嶺、陰山(狼山、色爾騰山、大青山、灰騰梁)、賀蘭山等山脈,構成內蒙古高原地貌的脊樑。內蒙古高原西端分布有巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和、庫布其、毛烏素等沙漠,總面積 15萬平方公里。在大興安嶺的東麓、陰山腳下和黃河岸邊,有嫩江西岸平原、西遼河平原 、土默川平原、河套平原及黃河南岸平原。這里地勢平坦、 土質肥沃、光照充足、水源豐富,是內蒙古的糧食和經濟作物主要產區。在山地向高平原、平原的交接地帶,分布著黃土丘陵和石質丘陵,其間雜有低山、谷地和盆地分布,水土流失較嚴重。全區高原面積佔全區總面積53.4%,山地佔 20.9%,丘陵佔16.4%,河流、湖泊、水庫等水面面積佔0.8%。
[氣候]內蒙古自治區地域廣袤,所處緯度較高,高原面積大,距離海洋較遠,邊沿有山脈阻隔,氣候以溫帶大陸性季風氣候為主。有降水量少而不勻,風大,寒暑變化劇烈的特點。大興安嶺北段地區屬於寒溫帶大陸性季風氣候,巴彥浩特--海勃灣--巴彥高勒以西地區屬於溫帶大陸性氣候。總的特點是春季氣溫驟升,,多大風天氣,夏季短促而炎熱,降水集中,秋季氣溫劇降,霜凍往往早來,冬季漫長嚴寒 ,多寒潮天氣。全年太陽輻射量從東北向西南遞增,降水量由東北向西南遞減。年平均氣溫為 0℃~8℃,氣溫年差平均在34℃~36℃,日差平均為12℃~16℃。年總降水量50~450毫米,東北降水多,向西部遞減。東部的鄂倫春自治旗降水量達486毫米,西部的阿拉善高原年降水量少於50毫米,額濟納旗為37毫米。蒸發量大部分地區都高於l200毫米,大興安嶺山地年蒸發量少於1 200毫米,巴彥淖爾高原地區達3200 毫米以上。內蒙古日照充足 ,光能資源非常豐富, 大部分地區年日照時數都大於2700小時,阿拉善高原的西部地區達 3400小時以上。全年大風日數平均在10~40天,70%發生在春季。其中錫林郭勒、烏蘭察布高原達 50天以上;大興安嶺北部山地,一般在l0天以下。沙暴日數大部分地區為 5-20天,阿拉善西部和鄂爾多斯高原地區達20天以上,阿拉善盟額濟納旗的呼魯赤古特大風日,年均108天。
[水文]內蒙古自治區境內共有大小河流l 000餘條,祖國的第二大河--黃河,由寧夏石咀山附近進入內蒙古,由南向北,圍繞鄂爾多斯高原,形成一個馬蹄形。其中流域面積在1 000平方公里以上的河流有70多條;流域面積大於300平方公里的有258條。有近千個大小湖泊。全區地表水資源為671億立方米,除黃河過境水外,境內自產水源為371億立方米,佔全國總水量的1.67%。地下水資源為300億立方米,佔全國地下水資源的2.9%。扣除重復水量,全區水資源總量為518億立方米。年人均佔有水量2 370立方米,耕地每公頃平均佔有水量l萬立方米,平均產水模數為4.4l萬立方米/平方公里。內蒙古水資源在地區、時程的分布上很不均勻,且與人口和耕地分布不相適應。東部地區黑龍江流域土地面積佔全區的27%,耕地面積佔全區的20%,人口佔全區的18%,而水資源總量佔全區的65%,人均佔有水量8 420立方米,為全區均值的3.6倍。中西部地區的西遼河、海灤河、黃河 3個流域總面積佔全區的26%,耕地佔全區的30%,人口佔全區的66%,但水資源僅佔全區25%,其中除黃河沿岸可利用部分過境水外,大部分地區水資源緊缺。
[地表水]內蒙古自治區平均地表年徑流量約291億立方米,占河川徑流總量的78%;多年平均徑流量為80億立方米,占河川徑流總量的22%。由於河川徑流受大氣降水及下墊面因素的影響,年徑流量地區分布不均,水資源也不平衡,局部地區水量富而有餘,而大部分地區乾旱缺水。同時,河川徑流年內分布 不均,年際間變化比較大。年降水集中在6~8月,汛期徑流量佔全區徑流量的60~80% 。歷年間徑流量大小不勻,相差很大。年徑流量最大與最小的比值,東部林區各河流為4~12;中部各河流為6~22;西部地區各河流高達26以上。此外,從區外流入自治區境內的河川徑流量有330.6億立方米,其中黃河入境的平均年徑流量315億立方米,額濟納河8.4 億立方米。
[地下水]內蒙古自治區地下水平均資源量為254億立方米。山丘區地下水平均年資源量為113億立方米,佔全區地下水資源量44%。其中河川徑流量為80億立方米,佔山丘區地下水資源量的7l%。平原區地下水平;均年資源量為172億立方米,扣除與山丘區地下水資源量的重復計算後,佔全區地下水資源量的56%。自治區地下水資源的分布受大氣降水、下墊面條件和人類活動的影響,具有平原多、山丘區少和內陸河流域更少的特點。自治區平原區扣除與山丘區地下水資源量間的重復計算後的地下水資源模數,一般在5.9~6.5萬立方米/平方公里,為山丘區地下水平均水資源模數的2.2~2.7倍。內陸河流域地下水資源模數為1.1萬立方米/平方公里,因而地下水資源十分貧乏,只是在內陸閉合盆地的平原或溝谷窪地,地下水才比較富集。全區按自然條件和水系的不同,分為:大興安嶺西麓黑龍江水系地區;呼倫貝爾高平原內陸水系地區;大興安嶺東麓山地丘陵嫩江水系地區;西遼河平原遼河水系地區;陰山北麓內蒙古高平原內陸水系地區;陰山山地、海河、灤河水系地區;陰山南麓河套平原黃河水系地區;鄂爾多斯高平原水系地區;西部荒漠內陸水系地區。
[土壤]內蒙古自治區地域遼闊,土壤種類較多,其性質和生產性能也各不相同,但其共同特點是土壤形成過程中鈣積化強烈,有機質積累較多。根據土壤形成過程和土壤屬性,分為9個土綱,22個土類。在9個土綱中,以鈣層土分布最少。內蒙古土壤在分布上東西之間變化明顯,土壤帶基本呈東北--西南向排列,最東為黑土壤地帶,向西依次為暗棕壤地帶、黑鈣土地帶、栗鈣土地帶、棕壤土地帶、黑壚土地帶、灰鈣土地帶、風沙土地帶和灰棕漠土地帶。其中黑土壤的自然肥力最高,結構和水分條件良好,易於耕作,適宜發展農業;黑鈣土自然肥力次之,適宜發展農林牧業。
[植被]內蒙古境內植被由種子植物、蕨類植物、苔蘚植物、菌類植物、地衣植物等不同植物種類組成。植物種類較豐富,已搜集到的種子植物和蕨類植物共計2 351種,分屬於133科,720屬。其中引進栽培的有184種,野生植物有2 167種(種子植物2 106種,蕨類植物61種)。植物種類分布不均衡,山區植物最豐富。東部大興安嶺擁有豐富的森林植物及草甸、沼澤與水生植物。中部陰山山脈及西部賀蘭山兼有森林、草原植物和草甸、沼澤植物。高平原和平原地區以草原與荒漠旱生型植物為主,含有少數的草甸植物與鹽生植物。內蒙古境內草原植被由東北的松遼平原,經大興安嶺南部山地和內蒙古高原到陰山山脈以南的鄂爾多斯高原與黃土高原,組成一個連續的整體,其中:草原植被包括世界著名的呼倫貝爾草原、錫林郭勒草原、烏蘭察布草原、鄂爾多斯草原等。荒漠植被主要分布於伊克昭盟西部、巴彥淖爾盟西部和阿拉善盟。主要由小半灌木鹽柴類和矮灌木類組成,共有種子植物1 000多種。植物種類雖不豐富,但地方特有種的優勢作用十分明顯。
4. 分析鄂爾多斯的區位條件
「鄂爾多斯」為蒙古語,漢語意為「眾多的宮殿」,是成吉思汗守陵部落名稱。清朝順治六年(公元1649年),鄂爾多斯各旗在達拉特旗規模宏偉的王愛召會盟,形成了「伊克昭盟」(漢意為大廟),其行政建制一直延續到本世紀初。2001年經國務院批准撤消伊克昭盟,成立鄂爾多斯市。
鄂爾多斯位於內蒙古自治區西南部,南臨古長城與晉、陝、寧三省區毗鄰,西、北、東三面黃河環繞,與呼和浩特市和包頭市構成內蒙古最具活力的「金三角」。鄂爾多斯東部為丘陵山區,西部為波狀高原,中部為毛烏素和庫布其兩大沙漠,北部為黃河沖積平原,其中沙漠和山區、高原各占總面積的48%。平均海拔在1000—1500米間,年平均氣溫5.3—8.7攝氏度,年降水量小且集中,為170—350mm,屬典型的溫帶大陸性氣候。
鄂爾多斯雖然地形起伏不平,地貌復雜多樣,但是交通十分便捷,周邊和境內有京包(北京—包頭)、包蘭(包頭—蘭州)、包西(包頭—西安)三條鐵路干線,109、210兩條高速公路貫穿全市,鄂爾多斯機場與周邊的五大民航機場形成了便捷的區域航空網路。全市總面積8.7萬平方公里,總人口154.8萬人,其中蒙古族17萬人。全市下設七旗一區(伊金霍洛旗、達拉特旗、杭錦旗、准格爾旗、烏審旗、鄂托克旗、鄂托克前旗、東勝區),是一個以蒙古族為主體,漢族佔多數的地級市。市府所在地康巴什新區是於2004年5月開始全面動工興建、2006年7月31日正式投入使用的,是全市政治、文化、金融、科研教育中心和技術產業基地。
鄂爾多斯歷史悠久,是人類文明的發祥地之一。早在3萬7千年前,「河套人」就在這塊廣袤的土地上繁衍生息,並創造了著名的「河套文化」。在3500年前的商代前期,中華游牧民族的曙光便在這里初現,形成了著名的「朱開溝文化」。它是北方游牧民族從蠻荒走向文明的重要標志。公元前2800年—公元前2300年,以飾有各種動物圖案的青銅器為代表,形成了著名的「鄂爾多斯青銅文化」。進入15世紀中葉,守護成吉思汗陵寢的蒙古鄂爾多斯部落從蒙古高原進駐鄂爾多斯地區。悠久的歷史、獨特的區位,孕育了韻味獨特、古樸典雅的民族文化。鄂爾多斯是歌的海洋,長調悠揚柔長、短調清新歡快,《森吉德瑪》等膾炙人口的民歌名揚四海。特別是具有濃郁鄉土氣息的漫瀚調,在晉、陝、蒙地區廣為流傳。我市的准格爾旗也因此被文化部命名為「全國漫瀚調藝術之鄉」;鄂爾多斯是舞的故鄉,著名的《筷子舞》、《盅碗舞》等成為我國民族藝術的瑰寶。鄂爾多斯是蒙古族傳統禮儀保存最為完整的地區:成吉思汗祭祀、鄂爾多斯婚禮已被列入國家非物質文化遺產名錄。《蒙古源流》、《蒙古黃金史》等一些極具文史價值的蒙古族古典史詩巨著也誕生在鄂爾多斯。。鄂爾多斯地區具有光榮的革命歷史傳統。近代,聲勢浩大的「獨貴龍」運動就在這里爆發,掀起了「鄂爾多斯風暴」。現在,具有深厚底蘊和地域特色的鄂爾多斯文化正譽滿全國,走向世界。
