陶威習(xí)通

（1.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069；2.河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南洛陽(yáng) 471000）

滎陽(yáng)丁店地區(qū)煤質(zhì)評(píng)價(jià)

陶威1習(xí)通2

（1.大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069；2.河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南洛陽(yáng) 471000）

煤質(zhì)評(píng)價(jià)就是根據(jù)煤的分析結(jié)果，對(duì)煤炭的煤質(zhì)特征、煤質(zhì)水平、合理有效的加工利用途徑等各個(gè)方面進(jìn)行全面、科學(xué)地評(píng)價(jià)，為煤炭資源的開發(fā)利用提供依據(jù)。本文研究了滎陽(yáng)市丁店地區(qū)煤質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、公益性質(zhì)、分類分布及其工業(yè)用途。

煤礦；煤質(zhì)評(píng)價(jià)；滎陽(yáng)

0 引言

研究區(qū)內(nèi)含煤巖系為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組及中統(tǒng)上石盒子組。其中，區(qū)內(nèi)主要煤層為山西組的二1煤，為局部可采煤層，其次為上石盒子組的七2煤。

二1煤位于山西組下段，距底部的太原組頂部灰?guī)r0.37～26.11m，平均7.7m，距頂部的砂鍋窯砂巖（Ss）21.68～115.8m，平均71m。區(qū)內(nèi)施工的10個(gè)鉆孔，其中8個(gè)對(duì)該煤層均有控制，煤層對(duì)比可靠。二1煤層上部以大占砂巖為間接或直接頂板。二1煤層直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，有時(shí)大占砂巖作為二1煤層的直接頂板；老頂為細(xì)、中粒的大占砂巖。直接底板為黑色泥巖和砂質(zhì)泥巖，有時(shí)相變?yōu)榉凵皫r，內(nèi)含黃鐵礦鮞粒，多見植物根莖化石；老底為太原組灰?guī)r。

七2煤位于上石盒子組下部的七段煤，距田家溝砂巖（St）43.12～107.78m，平均66.03m；上距平頂山砂巖（Sp）205.98～222.57m，平均212.752m。煤層層位不穩(wěn)定，煤厚0.59～2.82m，平均厚1.31m，局部含夾矸1層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～中等。七2煤直接頂板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，老頂為淺灰色細(xì)砂巖。底板為灰色細(xì)、中粒砂巖和泥巖砂巖，局部為炭質(zhì)泥巖。底部的分段標(biāo)志層St砂巖為淺灰、灰白色中粗粒砂巖，常含礫石，厚1-16.4m，平均厚7.64m，俗稱“田家溝砂巖”。本文主要對(duì)以上兩種煤質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 物理性質(zhì)和煤巖特征

本次研究選取勘查區(qū)的煤樣進(jìn)行了煤巖鑒定工作，鑒定結(jié)果見表1。

表1 各煤層顯微鏡煤巖組分鑒定成果表

因?qū)嶒?yàn)研究階段僅二1煤層進(jìn)行了顯微煤巖組分鑒定，下面僅介紹二1煤層的物理性質(zhì)和煤巖特征。

1.1 物理性質(zhì)

二1煤顏色為灰黑色～黑色，煤的原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造受到構(gòu)造應(yīng)力作用的破壞，多為粉粒狀和碎片狀，粒度1～3mm，局部粉粒煤經(jīng)固結(jié)擠壓成塊，但十分松軟，用手壓之即碎。

1.2 煤巖特征

二1煤宏觀煤巖類型為半亮型-光亮型，煤巖組分以亮煤和鏡煤為主，夾少量暗煤及絲炭透鏡體。顯微煤巖組分以有機(jī)組分為主，含量84.60%，無機(jī)組分含量15.40%。有機(jī)組分以鏡質(zhì)組為主，含量58.10%，鏡質(zhì)組以均質(zhì)鏡質(zhì)體為主，基質(zhì)鏡質(zhì)體次之，少量碎屑鏡質(zhì)體；惰質(zhì)組含量占26.50%，惰質(zhì)組以絲質(zhì)體為主，有少量碎屑惰質(zhì)體。無機(jī)組分主要以粘土礦物為主，呈細(xì)脈狀、浸染狀、透鏡狀分布；硫化物類的黃鐵礦呈微粒狀分布；碳酸鹽類的方解石多為后生，呈脈狀充填在其他組分的裂隙中。顯微煤巖類型為微暗亮煤。

1.3 各煤層的視密度

研究階段，根據(jù)實(shí)際情況，各個(gè)煤層選取了具有代表性的煤樣進(jìn)行了視密度測(cè)定。研究階段各煤層的視密度以本階段視密度測(cè)定數(shù)據(jù)的平均而來，各煤層視密度見表2。

表2 各煤層視密度一覽表

2 化學(xué)性質(zhì)和公益性質(zhì)

研究區(qū)內(nèi)施工的9個(gè)鉆孔，均按采樣設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了煤芯樣采取，至研究階段結(jié)束，各主要煤層共采取煤芯煤樣18個(gè)，其中共取煤芯樣7個(gè)，煤巖樣1個(gè)，底板樣1個(gè)，瓦斯樣5個(gè)，巖礦樣1個(gè)，粘土樣1個(gè)，煤層氣樣2個(gè)，基本達(dá)到了此次研究對(duì)煤樣的采取測(cè)試要求。

2.1 水分

各個(gè)可采煤層中原、浮煤水分測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 各煤層水分分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

