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江苏岩盐芒硝资源开发利用与协调发展研究❶

2021-10-25方强华建伟孙磊刘杰

化工矿产地质 2021年3期
关键词:洪泽芒硝金坛

方强 华建伟 孙磊 刘杰

江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018

岩盐和芒硝是江苏重要的优势矿产,盐硝开发在江苏矿业经济乃至全国都占有重要地位,推动和促进了地方经济发展,为省内外化工产业提供了大量基础原料,金坛盐盆在盐穴空间资源开发方面取得了显著成效。本文以矿山调查、数据收集分析为基础,梳理了江苏盐硝矿业面临的部分盐盆开发布局待优化、整体开发路径需明晰,矿产与土地资源利用冲突矛盾、矿山地质环境潜在隐患、盐穴空间资源统筹利用、矿产开发科学监管等相关问题,有针对性地提出了对策建议,为深入推进江苏盐硝资源保护与合理利用,提升资源和国土空间利用效率,减少资源开发生态损害,促进盐硝矿业协调高质量发展提供参考。

1 资源概况

江苏岩盐、芒硝主要分布在师砦盐盆(徐州丰县)、淮安盐盆(淮安谢碾-下关-朱桥)、洪泽盐盆(洪泽赵集-顺河集)、金坛盐盆(金坛陈家庄-镇江荣炳)(图1)。洪泽盐盆以芒硝为主,伴生岩盐;其他盐盆以岩盐为主,伴生芒硝。

图1 江苏盐硝矿区位置简图 Fig 1 A brief map of the location of rock salt and mirabilite mining area in Jiangsu province

2019年底全省岩盐上表矿区11个,大中小型分别为5个、4个和2个;芒硝矿区11个,大中小型分别为6个、3个和2个。岩盐保有资源储量(NaCl量)200.06亿t,基础储量80.49亿t;芒硝保有资源储量(Na2SO4量)14.09亿t,基础储量4.53亿t[1]。江苏是全国重要的岩盐和芒硝产地,以2018年保有基础储量计各占全国9.8%、19.3%,分列第四、第二[2]。

2 开发利用现状

2.1 矿业权设置

2019年全省岩盐探矿权12个,采矿权18个;芒硝探矿权1个,采矿权8个。洪泽盐盆内矿权数量最多、布局欠合理,对规模化开采、盐盆整体开发构成不利因素。其余盐盆矿权布局基本合理。特别是金坛盐盆,经历了矿山多散到集中统一的过程[3],合理有序的开发布局为规模化开发岩盐、统筹利用盐穴空间奠定了良好的基础。

2.2 矿山开采

2019年全省岩盐矿山18个,大型17个,小型1个;年采矿石量1689.35万t,工业总产值20.88亿元,其中超亿元矿山7家;矿产品销售收入16.56亿元,从业总人数2572人。芒硝矿山8个,大型7个,中型1个;年采矿石量322.07万t,工业总产值12.57亿元,其中超亿元矿山6家;矿产品销售收入12.08亿元,从业总人数1644人。

盐硝在江苏矿产开发中占举足轻重的地位。2019年,全省矿产品销售收入居前五的分别是煤(68.04亿元)、岩盐(16.55亿元)、铁矿(16.03亿元)、水泥用灰岩(14.77亿元)和芒硝(12.08亿元)。全省32个销售收入超亿元矿山,盐硝占37.5%。矿山工业总产值前50强,其中18个为盐硝矿山[4]。

江苏盐硝开发在全国占有重要地位,特别是芒硝矿山,其2018年工业总产值、矿产品销售收入占全国一半略多,利润约占全国的3/4。

2.3 绿色矿山建设

2019年全省26个盐硝矿山中国家级绿色矿山6家、省级10家,建成比例与矿产规划确定的目标略有一定差距。

2019年自然资源部开展国家绿色矿山遴选,有9家盐硝矿山成功入选,但其建设水平仍有明显的差距,因此,进一步完善盐硝绿色矿山建设,提高建成质量和水平任重而道远。

2.4 盐硝加工产业作用与影响

全省盐硝矿山除1家向定点化工企业销售原卤外,其余均具盐硝分离能力,部分配套有盐化企业,少数如瑞丰盐业、中盐金坛、井神盐化等具国家工信部食用盐生产资质。

江苏岩盐加工利用比芒硝更深入,芒硝基本以精制提纯后的元明粉作为最终产品销售,岩盐则有精制卤水、固体工业盐、食用盐、多品种多用途盐、两碱盐化工等不同开发方式。

2.4.1 推动和促进地方经济发展

煤盐化工是丰县八大主导产业之一,已初步形成盐-工业盐、食用盐、氯碱产业链;盐化凹土新材料是淮安四大主导产业,已形成盐-工业盐、食用盐、两碱-其他延伸化工,硝-元明粉等产业链,井神盐化、台玻实联化工、安邦电化等一批企业是地方纳税大户。金坛区岩盐开发形成了盐-工业盐、食用盐、储气库、其他延伸化工等产业链,中盐金坛连续多年居金坛区纳税企业前列。丹徒区岩盐开发形成了盐-工业盐的产业链。

