騰慶井田煤層煤質特征分析與評價

陳 敏

(貴州煤礦地質工程咨詢與地質環境監測中心，貴州 貴陽 550023)

1 概況

騰慶井田位于貴州省水城縣南東部，行政區劃屬水城縣管轄，直距縣城40 km。井田面積3.33 km2。井田屬中山地貌，井田內出露地層為二疊系中統茅口組至三疊系下統飛仙關組，井田含煤地層為二疊系上統龍潭組。

龍潭組為海陸交替相沉積，該組總厚288.50～328.37 m，平均300 m。巖石泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、炭質泥巖、泥巖、細砂巖、粉砂巖、煤層為主，夾少量泥質灰巖、菱鐵巖薄層。產大量腕足類動物化石和櫛羊齒植物化石。

龍潭組含煤層約40層，含煤平均總厚34.23 m，含煤系數11.41%。含可采煤層8層，編號為2、3-2、5、6-1、7、30、32、33號煤層，其中：全區可采煤層為2、6-1、32、33號煤四層，大部可采煤層為3-2、5、7號煤三層，局部可采煤層為30號煤一層。三者總厚約24.18 m。

井田總資源儲量為4 679萬噸，其中采空消耗量31萬噸；保有資源儲量4 648萬噸，包括(111b)1510，(122b)1229，(333)1909萬噸。

2 煤的物理性質

井田煤層為黑色，以細條帶狀結構為主；碎塊狀為主，少量粉末狀；以玻璃光澤為主，少量瀝青光澤；主要為參差狀斷口，階梯狀斷口次之；內生裂隙較發育；充填少量網狀方解石。

3 煤巖特征

(1)宏觀煤巖成分及類型。煤的宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤為輔，夾少量鏡煤和透鏡狀絲炭，宏觀煤巖類型為半亮型。

(2)微觀煤巖類型。井田內所有可采煤層的鏡質體和惰質體含量總和為100%，均大于95%，各可采煤層微觀煤巖類型皆為微鏡惰煤。

4 化學性質

(1)水分(Mad)：原煤空氣干燥基水分為0.49%～2.66%，平均0.93%。井田以3-2煤層最低為0.76%；33煤層最高為1.13%。

(2)灰分(Ad)：原煤干燥基灰分為13.45%～39.09%，平均25.01%。各煤層煤的灰分平均測值及質量分級見表1。

表1 各煤層煤的灰分平均測值及質量分級統計表

井田內除32、33煤層為中高灰煤(MHA)，其余可采煤層皆屬中灰煤(MA)[1]。

(3)揮發分(Vdaf)：原煤干燥無灰基揮發分產率為14.49%～21.99%，平均17.83%。浮煤干燥無灰基揮發分產率為12.35%～18.11%，平均15.83%。各煤層煤的揮發分產率平均測值及質量分級見表2。

表2 各煤層煤的揮發分產率平均測值及質量分級統計表

井田內各煤層屬低揮發分煤(LV)，原、浮煤揮發分產率隨著煤層埋深的增加有逐漸降低的趨勢。

(4)硫分(St,d)：原煤干燥基全硫兩極值為0.40%～5.90%，平均2.62%。2、3-2、5、7煤層為中高硫煤(MHS)，6-1、30、32、33煤層為高硫煤(HS)[2]。

浮煤干燥基全硫含量為0.42%～2.57%，平均1.02%。各煤層煤的硫分平均測值、降硫率見表3。

表3 各煤層煤的硫分平均測值、降硫率統計表

根據表3，浮煤全硫與原煤全硫的比值為0.34～0.54，全井田為0.39。各煤層降硫率為46.28%(3-2煤層)～68.01%(33煤層)，全區平均降硫率為59.49%，從表中得，原煤全硫含量越高，其降硫率越高，硫分越易脫除；反之，硫分則不易脫除。

全硫(St,d)含量為2.62%，硫化鐵硫(Sp,d)含量為2.28%，硫酸鹽硫(Ss,d)含量為0.01%，有機硫(So,d)含量為0.36%。這表明原煤中的硫主要是以無機硫化鐵硫的形態存在，有機硫較少，只占全硫分的13.74%，說明原煤中的硫易洗選脫除。見表4。