2.2 灰分

各個(gè)可采煤層中原、浮煤灰分產(chǎn)率測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

表4 各煤層灰分分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

研究結(jié)果表明，煤層自上而下，灰分有逐漸降低的趨勢(shì)。依據(jù)現(xiàn)行煤炭質(zhì)量分級(jí)（灰分）標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15224.1-2004），對(duì)各個(gè)煤層進(jìn)行灰分質(zhì)量分級(jí)：七2煤層以高灰煤為主；二1煤以中灰煤為主。各煤層經(jīng)浮選后，其灰分均有較大幅度的下降，降灰率79.1～83.1%。質(zhì)量等級(jí)是按平均灰分?jǐn)?shù)據(jù)確定的，但每層煤中，灰分?jǐn)?shù)據(jù)分布不盡一樣。

2.3 硫分、發(fā)熱量

各煤層中原、浮煤硫分含量測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果及發(fā)熱量結(jié)果見表5。

表5 各煤層硫分、發(fā)熱量統(tǒng)計(jì)結(jié)果及質(zhì)量分級(jí)表

依據(jù)現(xiàn)行煤炭質(zhì)量分級(jí)（硫分）標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15224.2-2004），對(duì)各煤層進(jìn)行硫分質(zhì)量分級(jí)：二1煤層低硫煤為主；七2煤層特低硫煤為主。

依據(jù)現(xiàn)行煤炭質(zhì)量分級(jí)（發(fā)熱量）標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15224.3-2004），對(duì)各煤層進(jìn)行硫分質(zhì)量分級(jí)：二1煤為高熱值煤；七2煤為低熱值煤。

2.4 揮發(fā)分產(chǎn)率

各煤層原、浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。

表6 各煤層揮發(fā)分產(chǎn)率統(tǒng)計(jì)表

浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率隨著煤層的埋深變淺而增大，說明煤的變質(zhì)程度變低，符合區(qū)域規(guī)律。

2.5 元素組成

各個(gè)煤層元素分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。

表7 元素分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

原煤中氫（Hdaf）元素，占2.02～2.55%，且從上部煤層至下部煤層，氫含量有降低的變化趨勢(shì)，反映了隨著煤化程度的加深氫含量減少的變化規(guī)律。

2.6 煤灰的組成

各煤層煤灰成分分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表8。

表8 各煤層煤灰成分分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

各煤層煤灰中SiO2和Al2O3含量最多，且以SiO2為主，Al2O3次之，兩者綜合占58%以上，反映了煤中礦物組成大多以硅酸鹽類為主且含有較多的高嶺土類。七2煤層煤灰組分中SiO2含量高，平均含量大于60%，而二1煤層煤灰組分中SiO2含量相對(duì)較低，平均含量小于50%；Al2O3含量正好相反，下部二1煤層煤灰組分中Al2O3含量高于上部七2煤層。

煤灰中Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2含量相對(duì)較少。

2.7 煤灰熔融性

各煤層煤灰熔融性測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表9。

表9 各煤層煤灰熔融性分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

根據(jù)煤灰軟化溫度、流動(dòng)溫度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（MT/T853.1-2000、MT/T853.2-2000），試驗(yàn)結(jié)果表明，本區(qū)各煤層基本屬較高軟化溫度灰和較高流動(dòng)溫度灰。

2.8 煤中有害元素

各煤層有害元素測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表10。

表10 各煤層有害元素分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

根據(jù)煤中氯、磷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（MT/T597-1996、MT/T562-1996），試驗(yàn)結(jié)果表明，二1煤層以低氯為主，七2煤層為特低氯，有隨埋深變淺氯含量變小的趨勢(shì)；磷含量變化及趨勢(shì)與氯相似，煤層從下至上磷含量逐漸變小。

2.9 可選性

普查階段未做粒度分析和沉浮試驗(yàn)，僅依據(jù)經(jīng)過1.4比重液浮選各煤層浮煤回收率指標(biāo)作初步評(píng)價(jià)。各煤層浮煤回收率數(shù)據(jù)及可選性評(píng)價(jià)見表11。

表11 各煤層可選性評(píng)價(jià)表

從表11數(shù)據(jù)可知，煤層由下至上，可選性難度有所加大。

3 煤質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)論

根據(jù)《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T5751-2009），以浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率（Vdaf）為主要指標(biāo)，確定二1煤層為無煙煤無煙煤三號(hào)（WY3）。勘查區(qū)塊段圈閉范圍內(nèi)二1煤層均為無煙煤為主?？辈閰^(qū)內(nèi)煤層煤類變化較穩(wěn)定，變質(zhì)程度較高。

二1煤為中灰、特低硫、特低～低硫分、特低氯、一級(jí)含砷、高熱值、較高軟化溫度灰的無煙煤。適宜民用、動(dòng)力用煤和火電用煤，適于沸騰床及流化床燃料。

[1]曹代勇等.煤炭地質(zhì)勘查與評(píng)價(jià)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[2]河南省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).1∶20萬(wàn)鄭州幅區(qū)調(diào)報(bào)告[R].1980.

[3]DZ/T0215-2002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范[S].2002.

[4]煤炭資源勘探煤樣采取規(guī)程[S].1987.

[5]陳亞飛.煤質(zhì)評(píng)價(jià)與煤質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化[J].煤質(zhì)技術(shù)，2006，1

P624

A

1003-5168(2014)04-0188-02

陶威（1987—），男，碩士研究生，研究方向：構(gòu)造地質(zhì)學(xué)。