貴州省威寧縣猴子巖煤礦煤質特征及沉積環境分析

徐蓉 孫建偉

（貴州省煤田地質局一七四隊，貴州貴陽 550081）

1 基本概況

猴子巖煤礦位于貴州省威寧縣西北部的石門鄉，直距縣政府約65km，行政區劃隸屬威寧縣石門鄉管轄。煤礦南北長約2450m，東西寬約1980m，面積4.85 km2。地理坐標：東經103°55′04″～103°56′18″；北緯27°21′21″～27°22′41″。

2 含煤性

石炭系下統祥擺組（C1x）是本礦區主要含煤地層[1]，主要出露在礦區東部邊緣。祥擺組以陸緣過渡相或海陸交互相含煤碎屑巖沉積為主，地層厚175.37～198.08m，平均188.13m，含煤7～12 層，一般9層，煤層總厚為4.08～9.71m，平均為6.77m，含煤系數為3.60%。含可采煤層4 層，編號從上至下分別為M2、M3、M4、M8，其中M2 煤層為全區可采煤層，M4煤層為大部可采煤層，M3、M8煤層為局部可采煤層。可采煤層總厚為2.22～5.56m，總厚平均為4.21m，可采含煤系數為2.23%。

石炭系下統祥擺組（C1x）分為上、中、下三段。

（1）上段（C1x3）：上至舊司組灰巖底界，下至M2煤層頂板為界。以黃褐色等雜色頁巖、細砂巖、砂質頁巖為主，夾鈣質砂巖透鏡體。局部含較多植物碎屑化石。本段含煤1～2 層，煤層零星可采。地層厚45.95～71.55m，平均58.27m。

（2）中段（C1x2）：上至M2 煤層頂板為界，下至M8煤層底板為界。巖性以灰至深灰、黑色炭質頁巖、砂質頁巖、泥質頁巖，偶夾薄層砂巖，灰白色中厚層細粒石英砂巖夾灰黑色炭質頁巖與煤層，含較多炭化植物碎屑。含煤7～9 層，其中含可采煤層4 層（M2、M3、M4、M8）。其余煤層不可采。地層厚79.13～113.38m，平均101.50m。

（3）下段（C1x1）：上至M8 煤層底板為界，下至湯粑溝灰巖頂板為界。為深灰～褐灰色薄～中厚層狀的粉砂巖、細砂巖、泥巖、粉砂質泥巖組成，不含煤層。地層厚21.72～31.45m，平均28.36m。

3 煤質特征

3.1 煤的物理性質

礦區內各可采煤層均為黑色，似金屬光澤，細條帶狀及線理狀結構，以參差狀斷口為主，部分為階梯狀斷口。M2 煤層多為粉粒狀，少量碎塊狀；M3、M4煤層多為碎塊狀，少量粉粒狀；M8 煤層多為塊狀，少量碎塊狀。裂隙發育，充填黏土礦物及黃鐵礦等，黃鐵礦呈團塊狀、星點狀、微粒狀[2]。煤巖組分以亮煤為主，夾鏡煤、絲炭。

3.2 煤的化學性質

（1）灰分（Ad）

礦區原煤干燥基灰分產率為2.32%～30.87%，平均值為13.72%。礦區浮煤干燥基灰分產率為0.79%～4.86%，平均值為1.86%。

（2）揮發分（Vdaf）

礦區原煤干燥無灰基揮發分產率為7.51%～16.87%，平均值為9.92%。礦區浮煤干燥無灰基揮發分產率為7.38%～9.30%，平均值為8.15%。

（3）固定碳（FCd）

據各煤層測定的原煤水分（Mad）和灰分（Ad）值，根據經驗公式，計算出各煤樣FCd值。

礦區內可采煤層干燥基固定碳含量為60.91%～90.34%，礦區平均值為76.84%。

（4）煤中全硫（St,d）

礦區原煤干燥基全硫含量為1.10%～5.30%，平均值為2.39%。礦區浮煤干燥基全硫含量為0.63%～1.47%，平均值為0.92%。

（5）原、浮煤發熱量

礦區原煤干燥基高位發熱量（Qgr,d）為24.00-35.65MJ/kg，平均為29.90MJ/ kg；原煤干燥基低位發熱量（Qnet.d）23.50-35.03MJ/ kg，平均為29.32MJ/ kg；浮煤干燥基高位發熱量（Qgr,d）為34.97-36.34MJ/ kg，平均為35.87MJ/ kg；浮煤干燥基低位發熱量（Qnet.d）34.19-35.53MJ/ kg，平均為35.08MJ/ kg。礦區M2 號煤層屬特高發熱量煤（SHQ）；M3、M4、M5 號煤層均屬高發熱量煤（HQ）。

