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    在矿山周边采集水样品

    采集煤矸石样品

    日前,自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用所将《江西省萍乡市安源区白源煤矿地下空间开发利用适宜性评价报告》《江西省萍乡市煤矸石调查与评价报告》等7个地质调查成果报告和一系列配套图件,通过网签形式移交给江西省萍乡市人民政府。

    这一系列成果的及时移交,将为萍乡市资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价提供技术支撑,进一步推进煤矿地下空间资源综合利用,实现资源保护、开发利用、生态修复的“三统一”,为国土空间科学规划和重大项目实施提供可靠的地质支撑系统方案。特别是有关煤矿采空区地下空间和煤矸石等固废资源综合利用的相关成果,为资源枯竭型城市绿色可持续发展提供了新思路。

    服务地方发展的新模式

    2019年,依托《长江中游黄石—萍乡—德兴矿山集中区综合地质调查》二级项目,郑州综合利用所在萍乡开展了煤矿地下空间开发利用适宜性评价、煤矸石及典型固废综合利用调查评价、水工环地质调查评价、水土质量调查评价、地质文化村建设可行性研究等工作。

    通过一系列工作的开展,项目形成了七大地质调查成果:建立了煤矿地下空间判识和估算方法,提出煤矿地下空间利用的方向、技术及构想;查明萍乡市地面沉降影响范围;查明湘东区冬瓜槽地区地质灾害危险性,在危险性预测评估的基础上提出防治措施建议;编制高滩村地质文化村建设方案,支撑乡村振兴和脱贫攻坚;制订萍乡市地下水开发利用方案,实施探采结合井工程,建立后备水源地,有效保障居民旱季用水安全,新发现矿泉水资源地2处,为优化该地区的产业结构提供保障;查清萍乡市煤矸石空间分布及对生态环境的影响,研发高附加值利用产品;查明矿山周边水土污染现状,以及矿业活动对周边水土质量的影响。

    基于这些成果,目前萍乡市已有多个煤矸石加工利用企业对煤矸石高附加值产品产生了浓厚兴趣,有意与郑州综合利用所联合申报科研基金。中国节能环保集团、中国黄金集团公司等企业也对萍乡市表达了矿山生态修复治理方面的合作意向。

    值得一提的是,在项目实施过程中,郑州综合利用所坚持以需求、问题、目标和任务为导向,精准对接需求,服务地方经济社会发展,探索建立了国家引导、地方支持、市场跟进、合作共享的地质工作新模式。

    煤炭资源利用的老难题

    萍乡市被誉为“江南煤都”,是我国华东地区重要的煤炭生产基地。但煤炭资源的大规模开发利用产生了大量煤矸石。煤矸石的大量堆积,及其引发的一系列环境问题,让萍乡市承受着巨大环境代价。

    大量的煤矸石长时间堆存,不仅占用大量土地、污染水土环境,而且由于煤矸石引发的大气污染问题也十分突出。“在干旱或大风天气下,堆积的煤矸石易形成扬尘,自燃后更是会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体,污染大气环境。”郑州综合利用所所长张海啟介绍说。此外,由于萍乡市煤炭资源多采用地下开采方式,因而在煤炭开采区引发了地面塌陷和地裂缝等地质灾害。调查显示,在萍乡巨源、安源、青山、高坑、三田等煤矿区,伴随地面塌陷出现较大地裂缝49条,累计长度达到1.63万米。

    “所谓工业废弃物,其实是暂时未开发利用的资源。”项目负责人、郑州综合利用所助理研究员刘玉林表示,只要对现有的工业废弃物开展深入研究,就会找到它们的新用途。“而这正是我们的优势。”刘玉林说,郑州综合利用所是我国开展矿产资源综合利用的重要平台,拥有开展矿物材料研究的学科优势,一定能帮萍乡市的煤矸石找到一条高附加值利用的途径。

    “变废为宝”的新妙方

    项目组在收集相关资料的基础上,深入到各矿山进行实地调研。调查发现,目前萍乡市在产的煤矿主要有安源煤矿、白源煤矿等11家中小型煤矿,关停矿山共121家;全市煤矸石堆存总量为1994.85万立方米,占地面积约为20.25平方千米。利用方式主要为煤矸石制砖,虽然每年能消耗掉一定的煤矸石存量,但产品附加值不高,属典型的低端化利用。

