貴州省鎮寧縣大營煤礦硫分特征及沉積環境研究

劉學武

摘要：介紹了大營煤礦區地質、含煤地層巖相組合、煤層及煤質特征概況，對可采煤層硫元素質量分級、可采煤層形態硫、硫分在垂向及水平面上的變化規律等方面進行煤中硫元素的分析，并結合礦區黃鐵礦賦存狀態對該區煤礦的沉積環境進行討論，指出區內可采煤層在成煤時處于與海水有關的三角洲、瀉湖等泥炭沼澤環境。

關鍵詞：煤礦;煤層;煤質特征;煤中硫;沉積環境

貴州是我國統一規劃的云貴煤炭生產基地的主要省份，該基地煤炭大部分可以調出供應周邊的中南及東部沿海地區。煤炭資源的勘查與研究對資源的開發與生態環境的保護起到積極的作用，筆者通過對大營煤礦的勘探工作，對煤中硫分進行分析評價，對礦區煤炭的沉積環境進行討論。

1.礦區地質概況

礦區在大地構造單元上屬揚子陸塊黔北隆起六盤水斷陷威寧北西向構造變形區東側，大煤山背斜中段南西翼，背斜呈北北西向展布，礦區內地層傾向南西，傾角8°-20°，發育兩條正斷層（F1、F2），對可采煤層有破壞。礦區出露地層有二疊系上統峨眉山玄武巖組、龍潭組、長興一大隆組，三疊系下統夜郎組第一段及第四系。出露巖性主要為玄武巖類、碳酸鹽巖類及碎屑巖類。

2.含煤地層巖相組合特征

區內含煤地層為二疊系上統龍潭組（P31），底部與峨眉山玄武巖呈假整合接觸，頂與長興組整合接觸。中上部為灰、深灰、灰黑色薄至中層粘土巖、粉砂質粘土巖，灰色中至厚層粉砂巖、含鈣質細粒巖屑砂巖夾含礫砂巖、灰巖及煤層;底部為灰、深灰色中厚層中灰巖夾深灰色薄層狀粘土巖及煤線。具條帶、條紋構造，發育水平層理、波狀層理、脈狀層理、透鏡狀層理。有穩定或較穩定的灰巖標志層4層，含煤12層-20層，其中可采煤層3層，均位于龍潭組中部，即C7、C10、C17煤層。該組厚度460m-5lOm，平均厚486m。主要由泥炭沼澤相、分流河道相、前三角洲、三角洲前緣相及沼澤相組成。垂相上，分為三種巖性組合，煤系地層底界至C17煤層底，平均厚146.69m，為前三角洲相和三角洲前緣相組成，不含可采煤層;C17煤層底至B1標志層底，此段平均厚度169.75m，由前三角洲相及泥炭沼澤相組成，含可采煤層3層;B1標志層頂至長興一大隆組底界，平均厚度98.60m，為三角洲的廢棄期，發育潮坪相、潮道相及泄湖相，不含可采煤層。

3.煤層特征

礦區內含煤地層為二疊系上統龍潭組（P31），共含煤（線）12層-20層，煤層平均總厚10.5lm，含煤系數0.023%;含可采煤層3層，煤層平均總厚5.3lm，可采含煤系數0.01%，其中單層厚度大于0.8m的全區可采煤層3層，可采煤層編號由上至下編號為C7、C10、C17。各可采煤層穩定性參數、評價情況、分布及組合特征詳見表1。