鄂爾多斯,物華天寶、資源富集。如今已是揚(羊)眉(煤)吐(高嶺土)氣(天然氣)。阿爾巴斯白山羊絨,以纖維長、細著稱於世,享有「纖維鑽石」、「軟黃金」之稱。全市年產阿爾巴斯白山羊絨70多萬公斤,年產羊絨衫890多萬件,產品遠銷世界各地。鄂爾多斯已探明煤炭儲量1496億噸,約佔全國已探明儲量的六分之一,占自治區總儲量的二分之一,其優點是低灰、低硫、低磷、高發熱量,被中外專家公認為世界罕見的「精煤」,現已開發的主要有準格爾、東勝、萬利川、西桌子山等煤田,2007年我市煤炭總產量1.985億噸。高嶺土儲量為65億噸,在全國硬質高嶺土中質量最優。鄂爾多斯天然氣已探明儲量為8788億立方米,約佔全國已探明儲量的三分之一。舉世聞名的世界級整裝大氣田——蘇里格氣田就位於我市烏審旗境內,現探明儲量為5336億立方米。此外,天然鹼、食鹽、芒硝、石膏、石灰石、紫沙陶土等儲量巨大。富集的資源使鄂爾多斯正在成為國家重要的能源生產基地。除能源外,鄂爾多斯市幾經滄桑,留下了許多珍貴的、具有鮮明地區民族特色的旅遊資源。有一代天驕長眠地-成吉思汗陵,大漠神韻-「銀肯」響沙,風光無限世珍園,沙海綠洲-恩格貝旅遊區等著名旅遊景區,此外,還有準格爾召、七星湖、古長城、秦直道、草原敦煌阿爾寨石窟、黃河大峽谷、草原旅遊區等,全市現有各類景區(點)35處,4A級景區5處,3A級景區6處。
乘西部大開發的東風,鄂爾多斯市依託資源優勢,科學把握發展規律,提出「三化互動」,集中發展的戰略思想。近年來,鄂爾多斯市提出並正在實施「九大工程」。
一產方面提出建設「綠色大市、畜牧業強市」的發展思路,在全區率先實行禁牧休牧輪牧,堅持不懈地減少農牧民、轉移農牧民、致富農牧民,生態建設擺脫了惡化—治理—再惡化—再治理的困擾,創造了生產發展、生活改善、生態恢復的多贏局面;二產方面重點建設國家能源工業基地,走「高起點、高科技、高效益、高產業鏈、高附加值、高度節能環保」的新型工業化道路,努力構築大煤炭、大煤電、大化工、大循環的工業格局,目前,新型能源工業基地初具規模;三產方面,全面實施城市形象塑造、市民素質提升和民族文化建設三大工程,強力推進旅遊文化事業的發展,著力構築大旅遊、大文化、大運輸的新型城市化格局。近年來,鄂爾多斯市大力弘揚「戰勝自我、推進文明、實現跨越」的鄂爾多斯精神,著力構築以「東勝—康巴什—阿鎮」為中心組團、輻射帶動沿河沿邊產業重鎮的城市化發展新格局,努力建設更具實力、充滿活力、富有魅力、文明和諧的現代化鄂爾多斯,使我市的政治、經濟、文化、社會等各項事業蓬勃發展。2007年,我市地區生產總值1150.9億元,同比增長25.8%,居全區第二,人均GDP達到1萬美元,居全區第一。財政收入達到200.8億元,增長37.7%,居全區第一。城鎮居民人均可支配收入16226元;農牧民人均純收入達到6123元。固定資產投資886億元,增長39.8%。在國家統計局的測評結果中,我市綜合經濟實力躋身全國百強市第28位。這一串實實在在的數字,是鄂爾多斯經濟社會「又好又快」發展的見證,也是鄂爾多斯經濟實力和發展水平進入一個新階段的標志。
5. 鄂爾多斯盆地水文地質特徵
鄂爾多斯盆地含煤區地下水按含水層的岩性特徵及儲存條件,可劃分為3種類型。根據單孔涌水量可將區內含水岩層劃分為強富水、中等富水、弱富水3個等級。
1.鬆散岩類孔隙、裂隙水
主要分布在陝北諸煤田內,含水岩層主要由第四系風積、沖積、洪積、湖積層構成,岩性為黃土、黃土狀土、砂及砂礫石組成。地下水多為潛水,局部為承壓水。其運移規律多沿非黃土類土的孔隙及黃土類土的孔隙、裂隙及孔洞運動,具有含水均一的特點(圖5-5)。
圖5-5 橫山縣桑樹界-高樹水文地質剖面
鬆散岩類孔隙、裂隙水,因各處地貌單元不一,故岩性差異較大,其水位埋深及涌水量亦有顯著不同。陝北風沙草原及較大河谷區,地下水位埋深一般為2~10 m。含水層厚度為10~100 m。單井出水量(井深200 m)為20~300 m3/d,單位涌水量0.1~0.5 m3/h·m,個別地段可達3~10 m3/h·m。屬弱至中等富水含水岩組。地下水水化學類型為重碳酸-硫酸型、硫酸-氯化物型或氯化物型水。礦化度一般為1~3g/L,西部的子洲、定邊、靖邊地區水質較差,其礦化度可高達3~10 g/L。
2.碎屑岩類孔隙、裂隙水
盆地中北部含煤區多伏於黃土之下,與上覆鬆散層地下水常呈上、下疊置的含水結構,南部邊緣中低山區、較大溝谷的兩側及盆地西北部有部分出露,地下水常具承壓性質。潛水或承壓水埋深由十餘米至百米不等。溝谷之中常有泉水溢出,部分鑽孔自流水頭高出地表15 m以上。煤層頂底板砂岩常是主要充水岩層,現將主要含水岩組富水特徵簡述如下。
(1)侏羅系延安組砂岩含水岩組
主要分布於陝北、黃隴、東勝及寧東煤田,常為煤系地層的直接充水岩層,泉水一般流量為0.5~2.5 m3/時,單井出水量為100~400 m3/d,單位涌水量為0.5~3 m3/h·m。多具承壓性,地下水頭高出地表2~11 m,屬中等富水含水岩組。地下水水化學類型一般為重碳酸型或重碳酸-氯化物型水。礦化度為0.5~2.8 g/L。
榆神礦區侏羅系層狀裂隙潛水,富水性中等至差,鑽孔水位降深13.37 m,涌水量192 t/d。侏羅系層狀碎屑裂隙承壓水,鑽孔水位降深5.4~41.48 m,涌水量218 t/d。
榆橫礦區中侏羅統安定組裂隙潛水鑽孔單位涌水量0.0108~0.011 L/s·m,滲透系數0.0526~0.057 m/d,水化學類型屬SO4-Na型,礦化度3.018-7.498 g/L。中侏羅統直羅組裂隙潛水鑽孔單位涌水量0.048~0.28 L/s·m,滲透系數0.2236~1.035 m/d,水化學類型屬HCO3-Na·Mg、SO4-Na型,礦化度0.374~9.5279 g/L。煤系層狀碎屑裂隙承壓水,鑽孔單位涌水量0.00005~0.001 L/s·m,滲透系數0.002~0.0361 m/d,礦化度3.262 g/L,水化學類型屬SO4-Na型。
神北新民礦區裂隙水主要為潛水,含水層廣布全區,岩性為厚層狀中粗粒砂岩,部分地段由於存在局部隔水層使其微具承壓性。單位涌水量0.00024~0.0052 L/s·m,滲透系數0.00012~0.012 m/d,礦化度0.477~3.821 g/L,多為HCO3-Ca·Na和Cl-SO4-Na型水。
黃陵礦區中侏羅統直羅組上部泥岩夾砂岩,含水條件極差,為隔水層,鑽孔單位涌水量0.002~0.2 L/s·m,富水性不強但變化較大,與含水裂隙發育程度及深度有關:一般垂深40 m以上比較富水,鑽孔單位涌水量為0.01 L/s·m以上,局都(雙龍)可達0.22 L/s·m,40 m以下極微;中侏羅統延安組及下侏羅統富縣組的泥岩夾砂岩為隔水層,單位涌水量0.0038~0.0045 L/s·m。
汝箕溝礦區侏羅系砂岩含裂隙承壓水,鑽孔水頭高出地面12.75 m,涌水量1~3 L/s·m,水質屬HCO3-Na型水。最大涌水量為6.24 m3/h,地下水靜儲量消失後動儲量不能及時補給,故地下水有減的趨勢。
(2)三疊系瓦窯堡砂岩含水岩組
主要分布於陝北三疊紀煤田,泉水流量一般小於0.5 m3/h,單井出水量小於100 m3/d,單位涌水量小於0.1 m3/h·m,局部地段具有承壓性,自流水頭高出地表10~27 m。地下水水化學類型較為復雜,為SO4-Cl型或Cl-SO4型水,礦化度1~3 g/L,西部個別地段可高達46.9 g/L。一般粗粒砂岩及構造有利部位較為富水,該含水岩組屬弱富水岩層。
(3)二疊系下石盒子組及山西組砂岩含水岩組
主要分布在石炭—二疊紀煤田中,泉水流量一般0.5~2.5 m3/s·m,單井出水量100~300 m3/d,單位涌水量0.5~3 m3/h·m。地下水具有承壓性,水頭一般高出地表1~5 m,屬弱至中等富水含水岩組。該類含水層中砂岩常為煤系地層的直接充水岩層,地下水水化學類型亦較復雜,為HCO3-Cl型或HCO3-SO4型水,礦化度為0.87~0.51 g/L。
韋州礦區石炭繫上統下部及中統砂岩含水組,其岩性以粉砂岩、細砂岩、中粒砂岩為主,均屬弱含水層。單位涌水量為1.000279~0.0173 L/s·m。奧陶系中統淺變質岩含水岩組,岩性為細粒砂岩、千枚狀粉砂岩、板岩等。含較豐富的裂隙水。涌水量為11.20 L/s。
河東煤田二疊系層狀碎屑岩類裂隙、孔隙含水岩組:出露在黃河沿岸橫溝、李家溝一帶,出露厚度>300 m,風化帶厚度60~30 m。河谷地段水位埋深6~20 m,儲水條件差,泉水出露標高700~750 m,流量0.1~1 L/s,礦化度<1 g/L,為SO4~Na、Mg、Ca型水,總體上為貧水或極貧水含水層。
河東煤田二疊系下石盒子組、山西組裂隙、孔隙含水岩組承壓含水岩組以中粗粒砂岩和礫岩為主,厚層、塊狀,鈣質膠結,裂隙發育。含水層頂板埋深(駱駝脖子砂岩頂板)273.41~482.87 m,厚度45~100 m承壓水頭高出地面60~70 m,自流量0.7~3.29 L/s,單位降深涌水量0.055 L/s·m,水化學類型為HCO3,CO3-Na型水及Cl-Na型水,礦化度0.87~1.35 g/L。含水岩組內,砂體多呈透鏡狀產出,其透水性和富水性在平面上的變化大。