据不完全统计,全省盐硝及其直接相关的下游加工产业总规模达125.85亿元,就业总人数约10180人。丰县、淮安、金坛、丹徒四地盐硝及其直接相关产业规模分别约占区内规模以上工业产值的1.85%、2.49%、0.93%和1.03%。

2.4.2 保障省内外化工产业原料需求

江苏盐硝产品大部分用作工业原料,满足了省内以及华东地区为主的国内化工市场需求,保障了相关产业的发展。盐硝矿山所属19家加工企业少部分以省内市场供应为主;大部分都面向省外的国内市场,主要集中在苏浙沪等华东周边省市,有的供销至华北、华南甚至西北部分省份;近一半有国外销售市场。如淮安南风元明粉出口量约占全国25%;井神盐化食用盐产销量占全省73%,覆盖全国2亿人口[5];中盐金坛工业盐在苏浙沪等氯碱企业市场占有率达45%,外销高端食用盐占全国盐品出口总量26%[6]。

2.5 资源供需形势

2.5.1 资源供需趋势

近6年来,全省岩盐年采矿量多以数十万t的幅度在1520万t上下浮动,2019年达到近年最大值约1700万t;芒硝年采矿量约300多万t左右,2015年处于高值点,而后逐年小幅下降,年均降幅4.59%,2019年略有回升(图2)。

图2 近年江苏盐硝年采矿量变化趋势图 Fig 2 Trends of annual mining volume of rock salt and mirabilite in Jiangsu province

江苏盐硝需求主要由国内下游消费市场决定。近年国内工业盐市场需求疲软,盐总体产能相对过剩,制盐行业基本处于弱周期[7]。国内元明粉市场需求渐趋一定程度的萎缩,生产厂家不得不采用限产保价来维持产销平衡。受外部市场和整体经济发展形势的影响,未来几年尚看不到有明显大幅度的资源需求动力。

2.5.2 矿山资源保障程度

江苏岩盐矿山资源可保证程度要远高于芒硝,矿山资源不足的问题主要集中在洪泽盐盆芒硝矿山。按矿山保有基础储量及其年采矿量对比可知,金坛盐盆、师砦盐盆和淮安盐盆内大部分岩盐矿山实际可服务年限在数十年以上,有的储采比甚至高达100;洪泽盐盆大多数芒硝矿山实际可服务年限在10年以下。因此,作为江苏主产芒硝的洪泽盐盆,其接替资源形势非常严峻。

3 盐穴空间利用

盐硝水溶法开采形成的地下溶腔是一种空间资源,其开发越来越受重视,建设储气库、储油库等是主要利用方式。盐穴地下储库既可产生可观的经济效益,同时可建设油气战略储备库,关系国家能源安全,有助于降低国际突发事件影响我国能源供应安全的风险[8]。盐穴空间的利用突破了盐硝作为一次性资源开发的局限,实现了广义上的资源综合利用,大大提高了开发效益,为采矿企业开辟了新的绿色可持续发展之路。

江苏各盐盆矿层分布面积大、埋深适中且盐层稳定厚度大,具备建设盐穴储库的地质条件[9],利用潜力巨大。金坛盐盆可规划利用盐穴空间大于1800万m3,淮安也已形成了超2000万m3的盐穴空间,丰县师砦盐盆规模则较小。

江苏各盐盆盐穴空间利用进展不一,金坛起步早,西气东输储气库、川气东送储气库、港华金坛储气库均有投产运行,并已取得突出的综合效益;淮安在积极推进实施,蒋南和张兴储气库已列入《江苏省2018~2020年储气设施建设专项规划》[10];丰县尚无实质性进展。

4 矿山地质环境现状

4.1 矿区地面沉降

金坛盐盆茅兴盐矿和陈家庄盐矿已建成地面沉降监测网,据2019年监测报告,不同区域沉降量在数毫米不等,属正常地面沉降。盐井装置沉降量略大于盐井附近地面沉降观测点[11]。

淮安盐盆和洪泽盐盆于2011年建成全覆盖的地面沉降监测网,据2019年监测报告,洪泽盐盆未监测到区域地面沉降[12];淮安盐盆沉降区比以往大幅缩小,但在淮安城区东部下关-蒋南矿区一带沉降较明显,据分析认为可能是盐矿开采和地下水开采综合作用所致[13]。