    项目组在萍乡市选取了50个典型矿区的煤矸石代表性样品,通过多种技术手段,分析了煤矸石的化学组成、矿物组成、放射性核素限量、煅烧白度等属性特征。在充分进行资源评价后,项目组得出了新的结论:萍乡市堆存的50个煤矸石堆场中,除1个因放射性核素超标无法利用外,其他均可以作为建材行业的原料,其中32个煤矸石可用于建筑砂石骨料。通过煤矸石的煅烧白度检测,采集的66个煤矸石样品中有23个煅烧白度在40以上,其主要成分为高岭石、伊利石、石英,可用作陶瓷的原料。若将煤矸石整体利用于陶瓷胚料原料,可满足本地陶瓷行业的部分原料需求。这不仅解决了大量煤矸石堆存问题,还将极大改变萍乡这个“工业陶瓷之都”大部分原料需要从外地运输购入的局面。

    随后,项目组又开展了煅烧煤矸石粉体应用于塑料填料的评价与研究工作,并将相关数据、成果提供给江西省萍乡市轩品塑胶制品有限公司使用。项目组还根据煤矸石矿物组分特点,开展了煤矸石制备4A分子筛的技术研究,使煤矸石的应用扩展到石油、化工、冶金、环保、航空航天等领域。

    此外,针对萍乡市垃圾焚烧飞灰目前需以每吨400~500元的成本进行固化,且固化体中的铁、铜、锌等离子易浸出造成环境污染等问题,项目组开展了垃圾焚烧的危废无害化利用研究,用飞灰与煤矸石、铁尾矿、石灰岩按一定比例及粒级配比烧制成透水砖,在解决环境问题的同时也为海绵城市建设提供了新产品。

    萍乡市相关负责人表示,该系列地质调查成果将进一步助推老区走出一条“变废为宝”的新路。萍乡市将加强成果的转化应用,使成果更及时、有效服务于当地经济社会发展和生态文明建设。

    地质新妙方 解了老难题

     

    海马号4500米级非载人潜水器和海洋六号水合物综合调查船是广州海洋地质调查局(以下简称“广海局”)开展深海勘查工作的顶尖装备。广海局天然气水合物团队利用顶尖装备实现了天然气水合物资源勘查的重大突破。“我在广海局经历了两个重要的八年,见证了海洋六号和海马号的建成及应用。一个八年是海洋六号水合物综合调查船从2002年至2009年的建成及应用,另一个八年则是海马号从2008年至2015年的研制成功及投入应用。”广海局党委书记、副局长温宁在采访中向记者坦言。 

    在距离广海局2000多千米的青岛,青岛海洋地质研究所(以下简称“青岛所”)与广海局同为兄弟单位,也是中国地质调查局的直属单位,主要承担着天然气水合物资源勘查与试采工程任务。 

    据记者了解,中国地质调查局负责组织实施天然气水合物资源勘查与试采工程,广海局与青岛所作为主要承担单位,形成了“北有青岛所,南有广海局”的资源勘探格局。两家单位的研究团队以实际行动践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者核心价值观,并以此作为新时期地质工作者的精神指引,增强了团队的凝聚力、战斗力、创造力,为实现地质勘查取得重大突破发挥了关键作用。 

    提升人才储备质量 

     

    工作人员准备投放海域沉积动力调查仪器。 

    创新是引领发展的第一动力,是地质调查的第一驱动力。创新是地质调查事业的核心,贯穿于工作的各个环节,也是新时期地质工作者核心价值观的精髓,人才则是所有科技创新的动力源泉。中国地质调查局为人才发展和团队建设打造了一个公平公正、积极奋发的环境,通过项目锤炼人才,以政策导向深刻解读新时期地质工作者核心价值观的丰富内涵。 

    青岛所认真贯彻落实部、局人才选拔培养部署,高度注重天然气水合物科技创新团队(以下简称“水合物科技创新团队”)建设,按照“稳定骨干队伍、吸纳顶尖人才,培养科研人才”的原则,充分利用中国地质调查局各类人才推荐选拔平台,一方面加强青年人才的锻炼,另一方面加强高层次人才培养和引进。 

    根据学科建设和发展需要,水合物科技创新团队引进国内外优秀研究人才,培养创新能力强的青年科研骨干,强化实验室优势学科、国家急需方向学科和前沿方向学科建设。期间,他们以重点实验室为平台、以项目为依托,通过与高校的合作,共同培养高素质专业技术人才;与国外重要天然气水合物实验室和研究机构开展广泛的国际合作研究,增加团队影响力,融入国际地学大舞台;同时,争取与海外大学和科研院所建立研究生联合培养机制,促进人才成长。 