鄉寧礦區煤系地層上、下部含水層主要分布於紫荊山斷裂帶南西至評價區西南緣,但又均位於分水嶺(黃河與汾河)之上及其兩側山坡地帶。因此,地表徑流條件良好,加之降雨都集於每年7~9月份,蒸發量大於降水量1~3倍,不利於大氣降水的滲入補給。砂岩裂隙含水層單位涌水量(0~0.095)L/s·m,平均為0.031 L/s·m,滲透系數0.079 m/d,屬弱-較弱含水性的含水層。二疊系砂岩裂隙水補給面積有限,局部在小型向斜部位水量較富集,但上部砂岩水與煤層間有數百米的多層泥岩隔水層,且無較大斷裂引起的水力聯系。因此,對煤層氣的運移和保存影響不大。
3.碳酸岩類溶蝕裂隙、溶洞水
主要分布在陝北、渭北、河東及寧北石炭—二疊紀煤田及內蒙古桌子山礦區中,含水岩層為石炭系太原組及奧陶系馬家溝組灰岩,地下水受岩性及構造裂隙發育程度控制。富水極不均一,地下水主要接受大氣降水及地表水滲漏補給。其排泄主要沿著構造裂隙及溶蝕孔洞運動。地下水位埋藏較深。
府谷礦區奧陶系馬家溝組灰岩水頭標高在830~835 m。鑽孔涌水量1000~20000 m3/d,岩溶發育深度百米左右,並且岩溶發育隨深度增加,有減弱趨勢,其鑽孔涌水量也隨之減少為35~400 m3/d。地下水水化學類型為NaHCO3-Ca型水,礦化度0.84 g/L,屬強富水岩組。
吳堡礦區奧陶系馬家溝組灰岩含水層頂板埋深449.66~678.59 m,水頭標高744.2~763.39 m,含水層厚度17.55~45.85 m。石炭系太原組灰岩含水岩組,裂隙不甚發育,灰岩為質純、厚層灰岩。鑽孔自流量為0.972 m3/t,單位涌水量0.0144~0.72 m3/h·m。地下水水化學類型為HCO3-Cl型或Cl-HCO3型水,礦化度0.97~3.92 g/L。奧陶系馬家溝組灰岩含水層,上部為角礫狀灰岩及白雲質灰岩,裂隙不甚發育,富水性較差,主要含水層為下部厚層狀灰岩,含水層溶蝕裂隙及溶洞較為發育,厚度45.85 m。含水層頂板埋深678.59 m,鑽孔自流水量222.05 m3/t,單位涌水量2.484 m3/h·m。地下水水化學類型為Cl-Na型水。礦化度11.71g/L,屬中等富水含水岩組。
鄉寧礦區石灰岩岩溶裂隙含水層單位涌水量0~0.102 L/s·m,平均為0.027 L/s·m,滲透系數0.1069 m/d,屬弱-較弱含水性的含水層。
渭北石炭—二疊紀煤田區,岩溶水主要賦存於奧陶系馬家溝組灰岩中。上部石炭系太原組灰岩,溶蝕裂隙較為發育,多為透水而不含水層,一般鑽孔施工中多有漏水現象,地下水較為貧乏。奧陶系馬家溝組灰岩水量豐富,泉水流量5~50 m3/d,單井出水量130~380 m/d,局部地域可達1054 m/d,屬強富水含水岩組,多具承壓性,地下水位標高一般在380 m左右,(圖5-6)。地下水水化學類型為HCO3-Cl型水,礦化度為1.17~1.67 g/L。氟化物為0.4~1.0 mg/L。
圖5-6 銅川礦區東坡水文地質剖面示意圖
韋州礦區奧陶系中下統石灰岩含水岩組,單位涌水量為60.48 L/s·m。向斜東翼主要含煤地層下距含水性強的奧灰岩溶水約650 m,上覆含水層水性很弱,向斜西翼石嘴山大斷裂與煤山斷層的影響,使富水的第四系砂礫層側向與煤系接觸,礦井開采靠近該斷層時,礦井充水可能受到第四系含水層的間接補給。
河東煤田石炭系太原組裂隙、溶洞含水岩組:岩性以灰岩為主,次為砂岩。灰岩質純,厚層狀、具裂隙、小溶洞、溶孔,孔洞和裂隙連通性差。砂岩裂隙較發育但多被充填,含水極不均一。含水層頂板埋深449.66~800 m不等,厚度17.55~46.27 m,自流量0.27~14.83L/s,單位涌水量為0.004~0.213 L/s·m。礦化度上部為0.994 g/L,下部為1.35 g/L,屬HCO3-Cl-Na型和Cl-HCO3-Na型水。奧陶系馬家溝組岩溶裂隙、溶洞含水岩組:含水岩組上部,岩性為角礫狀灰岩和白雲質灰岩,富水性差;下部為厚層-塊狀灰岩,具縫合線構造,含方解石脈。岩溶發育,以溶蝕裂隙為主,溶洞、溶孔次之。兩種水介質相互聯通導水性良好;含水層頂板埋深678~1000 m,水頭標高為763.39 m,河谷地段水頭高出地面90 m,單位涌水量0.678 L/s·m,水化學類型為Cl-Na型,礦化度11.71 g/L。
6. 鄂爾多斯的地理環境
鄂爾多斯市位於內蒙古自治區西南部,地處鄂爾多斯高原腹地。東、南、西與晉、陝、寧接壤,北及東北與自治區最大城市包頭以及首府呼和浩特隔河相望。東西長約400公里,南北寬約340公里,總面積86752平方公里。
鄂爾多斯市自然地理環境的顯著特點是,起伏不平,西北高東南低,地形復雜,東北西三面被黃河環繞,南與黃土高原相連。地貌類型多樣,既有芳草如茵的美麗草原,又有開闊坦盪的波狀高原;鄂爾多斯市境內五大類型地貌,平原約占總土地面積的4.33%,丘陵山區約占總土地面積的18.91%,波狀高原約占總土地面積的28.81%,毛烏素沙地約占總土地面積的28.78%,庫布其沙漠約占總土地面積的19.17%。
(一)北部黃河沖積平原區
該地區總面積約5000平方公里,占鄂爾多斯市總土地面積的6%,分布於杭錦旗、達拉特旗、准格爾旗沿黃河23個鄉、鎮、蘇木內。成因和地質構造與整個河套平原相同,同屬沉降型的窄長地塹盆地。現代地貌主要是由洪積和黃河挾帶的泥沙帶的泥沙等物沉積而成。海拔高度1000—1100米,地勢平坦,水熱條件極好。該地區土壤類型可分為草甸土、沼澤土、鹽鹼土、風沙土四個類型,其中以草甸土為主。草甸土是該區土壤中質地與生產性能良好的土壤。是培養穩產高產農田的基礎土壤。整個黃河沖積平原區,土壤中有機質的含量在1%左右,全氮含量0.05%,速效磷含量12個PPM,速效鉀228個PPM。該區耕地面積達到130萬畝,其中有保證灌溉面積80多萬畝,1989年糧食產量達2億公斤。這一地區的開發前景相當樂觀,潛力很大。
一是該區內尚有100萬畝宜耕地至今未開發,僅達拉特旗,就有75萬畝宜耕地可供開發;二是開發工程簡單,造價低,只要能打井上電,搞好田間管理,每畝投入100元以下資金,當年就是畝產200-250公斤糧食的良田;三是水源條件好,無論是黃灌、井灌,都有充足的水源保證;四是在水、肥保證的基礎上,應用推廣先進的適用科學技術,糧食單產可增長30%-50%;五是當地群眾有開發土地,改善生產條件的經驗和勁頭;六是依靠農業提供的條件,可以充分發展豬牛羊等養殖業和加工業等多種經濟。
(二)東部丘陵溝壑區
該區分布於鄂爾多斯市、伊金霍洛旗、准格爾旗和達拉特旗南部,海拔高度為1300-1500米,面積約2.6萬平方公里,占鄂爾多斯市總土地面積的30%。該區屬鄂爾多斯沉降構造盆地的中部,地表侵蝕強烈,沖溝發育,水土流失嚴重,局部地區基岩裸露,是典型的丘陵溝壑區。土壤種類以栗鈣土為主,大多不宜耕作,屬宜林宜牧地區,特別適宜發展松柏等價值高的經濟林。對於水果生產,這一地區條件極好,日照充足,水源豐富,受風沙影響小。這部分地區內沿河溝畔也有不少的下濕地和人工淤澄地,是發展糧食生產的好地方。
(三)中部庫布其、毛烏素沙區
庫布其、毛烏素兩大沙漠,位於鄂爾多斯市中部,庫布其沙漠北臨黃河平原,呈東西條帶狀分布。毛烏素沙漠地處鄂爾多斯市腹地,分布於鄂托克旗、鄂托克前旗、伊金霍洛旗部分和烏審旗。兩大沙區總面積約3.5萬平方公里,占鄂爾多斯市總面積的40%左右,其中庫布其沙漠面積為1萬多平方公里、毛烏素沙漠2.5萬平方公里。這一地區大多為固定半固定沙丘,流動性的新月型沙丘及沙丘鏈極少。庫布其多為細、中沙,而毛烏素則以中、粗沙為主,地下水賦存條件很好,發展林牧業前景廣闊。
(四)西部坡狀高原區
該區位於鄂爾多斯市西部,包括鄂托克旗大部和鄂托克前旗、杭錦旗的部分,總面積約2.1萬平方公里,占鄂爾多斯市總面積的24%以上。該區地勢平坦,起伏不大,海拔高度1300-1500米。這里氣候較為乾旱,降雨稀少,年平均降水量在200毫米左右,屬典型的半荒漠草原。土壤成分以鈣土為主,部分地區也有不少風積沙,植被以野生植物為主,是發展草原畜牧業的地方。 鄂爾多斯境內地下有儲量豐厚的能源礦產資源,截至2012年已發現具有工業開采價值的重要礦產資源有12類35種。已探明天然氣儲量約1880億立方米,佔全國三分之一。已探明稀土高嶺土儲量佔全國二分之一。
截至2012年,鄂爾多斯市已探明煤炭儲量1496億多噸,約佔全國總儲量的1/6。如果計算到地下1500米處,總儲量約近1萬億噸。在鄂爾多斯市87000多平方公里土地上,70%的地表下埋藏著煤。按地域位置,鄂爾多斯市可劃分為東西南北四大煤田。東部即准格爾煤田,西部即桌子山煤田,南部即東勝煤田,北部即烏蘭格爾煤田。鄂爾多斯的煤炭資源不僅儲量大,分布面積廣,而且煤質品種齊全,有褐煤、長焰煤、不粘結煤、弱粘結煤、氣煤、肥煤、焦煤。而且大多埋藏淺,垂直厚度深,易開采。四大煤田,除烏蘭格爾煤田外,其餘均正在開采之中。
石油、天然氣這是發現的新型資源。這一資源主要位於鄂爾多斯中西部。在烏蘭---格爾一帶即杭錦旗北部,地質勘探部門已經發現20多處油氣田,鄂托克旗境內現已探明油氣儲量11億立方米,在烏審旗南部也發現了油氣田。這兩種資源還正在進一步勘探之中。 油頁岩主要分布於鄂爾多斯中部的東勝區、准格爾旗、伊金霍洛旗境內。探明儲量為3.7億多噸。其中工業儲量66萬噸,儲藏厚度一般為3米-5米,含油率1.5%-10.4%。
天然鹼主要分布於鄂爾多斯西部的烏審旗、鄂托克旗、杭錦旗境內的湖泊中。截至2012年,鄂爾多斯市現有天然鹼湖19處,儲量7000億噸,伴生天然鹼儲量1300萬噸,這些天然鹼中,含碳酸鈉加碳酸氫鈉佔19%-41%,氯化鈉小於4%,硫酸鈉小於13%,水不溶物小於20%,具有比較高的工業開采價值。