师砦盐盆尚未建设地面沉降监测网,对区内地面沉降情况不掌握。

4.2 矿区水土污染

淮安盐盆和洪泽盐盆利用地下水监测井开展水质监测。据2019年监测报告,两盐盆区内监测点水质指标均无明显趋势性规律。

据2017年开展的洪泽盐盆淮阴区盐硝井周边水土污染调查,一定数量的在采、停采井或多处输卤管道曾有过不同程度的盐卤泄漏,主要是以盐井为中心的点源污染,未对地表河流、沟渠等地表水系作深入调查。其它盐盆没有对采矿活动可能致水体、土壤污染情况开展过全面调查。

5 矿地冲突矛盾

5.1 矿区与“三线”关系

5.1.1 生态红线

师砦、淮安和金坛三盐盆内现有矿业权、盐硝分布区与生态红线均无冲突。洪泽盐盆部分盐硝探矿权与生态红线有小范围重叠,不到矿业权总面积的5%,有可能是全省坐标转换产生局部误差所致。但需注意的是,洪泽盐盆盐硝分布区东西两侧都是生态红线范围,可能会对区内盐硝勘查开采形成制约和冲突。

5.1.2 城镇开发边界

城镇开发边界与盐硝勘查开采有冲突的是淮安盐盆。淮安盐盆盐硝资源分布区49%处于城市规划区范围,区内盐硝资源将很难被开采利用,特别是建筑物分布密度较高的建设区。现有处于城市规划区边缘位置的两个采矿权,其周边是地面沉降监测显示有一定沉降量的区域。

5.1.3 永久基本农田

江苏盐硝矿区约110km2在永久基本农田之下,占各盐盆资源分布区总面积的26.48%,其中以金坛盐盆最多,占58.21%,其次是师砦盐盆46.01%和洪泽盐盆35.16%。各盐盆未设矿权区域内永久基本农田总占比为37.37%,其中金坛盐盆占比最大,约60.44%(表1)。

表1 各盐盆未设矿权区域内永久基本农田统计表 Table 1 Statistical tables of permanent basic farmland in the areas where no mine power exist in each salt basin

永久基本农田相关管理要求未完全禁止现有盐硝勘查开采活动,但依照2019年自然资源部、农业农村部联合发布的《关于加强和改进永久基本农田保护工作的通知》[14],永久基本农田下将无法投放新的盐硝探矿权和采矿权。受此影响,洪泽盐盆规划设置的若干勘查规划区块将无法投权,可勘可采区域进一步缩减,将进一步加剧区内芒硝开采矿山的资源危机。

5.2 采动范围地类分析

基于理想状态推测盐硝开采动用储量的范围即采动范围。四个盐盆内采动范围约304万m2,其中永久基本农田约106万m2,占34.81%;其他地类约198万m2,占65.19%(表2),以农用地居多,其次是建设用地,未利用地较少。

表2 各盐盆采动范围情况统计表 Table 2 Statistical table showing the extent of mining and production reserves of salt basins

当采动范围成为明显的地面沉降区域时,采动范围对地表各类型土地用途的影响将显得严重突出;如无地面沉降灾害发生,则不会对地表造成直接影响,也不会形成矿地利用矛盾。因此,要减小和避免地下采动范围对地表土地的影响,就必须避免因开采而导致的地面沉降灾害。

6 问题与建议

6.1 存在问题

6.1.1 部分盐盆矿权布局欠合理,影响盐盆综合开发

洪泽盐盆矿业权数量“多、散”,分属不同主体,矿权紧密相邻,布井缺乏统一协调机制,加之水溶法开采不可控因素可能造成溶腔过界、越界开采、矿间安全间距不足,形成采区地面沉降隐患等问题。不合理的矿权布局无疑也会对统筹利用盐穴溶腔空间构成不利影响和极大障碍。

6.1.2 矿地不协调矛盾对盐硝勘查开采形成限制

矿地不协调矛盾一方面体现在淮安城市规划建设区与盐硝资源分布区的重叠冲突,使区内资源难以利用;更为突出的是与永久基本农田形成的矿地矛盾,永久基本农田成为盐硝新设矿业权不可逾越的刚性“红线”,永久基本农田以外的部分资源也可能因永久基本农田的分割影响无法实际利用。

6.1.3 绿色矿山建设进程和水平需进一步推进

目前全省盐硝绿色矿山国家级和省级共16家,其中9家通过遴选入选国家绿色矿山名录,但各绿色矿山建设水平有高低差距,部分矿山尚未达到绿色矿山标准,盐硝绿色矿山建设质量和水平还有进一步提升的空间。

6.1.4 矿山地质环境问题不容忽视,监测亟待加强

全省尚未建立起覆盖各盐盆完善的地质环境监测体系,如师砦盐盆未建地面沉降监测网。除洪泽盐盆部分矿区外,没有对采矿可能所致水土污染作过全面调查。盐硝开采矿区地质环境监测报告制度化有待建立和规范。

