貴州盤縣煤炭礦區(qū)煤(層)的物性及煤質(zhì)特征研究

王秋菊，包立新

(1.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽(yáng) 550004；2.貴州省地礦局105地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550018)

圖1 盤縣煤炭礦區(qū)構(gòu)造綱要示意圖

六盤縣煤炭礦區(qū)是我省本次煤炭核查礦區(qū)中的九大煤炭礦區(qū)之一，屬于國(guó)家規(guī)劃礦區(qū)(以下簡(jiǎn)稱為礦區(qū))；它是省內(nèi)主要的聚煤地帶，享有“黔西煤海”之譽(yù)蜚聲中外，屬國(guó)家重要能源礦產(chǎn)煤炭富集區(qū)。礦區(qū)內(nèi)成煤以煤質(zhì)好、儲(chǔ)量大、熱量高、動(dòng)力足、雜質(zhì)少為主要特點(diǎn)，是貴州優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)出大區(qū)和能源基地；掌握煤(層)的物理性質(zhì)及品質(zhì)變化特征和分布規(guī)律，為區(qū)內(nèi)煤炭資源的合理開發(fā)利用，政府部門科學(xué)決策提供依據(jù)。

1 煤炭礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)

盤縣煤炭核查礦區(qū)位于貴州省西部，礦區(qū)處于揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶沖帶上的六盤水復(fù)雜變形區(qū)和南盤江—右江前陸盆地范圍內(nèi)，構(gòu)造大致有北西向、北東向、近東西向，褶皺軸也呈北西、北東、北北東和近東西向，褶皺軸多呈弧形彎曲，單個(gè)褶皺延長(zhǎng)可達(dá)20～50km，大型褶皺多為緊閉型，翼部地層常發(fā)生倒轉(zhuǎn)。

礦區(qū)及其附近發(fā)育有：盤南背斜、盤縣大斷裂、盤關(guān)向斜、照子河向斜、白央坪向斜、土城向斜、下甘河斷裂、西龍背斜、水塘向斜、松河斷層、土城酒基斷層、歸順斷層、照子河斷裂等主要構(gòu)造(圖1)。

1.2 地層、巖石分布

盤縣煤炭礦區(qū)內(nèi)出露的地層由下至上有：志留統(tǒng)中統(tǒng)、泥盆系中統(tǒng)、泥盆系上統(tǒng)、石炭系下統(tǒng)、石炭系上系、二疊系中統(tǒng)、二疊系上統(tǒng)、三疊系下統(tǒng)、三疊系中統(tǒng)、古近系、新近系、第四系；其中石炭系、二疊系及三疊系區(qū)內(nèi)大面積出露。

區(qū)內(nèi)巖性分布由西向東，陸源碎屑巖粒度變細(xì)，海相泥灰?guī)r、灰?guī)r逐漸增多，含煤性漸差。盤關(guān)向斜和土城向斜一帶，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，時(shí)夾中粒砂巖，其中常含扁平泥礫，含煤性好，煤層層數(shù)和可采煤層數(shù)較多。盤縣斷層向東南至雨谷、馬依、新田一帶，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，有3～5

個(gè)海相化石層位(鈣質(zhì)泥巖或泥灰?guī)r)，含煤性逐漸變差。

1.3 含煤地層

礦區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2β)和二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)。龍?zhí)督M為該礦區(qū)最主要的含煤地層。

峨眉山玄武巖組(P2β)主要出露在礦區(qū)的北部、西部及中部，厚度約為200～888m，時(shí)夾薄層煤或煤線，一般1～5層，最多達(dá)11層，玄武巖組近頂部的含煤段，有可采煤層1～3層。與上伏地層龍?zhí)督M和下伏地層茅口組呈假整合接觸。

二疊系龍?zhí)督M在煤炭礦區(qū)分布與峨眉山玄武巖組分布基本一致，厚140～467m，含煤10～50層，可采煤層42層，區(qū)內(nèi)礦體有最大埋深達(dá)1 600m，最小埋深0m。盤縣斷層至甘河斷層的馬依、雨谷一帶最薄，僅140～170m，一般厚度在160m左右，與上伏地層三疊系飛仙關(guān)組呈假整合接觸。主要可采煤層以粉砂質(zhì)泥巖，常夾蒙脫石泥巖，含動(dòng)物化石，是煤系地層和飛仙關(guān)組分界的標(biāo)志層，全區(qū)發(fā)育。鋁土質(zhì)泥巖或鐵鋁巖，是龍?zhí)督M和峨嵋山玄武巖組的分界標(biāo)志。