芒硝主要分布於境內的達拉特旗、杭錦旗北部地區,露天湖芒硝含量在20%--19%之間。截至2012年,探明總儲量70億噸,大多適宜露天開采。其中,有位於達拉特旗的特大型芒硝礦。儲量達68.7億噸,地下埋藏深度平均為100米左右。從規模、質量到開采條件,均屬國內外罕見的特大型優質芒硝礦。
食鹽主要分布於杭錦旗、鄂托克前旗和烏審旗、有礦產地14處,截至2012年探明總儲量956萬噸。
境內的硫磺主要賦存黃鐵礦(也稱硫鐵礦)中,以天然黃鐵礦形式產出。分布地主要在准格爾旗、東勝區、伊金霍洛旗境內。截至2012年,鄂爾多斯市已經探明的儲量232.5萬噸,地質儲量3256.5萬噸。
泥炭在鄂爾多斯市8個旗(市)均有發現,截至2012年產地42處探明儲量537.6萬噸,一般發熱量在1100大卡/公斤-2400大卡/公斤,有機質含量在25%-40%之間。 建材資源是鄂爾多斯境內的又一大優勢資源。資源遍布鄂爾多斯市8個旗區。主要有石膏、石灰岩、石英砂岩、石英岩、白雲岩、黃土、大理石、花崗岩、石墨等。
石膏集中分布於鄂托克前旗、鄂托克旗、杭錦旗境內。總儲量35億噸,其中工業儲量近1.5億噸。有食用、葯用、工藝品製造用的特級石膏400萬噸,用於輕型質高強度建築材料的一級石膏1.49億噸。最大儲存厚度近30米。 在鄂爾多斯市2000餘種野生動物資源中,有相當一部分屬國家級保護動物。如屬國家一級保護動物的遺鷗,為世界上瀕臨滅絕動物之一,也是人類認識最晚的鳥種之一。據專家考證,鄂爾多斯遺鷗種群為世界三大遺鷗繁殖種群之冠。已發現的數量約5000多隻。還有國家二級保護動物白天鵝,數量也較多。還有經濟價值較高的石貂、黃喉貂等。
鄂爾多斯市有植物資源800餘種,約有400餘種可入葯。主要的甘草、麻黃、枸杞、銀柴胡、遠志、冬花等。其中甘草、麻黃產量較大。另有相當一部分沙生植物,如沙棘、沙芥等,都具有較高的食品經濟開發價值。 2013年現價農林牧漁及服務業總產值165.5億元,按可比價格計算比上年增長3.7%。其中,農業產值75.6億元,增長3.4%;林業產值6.6億元,增長5.9%;牧業產值78.2億元,增長2.6%;漁業產值2.0億元,增長16.5%;農林牧漁服務業產值3.0億元,增長5.4%。
2013年鄂爾多斯農作物總播種面積577.72萬畝。其中糧食作物播種面積362.83萬畝,油料播種面積51.83萬畝,蔬菜播種面積14.21萬畝。2013年糧食總產量155.1萬噸,同比增長6.9%。油料產量9.01萬噸,同比增長15.1%;甜菜產量9.46萬噸,同比下降12.2%;蔬菜產量42.88萬噸,同比增長24.8%。(詳見附表1)
2013年鄂爾多斯擁有農業機械總動力291萬千瓦,同比增長4.6%。鄂爾多斯擁有大中型拖拉機2.70萬台,增長11.1%;農用排灌機械10.8萬台(套),增長4.0%,其中,節水灌溉類機械4559套,增長60%;聯合收獲機1236台,增長16%;農用運輸車5.90萬台,增長0.5%。機械耕地面積占農作物總播種面積的比重97%,機械播種面積佔比80.5%,機械收割面積佔比42.2%,農業耕種收綜合機械化水平達到76%。 2013年鄂爾多斯規模以上工業企業379家,較2012年減少6家。總產值達到4210.3億元,同比增長7.5%;銷售產值4141.1億元,增長7.6%;工業產品產銷率98.4%。
2013年規模以上工業增加值按可比價比上年增長12.7%。按輕重工業分,輕工業增長0.7%、重工業增長13.0%;按經濟類型分,國有企業增長28.9%,集體企業增長10.6%,股份制企業增長10.6%,外商及港澳台投資工業增長4.3%,其他經濟類型工業增長32.0%。(規上工業主要產品產量詳見附表2)
2013年規模以上工業企業實現主營業務收入4326.4億元,比上年增長3.5%;利稅總額1156.4億元,下降4.0%;利潤總額775.3億元,下降12.0%。虧損企業90戶,比上年增加7戶。企業虧損面23.7%,比上年末擴大1.4個百分點;虧損企業虧損額19.8億元,同比增長2.3%。 2013年鄂爾多斯實現社會消費品零售總額553.81億元,同比增長10.5%。其中,城鎮實現消費品零售額460.54億元,同比增長10.6%;鄉村實現消費品零售額93.28億元,同比增長9.6%。
限額以上批發零售企業完成銷售額270.66億元,同比下降4.1%。按商品類值分,糧油食品類完成零售額12.68億元,同比增長25.8%;服裝類完成零售額5.7億元,同比增長9.8%;日用洗滌品類完成零售額0.82億元,同比增長35.0%;家用電器和音像器材類完成零售額4.4億元,同比增長27.4%;汽車類完成零售額77.1億元,同比增長6.1%;石油及製品類完成零售額134.8億元,同比下降10.9%。
2013年鄂爾多斯共有銀行法人機構26家,銀行營業網點553個,共有從業人員9399人。年末金融機構各項存款余額(人民幣)2325.7億元,同比增長5.5%。其中,單位存款余額1079.5億元,同比下降3.8%;城鄉居民儲蓄存款余額1179.4億元,同比增長14.3%。年末金融機構各項貸款余額2368.6億元,同比增長7.3%。其中,短期貸款余額1069.5億元,同比增長5.0%;中長期貸款余額1277.0億元,同比增長7.2%;個人消費貸款余額254.5億元,同比下降10.9%。
2013年鄂爾多斯保險主體30家,各級保險機構178家。保險業實現保費收入32.37億元,同比下降4.9%。其中財產險收入17.43億元,同比下降11.5%;壽險收入12.43億元,同比增長0.5%;健康險收入1.88億元,同比增長57.0%;意外傷害險收入0.63億元,同比下降18.5%。各項賠付支出11.47億元,同比增長1.1%。其中財產險賠付支出8.57億元,同比下降9.2%;壽險賠付支出1.97億元,同比增長14.2%;健康險賠付支出0.77億元,同比增長244.4%;意外傷害險賠付支出0.16億元,同比下降23.4%。

7. 鄂爾多斯盆地
1.石炭—二疊系煤層
鄂爾多斯盆地晚古生代煤層主要分布於石炭系太原組及二疊系山西組。煤層總厚以北厚南薄為特徵。西北部烏海及東北部府谷煤層累計厚度達20~35 m,柳林—神木一帶厚度在10~20 m,而南部銅川等地煤層總厚度僅5 m左右(圖3-7)。
太原組各煤岩系形成於廣闊的濱海平原區,在成煤過程中形成了廣覆型富煤區。但是,由於各處古構造、古環境及同沉積構造的差異,導致了各地煤層富集程度的差別(表3-13)。盆地內石炭系太原組含煤層數較少,煤層厚度薄。該組共含煤5~12層,可採煤最大累厚度達36.50 m,含煤系數平均17.51%,最高達38.20%,其中僅10號煤(陝西俗稱「丈八煤」),是全區分布最穩定的主採煤層。
圖3-6 柴達木盆地及祁連地區侏羅系煤層等厚線圖
圖3-7 鄂爾多斯盆地石炭—二疊系煤層等厚線圖
10號煤層產於第二岩性段I旋迴的上部,在北部府谷、保德一帶厚0~20 m。在平面上10號煤層常與同期砂體過渡,被分為2~3個分層。由於砂體的影響,厚度變化較大。保德以南至宜川—富縣以北的中部區,含煤3~5層,一般可採煤1層,最厚12 m左右,含煤系數平均為10.35%,最厚15 m。吳堡礦區以南至韓城一帶的廣大地區,該煤層分布連續,厚度變化較小,含煤3~7層,一般厚度為4~8 m,最大12.42 m,含煤系數平均為7.0%,多以單層產出,局部有分叉現象(圖3-8)。在盆地南緣地區,10號煤層厚度變化較大,其中澄合礦區厚度為0~4.05 m,並常有大面積缺失。蒲白礦區至銅川一帶,煤層分布基本穩定,但厚度變化亦大,一般厚1~3 m,個別地段可達20.73 m,常有變薄、尖滅的現象,且厚度變化受沉積時基底古地形和同沉積坳陷作用的控制明顯,在古地形低凹處和同沉積作用較強的地段煤層沉積厚度大,在古地形凸起處和相對隆起處煤層變薄甚至尖滅。
表3-13 鄂爾多斯盆地太原組含煤情況一覽表
圖3-8 鄂爾多斯盆地吳堡地區太原組10煤層分叉現象
從表3-13可以看出,北部含煤性最好,是煤層的富煤區。由北向南,由東向西有逐漸變差的趨勢。區內大約在東經108°30′以東,是太原組可採煤層的分布區。富煤區則分布在銅川—延安—靖邊以東的廣大地區,以西為薄煤區。由東向西隨著逐漸靠近108°線的中央隆起區,煤層層數減少,煤層發生變薄或尖滅。
鄂爾多斯盆地下二疊統山西組煤層主要發育於盆地的西緣、北部及東部,含煤2~5層,其中4號煤為主要可採煤層。在烏海至橫山堡一帶煤層累計厚度一般大於12 m,含煤系數在8.1%~10.4%;陝西北部地區累計煤層厚度可達10 m,其中府谷地區厚0~13.13 m,吳堡一帶一般厚1.6~5 m,含煤系數在1.8%~38.2%;河東煤田一般為6 m左右,其中北部煤厚度可達16 m,含煤系數5.6~32.3%;南部韓城一帶厚0.18~9.25 m,一般厚1~5 m,含煤系數在0~17.3%(表3-14)。煤層厚度變化總體上表現為,東西向中間薄兩側厚,南北向南部薄北部厚。由韓城礦區中部向西至銅川逐漸變薄至不可采甚至尖滅,為零星分布的薄透鏡體,其餘均為局部可採煤層,大部分地區為透鏡狀或煤線,大致在榆林—延川—合陽一線以西本組煤層基本沒有發育;在南緣的渭北地區,由合陽至銅川一帶,仍有零星分布的透鏡狀薄煤或煤線,一般不可采。
表3-14 鄂爾多斯盆地下二疊統山西組含煤情況
2.三疊系瓦窯堡組煤層
