馬頭橋礦區(qū)回龍寺區(qū)段3煤層煤質(zhì)特征分析

劉 浩 楊 青 朱巧輝

(湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì) 湖南 株洲 412000)

一、區(qū)段概況

馬頭橋礦區(qū)回龍寺區(qū)段位于新寧縣城東北直線距離約43km，行政隸屬新寧縣回龍寺鎮(zhèn)馬頭橋鄉(xiāng)和石洞橋鄉(xiāng)管轄。區(qū)段范圍內(nèi)屬溶蝕——侵蝕丘陵地貌，地勢(shì)總體北高、南低、中部多為低丘陵地帶，最高處位于北端，標(biāo)高為499.4m，最低處為中下部的油榨里街270.3m，相對(duì)高差229.1m，植被較發(fā)育。回龍寺區(qū)段位于馬頭橋向斜的西翼，向斜西翼為一平緩的單斜構(gòu)造，地層傾向南東，傾角10°～25°。區(qū)段內(nèi)出露地層由新至老依次為：第四系(Q)、白堊系(k)、二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)、石炭系中上統(tǒng)壺天群(C2+3)、石炭系下統(tǒng)梓門橋組(C1z)、測(cè)水組(C1c)和石磴子組(C1s)。其中第四系和白堊系與下伏地層均呈不整合接觸，其它地層與下伏地層均呈整合接觸。區(qū)內(nèi)的含煤地層為石炭系，3煤層位于測(cè)水組中下部，3煤層見煤厚0～1.20m，一般厚0.48m。

二、物理性質(zhì)及煤巖特征

(一)物理性質(zhì)

區(qū)段內(nèi)3煤層顏色為黑色，一般強(qiáng)玻璃光澤，塊狀、粒狀結(jié)構(gòu)，局部為細(xì)帶狀結(jié)構(gòu)粉狀煤，貝殼狀斷口。

(二)宏觀煤巖特征

3煤層的宏觀煤巖特征以亮煤為主，次之為暗煤，故宏觀煤巖類型為半亮～半暗型煤。

(三)顯微煤巖特征

顯微煤巖組分一般分為有機(jī)組分和無機(jī)組份。馬頭橋礦區(qū)回龍寺區(qū)段3煤層有機(jī)組分鏡質(zhì)組為主，惰性組次之，顯微煤巖類型為微鏡煤。無機(jī)組份以充填狀粘土類礦物、片狀碳酸鹽為主，次之為硫化物一般成粒狀或者團(tuán)塊狀黃鐵礦，石英類氧化物較少見。

(四)變質(zhì)階段

馬頭橋礦區(qū)回龍寺區(qū)段3煤層平均最大反射率為4.89～5.08，故其變質(zhì)階段為X，為高變質(zhì)煤。

三、工業(yè)分析

煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特性的主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依據(jù)，主要包括包括煤的水分(M)、灰分(A)、揮發(fā)分(V)和固定碳(Fc)四個(gè)分析項(xiàng)目指標(biāo)的測(cè)定。馬頭橋礦區(qū)回龍寺區(qū)段3煤層工業(yè)分析結(jié)果如下：

(一)水分(Mad)

3煤層原煤空氣干燥基水分(Mad)為0.35%～4.95%，平均值為1.57%。

(二)灰分(Ad)

3煤層原煤干燥基灰分(Ad)為9.30%～36.91%，平均值為23.56%，屬中灰煤。原煤灰成分則主要為SiO2和Fe2O3，次之為Al2O3和CaO，這四種成分在灰成分總量中占88.7%，剩下的其他成分占用比例較小，所占比例最小為MnO2，詳見表2。煤層灰分與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度成反相關(guān)關(guān)系，煤層結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單則煤層灰分相對(duì)越低，反之則灰分就越高。

(三)揮發(fā)分(Vadf)

3煤層原煤干燥無灰基揮發(fā)分(Vadf)為3.84%～10.87%，平均值為6.56%，為特低揮發(fā)分煤，揮發(fā)分產(chǎn)在一定程度上可以反映煤的變質(zhì)程度，變質(zhì)程度越高，煤的揮發(fā)分產(chǎn)率越低。

(四)固定碳(Fc)

3煤層固定碳(Fc)為35.31%～78.15%，平均值為69.71%，為中高固定碳煤。

表1 工業(yè)分析成果表

表2 灰成分含量平均值表(單位：%)

四、元素分析

區(qū)內(nèi)3煤層的干燥無灰基碳(Cd)為56.60%～72.73%，平均值為66.99%。干燥無灰基氫(Hd)為1.07%～1.30%，平均值為1.17%。干燥無灰基氮(Nd)為0.33%～0.38%，平均值為0.35%。干燥無灰基氧(Od)為0.04%～0.75%，平均值為0.33%，各項(xiàng)指標(biāo)變化幅度不大，較為穩(wěn)定。

表3 元素分析結(jié)果表

五、有害元素

(一)硫

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤干燥基全硫(St.ad)為1.06%～7.50%，平均值為4.33%，屬高硫煤。

(二)氯

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤氯(Cld)為0.018%～0.175%，平均值為0.084%，根據(jù)相關(guān)規(guī)范為低氯煤。

(三)磷

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤磷(Pd)為0%～0.029%，平均值為0.005%，根據(jù)相關(guān)規(guī)范為低磷煤。

(四)氟

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤氟(Fd)為49～135μg/g，平均值為84μg/g，根據(jù)相關(guān)規(guī)范為低氟煤。

(五)砷

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤砷(Asd)為6～70μg/g，平均值為24μg/g，根據(jù)相關(guān)規(guī)范為三級(jí)含砷煤。

六、稀有元素

經(jīng)過采樣化驗(yàn)，3煤層原煤鍺(Ge)為0～8μg/g，平均值為1μg/g，原煤鎵(Ga)為2～43μg/g，平均值為17μg/g。以上稀有元素并沒有到達(dá)工業(yè)品位，故目前沒有開采利用價(jià)值。

七、工藝性質(zhì)

(一)發(fā)熱量

3煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量(Qgr.v.d)為19.98-31.41MJ/kg，平均值為25.31MJ/kg，依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)》(GB/T15224.3-2004)，3煤層為中發(fā)熱量煤。

(二)熔灰分

3煤層煤灰熔融性變形溫度(平均值)為1151℃，軟化溫度(平均值)為1212℃，半球溫度(平均值)為1237℃，流動(dòng)溫度(平均值)為1274℃，為低熔灰分煤。

(三)自燃傾向

3煤層為無煙煤，揮發(fā)份一般小于18%，全硫含量一般大于2.0%，吸氧量/干煤平均值為12.3ml/g，故3煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類容易自燃。

(四)煤塵

3煤層平均可燃基揮發(fā)分為6.56%，干燥基平均灰分為25.20%，分析基平均水分1.57%，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，得3煤層煤塵揮發(fā)分指數(shù)為8.96%，為無煤塵爆炸性危險(xiǎn)的煤層。

八、煤質(zhì)特征分析總結(jié)

依據(jù)上述各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)，通過分析化驗(yàn)資料表明，3煤層為中灰、特低揮發(fā)分、低磷、高硫、中熱值無煙煤，可作為民用煤和部分工業(yè)用煤使用。