劉從義，張 博

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州貴陽550008）

貴州省大方雨灑普查區(qū)煤質(zhì)特征分析

劉從義*，張 博

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州貴陽550008）

貴州素有“西南煤?！敝Q，地質(zhì)歷史時期，二疊系是蕨類植物繁盛時期，也是主要的成煤時期，貴州其主要含煤地層為晚二疊世龍?zhí)督M（P3l）和長興組（P3c）。大方雨灑煤炭普查區(qū)屬海陸交互相含煤沉積地層，含煤地層為晚二疊世龍?zhí)督M（P3l），勘查區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱-畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)。通過對大方雨灑普查區(qū)勘探工作取得的基礎(chǔ)性煤質(zhì)資料進(jìn)行整理分析，系統(tǒng)分析了大方雨灑普查區(qū)可采煤層的煤質(zhì)特征及其變化規(guī)律，進(jìn)一步分析了沉積環(huán)境與煤層灰分、硫分的關(guān)系，并初步提出了大方雨灑普查區(qū)煤炭的利用方向。

晚二疊系；龍?zhí)督M；可采煤層；煤質(zhì)特征

1 概述

雨灑勘查區(qū)位于貴州省大方縣北部達(dá)溪鎮(zhèn)及三元鄉(xiāng)。探礦權(quán)范圍南北向長9.26km，東西向長4.13km；勘查面積為26.47km2。

勘查區(qū)位于揚(yáng)子陸塊（一級構(gòu)造單元）、黔北隆起（二級構(gòu)造單元）、六盤水?dāng)嘞荩ㄈ墭?gòu)造單元）、畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)（四級構(gòu)造單元）、婭都—紫云斷裂的北東側(cè)，在該斷裂構(gòu)造應(yīng)力的作用下，次一級斷裂構(gòu)造、褶曲構(gòu)造均發(fā)育嗎?？辈閰^(qū)位于大方背斜之北東翼，區(qū)域構(gòu)造形跡主要定型于燕山運(yùn)動，主要褶皺以北北東向?yàn)橹鳎辈坑斜睎|和近南北向褶皺，斷裂則以北東向?yàn)橹?，與褶皺走向大致平行，僅南部有東西向斷裂發(fā)育（圖1）。

勘查區(qū)內(nèi)主要褶皺構(gòu)造，從西到東主要褶皺有母豬巖向斜、大們他背斜和撮壩向斜，整體上呈南北向展布?？辈閰^(qū)內(nèi)主要斷層有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8大多數(shù)呈南北向延伸（圖2）?？辈閰^(qū)內(nèi)出露地層由下到上為：二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m),上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)、長興組(P3c)，下三疊統(tǒng)夜郎組沙堡灣段(T1y1)、玉龍山段(T1y2)、九級灘段(T1y3)，下三疊系茅草鋪組下段(T1m1)及第四系(Q)地層（圖1）。

龍?zhí)督M（P3l）是勘查區(qū)含煤地層，厚125.75～142.04m，平均134.07m，含煤15～34層，一般25層，煤層總厚11.11～19.43m，平均為15.96m，含煤系數(shù)11.90%?？刹擅簩泳植加诿合档貙拥纳稀⒅?、下、底部。根據(jù)勘探資料，勘查區(qū)內(nèi)可采煤層有4層，自上而下分別為6中、14、33、34號，其資源總量為17613×104t。本文就大方雨灑勘探區(qū)煤質(zhì)特征做簡要的分析。

2 煤的物理性質(zhì)和煤巖特征

2.1 物理性質(zhì)

肉眼觀察，勘查區(qū)內(nèi)煤的顏色呈黑色、灰黑色，塊狀為主，少量粉粒狀、碎塊狀。玻璃光澤為主，次為弱玻璃光澤；中至細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)、貝殼狀斷口為主，見少量參差狀斷口。內(nèi)生裂隙發(fā)育，見薄膜狀、細(xì)脈狀及網(wǎng)狀方解石充填，偶見豆?fàn)铧S鐵礦及黃鐵礦結(jié)核。

2.2 宏觀煤巖類型

勘查區(qū)內(nèi)主采可采煤層的煤巖類型以半亮型煤為主，次為半暗型至半亮型煤。煤巖成分以亮煤為主，夾鏡煤條帶及絲炭透鏡體。

2.3 微觀煤巖類型

2.3.1 有機(jī)組分

分為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，勘查區(qū)以鏡質(zhì)組為主。

鏡質(zhì)組：為主要組分，均以基質(zhì)鏡質(zhì)體，均勻基質(zhì)體較普遍，少量結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體及碎屑鏡質(zhì)體，偶見團(tuán)塊鏡質(zhì)體。鏡質(zhì)組含量為73.52%～88.85%，平均含量為80.37%。

惰質(zhì)組：為次要組分，常見半絲質(zhì)體、氧化絲質(zhì)體，部分碎屑絲質(zhì)體，少量微粒體，偶見分泌體、真菌體。惰質(zhì)組含量11.15%～25.48%，平均含量為19.21%。