    201563日,青岛所和北京大学工学院签署了联合共建天然气水合物重点实验室协议,把“共同建立适合中国海域实际地质和环境条件的天然气水合物实验设施和研究队伍”和“联合培养天然气水合物研究的后备人才,搭建国内外天然气水合物技术交流平台”作为任务目标。在天然气水合物试验模拟研究、天然气水合物成藏机理等方面,双方实现人才优势互补。 

    中国地质调查局还帮助青岛所充实前沿科研力量,引进了中科院广州能源研究所研究员吴能友和北京大学教授卢海龙,分别担任“海域天然气水合物资源试采工程”的首席专家和首席科学家。 

    2016316日,中国地质调查局与青岛市人民政府在京签署战略合作协议,共建海洋地质调查研发平台,筑巢引凤,吸引更多人才入驻。加之目前青岛集聚了全国诸多的海洋科研机构、海洋高层次人才和涉海两院院士,平台集群优势突出,海洋科技人才济济,这些都将有助于提升人才储备质量,充实团队力量。 

    与青岛所一样,广海局也非常注重提升人才储备质量,通过举办海域天然气水合物资源勘查工程业务研讨与技术交流等培训,提升科技人才队伍业务能力;加强人才工作,梳理重点任务,明确责任分工,细化落实措施;出台了人才工作计划及任务分解方案,推动人才工作措施落实到位;加强博士后科研工作站建设,联合中山大学博士后流动站举行面试答辩会,招聘4名博士进站开展研究工作,吸引和培养高层次天然气水合物科技人才。 

    在提升人才储备质量方面,广海局不仅表现在集聚优秀人才,还表现在基层人才队伍建设也发生了巨变。 

    “广海局船舶大队多是到深海开展地质调查,路途远,航线长,一个航次的出海时间就达280多天。很多船员常年在海上作业根本无法照顾家庭。”船舶大队负责人表示,过去一些海员为了能有更多时间照顾家庭,选择辞职到海事局等单位就职,从事近海作业或是干脆上岸坐办公室;但近两年这种海员流失的现象几乎消失了,船长、大副、二副等高级海员更是没有一人辞职。虽然船员常年出海作业,条件艰苦,但整个船舶大队军心稳定,凝神聚力完成每一次出海任务。 

    广海局还开展了大规模岗位练兵活动、岗位技能劳动竞赛活动;完善收入分配激励机制和考核管理办法,进一步激发科技人才积极性和创造性;引进钻探专业技术人员,补充紧缺技术空档,提高广海局海上钻探水平,为天然气水合物地质调查和研究工作提供人才保障。 

    创建一流创新团队 

     

     

    样品处理

    我国天然气水合物勘查与开发研究起步较晚,创建天然气水合物领域的创新团队谈何容易?关键时刻,广海局和青岛所毅然承担起天然气水合物研究的国家使命,大力弘扬地质行业优良传统,践行新时期地质精神,用更高的标准严格要求自己。 

    作为海洋六号和海马号的见证者,温宁在采访过程中一直语气平和。但一提及这两大天然气水合物资源勘查利器建设及应用的两个八年,他就不自主地加重了语气,这加重的语气意味着诸多的艰辛。 

    在研制海马号、建造海洋六号期间,面对各种困难,温宁强化领导班子带头人的作用,坚决聘用能力强的专业人员,抵制任人唯“利”。 

    如今,广海局已与上海交大、浙江大学、同济大学、青岛海科院等科研院校联合,实现了产学研用结合,培养和造就了一批富有奉献精神的海洋地质专家和科技创新团队,其中不乏我国乃至世界顶尖人才,如海域天然气水合物团队学术带头人梁金强、海马号负责人陶军等等。同时,一大批中青年科技工作者茁壮成长,在海洋地质事业中崭露头角,海洋地质科技力量人才辈出。 

    在中国地质调查局党组的正确领导下,逐步组建起天然气水合物地质调查与研究工作团队,经过实践探索、理论创新和技术突破,投入经费47亿元,动用17艘调查船,组织完成75个航次,有力推动了我国海域天然气水合物资源调查工作,从起步时被动依靠国外技术,经过20多年的追赶,后来居上,基本与发达国家并列前行。目前,广海局水合物团队共有成员一百余人,其中教授级高工15人、博士25人,覆盖地质、地球物理、地球化学等学科专业,主要人员均为我国最早开展水合物调查与研究工作的学科带头人及骨干人员,已成为一支理论水平高、实践经验丰富的创新科研团队。他们开拓创新,坚守担当,在传承弘扬优良传统及践行新时期地质工作者核心价值观的过程中不断推进地质事业发展。 

