貴州興義承龍煤礦17號煤層煤質特征研究

劉先軍

（湖北煤炭地質一二五隊，湖北 宜昌 443003）

承龍煤礦位于貴州省西南部的興義市南部。礦區內含煤地層為二疊系上統龍潭組（P3l），共發育17、18、19號三層可采煤層，其中，17號煤層位于龍潭組含煤地層第二段中上部，煤層厚度0.91～8.69m，平均厚度3.38m。一般不含夾矸，煤層厚度以中厚煤層為主，厚度變化較大，該煤層結構簡單，層位較穩定，屬較穩定煤層。

1 17號煤的物理性質和煤巖特征

煤層為灰黑色-黑色，玻璃光澤及似金屬光澤，以參差狀斷口為主，少量為階梯狀斷口，煤層質軟易碎，為粉狀和碎粒狀，煤層中含較多的透鏡狀、結核狀、浸染狀黃鐵礦，煤層為細線理--細條帶狀結構，以亮煤為主，暗煤次之，含少量絲炭，宏觀煤巖類型以半亮型為主。視密度1.46～1.64g/cm3，平均1.53g/cm3。

煤的有機組分為鏡質組和惰質組，以鏡質組為主，有機組分總量為90.60%～92.40%，平均為91.57%。鏡質組以基質鏡質體（可見膠結碎屑惰質體、粗粒體等，少數粘土、石英等礦物）為主，其次是結構鏡質體（胞腔受擠壓呈線狀、窄縫狀或閉合狀，胞腔少見充填微粒體），少數均質鏡質體、團塊鏡質體、碎屑鏡質體；鏡質組含量65.70%～72.00%，平均67.97%。惰質組以絲質體、半絲質體（多見胞壁膨脹變厚，胞腔受擠壓變小或近閉合狀態，少數胞壁斷裂呈碎片狀、碎屑狀）為主，其次是碎屑惰質體，少數粗粒體、微粒體，少見氧化絲質體、菌類體，惰質組含量20.40%～25.50%，平均23.60%。

煤的無機顯微組分總量7.60%～9.40%，平均8.43%，其成分以碳酸鹽為主，含量為2.00%～3.70%，平均3.10%。碳酸鹽主要為片狀、團塊狀和碎片狀，粘土主要為粒狀、集合狀，石英粒狀、棱角狀，黃鐵礦以粒狀、團塊狀為主。

鏡煤最大反射率為3.09%～3.29%，平均3.20%，隨煤層埋藏深度的增加，變質程度由上往下有增加趨勢。煤變質程度為Ⅸ階段。微觀煤巖類型為微鏡惰煤。

2 17號煤的煤質特征及變化規律

2.1 煤質特征

2.1.1 水分（Mad）

原煤水分：17號煤層原煤空氣干燥基水分介于0.83%～5.18%之間，平均為2.13%。

浮煤水分：17號煤層浮煤空氣干燥基水分變化于0.58%～3.08%之間，平均為1.75%。

2.1.2 灰分（Ad）

原煤灰分：17號煤層原煤干燥基灰分產率介于11.13%～28.70%之間，平均為19.11%。根據《煤炭質量分級第1部分：灰分》（GB/T15224.1-2018）的規定，煤層為低灰煤（LA）。

浮煤灰分：17號煤層浮煤干燥基灰分產率變化于2.63%～9.64%之間，平均為6.06%。

2.1.3 揮發分（Vdaf）

原煤干燥無灰基揮發分產率為6.22%～9.54%，平均值7.98%。根據《煤的揮發分產率分級》（MT/T849-2000）的規定，17號煤層為特低揮發分煤（SLV）。

浮煤干燥無灰基揮發分含量為5.85%～9.51%，平均為6.95%。

2.1.4 全硫（St,d）

17號煤層原煤干燥基全硫為0.74%～1.94%。平均1.44%。根據《煤炭質量分級 第2部分：硫分》（GB/T15224.2-2010）規定，17號煤層均為中硫煤（MS）。

17號煤層浮煤干燥基全硫為0.52%～1.23%，平均為0.86%。較原煤全硫產率有所降低，煤脫硫預測參數SOP為60%，為較難脫硫煤。

17號煤層原煤全硫（St,d）含量為1.45%，硫化鐵硫（Sp,d）含量為0.80%，硫酸鹽硫（Ss,d）含量為0.07%，有機硫（So,d）含量為0.50%。這表明原煤中的硫主要是以硫化鐵硫的形態存在，有機硫含量次之。17號煤層浮煤全硫（St,d）含量為0.81%，硫化鐵硫（Sp,d）含量為0.22%，硫酸鹽硫（Ss,d）含量為0.02%，有機硫（So,d）含量為0.54%，對比洗選前后，浮煤中硫化鐵硫（Sp,d）較原煤減少得最多，說明原煤中以硫化鐵形式存在的硫經洗選后容易脫除，而浮煤中有機硫的比重增大，這表明硫分中的有機硫是極難脫除的。

