孫臣林，張 偉，黃 超，陳邦學

（1.新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.新疆煤田地質局綜合地質調查隊，新疆烏魯木齊830009）

新疆尼勒克煤田西山窯組煤巖和煤質特征分析

孫臣林*1，張 偉2，黃 超1，陳邦學1

（1.新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.新疆煤田地質局綜合地質調查隊，新疆烏魯木齊830009）

簡述侏羅系中統(tǒng)西山窯組為新疆尼勒克煤田主要含煤地層，湖相、沼澤相沉積。研究表明，區(qū)內宏觀煤巖類型為暗型煤、光亮型煤、半暗型—半亮型煤；顯微有機組分以惰質組為主，鏡質組次之；煤質為特低水分、特低灰—低灰分、中揮發(fā)分—高揮發(fā)分、特低硫、特低氯、特低磷、中發(fā)熱值—高發(fā)熱值；低變質，以不粘煤為主，是很好的民用煤和動力用煤。

西山窯組；含煤地層；煤巖類型；煤質

1 地質概況

尼勒克煤田位于位于尼勒克山間凹陷，總體呈東西走向，分布于喀什河河床及其兩側，成狹長狀；是我國中生代西北聚煤域，地層屬中天山地層分區(qū)伊寧小區(qū)，與博羅霍洛山地層小區(qū)為鄰。區(qū)內古生界、中生界、新生界均有分布。石炭系構成了尼勒克山間凹陷的主要基底，中、新生界構成凹陷的蓋層。中生界以侏羅系含煤巖系較發(fā)育。

侏羅系中統(tǒng)西山窯組(J1x)為區(qū)內主要含煤地層，湖相、沼澤相沉積，巖性以砂巖、泥巖、粉砂巖、粗砂巖及煤層為主，底部為一套巨厚層狀砂礫巖。煤系地層厚270～410m，平均厚為330m，含煤11層，煤層平均總厚45.43m，含煤系數(shù)13.7%。煤層結構簡單至復雜，主要可采煤層賦存于煤田的中部,煤層厚度由中部向東西方向逐漸變薄。

尼勒克煤田內上表查明的資源儲量約12.25×108t，保有資源儲量12.06×108t；已利用資源儲量3.75×108t，尚未利用資源儲量8.31×108t[1]。

2 煤巖特征

2.1 物理特征及宏觀煤巖組分

西山窯組煤層顏色多呈黑色，條痕為褐黑色,瀝青光澤,參差狀斷口,可見黃鐵礦薄膜，煤裂隙中有鈣質充填物，有時鈣質礦物呈脈狀分布。以暗煤及亮煤為主，含少量鏡煤和絲炭，條帶狀結構，絲炭多呈線理透鏡狀分布，宏觀煤巖類型為暗型煤、光亮型煤、半暗型—半亮型煤。

2.2 顯微宏觀組分

2.2.1 有機組分

西山窯組煤層含有機質組分69.8%～97.1%，無機質組分2.9%～30.2%。煤層中有機質組分以惰質組為主，鏡質組次之，殼質組少量（表1）。

表1 尼勒克煤田西山窯組煤層顯微宏觀組分含量表

惰質組主要以絲質體和半絲質體為主，可見碎屑惰質體，絲炭化物質均勻地分布在透明基質體中，油浸反射色為深灰色，突起較高。鏡質組分主要以無結構鏡質體中的基質鏡質體和碎屑鏡質體為主，基質鏡質體油浸反射色為深灰色，不完全顯示細胞結構，為無固定狀表面純凈且結構殘缺,不顯突起。殼質組主要為孢粉體中的小孢子體，偶見有大孢子，多呈蠕蟲狀分布。

惰質組含量較高，元素分析中氫元素含量均較低，說明成煤植物以植物莖、根等木質纖維組成，因此各煤組煤層的成因類型為腐殖煤類。鏡煤反射率是確定各種煤變質程度的重要指標，西山窯組鏡煤反射率0.32%～0.70%，變質階段多在0-I階段，屬低變質煤。

2.2.2 無機組分

西山窯組煤層無機質組分多為粘土礦物，碳酸鹽礦物和硫化物次之（表1）。

粘土礦物呈浸染狀、團塊狀、薄層狀分布；碳酸鹽礦物呈充填狀、片狀、脈狀分布；硫化物類為呈生物結構狀分布的黃鐵礦。

西山窯組顯微煤巖類型多為微惰煤、微鏡惰煤[2]。

3 工業(yè)分析

3.1 水分（Mad）

西山窯組原煤空氣干燥基水分（Mad）0.61%～12.34%，平均5.30%，根據(jù)國家煤炭行業(yè)標準MT/ T850-2000劃分，屬于特低水分煤。

3.2 灰分（Ad）

西山窯組原煤干燥基灰分產率（Ad）2.16%～34.76%，平均14.07%,浮煤干燥基灰分產率2.00%～16.55%，平均4.65%，屬于低灰煤[3]。由西山窯組煤層灰分等值線圖可知，煤灰分值中西部為特低灰分，東部為中灰分，北部小范圍為低—中灰分（圖1）。

圖1 尼勒克煤田西山窯組煤層灰分等值線圖

3.3 揮發(fā)分（Vdaf）

西山窯組原煤干燥無灰基揮發(fā)分產率（Vdaf）22.74%～49.88%，平均35.41%，屬于中—高揮發(fā)分煤；經(jīng)洗選后，西山窯組浮煤揮發(fā)分產率23.44%～50.98%，平均34.72%，仍以中高揮發(fā)分煤為主。