4.煤質特征

區內煤的顏色為黑色一灰黑色，光澤以玻璃光澤為主，次為瀝青光澤，少量似金屬光澤;形狀以碎塊狀、粉狀為主;結構以細一中條帶狀結構;硬度為半堅硬、松軟狀;內生和外生裂隙發育，充填有薄膜狀及網格狀方解石;斷口以參差狀為主，少數為平坦狀及貝殼狀;黃鐵礦為結核狀、星散狀，分布不均。宏觀煤巖類型：區內各煤層多以半亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤和絲炭條帶，煤巖類型主要為半亮型煤、半暗型煤，少量半亮一半暗型煤和暗淡型煤。煤的顯微煤巖組分由有機組分和無機組分組成，有機組分主要分為鏡質組和惰質組兩大類;無機組分主要以氧化物類礦物為主，粘土類及硫化物類礦物次之，含少量的碳酸鹽類礦物;各煤層變質程度均為貧煤（PM）。區內可采煤層屬中灰分、低揮發份、高硫煤、中熱值發熱量煤，各可采煤層的煤質特征詳見表2。

5.煤中硫分分析與評價

5.1可采煤層硫元素質量分級

各可采煤層硫分特征、降硫率及質量分級統計見表3。

從表3得出，原煤干燥基含硫量為1. 84%-18.41%，全區平均值為5.62%。浮煤干燥基含硫量為1.39% -5.29%，全區平均值為3.02%。根據《煤炭質量分級》GB/T15224-2010第2部分：硫分的規定，礦區內可采煤層均屬高硫煤，浮煤全硫與原煤全硫的比值（Sop）為0.53-0.55，全區為0.54。各煤層降硫率為45%-47%，全區平均降硫率為46%。區內可采煤層理論脫硫的預測參數Sop為0.54，可獲得46%的脫硫率，因此區內可采煤層屬較難脫硫煤。

5.2可采煤層形態硫分析

全區形態硫分析統計見表4。

在分析形態硫的31件樣品中，全硫（St，d）平均含量為4.7go-/o，硫化鐵硫（Sp，d）含量為3.85%，占總硫分的80.37%，硫酸鹽硫（Ss，d）含量為0.17%，占總硫分的3.56%，有機硫（So，d）含量為0.77%，占總硫分的16.07%。說明原煤中的硫主要以硫化鐵的形態存在，說明原煤中的硫易洗選。

5.3可采煤層硫分變化規律

（1）硫分在垂向上的變化規律。大營煤礦區可采煤層硫分垂向上變化關系見圖1。由圖1可看出上部煤層硫分含量較低，中部煤層硫分較高，C10煤層以下硫分降低，變化較大。

（2）硫分在水平面上的變化規律。C7煤層硫分為2.57% -6.95%，平均為3.94%，屬高硫煤。全區大部分為高硫煤，硫分分布在平面上變化較小;C10煤層原煤硫分為2.07% -10.00%，平均6.20%，屬高硫煤，硫分分布趨勢在平面上表現為礦區中部高，往北西、南東變低;C17煤層原煤硫分為1 .84%-18.41%，平均5.65%，屬高硫煤，硫分分布趨勢在平面上表現為礦區中部低，往北西增高。

6.成煤環境討論

通常認為煤中硫與沉積環境相關，陸相區煤中硫含量最低，海陸交互相次之，海相區則更高。礦區內煤層均屬高硫煤，硫的存在形式以硫化物硫為主，硫化物礦物為黃鐵礦，黃鐵礦以結核狀、細脈狀、微細粒浸染狀賦存于煤層中。硫鐵礦的形成是在泥炭化過程中，S042-在還原細菌作用下還原成H2S，H2S再與泥炭中Fe2+結合形成硫鐵礦，可見在泥炭化早期海水的浸入是高硫煤形成的重要條件。從各可采煤層硫分特征及分布規律中可得出，區內煤層的成煤環境主要是與海水有關的三角洲相、瀉湖相等的泥炭沼澤環境。

7.結語

貴州省鎮寧縣大營煤礦可采煤層均屬高硫煤，煤中的硫主要以硫化鐵的形態存在，易洗選。在今后開發過程中應采取相關洗選措施，從源頭減少S02的排放，以達到資源開發與生態環境保護相協調的目的;區內煤層的成煤環境主要是與海水有關的三角洲相、瀉湖相等的泥炭沼澤環境。

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