圖2 盤縣煤炭礦區(qū)煤類分布示意圖

2 煤層對(duì)比

由于煤炭礦區(qū)構(gòu)造的復(fù)雜性和出現(xiàn)煤層較多，以及各勘查區(qū)地質(zhì)工作程度不同，煤層對(duì)比上存在一定困難，故本次采用較少的特征參量進(jìn)行對(duì)比，主要以比較穩(wěn)定的泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r或灰?guī)r為標(biāo)志層，再輔以測(cè)井、古生物、煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)及組合關(guān)系進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果認(rèn)為盤縣煤炭礦區(qū)內(nèi)的可采煤層為42層。區(qū)內(nèi)煤層自上而下統(tǒng)一編號(hào)：大部可采煤層有1、3、6、9、12、15、16、17、18、20、24、26號(hào)共12層，這些煤層穩(wěn)定性好，可采范圍大；局部可采煤層有3-1、4、5、6、7、8、10、11、11-1、12、12-1、13、15-1、17-1、18-1、19、22、23、25、25-1、25-2、27、27-1、28、29、29-1、29-2、30、31、32號(hào)共30層，這些煤層屬相對(duì)較穩(wěn)定煤層，可采范圍相對(duì)較大。

礦區(qū)內(nèi)主要可采煤層賦存于二疊系龍?zhí)督M地層，盤關(guān)向斜以西含煤厚度最大，其含煤總厚在40m以上；土城向斜、照子河向斜以北含煤層數(shù)均在37層以上，含煤總厚在34.0m以上；礦區(qū)中部含煤性相對(duì)較差，含煤總厚度在11.01～55.03m之間；可采煤層的含煤系數(shù)在5.0%；盤南背斜以南可采煤層數(shù)平均在8～9層，平均厚度在16.0m左右。

礦區(qū)含煤性、可采性由西向東逐漸變差；同時(shí)煤層厚度、埋深均受構(gòu)造和地形的影響，在盤關(guān)向斜以西，照子河向斜以北可采煤層多，是主要的煤炭資源賦存區(qū)；同時(shí)盤南背斜以南(即馬依東、馬依西等煤田)也是礦區(qū)主要煤炭資源提供區(qū)。

3 煤質(zhì)特征

根據(jù)利用現(xiàn)狀調(diào)查成果，對(duì)盤縣煤炭礦區(qū)的38個(gè)核查單元的主要可采煤層、較穩(wěn)定的煤層進(jìn)行綜合分析統(tǒng)計(jì)煤質(zhì)特征如下：

3.1 煤的分類及分布

根據(jù)我國(guó)最新煤的分類劃分方案，礦區(qū)范圍內(nèi)分布的主要為煙煤，煙煤又以粘結(jié)參數(shù)不同，又有氣肥煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、貧瘦煤和1/3焦煤7個(gè)類別(圖2)。

礦區(qū)7個(gè)類別的煤呈現(xiàn)有規(guī)律的分布，以盤南背斜為界，北部主要有焦煤、1/3焦煤、肥煤、氣肥煤分布，煤層厚度大，可采煤層多是主要的優(yōu)質(zhì)煉焦用煤；盤南背斜以南，主要分布有瘦煤、貧瘦煤，有少量的焦煤分布，煤層也趨于變薄，是主要?jiǎng)恿τ妹海坏V區(qū)中的盤關(guān)向斜以西和照子河向斜以北為煤類急劇變化地帶。

3.2 煤的灰分

圖3 盤縣煤炭礦區(qū)資源灰分分級(jí)平面分布示意圖

圖4 盤縣煤炭礦區(qū)硫分分布示意圖

根據(jù)我國(guó)煤質(zhì)主要指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，盤縣煤炭礦區(qū)的煤灰分屬于低灰煤和中灰煤兩種，盤關(guān)向斜以西部和坪地背斜附近為低灰分煤，灰分一般在小于9.0%，盤關(guān)向斜以東，土城向斜和白塊向斜附近及盤南背斜以南為中灰分煤，灰分一般在9.01～12.00%之間，但盤南背斜以南，有時(shí)灰分最高達(dá)52.87%，而整個(gè)礦區(qū)灰分一般在10%～25%之間，灰分在垂向上的變化趨勢(shì)較明顯，一般龍?zhí)督M下段煤層的灰分高于上段。在同一地區(qū)、同一煤層或不同煤層，灰分均與煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度有關(guān)，一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層，其灰分比構(gòu)造簡(jiǎn)單煤層高。此外，灰分跟煤層厚度及穩(wěn)定程度也有一定關(guān)系，一般煤層厚度越大越穩(wěn)定，灰分就越低，反之煤層薄而不穩(wěn)定則灰分越高(圖3)。