2.3.2 無機(jī)組分

圖1 區(qū)域構(gòu)造簡圖

主要可采煤層中無機(jī)顯微組分主要以粘土礦物為主，次要為氧化物（石英），少量碳酸鹽（方解石）和硫化物(黃鐵礦)。

粘土礦物：煤中主要礦物，普遍呈浸染狀、團(tuán)塊狀，少量細(xì)條帶狀、透鏡狀分布，少量充填胞腔。含量為1.84%～12.38%，平均含量7.54%。氧化物組：為煤中次要礦物，主要為石英；多呈微細(xì)粒狀、細(xì)粒狀散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中，少量不規(guī)則粒狀，部分充填胞腔。含量為2.39%～7.33%，平均含量為3.45%。碳酸鹽組：主要為方解石，呈細(xì)脈狀，充填裂隙、裂縫及孔隙中，少量充填胞腔。含量為0.43%～10.31%，平均為4.06%。硫化物組：以黃鐵礦為主，普遍呈微粒狀、細(xì)粒狀、球粒狀分散分布于煤的有機(jī)基質(zhì)中；少量呈結(jié)核狀及充填胞腔。含量為0.20%～3.20%，平均含量為1.41%。根據(jù)煤巖鑒定結(jié)果，無機(jī)組分總量為13.35%，顯微礦化類型可劃分為微復(fù)礦質(zhì)煤。

2.3.3 煤的變質(zhì)程度

可采煤層鏡煤最大反射率（R°max%）為2.85%～ 3.28%，平均值為3.09%；從6中號煤層到34號煤層隨著煤層深度的增加，鏡煤最大反射率呈現(xiàn)出增高的趨勢。

可采煤層顯微硬度（HV）N/mm2為3.08～3.46，平均為3.34。從6中號煤層到34號煤層隨著煤層深度的增加，煤的顯微硬度呈現(xiàn)出增高的趨勢。

以上指標(biāo)可確定勘查區(qū)內(nèi)可采煤層煤的變質(zhì)階段為Ⅶ1。也反應(yīng)出區(qū)內(nèi)煤層隨著埋藏深度的增加，煤的變質(zhì)程度逐漸增高。

3 煤的工業(yè)分析、全硫及發(fā)熱量分析

3.1 水分（Mad）

該區(qū)主采可采煤層水分（Mad）含量為0.52%～2.68%，平均為1.53%。其中6中號煤層含量為0.66%～1.93%、平均為1.09%；14號煤層含量為0.53%～2.25%，平均1.67%；33號煤層含量為0.52%～2.33%，平均1.48%；34號煤層含量為2.28%～2.68%，平均2.48%。

3.2 灰分（Ad）

該區(qū)主采可采煤層原煤干燥基灰分含量為21.08%～38.81%，平均27.06%。其中6中號煤層含量為21.08%～26.89%，平均23.86%；14號煤層含量為21.70%～36.62%，平均27.30%；33號煤層含量為25.6%～38.81%，平均28.69%；34號煤層含量為29.23%～32.92%，平均31.08%?？辈閰^(qū)內(nèi)可采煤層6中、14、33號屬中灰煤（MA），34號屬高灰煤（HA）。

圖2 勘查區(qū)構(gòu)造圖

3.3 揮發(fā)分(Vd,af)

全勘查區(qū)主要可采煤層原煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為7.18%～12.36%，平均9.62%。其中6中號煤層產(chǎn)率為9.02%～10.17%，平均9.60%；14號煤層產(chǎn)率為7.78%～8.30%，平均8.03%；33號煤層產(chǎn)率為7.90%～12.36%，平均10.09%；34號煤層產(chǎn)率為12.01%～12.05%，平均12.03%。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為6.02%～7.50%，平均6.74%。其中6中號煤層平均為7.25%、14號煤層平均為6.57%、33號煤層平均為6.54%、34號煤層平均為6.91。主采可采煤層均屬特低揮發(fā)分煤（SLV）。

3.4 全硫(St,d)

該區(qū)主要可采煤層原煤干燥基全硫含量為0.20%～4.98%；平均2.12%。其中6中號煤層含量為1.30%～3.08%，平均2.41%；14號煤層含量為0.20%～4.30%，平均1.15%；33號煤層含量為1.23%～4.98%，平均2.80%；34號煤層含量為0.66%～3.75%，平均2.59%。6中、33、34號煤層屬中高硫煤（MHS），14號煤層屬特低硫煤（MS），全區(qū)煤層硫分平均2.12%，為中高硫煤（MHS）。

3.5 硫的形態(tài)分析

全勘查區(qū)主要可采煤層原煤各種形態(tài)硫統(tǒng)計(jì)得出全硫（St,d）含量為0.20%～4.98%，平均為2.12%；硫化鐵硫（Sp,d）含量為0.02%～4.57%，平均為1.64%；硫酸鹽硫（Ss,d）含量為0.00～0.05，平均為0.01%；有機(jī)硫（So,d）含量為0.08%～1.54%，平均為0.45%。這表明原煤中的硫主要是以無機(jī)硫化鐵硫的形態(tài)存在，占總硫分的78.09%；有機(jī)硫含量較低，只占總硫分的21.42%；說明原煤中的硫易洗選，原煤中的含硫含量越高，降硫率越大。