2.1.5 伴生元素

17號煤層伴生元素樣，其化驗結果表明：

（1）原煤鍺（Ge）：含量為0.0～2.0×10-6。平均含量0.4×10-6，根據《煤中鍺含量分級》標準（MT/T967-2005）， 屬低鍺煤（LGE）。

（2）原煤鎵（Ga）：

含量為 3×10-6～21×10-6，平均含量 6×10-6；

（3）原煤鈾（U）：

含量為 1×10-6～14×10-6，平均含量 4×10-6；

（4）原煤釷（Th）：

含量為 1×10-6～5×10-6，平均含量 3×10-6；

（5）原煤釩（V）：

含量為 0～168×10-6，平均含量 19×10-6。

17號煤層中伴生元素含量均達不到工業最低品位要求，無開采利用價值。

2.1.6 有害元素

17號煤層有害元素樣，其化驗結果表明：

（1）原煤磷（P）：含量為0.001%～0.041%，平均含量0.009%，根據《煤中有害元素含量分級 第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）規定：17號煤為低磷分煤（P-2）。浮煤磷（P）：含量為0.001%～0.016%，平均含量0.004%。

（2）原煤氯（Cl）：含量為0.000～0.124%。平均含量0.0265%，根據《煤中有害元素含量分級第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）規定：17號煤層均屬特低氯煤（Cl-1）。浮煤氯（Cl）：含量為0.000～0.032%。平均含量0.015%。

（3）原煤砷（As）：含量為0.0～21.0×10-6，平均含量4.4×10-6，根據《煤中砷含量分級》（GB/T20475.3-2012）標準規定：17號煤層屬低砷煤（As-2）。浮煤砷（As）：含量為 0.0～4.0×10-6，平均含量1.4×10-6。

（4）原煤氟（F）：含量為 46×10-6～323×10-6，平均含量118×10-6。根據《煤中氟含量分級》（MT/T966-2005）的規定：17號煤層為低氟煤（LF）。

（5） 原煤鉛（Pb）：2×10-6～30×10-6， 平均含量12×10-6。根據《煤中鉛含量分級》（MT/T964-2005）的規定：17號煤層均為低鉛煤（LPb）。

2.2 灰分、硫分在垂向和平面上的變化規律

2.2.1 原、浮煤灰分、硫分產率

由圖1可知：17號煤層與深部其他煤層原煤平均灰分產率變化于11.34%～28.70%，平均為17.94%，煤層自淺到深灰分產率變化有減小的趨勢，各煤層灰分產率相當；各煤層浮煤平均灰分產率變化于2.63%～9.64%，平均為5.84%，煤層自淺到深灰分產率基本無變化。

由圖2可知17號煤層與深部其他原煤平均硫分產率變化于0.50%～1.99%，平均為1.56%，煤層自淺到深硫分產率有微弱增高的趨勢；浮煤平均硫分產率變化于0.40%～1.37%，平均為0.87%，煤層自淺到深硫分產率基本無變化，其值比同煤層原煤小，說明經洗選后的浮煤硫分小于原煤。

圖1 灰分產率直方圖

圖2 硫分產率直方圖

2.2.2 原煤灰分在平面上的變化

17號煤層：灰分11.13%～28.70%，平均為19.11%，屬低灰煤，區內廣泛分布低灰煤，僅在403、502、601及602號孔周圍分布少量中灰煤。見圖3。

2.2.3 原煤硫分在平面上的變化

17號煤層：硫分0.74%～1.94%，平均為1.44%，為中硫煤，區內除巷道內零星樣品的硫分為低硫煤，其他均為中硫煤。

煤層的硫分在平面上幾乎全是中硫煤，無明顯變化。

圖3 17號煤層原煤灰分平面變化規律示意圖

3 結論

17號煤層浮煤干燥無灰基揮發分（Vdaf）平均含量為6.95%，干燥無灰基氫（Hdaf）平均含量為3.31%。根據中國煤炭分類國家標準（GB5751-2009）規定，以浮煤干燥無灰基揮發分（Vdaf）和干燥無灰基氫含量（Hdaf）作為標準來劃分煤類，煤類為無煙煤三號（WY3），煤的變質階段為無煙煤Ⅸ階段。屬于低灰分、特低揮發分、中硫三號無煙煤。

17號煤層煤種單一，煤質主要指標適合作為氣化用煤、動力用煤和火力發電之燃料。試驗表明，原煤中以硫化鐵形式存在的硫經洗選后容易脫除，而有機硫則較難脫除，因此，建議業主在開發利用方面，主要以供電廠發電用煤為主，對原煤進行洗選脫硫以降低煤中硫分含量，減少煤燃燒后形成的二氧化硫對環境的污染，對礦山廢水也要經處理達標后排放，達到建設綠色礦山，保護生態環境的目的。