3.3 煤的硫分

根據(jù)我國(guó)煤質(zhì)主要指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，盤縣煤炭礦區(qū)煤的硫分分級(jí)有特低硫煤、低硫煤、中硫煤、中高低硫、高硫煤五個(gè)等級(jí)。特低硫煤、低硫煤主要分布在盤關(guān)向斜、坪地背斜和水塘向斜附近，硫分小于0.5%～0.9%；中硫煤、中高硫煤、高硫煤主要分布照子河以北和盤南背斜以南，硫分一般為0.91%～3.00%；見(jiàn)盤縣煤炭礦區(qū)硫分分布圖(圖4)，低硫煤分布在盤關(guān)向斜附近，即礦區(qū)的西部；而中、高硫煤主要分布在礦區(qū)東部和南部，即盤南背斜以南。硫分在深度上變化規(guī)律不明顯。

3.4 揮發(fā)分(Vdaf)

盤縣煤炭礦區(qū)主要是低揮發(fā)分、中等揮發(fā)分、中高揮發(fā)分煤，揮發(fā)分平均值在10～37%，由于揮發(fā)分與煤層的埋深有關(guān)，所以在同一地區(qū)不同煤層的揮發(fā)分也不一樣，上二疊統(tǒng)煤層隨埋藏深度的增加而揮發(fā)分逐漸降低，煤的變質(zhì)程度增高。

3.5 煤的發(fā)熱量

礦區(qū)煤的發(fā)熱量一般為25.51～ 29.60MJ/kg，屬高熱值煤，不同類別的煤，發(fā)熱量也不盡相同。發(fā)熱量與灰分關(guān)系密切，一般灰分高，發(fā)熱量低，硫分與發(fā)熱量關(guān)系不明顯。

3.6 煤的黏結(jié)性指數(shù)

煤炭礦區(qū)區(qū)內(nèi)各煤層的黏結(jié)性指數(shù)在0～90之間，最大為97，一般50，強(qiáng)黏結(jié)—特強(qiáng)黏結(jié)煤主要分布在格目底向斜北翼、舊普安向斜、盤關(guān)向斜和土城向斜。從上到下，粘結(jié)指數(shù)有逐漸減小的趨勢(shì)。

4 結(jié) 論

(1)區(qū)內(nèi)主要含煤地層為晚二疊系龍?zhí)督M，主要可采煤層為42層；煙煤的種類較多，分布較規(guī)律，煤的埋深越大，其揮發(fā)分逐漸降低，發(fā)熱量逐漸升高，是主要?jiǎng)恿τ妹号c煉焦用煤；

(2)礦區(qū)有煤質(zhì)好，儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，特別是盤關(guān)向斜、土城向斜附近的煤質(zhì)為最佳，這一帶以氣肥煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤為主，屬于高熱值的低灰、低硫煤；

(3)區(qū)內(nèi)煤的形成及品質(zhì)與沉積環(huán)境、構(gòu)造、厚度有密切關(guān)系，一般煤層構(gòu)造簡(jiǎn)單其煤層厚度越大，煤質(zhì)就越好；

(4)資源儲(chǔ)量及品種分布相對(duì)集中，具有數(shù)量和品質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)；

(5)煤層埋藏較淺，便于開發(fā)利用，建設(shè)周期較短，投資成本低等特點(diǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]國(guó)土資源部.礦區(qū)資源儲(chǔ)量核查技術(shù)要求[M]，2008年5月.

[2]肖鴻，徐文慧，羅細(xì)梅.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.貴州省盤縣煤炭礦區(qū)資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2012.

[3]《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)》編委會(huì).礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)[M].地質(zhì)出版社，2010.

[4]楊勝元，張建江，趙國(guó)宣.貴州環(huán)境地質(zhì)[M].貴州省科技出版，2008.

[5]貴州省煤炭礦區(qū)地質(zhì)局一五九隊(duì).貴州省盤縣土城井田煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2011.

[6]明方平，周呈艷，劉亞彬.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.貴州省盤縣馬依西一井田煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2011.

[7]明方平，陶黎，周呈.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.貴州省盤縣馬依東一井田煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2011.

[8]貴州省煤炭礦區(qū)地質(zhì)局一五九隊(duì).貴州省盤縣土城井田煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2011.

[9]周呈艷、陳浩.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.貴州省盤縣火燒鋪井田煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告[R]，2011.

[10]明方平，孫永士、陶黎等.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.貴州省盤縣盤江礦區(qū)金佳礦煤炭資源儲(chǔ)量核查報(bào)告 [R]，2011.