上三疊統延長組、瓦窯堡組煤層僅在子長、志丹及洛川為中心的小范圍地區含煤。含煤最多可達32層,其中Ⅴ號煤為主要可採煤層。Ⅰ~Ⅳ號煤層厚度多在0.5 m以下,一般不可采,僅在局部地段可達0.6~0.8 m,極個別點厚度達1 m左右,其他煤層均為0.1~0.3 m左右的煤線。總含煤系數0.2%~1.9%。V號煤層發育在第4岩性段頂部,緊靠第5段之底油頁岩層之下,一般為單層產出,有時分叉為兩層。在第4段保存完整的地區,V號煤層均有分布,其厚度為0.2~2.95 m,呈層狀,為復雜或較復雜結構的煤層,含夾矸2~4層。分布連續的富煤區在子長—安塞間,其外為斷續分布的小面積可采區,煤層厚度及含煤系數均由富煤中心向四周逐漸變小(圖3-9)。
3.侏羅系延安組煤層
下、中侏羅統延安組是本盆地主要含煤地層,該組煤層層數多,總厚度大。盆地北部的杭錦旗、烏審及東勝的地區煤層總厚度一般為10~30 m,盆地西部馬家灘、鹽池至環縣及華亭地區煤層厚度多大於20 m,往南及往東煤層層數減少,厚度逐漸變薄。黃陵、延長至神木一線煤層尖滅(圖3-10)。各區含煤特徵如下。
在陝北侏羅紀煤田含煤多達27層,主可採煤層為3號、4號、8號和9號,局部可採煤層如2號、5號、7號煤層,1號和6號煤為零星可採煤層(表3-15)。各煤層基本產於4個岩性段的中部,每個煤層分別位於各段中級旋迴的頂部(圖3-11)。煤層厚度、間距、結構及穩定性以第3段含煤性為最好,含煤系數7.37%~12.7%,其次是第1段,含煤系數5%~8%。全組總含煤系數0.2%~0.9%,由東南邊緣向北西含煤系數逐漸增加。
侏羅系3號煤層是陝北侏羅紀煤田最發育的煤層,分布廣,連續性好,厚度大而穩定,一般厚3~5 m,最厚達12 m之多。由東北端的府谷至西部定邊,整個煤田幾乎都有3號煤層分布,尤以榆林、神木地區發育好,其可采面積約2萬 km2。富煤帶呈北東向帶狀分布,厚度中心位於榆溪河上游及榆溪河—禿尾河之間。煤層厚度變化的總趨勢由東南向北西逐漸增厚。由於成煤後直羅組河道的強烈沖刷,沿禿尾河形成一個北西向的薄煤區或缺失區,使3號煤的連續性遭到破壞。延邊以西至安邊一帶是煤層的變薄區,厚1~3 m。定邊一帶仍是3號煤的穩定分布區,厚3~5 m左右。
圖3-9 鄂爾多斯盆地三疊系瓦窯堡組煤厚等值線及可採煤層系數等值線圖
南部黃隴侏羅紀煤田中,3號煤基本沒有發育,僅在彬長礦區的局部地段見有透鏡狀薄煤或煤線。
4號煤層:產於第3岩性段旋迴的上部,主要分布於陝北侏羅紀煤田的東北段榆林以北的地區,亦是榆、神、府地區的主要可採煤層。榆林附近及其以南的地區多不可采。可采區內為厚度穩定、連續性好的中厚煤層,一般厚1.3~3.5 m,最厚達5.19 m。總的分布特點是由東南邊緣向北西逐漸增厚,厚度中心位於紅鹼淖一帶,呈北東向分布。該煤層在定邊地區為局部可採煤層,在黃隴煤田一般沒有發育,僅在彬長礦區可見零星分布的透鏡狀煤層。
圖3-10 鄂爾多斯盆地侏羅系煤厚分布圖
8號煤層:產於第1岩性段Ⅰ旋迴之頂部,寶塔山砂岩K標志層之上,與其下9號煤為同一煤組的兩個分層,二者常有分叉合並現象,是延安組中分布最廣的煤層之一,在陝北侏羅紀煤田中主要分布在榆溪河東北部和定邊一帶,其間為薄煤區或煤線,總的分布趨勢是由西南的榆溪河向東北逐漸增厚,厚度中心位於禿尾河上游紅鹼淖一帶,厚0.83~6.60 m。在黃隴侏羅紀煤田中該煤層為惟一主可採煤層,分布穩定、厚度大。主要分布在店頭、焦坪、彬長及阡隴幾個成煤盆地中,為該區的主要工業煤層,厚0~34 m,一般厚2~8 m。在盆地中由邊緣向中心逐漸增厚,由於該煤田中古隆起、同期河道及後期河道發育,往往破壞了該煤層的連續性,形成一個孤立的煤盆地,或在盆地中形成幾個富煤帶。
9號煤層:可采區主要分布在陝北侏羅紀煤田中,其展布和變化特點與8 號煤相似,亦是神府地區的主採煤層。在黃隴煤田中,局部地段僅是8號煤的一個分層,大部分地區沒有發育。
圖3-11 鄂爾多斯盆地安口礦區侏羅系主採煤層煤岩柱狀圖
甘肅華亭礦區5個煤層組含煤7層,主可採煤層為5號煤層,其平均厚度為46.51 m,局部可採煤層如2~2號煤層、2~3號煤層、3號煤層及4號煤層(表3-15),含煤系數5%。
寧夏汝箕溝礦區含煤地層共含煤11層,可采及局部可采者7層。可採煤層總厚度為22.95~45.38 m。5~2煤層為主要可采層、4~2煤次之,余為局部可採煤層。煤層結構多為復雜型,煤層間距變化大,為7~53 m之間。煤層總厚在達峰溝最大達34.02 m,至衛東和大嶺井田減薄至22.95~24.63 m,含煤系數為9%~13%,至立新井田煤系減薄為160 m,煤層分叉,厚度減薄到20.63 m,至北段和南段煤系厚僅30 m,煤層總厚度只有2.3~2.9 m,下部煤層已逐漸尖滅(表3-15)。
表3-15 鄂爾多斯盆地侏羅系煤層情況一覽表
從上述各主要煤層厚煤帶分布的特點可以看出:盆地西北地區煤層厚度相對較大、含煤性較好;盆地南部、東部含煤性變差,煤系厚度逐漸變小,煤層層數減少,厚度變薄;大理河以南,葫蘆河以北,吳旗以東地區無煤沉積。
8. 鄂爾多斯烏審旗營盤壕礦的情況,或者烏審旗的自然氣候情況,比如冬季氣溫一般多少,居住環境,生活條件等
烏審旗在縣城裡還是比較干凈整潔的,幾乎是鄂爾多斯最干凈的城市了,因為烏審旗周回圍沒有大型煤礦,居住答環境是鄂爾多斯最適合的了,南距榆林100公里,交通道路也非常方便,更好的一點是鄂爾多斯的整個地區治安非常好。
至於生活,我不知道你平時的消費習慣,但是在整個內蒙古和陝北來說,平時的生活費用是比較高的,可能有些大城市的朋友聽到這句話會恥笑,但事實就是這樣,你拿最普通的老百姓居家過日子的費用相比較,在鄂爾多斯和陝北的居民消費費用肯定比北京上海要高。
還有生活習俗,內蒙古地區的人們沒有其他少數民族那麼多的禁忌,烏審旗人雖然蒙古族相對集中,但是這里外來漢族人很多,很豪爽和開放的,人品素質非常的高,幾乎沒有欺負外地人的事例發生,尤其那些跑長途運輸的司機們更清楚,出門在外損壞了當地人的財物差不多照價賠償就行了,從來不會出現山西人那種敲詐勒索的行為,更不會發生哄搶行為。
9. 鄂爾多斯能源基地地質環境保護與治理適用技術研究
一、煤炭開發地質環境保護與治理適用技術研究
煤炭開發地質環境保護與治理適用技術,需要針對不同類型的礦區,以及礦區存在的主要地質環境問題,結合當地氣候、地貌、經濟條件等,選擇合適的治理技術進行地質環境的保護與治理。如在廣泛收集資料以及調研的基礎上,我們發現大柳塔礦區存在的最主要地質環境問題有以下幾方面:一是地面塌陷與地裂縫;二是煤矸石山堆放及自燃;三是水資源破壞問題。銅川礦區除存在地面塌陷、地裂縫、煤矸石山、水源污染問題外,還面臨煤炭資源枯竭城市轉型問題。下面以大柳塔礦區地面塌陷與地裂縫、煤矸石山堆放、水資源破壞問題,以及銅川礦區存在的煤炭資源枯竭城市轉型問題為例,探討兩個重點區煤炭開發地質環境保護與治理適用技術。
(一)地面塌陷與地裂縫的治理適用技術
1.礦區土地利用分布狀況
大柳塔地區地處毛烏素沙地與黃土高原的接壤地區,屬蓋沙黃土丘陵區和黃土丘陵區。大柳塔鎮農業人口平均14.2人/km2,耕地(水澆地和川地)為15畝/km2,山地為18畝/km2,為地廣人稀的地區。土地面積的70.5%為草灌地、沙地和基岩區,綜采形成的塌陷區系整體冒落,與原有的丘陵地貌難以區分,在這些地區塌陷治理的重點是對較大的地裂縫進行回填。
同時,我們不能忽略塌陷對耕地的破壞性作用,以及對塌陷區耕地的治理與恢復利用。據2005年7月31日的SPOT5衛星遙感影像和實地調查(徐友寧,2006),大柳塔礦區耕地面積占整個礦區面積的15.8%,其中包括旱地6.6%和水澆地9.2%。旱地分布於沙丘間灘地、台地、低緩丘陵、溝谷平原,面積24.84km2,主要作物有玉米、黍子、糜子、土豆、穀子、向日葵等。水澆地主要分布於烏蘭木倫河以及水源地的溝谷中。如雙溝、母河溝、活雞免溝、郝家溝、哈拉溝等。主要作物為玉米、黍子、糜子、土豆、穀子、蔬菜、瓜類、葯柴等植物,面積9.24km2。這些農耕地在整個礦區所佔比例雖然不大,但卻是當地農民賴以生存的根本。因此對耕地的破壞需要重點治理。
2.地面塌陷與地裂縫治理適用技術
根據大柳塔礦區的地貌及土地利用情況,對草灌地、沙地及基岩區等,可對大的裂縫進行簡單填充即可,塌陷坑、洞等只要不影響煤炭開采,就不需要特別治理,可待其自然穩定,與當地的丘陵地貌自然融合即可。
對於農耕地則需要應用一些工程治理技術配合生物治理技術等,恢復耕地的使用。鑒於大柳塔礦區煤矸石中含有一定量的重金屬及氟化物,故不能用其對塌陷坑、洞等進行充填復墾。因此,對大柳塔礦區塌陷農耕地的復墾可以採用簡單的挖深墊淺法以平整土地後,恢復耕地適用。再配合泥漿泵復墾技術或者酸鹼中和法、綠肥法等簡單價廉又有效的生物復墾技術,使復墾後的土壤容重、孔隙度、含水量及入滲性、有機質含量、養分含量等適宜,以提高土地的生產力。
(二)煤矸石山治理適用技術
1.礦區煤矸石性質與存在問題
神東礦區各煤層均屬低變質煤,煤岩類型屬半亮型、半暗型及暗淡型煤。其成分為亮煤、暗煤,夾少量鏡煤及絲煤,有機質總量達到98%以上,易燃。煤中有害成分低,絕大多數為特低灰及低灰、特低硫,特低磷,高發熱量煤。煤矸石和選煤矸石是以煤層夾石、偽頂、偽底岩石為主的黑矸組成,在開采矸石中混入煤炭增加了矸石的可燃性,機械化程度愈高,混入的煤矸石愈多。因此,即使在矸石含硫低的情況下,矸石中混有易燃的煤後,在外部條件具備的情況下,矸石堆的自燃在所難免。調查區前柳塔大柳塔煤礦矸石堆場就存在矸石自燃現象。
矸石在堆場存放的過程中,遇到大風天氣容易產生風蝕揚塵,其揚塵條件主要取決於其粒度、表面含濕量和風速大小。根據氣象統計資料,該地區年平均風速1.7m/s,春季多風,一年中風速超4.8m/s的頻率在5.53%左右,說明矸石堆在特定條件下是可以起塵的。
另外,煤矸石中含有一定量的重金屬及氟化物,因此隨意堆排、不採取措施復墾,矸石揚塵、降水淋溶會對土壤環境造成一定的污染。
