貴州省大方雨灑普查區煤質特征分析

劉從義，張 博

（貴州省煤田地質局地質勘察研究院，貴州貴陽550008）

貴州省大方雨灑普查區煤質特征分析

劉從義*，張 博

（貴州省煤田地質局地質勘察研究院，貴州貴陽550008）

貴州素有“西南煤海”之稱，地質歷史時期，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潭組（P3l）和長興組（P3c）。大方雨灑煤炭普查區屬海陸交互相含煤沉積地層，含煤地層為晚二疊世龍潭組（P3l），勘查區大地構造位置處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱-畢節北東向構造變形區。通過對大方雨灑普查區勘探工作取得的基礎性煤質資料進行整理分析，系統分析了大方雨灑普查區可采煤層的煤質特征及其變化規律，進一步分析了沉積環境與煤層灰分、硫分的關系，并初步提出了大方雨灑普查區煤炭的利用方向。

晚二疊系；龍潭組；可采煤層；煤質特征

1 概述

雨灑勘查區位于貴州省大方縣北部達溪鎮及三元鄉。探礦權范圍南北向長9.26km，東西向長4.13km；勘查面積為26.47km2。

勘查區位于揚子陸塊（一級構造單元）、黔北隆起（二級構造單元）、六盤水斷陷（三級構造單元）、畢節北東向構造變形區（四級構造單元）、婭都—紫云斷裂的北東側，在該斷裂構造應力的作用下，次一級斷裂構造、褶曲構造均發育嗎。勘查區位于大方背斜之北東翼，區域構造形跡主要定型于燕山運動，主要褶皺以北北東向為主，北部有北東和近南北向褶皺，斷裂則以北東向為主，與褶皺走向大致平行，僅南部有東西向斷裂發育（圖1）。

勘查區內主要褶皺構造，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。勘查區內主要斷層有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8大多數呈南北向延伸（圖2）。勘查區內出露地層由下到上為：二疊系中統茅口組(P2m),上二疊統龍潭組(P3l)、長興組(P3c)，下三疊統夜郎組沙堡灣段(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）。

龍潭組（P3l）是勘查區含煤地層，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11.90%。可采煤層均分布于煤系地層的上、中、下、底部。根據勘探資料，勘查區內可采煤層有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煤質特征做簡要的分析。

2 煤的物理性質和煤巖特征

2.1 物理性質

肉眼觀察，勘查區內煤的顏色呈黑色、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；中至細條帶狀結構、貝殼狀斷口為主，見少量參差狀斷口。內生裂隙發育，見薄膜狀、細脈狀及網狀方解石充填，偶見豆狀黃鐵礦及黃鐵礦結核。

2.2 宏觀煤巖類型

勘查區內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 有機組分

分為鏡質組和惰質組，勘查區以鏡質組為主。

鏡質組：為主要組分，均以基質鏡質體，均勻基質體較普遍，少量結構鏡質體及碎屑鏡質體，偶見團塊鏡質體。鏡質組含量為73.52%～88.85%，平均含量為80.37%。

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

2.3.2 無機組分

圖1 區域構造簡圖

主要可采煤層中無機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、團塊狀，少量細條帶狀、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；多呈微細粒狀、細粒狀散布于基質鏡質體中，少量不規則粒狀，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、細粒狀、球粒狀分散分布于煤的有機基質中；少量呈結核狀及充填胞腔。含量為0.20%～3.20%，平均含量為1.41%。根據煤巖鑒定結果，無機組分總量為13.35%，顯微礦化類型可劃分為微復礦質煤。

2.3.3 煤的變質程度

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，煤的顯微硬度呈現出增高的趨勢。

以上指標可確定勘查區內可采煤層煤的變質階段為Ⅶ1。也反應出區內煤層隨著埋藏深度的增加，煤的變質程度逐漸增高。

3 煤的工業分析、全硫及發熱量分析

3.1 水分（Mad）

該區主采可采煤層水分（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%。勘查區內可采煤層6中、14、33號屬中灰煤（MA），34號屬高灰煤（HA）。

圖2 勘查區構造圖

3.3 揮發分(Vd,af)

全勘查區主要可采煤層原煤干燥無灰基揮發分產率為7.18%～12.36%，平均9.62%。其中6中號煤層產率為9.02%～10.17%，平均9.60%；14號煤層產率為7.78%～8.30%，平均8.03%；33號煤層產率為7.90%～12.36%，平均10.09%；34號煤層產率為12.01%～12.05%，平均12.03%。浮煤干燥無灰基揮發分產率為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分煤（SLV）。

3.4 全硫(St,d)

該區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），全區煤層硫分平均2.12%，為中高硫煤（MHS）。

3.5 硫的形態分析

全勘查區主要可采煤層原煤各種形態硫統計得出全硫（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硫化鐵硫的形態存在，占總硫分的78.09%；有機硫含量較低，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，均在工業要求許可值范圍內。可采煤層中伴生元素的含量只有34號煤的鎵含量達到工業品位，但化驗樣少，代表性不強，有無開采回收價值，有待煤礦開采中作進一步采樣化驗工作，其余伴生元素均達不到工業最低品位要求，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 煤的工業利用評價

原煤各煤層平均干燥基高位發熱量（Qgr，d）為23.34～26.35MJ/kg，平均25.62%。14、33、34號煤屬中發熱量煤（MQ），6中、號煤層屬中高發熱量煤（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%。該區可采煤層屬中等固定碳煤（MFC）。根據煤質化驗分析資料表明，該區煤類單一，系無煙煤3號（WY3）。具有中灰、特低硫—高硫、特低揮發分、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。

區內主要可采煤層的原煤、浮煤的水份、灰分、灰發分、硫分及發熱量分析結果平均值統計見表1。

表1 各煤層灰分、硫分及發熱量分析結果平均值統計表

5 結論

從煤樣的各項指標分析結果可以看出，該區煤類單一，系無煙煤3號（WY3）。具有中灰、特低硫—高硫、特低揮發分、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。該區煤炭資源主要適合動力用煤。

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TD163

A

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，現從事煤田地質勘探工作。