陜西神木縣石窯店煤礦煤巖煤質特征與評價

許 婷 劉 坤

（1. 陜西省礦產地質調查中心，陜西 西安 710068；2. 陜西省地質調查院，陜西 西安 710054）

1 地質概況

石窯店煤礦位于神府礦區新民開采區的西部[1]。該區位于鄂爾多斯向斜東翼，區內構造簡單，為一走向北西、傾向南西西—南西的單斜構造，傾角1°～3°。區內未發現大的斷裂及褶皺，無巖漿活動跡象。

2 煤層特征

3-2號煤層位于延安組第三段第二旋回的頂部。煤層厚度為1.24～2.91 m，平均2.26 m，標準差0.38，變異系數17.30%，屬穩定型的薄-中厚煤層，主體部分屬中厚煤層。煤層結構較簡單，全區大部分可采。

5-2號煤層位于延安組第一段第二旋回的頂部。煤層厚度為1.26～5.17 m，平均3.12 m，標準差0.71，變異系數22.55%，整體屬薄-中厚煤層，以中厚煤層為主。5-2號煤層是區內穩定性最好的煤層，煤層結構簡單，全區可采。

3 煤巖特征

3-2、5-2號煤層的宏觀煤巖組分以亮煤、暗煤為主，宏觀煤巖類型以半光亮型煤為主。如表1 所示，顯微煤巖組分以有機組分占絕對優勢，含量達96%以上，3-2、5-2號煤層均以鏡質組為主，惰質組次之，殼質組少量；無機顯微組分總體含量較低，平均含量分別為3.37%、3.40%，以粘土類為主，碳酸鹽類次之，硫化物少量。從煤的鏡質組最大反射率結果看，3-2、5-2號煤層鏡質組最大反射率分別為0.53%、0.57%，變質程度為中煤級煤I 變質階段，總體變質程度較低，為低煤化度的煙煤。

表1 煤層煤巖鑒定成果表

4 煤質特征

4.1 工業分析

通過工業分析對煤炭質量進行評價，可以初步了解煤炭的加工利用方式及工業用途[3]。

3-2號煤層原煤水分為7.39%～9.80%，平均值為8.74%；灰分產率為3.71%～14.36%，平均值為6.38%，主要為特低灰分煤；揮發分產率為34.12%～39.62%，平均值為37.92%，主要為高揮發分煤；全硫為0.16%～0.40%，平均值為0.30%，主要為特低硫煤（表2）。

5-2號煤層原煤水分為6.36%～8.42%，平均值為7.43%；灰分產率為4.07%～13.90%，平均值為8.94%，主要為特低灰分煤；揮發分產率為33.83%～39.57%，平均值為37.56%，主要為高揮發分煤；全硫為0.19%～0.37%，平均值為0.23%，主要為特低硫煤（表2）。

表2 煤層工業分析結果

4.2 有害元素

根據有害元素分析結果，3-2號煤層氯含量為0.009%～0.023%，平均值為0.017%，屬特低氯煤；氟含量為38.00～175.00 μg/g，平均值為109.20 μg/g，屬低氟煤；砷含量為1.00～9.00 μg/g，平均值為3.87 μg/g，屬特低砷煤；磷含量為0.001%～0.025%，平均值為0.012%，屬低磷煤。

5-2號煤層氯含量為0.004%～0.027%，平均值為0.012%，屬特低氯煤；氟含量為116.00～253.00 μg/g，平均值為195.67 μg/g，屬低氟煤；砷含量為1.00～6.00 μg/g，平均值為3.27 μg/g，屬特低砷煤；磷含量為0.035%～0.084%，平均值為0.048%，屬低磷煤。

4.3 工藝性能

通過煤的工藝性能分析，了解煤炭加工利用方向，對煤炭資源合理開發利用具有重要意義[4]。

（1）發熱量

3-2號煤層原煤干燥基低位發熱量為26.09～30.82 MJ/kg，平均值為29.43 MJ/kg；5-2 號煤層原煤干燥基低位發熱量為26.43～30.62 MJ/kg，平均值為28.59 MJ/kg，均屬高發熱量煤。

（2）煤灰熔融性

3-2號煤層煤灰熔融性軟化溫度（ST）為1090～1350 ℃，平均值為1173 ℃，總體上以較低軟化溫度灰為主。煤灰熔融性流動溫度（FT）為1150～1380 ℃，平均值為1227 ℃，以較低流動溫度灰為主，少量中等流動溫度灰。

5-2號煤層煤灰熔融性軟化溫度（ST）為1050～1400 ℃，平均值為1128 ℃，總體上以較低軟化溫度灰為主。煤灰熔融性流動溫度（FT）為1080～1430 ℃，平均值為1166 ℃，以較低流動溫度灰為主，少量中等～較高流動溫度灰。

（3）黏結指數

3-2、5-2號煤層黏結性指數測定絕大多數為0，極個別為1～2，主要為無黏結煤。

（4）哈式可磨性指數

3-2號煤層哈氏可磨性指數在53～57 之間，平均值為54；5-2號煤層哈氏可磨性指數在55～63 之間，平均值為57。按照煤的哈氏可磨性指數煤炭行業標準，3-2、5-2號煤層均屬較難磨煤。

（5）熱穩定性

3-2號煤層熱穩定性指標（TS+6的值）為71.10%～71.50%，平均值為71.30%；5-2號煤層熱穩定性指標（TS+6的值）為71.90%～82.40%，平均值為77.70%。均屬中高熱穩定性煤。

（6）煤對二氧化碳的反應性

3-2號煤層在950 ℃時，對二氧化碳的反應 性 為60.80%～81.00%， 平 均 值 為69.63%；5-2號煤層在950 ℃時，對二氧化碳的反應性為69.70%～73.40%，平均值為70.68%。總體上煤對二氧化碳具有較強的反應性。

（7）焦油產率

3-2號煤層原煤的焦油產率為6.81%～13.63%，平均值為10.16%；5-2號煤層原煤的焦油產率為6.59%～15.07%，平均值為10.05%。根據《礦產資源工業要求手冊（2014 修訂版）》[5]煤炭焦油產率分級劃分標準，3-2、5-2號煤層主要為富油煤，部分達高油煤，總體焦油產率較高，具有較大的煤焦油提取前景。

5 工業利用方向

本區煤類為不粘煤及長焰煤，煤質具有特低灰、特低硫、較低有害元素的特點，同時具有較高的發熱量，表明其是良好的動力用煤；煤變質程度低，化學活性好，無黏結性，較低煤灰熔融性，穩定性好，最適宜于作為氣化用煤；焦油產率較高，主要為富油煤，是良好的低溫干餾用煤，可用來提煉焦油。

6 結論

石窯店煤礦3-2、5-2號煤層宏觀煤巖組分以亮煤、暗煤為主，宏觀煤巖類型以半光亮型煤為主；有機顯微組分中鏡質組含量最高，其次為惰質組，殼質組含量較低；煤的變質程度較低，主要為中煤級煤I 變質階段。

3-2、5-2號煤層煤質特征相似，總體為特低灰、高揮發分、特低硫、低有害元素、高發熱量、無黏結性、較難磨、中高熱穩定性的富油煤。煤質分析結果表明，本區煤的煤質優良，可作為良好的動力用煤、氣化用煤、低溫干餾用煤等。