2.煤矸石山綜合治理適用技術
對於煤矸石山自燃問題,預防最重要。鑒於大柳塔礦區選煤機械化程度高的實際情況,防止煤矸石自燃最有效的措施是有效剔除混入其中的煤屑或煤塊。此外,針對礦區煤矸石存在重金屬污染可能性的問題,採用分層堆積,覆土復墾再綠化的方式是行之有效的。對已經自燃的煤矸石山,針對火區范圍、自燃嚴重程度、地理環境,以及施工作業條件等的差異,選擇合理有效的矸石山自燃治理方案。從國內外工程實踐來看,以注漿法為主,輔以表面密封和壓實及灌注泡沫滅火劑的綜合措施是目前較為成熟、有效的矸石山自燃治理技術。
近年來大柳塔礦區為提高效益降低成本減少污染,在礦井設計和建設階段考慮和實施矸石礦渣井下處理技術,在井下消化處理全部矸石(葉青,2002)。
井下矸石礦渣處理就是用礦用鏟車配合無軌自卸膠輪車將生產過程中產生的矸石礦渣就近排至聯巷、排矸巷、施工巷,以及其他廢棄的巷道內,並配以其他的安全輔助措施。
(1)大巷延伸、平巷開口及平巷膠帶機頭硐室施工階段矸石的處理
根據排矸量就近在預留永久煤柱內開掘井下排矸硐室,並盡可能充分利用礦井原有的廢棄巷道。
(2)掘進過程中煤層變薄或其他構造時矸石的處理
按照設計,兩條臨近平巷之間每隔50m開一條15m的聯巷,除生產過程中必須預留的聯巷外,其他均可作為排矸巷。如果預留的聯巷仍不足以排矸,根據需要,就近在平巷煤柱內開掘深8m左右,與聯巷同斷面的排矸巷。對於一些廢棄的施工巷,也作為排矸巷使用。排矸時,在矸石少的情況下,直接由礦用鏟車將矸石鏟至排矸巷;矸石多的情況下,先由無軌自卸膠輪車將矸石倒至排矸巷,再用礦用鏟車將其堆積,最大限度地利用排矸巷。
為防治矸石自燃,在所有堆滿矸石的排矸巷口處砌上擋牆。對排滿摻有碎煤的排矸巷,煤矸表面一律用黃土覆蓋嚴密;為了防止矸石二次污染,要設置隔水層;巷口打上永久密閉,以防自燃。
採用矸石礦渣井下處理技術,降低噸煤成本,不佔用土地,杜絕了煤矸石中有毒有害物質在風化和淋濾作用下對環境和水體的污染;杜絕了煤矸石的自燃,降低了空氣中硫化物及其他有毒有害物質的含量,達到了很好的經濟、生態環境效益。
(三)礦區水資源綜合利用適用技術
1.礦區水文地質條件及水資源破壞情況
礦區位於毛烏素沙地與陝北黃土高原的接壤地帶,地勢呈西北高而東南低,西部及北部為沙丘沙地、沙丘草灘和風沙河谷,東部及東南部為黃土梁峁丘陵區。礦區地下水類型可分為鬆散岩類孔隙含水岩組,燒變岩裂隙孔洞含水岩組,侏羅系碎屑岩類孔隙裂隙含水岩組三大類。煤炭開發影響的含水岩組主要是:第四繫上更新統薩拉烏蘇組含水層和燒變岩含水層。
由於煤炭資源的開發活動,對區內水資源的破壞情況是全方位的:地下採煤導致的地表塌陷及地裂縫改變了包氣帶岩土結構,礦井疏干排水使地下水補、徑、排條件發生了變化,導致含水層疏干,地下水位下降,地表水體乾涸,水質惡化等一系列問題,從而在總量和質上影響礦區可用水資源。礦區受影響最大的為風積沙含水層,部分區域含水層已經疏干,原有的含水層變為深厚包氣帶。現狀條件下對區內地下水的影響范圍受天然含水層規模控制,有數百米到數公里不等。在烏蘭木倫河西側,由於風積沙和黃土含水層規模較小,影響范圍小;而在烏蘭木倫河東側,特別是在敖包十里一帶,含水層規模大,采礦對地下水的影響范圍大(徐友寧,2006)。
2.礦區水資源綜合利用適用技術
大柳塔礦區在神東煤炭公司的有效管理下,已經基本實現了礦井水的資源化。具體措施是採用先進技術對生活污水進行處理的同時,結合礦井水和采空區及其充填物的特點,重點開發了礦井水采空區過濾凈化技術,並在大柳塔井田成功實施,取得了客觀的經濟、環保生態效益。
盡管大柳塔礦區成功實現了礦井水的綜合利用,然而由於礦區地處西北乾旱沙漠地帶,降水少,蒸發多,水資源量天然不足,再加上煤炭開發造成的水資源破壞問題,使水資源的損耗成為一個越來越大的虧空,因此還需要考慮其他途徑進行礦區水資源的綜合有效利用。
國內外有關學者針對這一現狀,已經把目標轉移到對土壤水利用的研究上。但這些研究均處於基礎理論研究階段,涉及的內容包括:塌陷對土壤水分的影響研究、塌陷區土壤水分運移機理研究、采礦造成的土壤水污染研究等。真正提高到塌陷區土壤水利用方面的研究還沒有。2005~2007年,張發旺負責開展的國家自然科學基金面上項目「采礦塌陷條件下包氣帶水分運移機理研究」(項目編號:40472124)開展了神府東勝採煤塌陷區包氣帶水分運移及生態環境研究,得出一些初步成果,對煤礦區土壤水資源的保護與綜合利用提供了理論依據和技術支持。我們將在此基礎上,進一步探討採煤塌陷區土壤水的綜合利用問題,提出適用於大柳塔礦區土壤水綜合利用的保護治理方案,為礦區節約生態用水做出一定貢獻。
(四)煤炭資源枯竭城市轉型適用技術
1.礦業城市發展現狀
銅川礦務局是1955年在舊同官煤礦的基礎上發展起來的大型煤炭企業。全局在冊職工30041人,離退休人員32691人,職工家屬約21.6萬人。由於生產礦井大多數是50年代末60年代初建成投產的,受當時地質條件和開采條件所限,所建礦井煤炭儲量、井田范圍、生產能力小,服務年限短。80年代以來先後有9對礦井報廢,實施關閉,核減設計能力396萬t。目前全局8對礦井生產核定能力965萬t/a,均無接續礦井。東區部分礦井資源枯竭,人多負擔重,生產成本高,正在申請實施國家資源枯竭礦井關閉破產項目。生產發展接續問題日益突出,企業生存發展面臨嚴峻挑戰。
2.資源枯竭礦業城市轉型適用技術
參考國內外資源枯竭型城市轉型的經驗,我們認為以下幾點對於銅川礦業城市的成功轉型至為重要。
(1)以大力發展接續替代產業為核心推進其經濟轉型
具體有:充分挖掘現有煤炭資源的利用潛力;加強共伴生資源、廢棄物的綜合利用和再利用,減少資源浪費;積極申請接續礦井,延長煤炭資源開采期,延長開采時間;根據自身功能定位和特色及市場需求,盡早發展接替產業(如旅遊業),最終形成產業結構多元化格局。
(2)以推進就業和完善社保為重點推進其社會轉型
具體措施有:培訓下崗職工的技能;支持中小企業發展;鼓勵自主創業;建立健全社會保障機制等。
(3)以改變礦業城市環境為目標推進其環境轉型
具體措施有:將廢棄礦井、露天礦坑等因地制宜地改造成礦山公園,以改善礦業城市的居住環境,並促進礦業城市旅遊業的發展。
二、石油開發地質環境保護與治理技術研究
在鄂爾多斯油田開發區內大量存在以含油污水、落地原油、含有廢氣泥漿等形式的石油類污染物,這就意味著如不及時採取措施,石油類污染將成為該地區的主要污染方式,污染程度將會進一步加深,生態環境將會進一步惡化。分析研究以往研究成果和本次研究結論認為,含油污水、落地原油、含有廢氣泥漿對當地地下水的直接污染不存在,對地表水的污染程度相對較小,而對土壤的污染是非常嚴重的。土壤生態環境的保護與治理對人們的生存與生活有重要意義應受到普遍關注。根據黃土區的土壤性質及污染狀況,再加上該地區地質、氣候及城市規劃等各方面的綜合因素,可以考慮採用生物修復處理技術。通過分析調查測試,發現黃土土壤中生存有大量的微生物菌群,這為利用微生物修復油污土壤提供了先天條件。
因此,本著這樣的事實,通過以落地原油造成土壤污染為突破口和示範,開展該地區微生物原位修復土壤的試驗,為黃土地區的生態恢復探索可行性方法。
(一)修復黃土區石油污染土壤應考慮的因素
在陝北和隴東地區,土壤的油類污染情況比較嚴重,而且由於石油工業的發展,石油使用量不斷增加,土壤的石油污染會越發普遍和嚴重。鑒於以上分析,黃土區土壤石油污染修復應考慮以下幾點因素:①污染場地的氣候特徵,地質結構,土壤類型;②根據污染物的種類、數量、性質的差異,採用適宜的修復技術;③修復效果、時間、難易程度及費用;④所選方法應適合當地的經濟發展和城市規劃;⑤盡量採用低成本、無污染、高效率、操作性強的技術;⑥因地制宜開發新技術。
(二)修復方法的選擇
對於黃土區,土壤容易吸附石油類污染物。一方面從石油類污染物的性質來說,石油類是大分子疏水黏性物質,故石油分子易於到達土壤表面且極易於黏附於土粒表面,而黏附於土粒表面的石油類污染物更易於黏附更多的石油類污染物;同時石油類比水輕,且水中的石油類以溶解相和乳化油為主,分散性較好易於被土壤顆粒膠體所捕獲並吸附;而且石油類在水中溶解度較低,根據吸附的經驗規則溶解度越低吸附量越大;最後水中石油類在水湍流狀態下是以極細小的微粒存在的,其吸附機理除了油分子以分子間力和電荷力等作用下與顆粒的吸附外,更主要的是整個油粒在顆粒物上的黏附,所以使油以較大的速度在短時間內達到吸附平衡,這也是油吸附的特點;另一方面從黃土的性質來說,一般多孔介質吸附速度主要取決於顆粒的外部擴散速度和空隙擴散速度。顆粒外擴散速度與溶解濃度成正比,也與吸附劑的表面積大小成正比,與吸附劑的粒徑成反比,空隙擴散速度一般與吸附劑的顆粒粒徑更高次方成反比。而黃土以粉粒(0.05~0.005mm)為主,顆粒粒徑較小,具有更大的外表面積和較小的顆粒內擴散距離,致其吸附速度較快。正是由於黃土區具有這樣的特點,在對黃土區石油污染的土壤進行修復時就需要採用一種高效、經濟、生態可承受的清潔技術。微生物修復技術是在生物降解的基礎上發展起來的一種新興的清潔技術,它是傳統的生物處理方法的發展。與物理、化學修復污染土壤技術相比,微生物修復可通過環境因素的最優化而加速自然生物降解速率,無疑是一種高效、經濟、生態可承受的清潔技術,是治理石油污染最有生命力的方法。
鑒於上述,目前在黃土區採用微生物技術修復石油污染的土壤較適用。
10. 鄂爾多斯盆地蘇里格石炭-二疊系緻密砂岩氣