3.6 煤的元素分析

浮煤干燥無灰基碳（Cdaf）為89.76%～93.19%，平均91.50%。其中6中號煤層為90.96%；14號煤層為91.55%；33號煤層為91.56%；34號煤層為91.26%。浮煤干燥無灰基氫（Hdaf）為3.23%～3.62%，平均3.40%。其中6中號煤層為3.37%，14號煤層為3.40%，33號煤層為3.38%；34號煤層為3.48%。浮煤干燥無灰基氮（Ndaf）為0.94%～1.33%，平均1.13%。其中6中號煤層為1.09%，14號煤層為1.15%，33號煤層為1.11%；34號煤層為1.03%；浮煤干燥無灰基氧加硫[（O+S）daf]為1.86%～5.81%，平均3.97%。其中6中號煤層為4.57%，14號煤層為3.91%，33號煤層為3.95%，34號煤層為4.24%。

3.7 煤中有害元素及微量元素分析

分別對6中、14、33、34號煤層進(jìn)行煤中的Ge、Ga、Th、U、V2O5、P、As、Cl、F、MnO2元素的分析可以知道各煤層中的各種元素含量均較低，均在工業(yè)要求許可值范圍內(nèi)。可采煤層中伴生元素的含量只有34號煤的鎵含量達(dá)到工業(yè)品位，但化驗(yàn)樣少，代表性不強(qiáng)，有無開采回收價值，有待煤礦開采中作進(jìn)一步采樣化驗(yàn)工作，其余伴生元素均達(dá)不到工業(yè)最低品位要求，無利用價值。其中，有害元素磷（P）的含量為0.006%～0.040%，煤層屬特低磷（SLP）至低磷煤（LP）。氯(Cl)的含量為0.009%～0.021%,屬可采煤層均屬于特低氯煤（SLCI）。原煤砷（As）含量為（0.6～15.4）×10-6%，平均3.8×10-6%。各煤層平均含量為6中號煤層1.8×10-6；14號煤層2.5×10-6；33號煤層2.8×10-6，34號煤層7.8× 10-6。6、14、33號煤層屬于一級含砷煤（IAS）；34號煤層屬于二級含砷煤（ⅡAS）。原煤氟（F）含量為（96～525）×10-6。6中、14、33、34號煤層平均含量分別為154× 10-6、171×10-6、185×10-6、230×10-6，6中、14、33號煤層均為中氟煤（MF）；34號煤層均為高氟煤（HF）。煤灰中的二氧化錳（MnO2）含量為0.006%～0.314%，平均為0.056%。

4 煤的工業(yè)利用評價

原煤各煤層平均干燥基高位發(fā)熱量（Qgr，d）為23.34～26.35MJ/kg，平均25.62%。14、33、34號煤屬中發(fā)熱量煤（MQ），6中、號煤層屬中高發(fā)熱量煤（MHQ）。6中、14、33、34號煤層干燥無灰基碳為89.76%～93.19%，平均為91.50%；原煤干燥基固定碳（FCd）為49.08%～72.01%，平均64.91%。該區(qū)可采煤層屬中等固定碳煤（MFC）。根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)分析資料表明，該區(qū)煤類單一，系無煙煤3號（WY3）。具有中灰、特低硫—高硫、特低揮發(fā)分、中高熱值—高熱值、特低—低磷、1～2級含砷、特低氯、中氟—高氟、中等—中高固定碳的特點(diǎn)。

區(qū)內(nèi)主要可采煤層的原煤、浮煤的水份、灰分、灰發(fā)分、硫分及發(fā)熱量分析結(jié)果平均值統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 各煤層灰分、硫分及發(fā)熱量分析結(jié)果平均值統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

從煤樣的各項(xiàng)指標(biāo)分析結(jié)果可以看出，該區(qū)煤類單一，系無煙煤3號（WY3）。具有中灰、特低硫—高硫、特低揮發(fā)分、中高熱值—高熱值、特低—低磷、1～2級含砷、特低氯、中氟—高氟、中等—中高固定碳的特點(diǎn)。該區(qū)煤炭資源主要適合動力用煤。

[1]徐彬彬，何明德.貴州煤田地質(zhì)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[2]劉進(jìn),馮常茂等.貴州上二疊統(tǒng)含煤巖系煤級分布的成因分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2007(35).

[3]田維江.貴州晚二疊世各煤田含煤性分析[J].陜西煤炭，2009，20（4）.

[4]羅德生.貴州省晚二疊世含煤建造成煤環(huán)境的研究[J].中國煤炭,2000,20(9).

[5]貴州省地礦局區(qū)調(diào)隊(duì).貴州晚二疊世煤田地質(zhì)研究的新進(jìn)展[J].貴州地質(zhì),1988(5).

TD163

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1004-5716(2015)06-0113-04

2014-11-28

2014-11-28

劉從義（1968-），男（漢族），貴州水城人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘探工作。