    青岛所则以正在实施的“工程”为依托,按照“打破部门、打破学科、打破技术壁垒”的总体思路,根据各工程和项目需要,有效整合优势人力资源,汇聚了一批学科相近、兴趣相近、能团结协作的科研人员。以中国地质调查局首批“李四光学者”吴能友为学科带头人,打造了一个多学科交叉、梯队有序的多尺度融合天然气水合物科技创新团队,成员专业涵盖了天然气水合物的基础物性、成藏与评价、开采技术、应用技术等各个环节,已建设成为我国天然气水合物基础理论研究和技术创新的核心力量之一。目前,该团队固定人员就有30人,不仅有“李四光学者”吴能友研究员和卢海龙教授,学术带头人业渝光、刘昌岭和蔡峰等3名研究员,还有一个思想活跃、踏实肯干的中青年博士群体。其中,中青年高级研究人员占团队人员的2/3以上,人才队伍年龄结构合理、知识水平较高、学术气氛浓厚。地质调查工作是科学探索工作,团队成员之间虽然专业交叉,但配合密切,只因每个人心中都固守着一种报效国家的责任和无私奉献的精神,把履行责任、担当责任化作具体的行动。优秀地质工作者在不断诠释奉献精神,先进地质工作集体在不断发扬奉献精神,谱写新时期地质工作新篇章,在天然气水合物领域创建一流的创新团队。 

     

    吴能友主持第八届国际天然气水合物大会 

     

    国土资源部天然气水合物重点实验室 

    取得更多丰硕成果 

    地质工作已处于新的发展时期,面对新形势、新任务和新要求,广海局和青岛所的水合物团队以新时期地质工作者核心价值观为内生动力,取得了天然气水合物地质勘查重大突破。 

    广海局水合物团队在我国南海海域发现了指示水合物存在的异常标志,圈定了一批水合物成矿有利区带及钻探目标区,并于2007年首次钻获高甲烷含量的水合物,使我国成为继美国、日本、印度之后第四个通过国家级研发计划在海底钻获水合物实物样品的国家。2013年和2015年,他们钻探获取大量层状、块状、脉状等多种赋存形式的可视水合物,为我国即将实施的海域天然气水合物试采提供了重要靶区。 

    20多年来,广海局水合物团队坚持以服务国家能源资源安全为己任,不断探索开拓,坚持科技创新、开放合作,推动地质调查和科学研究的深度融合,实现了我国在海域天然气水合物资源找矿方面的重大突破,创立形成了适合我国南海特点的天然气水合物资源勘查、评价和预测技术体系,在天然气水合物控矿、成矿、找矿理论方面取得了一系列原创性成果,建立了我国海域天然气水合物基础研究理论。 

    青岛所水合物科技创新团队则开展了水合物成藏理论相关研究,并以相关项目为依托,在海域天然气水合物资源勘查与试采、海域油气资源勘查方面进展显著,已在天然气水合物模拟实验与测试技术方面形成优势,建立了天然气水合物资源勘查、实验测试与模拟、试采的业务和学科链条。该团队首次开展了基于南海北部实际储层特性的水合物开采实验和数值模拟,创新性提出天然气水合物开采潜力评价地质指标,为南海海域天然气水合物开采方法优选提供了科学依据。该团队先后承担过各类项目,包括水合物国家专项、国土资源大调查项目、973项目、863项目、国家自然科学基金及国土资源行业公益性项目。按照中国地质调查局新的业务布局,该团队作为核心力量,正在组织实施海域天然气水合物资源勘查工程、海域天然气水合物资源试采工程中的6个二级项目。 

    功以才成,业由才广。截至目前,中国地质调查局旗下的广海局和青岛所在天然气水合物资源勘探领域都取得了突破性进展,并且形成了南北竞相发展的良好态势。中国地质调查局在天然气水合物领域打造的创新团队,为我国培养了海洋地球物理调查技术骨干和海洋地质综合研究人才,在由海洋地质、地球物理、油气地质和实验测试等多学科相结合的海洋地质调查中发挥了积极作用。同时,团队进一步凝聚了国内天然气水合物高素质研究人才,提升了依托单位的研究水平,带动天然气水合物调查与研究的学科建设,极大提升了我国水合物勘查的整体水平,这对占领天然气水合物开发的制高点具有重要意义,使中国地质调查局的全球影响力不断上升,树立起中国地质人的新形象,成为积极践行新时期地质工作者核心价值观的又一典范。 

    用行动诠释奉献