鄂爾多斯盆地上古生界自下而上可劃分為上石炭統本溪組、下二疊統太原組和山西組、中二疊統下石盒子組以及上二疊統石千峰組,主要為一套海陸過渡相的含煤碎屑岩沉積地層。烴源岩為煤系發育的本溪組、太原組和山西組,工業氣層在各組地層中都有分布,以下石盒子組和山西組為主。上古生界天然氣資源豐富,已發現蘇里格、榆林、大牛地、烏審旗和子洲-米脂等5個儲量超過1000×108m3的大型氣田。上古生界大面積緻密砂岩儲層以石英砂岩為主,平均孔隙度8%~10%,滲透率多小於1×10-3μm2,以低滲、低壓、低豐度為特點,一般無自然產能,不經過壓裂等工藝改造很難獲得工業氣流。
蘇里格地區位於鄂爾多斯盆地西北部,橫跨伊陝斜坡和伊盟隆起兩個構造單元,勘探面積4×104km2。上古生界發育多套含氣層系,主力層為二疊系下石盒子組盒8段和山西組山1段,目前已探明地質儲量3.2×1012m3,具有勘探面積大、含氣層系多、緻密低壓低豐度等典型特徵,勘探開發潛力大(王道富等,2005;楊華等,2005;鄒才能等,2006,2007;劉新社,2008;付金華等,2008)(圖3.11)。
(1)緻密岩氣地質特徵
1)含氣層系多,分布面積大。鄂爾多斯盆地緻密氣主要分布在上古生界石炭系本溪組和二疊系太原組、山西組、石盒子組及石千峰組碎屑岩中,發育19個含氣層組。自上而下,本溪組劃分為本1、本2、本3三個含氣層段,太原組劃分為太1、太2兩個含氣層段,山西組劃分為山1、山2兩個含氣層段,石盒子組劃分為盒1至盒8八個含氣層段,石千峰組劃分為千1至千5五個含氣層段。主力含氣層段為下石盒子組盒8段、山西組山1段和太原組太1段,單井平均發育氣層5~10段,單個氣層厚3~8m(圖3.12)。
在平緩的區域構造背景下,緻密岩氣主要分布在盆地中部斜坡部位,氣藏埋深從西向東逐漸變淺,西部地區2800~4000m,東部地區1900~2600m。氣層縱向上相互疊置,平面上疊合連片分布,大面積含氣,鑽井證實盆地含氣范圍達18×104km2。在大面積含氣背景下,局部相對富集。如蘇里格氣田含氣面積超過4×104km2。
2)煤系烴源岩發育,氣藏甲烷含量高。上古生界緻密岩氣藏中δ13C1,值主要為-3.5%~-2.9%,δ13C2值基本大於-2.7%。伴生凝析油均呈姥鮫烷優勢,Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)值變化在1.64~2.41之間,具有典型的煤成氣特徵。上古生界煤系烴源岩大面積分布,西部最厚,東部次之,中部薄而穩定,煤岩厚6~20m、有機碳50%~90%,與煤岩伴生的暗色泥岩厚40~120m、有機碳1.0%~5.0%。烴源岩熱演化程度已普遍進入高成熟階段,RO值為1.3%~2.5%。計算總生烴量563.11×1012m3,生烴強度大於10×108m3/km2的區塊占含氣范圍總面積的75%以上,具有廣覆式生烴的特徵,豐富的氣源條件為大面積緻密岩氣藏的形成提供了物質基礎。
圖3.11 上古生界沉積綜合剖面圖

圖3.12 蘇里格氣田蘇20區塊蘇20-16-13~蘇20-16-22井氣藏剖面圖
(據楊華等,2012)
由於上古生界天然氣主要來源於高演化的煤系烴源岩,成烴以氣為主。因此,天然氣組分主要以高的甲烷含量為特徵,甲烷含量為90.08%~96.78%.平均為94.10%;乙烷含量為1.29%~7.38%.平均為3.78%;天然氣相對密度為0.565 9~0.624 7,平均為0.597 6;二氧化碳含量為0~2.48%,平均為0.43%;各緻密岩氣藏中無論是天然氣組分,還是相對密度均有較好的一致性,天然氣組分分析中未見H2S,屬無硫干氣。
3)儲層物性差,非均質性強。上古生界緻密岩氣儲層岩性主要為石英砂岩、岩屑石英砂岩及岩屑砂岩,以中—粗粒結構為主,主要粒徑區間分布在0.3~1.0mm范圍內,結構成熟度和成分成熟度較低。孔隙類型以次生溶孔和晶間孔為主,原生粒間孔在孔隙構成中居於次要地位,含少量收縮孔和微裂隙。地表條件下砂岩孔隙度小於8%的樣品佔50.01%.孔隙度為8%~12%的樣品佔41.12%,孔隙度大於12%的樣品只佔8.87%;儲層滲透率小於1×10-3μm2的佔88.6%,其中小於0.1×10-3μm2的占 28:4%。覆壓條件下,基質滲透率小於 0.1×10-3μm2的儲層佔89%,具有典型緻密岩氣儲層特徵。
上古生界儲層主要形成於陸相沉積環境,由於物源區岩性復雜,河流—三角洲水動力能量多變,決定了沉積物成分、粒度變化快,後期成岩作用復雜,儲層在三維空間表現出了強的非均質性。作為多期疊置的砂體規模很大,但作為連續的儲集體卻有限。如石盒子組盒8段儲層,疊合砂體南北向延伸可超過300km以上,東西向寬10~20km,砂體厚度20~30m;連續儲集砂體南北長2~3km,東西向寬1~1.6km,有效砂層厚度3~10m。
4)非浮力聚集成藏,圈閉界限不清。鄂爾多斯盆地上古生界砂岩儲層緻密化時間為晚三疊世—中侏羅世,而天然氣的大規模生、排烴時間為晚侏羅世—早白堊世末,儲層緻密時間要早於天然氣運聚成藏期,在區域構造非常平緩的背景下,天然氣浮力克服不了儲層毛管阻力,天然氣難以沿構造上傾方向發生大規模的側向運移,以一次運移或短距離的二次運移為主,構造對氣藏的控製作用不明顯,天然氣就近運移聚集成藏。在強的儲層非均質性控制下,滲透率級差影響了天然氣的富集程度,相對高滲透儲層天然氣充注起始壓力低,運移阻力小,氣容易驅替水,而滲透率較低的儲層天然氣充注起始壓力高,運移阻力大,氣較難進入,儲層非均質性控制下的差異充注成藏造成天然氣主要富集於相對高滲砂岩儲層中。
在近距離運聚成藏條件下,一方面,天然氣主要富集於緊鄰烴源岩的儲集層中,本溪組、山西組源儲共生,含氣飽和度平均為70%;石盒子組盒8段緊鄰烴源岩,含氣飽和度為65%;石盒子組上部及石千峰組遠離烴源岩,含氣飽和度平均為50%。另一方面,由於浮力不起控製作用,油氣水分異差,氣藏無邊、底水,無統一的氣、水界限,在不同期次砂體中,存在上氣下水、氣水倒置以及氣水同層等多類型氣水賦存狀態,氣藏圈閉邊界不清晰。
5)氣藏具有典型三低特徵,單井產量低。上古生界緻密岩氣藏具有典型的「低滲、低壓、低豐度」特徵。地層條件下,89%的儲層基質滲透率小於1×10-3μm2,同時,在開發過程中發現,儲層滲透性隨著氣藏壓力降低而下降,並具有不可逆性。滲透率越低,應力敏感性越強,滲透率下降得越快;地層壓力系數0.62~0.9,自然能量不足;氣藏儲量豐度低,含氣面積大,儲量豐度一般為(0.8~1.5)×108m3/km2,含氣范圍呈大面積連片分布。
天然氣井一般無自然產能,經儲層壓裂改造後,直井平均日生產量(1~2)×104m3,水平井平均日生產量5×104m3,氣井在生產動態中表現為初期遞減快,中後期遞減慢,在較低井底流壓下,表現出一定的穩產能力。
6)氣水性質與分布。以高甲烷含量為特徵,重烴(C2+)組分含量一般小於10%,凝析油含量低一極低。大部分天然氣樣品的甲烷含量大幹93%,反映了以「干氣」為主、「濕氣」為輔的特徵。縱向上,烴氣含量從太原組到石盒子組逐漸增大,從97.55%→97.87%→98.23%,顯示出垂向運移過程中非烴氣逐漸被過濾、烴氣相對富集的特點。天然氣中非烴組分主要為CO2和N2,氫氣、氦氣等組分的含量極低,一般小於0.1%,未檢測到硫化氫。
天然氣的穩定碳同位素分析結果顯示,絕大部分樣品的甲烷及重同系物具有相對富穩定同位素13C的煤成氣特徵。蘇里格地區石盒子組和山西組2個含氣層位的烷烴氣碳同位素都較重,具有煤成氣的特點。對應分子的C2~C4碳同位素值,山西組普遍高於石盒子組,也表明天然氣來源於下部地層,顯示近源的同位素重、遠源運移來的天然氣輕的特點。
蘇里格地區天然岩性氣中存在有不同程度的產水現象,無連片水體和明顯的邊底水,多數井以氣水共存為特點,水夾在氣田內或氣層中。平面上主要分布在兩部和東部地區,西部地區探井產水量(約9m3/d)高於東部地區的產水量(小於5m3/d),縱向上主要分布在盒8段,其次是山1段,盒8段產水量比山1段高。
蘇里格地區盒8段、山1段地層水基本都為CaCl2型,總礦化度為1.61~114.27g/L。,平均礦化度為40~58g/L之間,高於海水的鹽度35g/L,表明礦化度較高。其中,石盒子組(主要為盒8段)總礦化度在1.61~114.27g/L之間,平均礦化度為43.13g/L.;山西組(主要是山1段)總礦化度在4.03~101.72g/L之間,平均礦化度為47.27g/L;太原組的平均礦化度最高,達57.62g/L。
依據礦化度、水化學特徵系數和蘇林水型綜合判別標准,將水型分為3類,即正常地層水、淡化地層水和凝析水,統計發現本區地層水主要為正常地層水和淡化地層水,少部分為凝析水。
蘇里格氣田位於鄂爾多斯盆地西北部,主要含氣層位為上古生界石盒子組盒8、山西組山1,氣層埋深3200~3900m,儲層平均孔隙度8.68%,平均滲透率0.91mD。2007年開始進入二次整體勘探,在深化儲層精細評價和成藏富集規律研究的基礎上,以提高單井產量為突破口,地震勘探實現了由常規地震勘探轉向全數字地震勘探,疊後儲層預測轉變為疊前有效儲層與流體預測儲層改造實現了不動管柱一次分壓四層以上的技術突破。蘇里格地區緻密岩氣勘探取得重大進展,連續5年新增天然氣儲量超5000×108m3,目前該區天然氣儲量累計達到3.17×1012m3,成為我國第一大氣田。