(5)固定碳含量(FCd)：2煤層原煤固定碳(FCd)為64.01%；3-2煤層為61.18%；5煤層為64.17%；6-1煤層為61.64%；7煤層為63.07%；30煤層為62.66%；32煤層為59.41%；33煤層為56.65%。本井田各可采煤層煤的干基固定碳均為中等固定碳煤。

表4 原煤形態硫化驗結果匯總表

(6)元素分析：浮煤干燥無灰基碳(Cdaf)含量為89.21%～91.47%，平均90.46%；浮煤干燥無灰基氫(Hdaf)含量為3.94%～4.69%，平均4.39%；浮煤干燥無灰基氮(Ndaf)含量為1.13%～1.65%，平均1.58%；浮煤干燥無灰基[(O+S)daf]含量為2.69%～4.99%，平均3.66%。

(7)伴生元素：原煤鍺(Ge)含量為0.8×10-6～2.7×10-6，平均1.5×10-6；原煤鎵(Ga)含量為6×10-6～24×10-6，平均10×10-6；原煤鈾(U)含量為4×10-6～6×10-6，平均5×10-6；原煤釷(Th)含量為(1～7)×10-6，平均3×10-6；原煤五氧化二釩(V2O5)含量為80×10-6～160×10-6，平均136×10-6。各可采煤層中伴生元素的含量均達不到工業最低品位要求，無利用價值。

5 煤的工藝性能

(1)發熱量。原煤干燥基高位發熱量(Qgr.d)為18.583～33.572 MJ/kg，平均26.414 MJ/kg。原煤干燥基低位發熱量(Qnet.d)為21.304～24.927 MJ/kg，平均23.341 MJ/kg。

2煤層原煤高位發熱量(Qgr.d)為27.48 MJ/kg；3-2煤層為26.34 MJ/kg；5煤層為29.56 MJ/kg；6-1煤層為27.25 MJ/kg；7煤層為26.94 MJ/kg；30煤層為25.29 MJ/kg；32煤層為24.65 MJ/kg；33煤層為23.82 MJ/kg。33煤層屬中發熱量煤(MQ)；3-2、7、30、32煤層皆屬中高發熱量煤(MHQ);2、5、6-1煤層皆屬高發熱量煤(HQ)[3]。

(2)哈式可磨性指數(HGI)。井田可磨性指數為94～126，平均109。其中2煤層平均為116；3-2煤層平均為110；5煤層平均為117；6-1煤層平均為114；7煤層平均為109；32煤層為104；33煤層為94。2、3-2、5、6-1、7、30、32煤層屬極易磨煤(UEG)；33煤層屬易磨煤(EG)。

(3)熱穩定性。對2、3-2、5、6-1、7、32煤層均作熱穩定性試驗，TS+6為80.7%～97.6%，均值93.0%。其中2煤層為80.7%；3-2煤層平均為96.0%；5煤層平均為95.4%；6-1煤層平均為95.4%；7煤層為94.8%；32煤層平均為95.9%。2、3-2、5、6-1、7、32煤層均屬高熱穩定性煤層(HTS)。

6 結語

井田內可采煤層煤類較多，各煤層浮煤干燥無灰基揮發分產率為12.35%～18.11%；粘結指數為0～84，平均31。2煤層粘結指數為0～83，平均31，煤類為瘦煤；3-2煤層粘結指數為0～83，平均46，煤類為瘦煤；5煤層粘結指數為0～79，平均45，煤類為瘦煤；6-1煤層粘結指數為0～73，平均35，煤類為瘦煤；7煤層粘結指數為0～84，平均37，煤類為瘦煤；30煤層粘結指數為0～64，平均17，煤類為貧瘦煤；32煤層粘結指數為0～68，平均19，煤類為貧瘦煤；33煤層粘結指數為0～28，平均11，煤類為貧瘦煤[4]。

根據上述化學性質和工藝性能，井田煤層屬中灰～中高灰、低揮發分、中等固定碳、中高～高硫、易洗選、中～高發熱量、高熱穩定性煤。井田可采煤層均具有廣泛用途，各煤層洗選后可作民用煤、工業動力用煤和火力發電用煤。分析研究其煤質特征及工業用途，對將來礦井可行性研究、生產銷售具有重要意義。