各可采煤層的指標及質量分級見表1、2。綜上所述，礦區大部分為低灰、特低揮發分煤、中高硫煤、中高固定碳、高發熱量的煤質特征。

表1 各可采煤層質量分級統計表

4 沉積環境分析

研究區位于威寧石門坎一帶，自晚古生代開始至早白堊世時期為裂谷盆地中心，水體較深，因此碎屑巖相對較少，碳酸鹽巖夾層相對較多，導致沉積煤層的條件相對較差，煤層較少、厚度較薄。研究區所在的祥擺組主要含煤地層為石炭系下統祥擺組（C1x）。該組沉積期總體處于具斷陷性質的潮坪-潟湖環境，沉積相展布受構造差異沉降和海平面升降共同影響控制。

沉積時期海平面先上升后下降，向西北表現為先海侵后海退的過程，故而陸源碎屑物供給量先上升后下降，在北面巖性組合為粉砂巖、泥巖、炭質泥質、煤，為濱岸沉積。沉積中心為威寧草海一雪山一線。而越往沉積中心，因水體變深，故而陸源碎屑供給也會變少，而巖石中鈣質含量逐漸變高，巖性組合變為細粉砂質泥巖、炭質頁巖、鈣質粉砂質泥巖和泥灰巖。

潟湖是廣海與濱岸潮坪之間的過渡地帶，是水流受限制的潮下較深水低能環境。沉積物以泥質粉砂巖及泥巖沉積為主，含較多鈣質，常見菱鐵礦結核和星散狀黃鐵礦。當碎屑供應不足時易形成碳酸鹽薄層沉積，有時可作為良好的標志層，這種情況下不利于泥炭沼澤形成；當碎屑供應充足時，因潮汐和波浪作用的改造，易形成潮下砂壩，產少量廣鹽性生物，研究區常見個體小、殼薄、屬種單調的腕足類動物化石，在潟湖濱岸帶，碎屑供應充足，在以河水為主的淡水補給區，有利于形成沼澤，從而有利于聚煤，隨著潟湖逐漸淤淺后，聚煤場所迅速向潟湖中心推進。研究區祥擺組早期的聚煤場所多在于此。

潮坪是潟湖周圍的一片寬而平坦的地帶，沉積物沿岸線分布。在低潮線附近為砂坪，沉積細砂和粉砂；潮間帶中部形成以粉砂巖與泥巖不等厚互層組合為特征的砂泥混合坪為特征；潮間帶上部為泥質沉積為主的泥坪。泥坪和砂泥混合坪之上部為泥炭沼澤或沼澤，但由于潮上帶范圍窄小以及潮汐作用的改造使得泥炭沼澤的面積受到限制，其結果是煤層厚度較大但難以大面積分布，煤層相對穩定，灰分較低，煤質較好。

5 結語

（1）猴子巖煤礦各可采煤層屬于低灰、特低揮發分煤、中高硫煤、中高固定碳、高發熱量的煤質特征。

（2）含煤地層為下石炭統祥擺組含煤巖系，巖性主要為深灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖和薄層灰巖。廣泛發育黃鐵礦和菱鐵質結核，菱鐵質結核常呈薄層條帶狀產出。發育潮汐層理——波狀層理、透鏡狀層理和交錯層理，也有水平層理。反映出祥擺組地層為一套海陸交互沉積的含煤建造，總體呈現為潟湖-潮坪沉積。在極淺的陸表海，由于海底坡度極緩，并受邊緣碳酸鹽巖臺地及生物礁的阻擋，波浪作用在區內比較微弱，潮汐作用起主動作用，從而形成廣泛的潟湖-潮坪沉積。區內祥擺組早期以潟湖為主的沉積，到舊司組則以邊緣潟湖潮坪以及碳酸鹽巖臺地為主，反映出祥擺組早期為海侵期，晚期為相對海退期，而舊司組又為新的海侵期沉積，反映了早石炭世在該區海侵-海退-海侵的巖相組合特征。