7)資源潛力大。截至2011年年底,鄂爾多斯盆地累計完鑽古生界天然氣探井1367口,進尺451×104m,其中工業氣流井664口,平均探井密度0.55口/100km2。靖邊、榆林、蘇里格等地區探井密度最高,達到了2.4口/100km2。環縣、吳起、宜川等地區探井密度最低,為0.1口/100km2。根據國際通用標准,預探井密度大於0.1口/km2為高勘探程度區,0.1~0.01口/km2為中等勘探程度區,小於0.01口/km2為低勘探程度區,鄂爾多斯盆地仍具有較大的勘探潛力。從已探明地質儲量的分布來看,在層繫上90%的探明儲量分布在石盒子組盒8段和山西組山1段,而緊鄰烴源岩層的本溪組和太原組勘探還未取得大的突破;在區域上緻密岩氣含氣范圍達18×104km2。而目前探明儲量的98%分布在蘇里格、榆林、鎮川堡等不足6×104km2的區域范圍內,資源發現不均,勘探潛力較大。
蘇里格緻密氣田成功開發主要體現在兩個方面:一是相對高效井的比例由評價初期的60%提高到規模開發階段的80%以上,並持續保持;二是通過氣田開發方式的轉變,在提高單井產量方面取得重大突破。2009年以來,氣田開發大力推動水平井規模開發,單井平均產氣量達到5×104m3/d,為直井產量的3-5倍。目前投產水平井192口,日產水平910×104m3,占總井數4%的水平井產量達到總產量的20%左右。
(2)技術集成創新,形成一套適用的勘探開發技術
鄂爾多斯盆地在緻密岩氣勘探開發過程中,經過長期探索和技術攻關,形成了適合緻密岩氣勘探開發的配套技術系列,主要技術如下。
1)全數字地震技術。鄂爾多斯盆地地表主要為沙漠和黃土區,地震波能量衰減強烈,目的層反射信息弱,氣層厚度相對較薄,常規二維地震預測可以找到砂體,但預測含氣性效果一般,全數字地震由於採集資料品質的提高,滿足了用疊前地震資料直接預測氣層的條件,實現了儲層預測由砂體預測轉為含氣砂體預測,使直井的有效儲層預測成功率由初期的50%提高到80%以上。全數字三維地震不但可以滿足疊前地震彈性波反演和含氣性預測,而且可以精細刻畫和預測儲層岩性、物性、含氣性以及小幅度構造的空間展布,克服了二維地震不能滿足儲層空間變化的預測,實現叢式井、水平井的規模化開發。
2)優化鑽井技術。根據緻密氣田地層特點和低成本開發要求,形成了以井身結構優化、國產油套管應用、PDC鑽頭復合鑽井提高鑽速、優化泥漿體系等技術集成的快速鑽井技術,機械鑽速不斷提高,鑽井周期不斷縮短,PDC鑽頭的鑽速是同井段牙輪鑽頭機械鑽速的2~3倍,大幅度縮短了鑽井周期,直井由平均45d縮短到l5d左右,叢式井由平均35d降低到20d左右,水平井鑽井周期由202d縮短到71d左右。
3)壓裂改造技術。通過直井多層、水平井多段的體積壓裂改造,實現了緻密儲層改造的重大突破,為緻密岩氣有效開發提供了技術手段。直井改造工藝技術形成了以不動管柱機械分層壓裂工藝為主體的增產工藝體系,實現了直井6層及以上的連續分壓合求,有效節約了施工周期,減小了儲層的傷害程度,直井單井產量較早期增產2~3倍。水平井改造技術中自主研發了水力噴射分段壓裂改造工具和裸眼封隔器分段壓裂改造工具,實現了10段以上改造。改造後水平井平均無阻流量62.4×104m3/d,生產井日產氣量平均達到5.4×104m3/d,與直井相比,增產3~5倍。
4)井下節流技術。井下節流工藝是依靠井下節流器實現井筒節流降壓。充分利用地層熱能加熱,使節流後氣流溫度基本能恢復到節流前溫度,取代了傳統的集氣站或井口加熱裝置,有效抑制了水合物的生成。井下節流與井口加熱節流開采方式對比,一是有效降低了地面集輸管線壓力等級,節流後平均油壓3.88MPa,不到節流前的20%,為中低壓集輸模式的建立、降低地面建設投資夯實了基礎;二是有效防止水合物生成堵塞,氣井開井時率由67.0%提高到97.2%;三是不加熱、不注醇,有利於節能減排,目前已累計推廣應用4000餘口井,每年減少甲醇消耗1.8×104t標准煤、加熱爐燃氣消耗28.8×104t標准煤。
5)排水采氣技術。緻密砂岩氣藏氣井產能低,攜液能力差,尤其是生產後期,井筒積液明顯,影響氣井的正常生產,針對局部含水生產井「低壓、低產、含凝析油」的特點,從開發初期就開展了大量的排水采氣技術攻關試驗,初步形成了以泡沫排水采氣為主體,速度管柱、柱塞氣舉、壓縮機氣舉、合理工作制度為輔的排水采氣工藝技術系列,確保了氣田平穩生產。
6)數字管理技術的適用技術系列。緻密岩氣田由於單井產量低,大規模開發後,必然面臨井數多、面積大的管理難題。數字化管理採用現代成熟的信息、通信、自控技術,實現數據源頭自動採集,自動載入到生產企業的指揮中心資料庫,為各級管理部門應用提供開放的數據平台。一是通過建立地質專家系統、工藝專家系統、氣田管網管理系統,實現氣田配產自動化;二是利用井下節流技術和遠程可控開關截斷裝置,實現開、關井遠程式控制制;三是建立電子巡井系統,對井場進行不間斷的圖像和工況分析,實現對氣井運行的安全監控。
(3)管理創新,建立了緻密岩氣田開發模式
蘇里格氣田作為緻密岩氣低成本開發的試驗田,充分運用市場機制條件下的合作開發,建立了既不同於國內的邊際效益油田合作開發的模式,也不同於國際合作P SC產品分成合同模式,是以「六統一、三共享、一集中」為核心的管理模式和以「標准化設計、模塊化建設,數字化管理,市場化運作」的建設模式。「六統一」是指各開發生產單位「統一規劃部署、統一組織機構、統一技術政策、統一外部協調、統一生產調度、統一後勤支持」;「三共享」是「資源共享、技術共享、信息共享」;「一集中」是「集中管理」。
1)標准化設計。根據井站的功能和流程,設計了一套通用的、標準的、相對穩定的、適用於地面建設的指導性和操作性文件。管理方按照「統一、簡化、協調、最優化」的標准化原理全面開展廠、站標准化設計及與之相適應的物資采購、施工建設、工程管理、造價預算等方面的標准化工作。標准化設計的實施使設計效率顯著提高,例如,單座集氣站的設計周期由原來的30~45d,縮短到10d以內;50億處理廠設計周期由原來的5個多月縮短到2個月。
2)模塊化建設。以場站的標准化設計文件為基礎,以功能區模塊為生產單元,在工廠內完成模塊預制,最後將預制模塊、設備在建設現場進行組合裝配。模塊化施工內容主要包括「組件工廠預制、工序流水作業、過程程序控制、模塊成品出廠、現場組件安裝、施工管理可控」6個方面。模塊化建設加快了緻密岩氣田大規模建設的速度,如集氣站安裝施工工期由原來的30d降低到10d,總體有效工期由原來的111d降低到30d。處理廠建設周期由14個月降低到9個月。
3)數字化管理。將數字化與勞動組織架構、生產工藝流程優化相結合,按生產流程設置勞動組織架構,實現生產組織方式和勞動組織架構的深刻變革。以基本生產單元(井、站、集輸干線)為核心的數字化生產管理系統降低了勞動強度、提高了生產效率,大幅度減少了一線用工總量,同時數字化管理系統改善了員工工作方式,滿足了一線員工的心理需求。如蘇里格氣田按照數字化集氣站管理模式,較常規集氣站定員減少56.25%。適應了氣田大規模、快速建設和管理的需要。
4)市場化運作的創新型管理體系。市場化運作培育了市場主體,強化了市場管理,完善了工程服務標准,提供了低成本、高質量、高速度的發展模式,解決了緻密岩氣大規模開發中鑽井、材料等配套資源短缺的問題,實現了資源優化配置。同時市場化加強了競爭機制,對鑽井隊伍實施「甲乙丙」分級管理制度,業績不好的隊伍予以清退,推進工程隊伍管理由「數量型」向「質量型」轉變,有效保障了生產建設的安全平穩運行。
(4)勘探新領域與資源潛力
1)蘇里格南部。勘探面積約1.3×104km2,目的層主要為石盒子組盒8和山西組山l,氣層埋深3700~4000m。發育三角洲平原分流河道及前緣水下分流河道砂體,是蘇里格氣田向南的延伸,砂體縱向上疊置厚度大,平面上復合連片,砂體厚15~30m。儲層岩性以中一粗粒石英砂岩為主,孔隙類型以溶孔為主,晶間孔及粒間孔次之,平均孔隙度8.7%,平均滲透率0.83×10-3μm2。鑽井均見含氣顯示,氣層厚14.6m,氣藏呈大面積復合連片,未見邊、底水。該區預計可新增儲量7000×108m3。
2)靖邊-高橋.勘探面積1.1×104km2,主要目的層為石盒子組盒8和山西組山l、山2,氣層埋深3300~3900m,三角洲前緣水下分流河道砂體發育,岩性為中一粗粒石英砂岩、岩屑石英砂岩,孔隙類型以岩屑溶孔、晶間孔為主。石盒子組盒8段氣層厚8.8m,平均孔隙度8.9%,平均滲透率0.85×10-3μm2;山西組山l段氣層厚5.3m,平均孔隙度8.1%,平均滲透率0.68×10-3μm2;山西組山2段氣層厚5.6m.平均孔隙度6.8%,平均滲透率0.79×10-3μm2。以盒8、山l、山2為重點層系,預計該區可新增儲量5000×108m3以上.。
3)神木-米脂。勘探面積1.5×104km2,具有多層系復合含氣特徵,勘探目的層主要為石盒子組盒8、山西組山2和太原組,氣層埋深1800~2600m。該區處於上古生界生烴中心,生烴強度達40×10850×108m3/km2,氣源充足。石盒子組盒8段氣層平均厚13m,平均孔隙度8.4%,平均滲透率0.51×10-3μm2;山西組山2段氣層平均厚7.5m,平均孔隙度7.4%,平均滲透率0.65×10-3μm2;太原組氣層平均厚10m,平均孔隙度8.0%.平均滲透率0.64×10-3μm2。預計該區可新增儲量6000×108m3以上。
4)盆地西南部。該區處於盆地南部沉積體系,勘探面積1×104km2,主要目的層為石盒子組盒8和山西組山l,氣層埋深3800~4600m。石盒子組盒8氣層平均厚度7.5m,平均孔隙度9.2%,平均滲透率為0.71×10-3μm2;山西組山l 氣層平均厚度6.3m,平均孔隙度8.1%,平均滲透率0.54×10-3μm2。鎮探l井山西組試氣獲5.46×104m3/km2的工業氣流,慶探l、蓮1、合探2井在盒8、山l均鑽遇石英砂岩氣層,展示了該區良好的勘探前景。
