南江煤礦Y2 煤層煤巖煤質特征及其清潔利用方式研究

吳元東

（四川省地質礦產勘查開發局川西北地質隊，四川 綿陽 621000）

1 工程概況

南江煤礦東西長約5946 m，南北最大寬度3122 m，面積12.124 8 km2。南江煤礦礦區范圍由36 個拐點坐標圈定，準許開采三疊系上統須家河組（T3xj）Y2、Y3 煤層，當前主要開采Y2 煤層，允許開采深度為+850～+50 m 標高，生產規模45 萬t/a。

2 Y2 煤層特征

南江煤礦Y2 煤層位于須家河組第三段（T3xj3）下部，上距須家河組第四段（T3xj4）底界礫巖層一般31 m 左右，下距Y21 煤層一般約2 m。根據井巷及鉆孔揭露，該煤層一般含夾矸1～3 層，夾矸平均厚為0.13 m，巖性為深灰色泥巖或碳質泥巖。煤層平均總厚度1.16 m。在礦區的西端、西部1～3 號勘查線間和東端有三個古河床沖蝕無煤帶，走向長分別為1500 m、3600 m、2800 m 左右。煤層可采范圍主要集中在礦區中部，即位于主井硐室兩側，在礦區范圍內走向長約5000 m，傾向斜寬約2500 m，煤層可采平均厚度為1.21 m。在井下發現陷落柱造成的無煤區，直徑在30～40 m 之間。煤層大部地段有偽頂，偽頂厚0～0.30 m，巖性常為深灰色粉砂質泥巖或碳質泥巖；底板常為深灰色泥巖或粉砂質泥巖，含植物根莖化石及煤包體，見有少量的黃鐵礦薄膜。

3 Y2 煤層的煤巖特征

3.1 煤的物理性質及煤巖特征

Y2 煤層為黑色，條痕褐黑色；中等硬度，性脆易碎，金剛光澤；內生裂隙發育，具參差狀斷口；條帶狀結構，層狀-塊狀構造。據2019 年3 月南江煤礦送樣檢測，煤層硬度系數2～4，視相對密度為1.55 t/m3，真相對密度為1.58 g/cm3。

3.1.1 宏觀煤巖特征

Y2 煤層主要為亮煤，夾少量暗煤和絲炭線理，上部約0.40 m 左右為暗煤，下部為亮煤。煤巖類型屬半亮型煤。

3.1.2 顯微煤巖組分

Y2 煤層煤巖顯微組分鑒定結果：煤層有機組分中主要成分為鏡質組，次為惰質組。鏡質組主要為無結構鏡質體，成分基本均一。惰質組主要為絲質體。鏡質組含量為83.67%，惰質組含量為10.18%。無機組分中主要為碳酸鹽類礦物，含量為3.22%，次為粘土類和硫酸鹽類礦物，含量分別為1.56%、1.37%。

3.2 煤的化學性質

結合以往勘探工作和南江煤礦于井下所采Y2 煤樣的化驗成果進行綜合分析，其主要指標如下分析。

3.2.1 工業分析

水 分（Mad）： 原 煤0.64%～3.06%， 平 均1.26%； 浮 煤0.70%～2.56%， 平 均1.21%。 灰 分（Ad）：原煤17.82%～38.10%，平均29.14%；浮煤4.02%～16.90%，平均9.15%。揮發分（Vdaf）：浮 煤9.34%～13.40%， 平 均11.23%。 固 定 碳（FCd）：原煤51.02%～72.58%，平均60.26%。浮煤73.13%～86.70%，平均80.78%。

3.2.2 元素分析

碳（Cdaf）： 浮 煤90.53%～92.64%， 平 均91.83%。氫（Hdaf）：浮煤1.68%～5.27%，平均為4.09%。氮（Ndaf）：浮煤1.02%～1.33%，平均為1.13%。硫+氧（Sdaf+Odaf）：浮煤2.35%～3.44%，平均為2.90%。

3.2.3 有害組分

Y2 煤層有害元素綜合成果見表1。全硫（St，d）：原煤0.25%～0.99%，平均0.65%；浮煤0.10%～0.69%，平均0.44%。磷（P）：原煤0.011%～0.048%，平均0.025%；浮煤0.010%～0.047%，平均0.029%。砷（As）：原煤1～3 μg/g，平均2 μg/g；浮煤平均1 μg/g。氯（Cl）：原煤0.013%～0.019%，平均0.016%。氟（F）：原煤74～155 μg/g，平均112.25 μg/g；浮煤48～165 μg/g，平均106.5 μg/g。

表1 Y2 煤層有害元素綜合成果表

3.3 煤的工藝性能

（1）發熱量。干燥基高位發熱量（Qgr,d）：原煤20.23～29.51 MJ/kg，平均24.58 MJ/kg。

（2）黏結性和結焦性。膠質層厚度（Y 值）：0 mm；黏結指數（GR.I）：均為0。

3.4 煤炭分級分類

根據上述Y2 煤層各主要指標值域，對比國家標準可知：Y2 煤層屬中灰（MA）、低揮發分（LV）、低硫（LS）、低磷（IP）、不黏結（BN）、中高發熱量（MHQ）煤。

按《中國煤炭分類》（GB/T 5751-2009）：Y2煤層屬貧煤（PM），編碼（11）。

3.5 煤的可選性

在南江煤礦井下Y2 煤層中采集了一件篩分浮沉試驗大樣，經中心化驗室進行試驗，其成果如下。

3.5.1 篩分試驗

篩分各粒級產品中，以0.5～0 mm 級質量較好，灰分（Ad）25.75%，全硫含量（St,d）0.52%，發熱量25.85 MJ/kg，其它各粒級產率及質量見表2。

表2 Y2 煤層篩分試驗成果表

3.5.2 浮沉試驗

50～0.5 mm 級浮沉試驗產率及質量見表3。

表3 Y2 煤層浮沉試驗綜合表

依據Y2 煤層50～0.50 mm 級原煤浮沉試驗綜合表，按《煤炭可選性評定方法》（GB/T 16417-2011），采用“δ±0.1 含量法”進行評定。按煉焦配煤的質量標準，設定精煤灰分10%時，理論分選密度為1.45 g/cm3，“δ±0.1”含量為43.64%，扣除沉矸后“δ±0.1 含量”為57.57%，屬極難選煤層。設定精煤灰分14%時，理論分選密度為1.58 g/cm3，“δ±0.1”含量為30%，扣除沉矸后“δ±0.1含量”為39.58%，屬難選煤層（表4）。

表4 各密度級比重液δ±0.1 含量法可選性評定一覽表

4 煤質及工業用途

南江煤礦Y2 煤層原煤為中灰、低硫、中高熱值，原煤質量對比《商品煤質量 發電煤粉鍋爐用煤》（GB/T 7562-2018），滿足中高發熱量-高發熱量無煙煤的要求，可用于火力發電、工業鍋爐用煤。

Y2 煤層原煤有害元素含量分析如下：氯元素質量分數為0.013%～0.019%，平均值0.016%，以特低氯煤為主，低于中國煤的平均值；氟元素含量為74～155 μg/g，平均值112.25 μg/g，以低氟煤為主；砷含量一般1～3 μg/g，平均2 μg/g，以低砷煤為主。Y2 煤層原煤潔凈等級為Ⅲ級，屬較好潔凈煤；浮煤潔凈等級為Ⅱ級，屬好潔凈煤。氯、氟、砷有害元素含量未超過釀造和食品加工用煤要求，可用作釀造和食品加工的燃燒用煤。目前，礦井所生產的Y2 煤層原煤主要供給熱電廠、磚窯和一般民用等。