3.4 煤的灰成分

西山窯組煤灰成分主要以酸性的SiO2為主，SiO2含量7.30%～61.10%，平均含量為37.19%；Fe2O3含量0.5%～45.2%，平均8.24%；Al2O3含量2.90%～25.30%，平均含量為14.23%；CaO含量0.83%～38.70%，平均12.68%；其他成分少量。

4 元素組成

煤中除含有部分礦物雜質和水分以外，其余都是可燃的有機物質。煤中的有機質是煤的主要化學組成，煤中有機質主要由碳、氫、氮、氧等元素組成。西山窯組干燥無灰基碳元素（Cdaf）含量74.61%～81.48%，平均78.13%，屬于中—高固定碳煤[4]；干燥無灰基氧+硫元素（Odaf+Sdaf）含量14.11%～20.79%，平均17.28%；氫元素（Hdaf）含量3.41%～4.91%，平均為3.98%；氮（Ndaf）元素少量，含量0.50%～0.94%，平均為0.78%。

4.1 有害元素

4.1.1 硫

原煤全硫（St，d）含量0.07%～0.94%，平均為0.32%，屬特低硫煤。經(jīng)浮洗后，浮煤全硫（St，d）含量0.09%～0.62%，平均為0.23%，屬特低硫煤[5]。由硫分等值線圖可知西山窯組煤硫分普遍為特低硫分，局部地區(qū)為低硫分（圖2）。

圖2 新疆尼勒克煤田西山窯組煤層硫分等值線圖

4.1.2 其他有害元素

原煤磷（P）含量0%～0.30%，平均0.006%，屬特低磷分煤。原煤氯（Cl）含量0.011%～0.247%，平均0.047%，屬特低氯煤。原煤砷（As）含量0～6μg/g，平均2μg/g，屬一級含砷煤。

4.2 微量元素

根據(jù)對區(qū)內西山窯組煤層的微量元素測試，微量元素含量大多未達工業(yè)品位。

5 工藝性質

5.1 發(fā)熱量（Qgr·d）

西山窯組原煤高位發(fā)熱量（Qgr,d）20.39～33.30MJ/kg，屬中熱值—高熱值煤[6]，由發(fā)熱量等值線圖可知，西山窯組煤普遍為高熱值煤，在局部地域為中熱值煤。

5.2 其他工藝性質

（1）灰熔融性。經(jīng)測試，西山窯組層灰熔融性軟化溫度（ST℃）583℃～1400℃，平均1260℃，屬中等軟化溫度灰為主的煤層，灰熔融性流動溫度（FT℃）593℃～1400℃，平均1320℃，屬中等流動溫度灰為主煤層。

（2）粘結性。測試樣點粘結指數(shù)(GRI)均為0，尼勒克煤田西山窯組煤為不粘結煤[7]。

（3）低溫干餾。西山窯組半焦產率（CRad）65.71%～80.56%；焦油產率（Tar.ad）9.58%～11.70%，依據(jù)《礦產資源工業(yè)要求手冊》中煤的焦油產率分級，屬富油煤。

（4）浮煤回收率。西山窯組浮煤回收率4.10%～94.70%，平均51.50%，屬于良等級別。

（5）焦渣特征。西山窯組焦渣特征在2～3之間，粘結性差。

6 結束

尼勒克煤田西山窯組煤層屬低變質，變質階段為0-I階；煤質特征為特地水分、特低灰—低灰、中揮發(fā)分—高揮發(fā)分、特低硫、特低磷、特低氯、中發(fā)熱值—高發(fā)熱值、粘結性差、產油率高、浮煤回收率良等；以不粘煤（31BN）為主?？勺鲃恿τ妹汉兔裼妹?火力發(fā)電,一般工業(yè)鍋爐用煤；氣化用煤,可作冶金噴吹燃料、小型高爐煉鐵、豎式石灰窯燒制石灰,水泥回轉窯用煤,經(jīng)洗選后可制碳素材料或制造電石及深加工,煤矸石可考慮作水泥、低溫燒制地板磚、生產有機復合肥料和微生物肥料等。

合理利用資源,可避免對資源的浪費,并減少煤燃燒后所產生的二氧化硫對大氣的污染和對鍋爐、管道的腐蝕。以全硫含量及強度作為主要指標對煤炭產品進行分級,以滿足不同的市場需求。

[1] 王俊民.新疆尼勒克煤田煤炭詳查報告[R].新疆煤田地質局一五六隊，2010.

[2] 楊永寬.中國煤巖學圖鑒[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社, 1996.

[3] GB/T 15224.1-2004動力煤的灰分級[S].

[4]MT/T 561-2008煤的固定碳分級[S].

[5] GB/T 15224.2-2004煤炭硫分分級[S].

[6]GB/T 15224.3-2004煤炭發(fā)熱量分級[S].

[7]MT/T 596-2008煤炭粘結指數(shù)分級[S].

P618

A

1004-5716(2015)02-0140-03

2014-03-18

孫臣林（1987-），男（漢族），四川巴中人，新疆大學地質與礦業(yè)工程學院在讀碩士研究生，研究方向：固體礦產成礦。