6.1.5 地下溶腔状况掌握不充分,不利于开发和监管

没有实行岩盐芒硝开采溶腔的动态测量,储量监管只能依据矿山采卤量统计数据推算,与实际真实情况可能有较大出入。盐硝矿山实际回采率成为一直悬而未决的谜题,也无法考量评估矿山开采的合理性。

6.2 对策建议

6.2.1 统筹盐盆整体开发,促进盐硝矿业高质量发展

确立盐盆整体开发理念,统筹盐硝与溶腔空间利用,开展盐穴溶腔适用性调查和建设适宜性区划评价,对盐硝开采和溶腔空间利用科学定位、系统规划。

对溶腔利用适宜区,应以建设盐硝矿产品开采储备-油气储供一体基地为目标,科学合理新设矿业权,探索已设矿业权整合方式途径,如鼓励引导建设联营、大规模集团化开采矿山等,为提升盐盆的整体开发水平奠定基础。

对溶腔利用不适宜区,大力推广应用岩盐水溶法充填开采技术[15],提高对盐硝资源的综合利用效率,无害化处理碱渣、盐泥、燃煤固废、发电厂脱硫石膏、选矿尾砂等固体废弃物,预防地下开采可能导致的地面沉降、塌陷等灾害隐患。

6.2.2 推动盐穴空间管理政策研究,提供开发制度保障

目前国内对盐穴溶腔地下空间的管理制度基本是空白,应推动相关制度政策的研究和确立。明确溶腔地下空间的所有权归属;改革矿业用地制度,理顺地下采矿用地与地下空间使用权关系;制定盐穴地下空间利用管理办法,建立从出让、保有、退出、转让的全过程管理制度体系;建立盐穴地下空间利用利益的“政府-集体-企业”妥善合理分配机制[16]。

6.2.3 协调盐硝勘查开采与永久基本农田的政策冲突

结合江苏盐硝资源赋存特征及其开采对永久基本农田的影响程度,开展盐硝勘查开采与永久基本农田的政策冲突协调,提出在永久基本农田涉矿勘查开采管制要求中,对类似江苏井下水溶法开采的盐硝资源作差别化管控的建议,为江苏盐硝勘查和开发利用打开一条“绿色通道”。

6.2.4 加快绿色矿山建设进程,提升绿色矿山建设水平

开展江苏绿色矿山优惠扶持政策的研究和制定,为推动和提升绿色矿山建设提供激励机制保障。积极推进盐硝绿色矿山建设进程,持续提升绿色矿山建设质量和水平,努力树立起若干在国内有影响力的盐硝绿色矿山示范典型。

6.2.5 加强矿山地质环境保护治理,完善监测机制

强化各矿山企业矿山地质环境保护意识,严格执行矿山地质环境保护治理与土地复垦方案,建立完善并严格落实盐井、管道定期巡查制度,制定泄漏处理预案;及时实施盐碱化土地改良、复垦。

开展废弃井、报废井及其周边地质环境现状调查,加强对废弃井、报废井的综合治理,降低、阻断其后续可能造成的环境影响。

建立完善的盐硝矿山地质环境监测机制,构建涵盖矿区地面沉降以及土壤、地表水体和地下水等相关监测指标体系,全面掌握矿区地质环境各因子的动态发展变化。定期开展盐硝开采矿区水土污染调查;建设丰县师砦盐盆开采矿区地面沉降监测网络和金坛盐盆地下水水质监测网络;加强地下水动态自动化监测,为研究分析地面沉降与地下水开采关系提供数据。优化地面沉陷监测技术手段,开展高精度InSAR等非接触空对地监测技术应用研究。

6.2.6 适时推进盐硝溶腔测腔工作,支撑储量动态监管

逐步推进溶腔测腔工作,探索完善盐硝开采动态监测制度。可选择理论推算溶腔大、从安全角度考虑有测腔必要、有修井需要、盐盆内典型代表性开采井等作为测腔对象,从点到面,逐步推开测腔工作。根据测腔数据开展盐硝开采与溶腔形态耦合数值模拟研究,为储量动态监管提供技术支撑,为矿山企业科学合理开采提供参考指导,为溶腔空间资源有效利用提供基础资料。鉴于声纳测腔成本高,建议从矿产资源管理需要和矿山企业科学生产需要的结合点出发,统筹考虑相关资金的筹措。

7 结语

盐硝作为江苏重要优势矿产,其开发在江苏矿业经济乃至全国有着重要地位,对于其面临的开发布局优化、矿地资源协调、矿山地质环境、开发利用监管等方面的问题,应强化引导盐盆整体开发,推动溶腔管理政策研究,协调矿地资源冲突,加快绿色矿山建设,完善矿山环境监测机制,推进盐硝溶腔测腔,从而有力促进江苏盐硝矿业的协调高质量发展。

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