沁水煤田馬壁預(yù)查區(qū)煤層煤質(zhì)特征淺析

張朝輝

（山西省煤炭地質(zhì)114勘查院，山西長治046001）

沁水煤田馬壁預(yù)查區(qū)煤層煤質(zhì)特征淺析

張朝輝*

（山西省煤炭地質(zhì)114勘查院，山西長治046001）

馬壁預(yù)查區(qū)位于沁水復(fù)式向斜南部的核部，面積551.275km2。區(qū)內(nèi)穩(wěn)定可采煤層共有2層，即3號、15-2號煤層。3號煤層為低灰、特低揮發(fā)分、特低硫、高發(fā)熱量、中等軟化溫度灰之無煙煤；15-2號煤層為低灰、特低揮發(fā)分、高硫、高發(fā)熱量、較高軟化溫度灰之無煙煤。

馬壁預(yù)查區(qū)；穩(wěn)定可采煤層；無煙煤；煤質(zhì)

馬壁預(yù)查區(qū)位于山西省安澤縣東南部，沁水縣北部，行政隸屬安澤縣馬壁鄉(xiāng)及沁水縣蘇莊鄉(xiāng)、鄭莊鄉(xiāng)、十里鄉(xiāng)、固縣鄉(xiāng)所轄，面積551.275km2。南距曲（沃）—輝（縣）公路約15km，距候（馬）—月（山）鐵路約20km，北距省道326線（長治—安澤）公路約15km，山西省中南鐵路通道由西向東、安澤至沁水高速項目由北向南穿過預(yù)查區(qū)，目前均在建設(shè)中?？傮w而言，區(qū)內(nèi)交通條件尚稱便利。

1　預(yù)查區(qū)地質(zhì)概況

預(yù)查區(qū)位于沁水復(fù)式向斜南部的核部，東部為太行山復(fù)式背斜隆起帶，西部為霍山背斜。

1.1地層

區(qū)內(nèi)地層出露條件較好，出露地層為三疊系中統(tǒng)二馬營組（T2er）、三疊系下統(tǒng)和尚溝組（T1h）、劉家溝組（T1l），第四系不整合覆蓋于不同時代的地層之上。

主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）和石炭系上統(tǒng)太原組（C3t），含煤地層總厚平均為167.14m，含煤13層，平均煤厚14.49m，可采煤層平均厚12.19m。

1.2構(gòu)造

總體為中部低，東西部高的向斜，南部比北部稍高，以沁水復(fù)式向斜為中心，兩邊地勢逐漸變高，西翼傾角一般為1°～8°，局部達(dá)到12°～17°，東翼傾角為3°～9°，局部達(dá)到13°～19°，西部產(chǎn)狀較東部稍緩。

在此基礎(chǔ)上發(fā)育了次一級近南北向?qū)捑忨耷?4條，其中背斜19條，向斜15條（向斜延伸長度大的較多，背斜相對延伸長度小的較多）。未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱存在和巖漿巖的侵入，構(gòu)造類型屬簡單類。

2　煤層

區(qū)內(nèi)穩(wěn)定可采煤層共有2層，即3號、15-2號煤層（見表1），分述如下。

表1　可采煤層特征一覽表

2.1號煤層

位于山西組（P1s）的下部，上距K8砂巖平均38.92m，下距K7砂巖平均8.20m。煤層平均厚5.95m，結(jié)構(gòu)簡單，含夾矸0～1層，夾矸平均厚0.09m，均為泥巖。煤層頂板為深灰色泥巖、砂質(zhì)砂巖為主，局部為粉砂質(zhì)泥巖。底板為黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖。

2.215-2號煤層

位于太原組（C3t）下段頂部，上距K2石灰?guī)r平均1.11m，下距K1砂巖平均20.11m。平均厚4.19m，結(jié)構(gòu)簡單，含夾矸1～2層，夾矸均厚0.47m，巖性為泥巖或砂質(zhì)泥巖，煤層結(jié)構(gòu)具有一定規(guī)律。頂板為石灰?guī)r，局部為薄層的炭質(zhì)泥巖、深灰色泥巖，底板為灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖。

3　煤質(zhì)

3.1物理性質(zhì)

煤層物理性質(zhì)基本相同，均為黑色，條痕為灰黑—黑色，似金屬、玻璃光澤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，階梯狀及貝殼狀斷口。

3.2煤巖特征

3.2.1宏觀煤巖特征

宏觀煤巖類型均以半亮—光亮型煤為主，宏觀煤巖組分以亮煤為主，暗煤次之，夾鏡煤條帶。煤層主要為中—細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，3號煤層裂隙中常充填方解石薄膜，一般下部較松軟；15-2號煤層常含大量黃鐵礦團(tuán)塊及薄層。

3.2.2顯微煤巖特征

鏡質(zhì)組以均質(zhì)鏡質(zhì)體、基質(zhì)鏡質(zhì)體居多，其次為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體，有部分碎屑鏡質(zhì)體。惰性組主要為氧化體、絲質(zhì)體、粗粒體和惰屑體。礦物含量以粘土類為主，以分散狀、充填狀為主，少量團(tuán)塊狀。詳見表2。

表2　3、15-2號煤層顯微組分定量統(tǒng)計一覽表

3.2.3煤變質(zhì)階段

區(qū)內(nèi)3號和15-2號煤層鏡質(zhì)組最大反射率見表3，煤變質(zhì)程度屬無煙煤階段。

在垂向上，15-2號煤層的鏡質(zhì)組最大率（Romax）值均比3號煤層的大，說明深度越大，變質(zhì)程度越高。

表3　3、15-2號煤層鏡質(zhì)組最大反射率R0max（%）統(tǒng)計一覽表

3.3煤質(zhì)（表4）

3.3.13號煤層

為低灰（LA），局部為中灰（MA），見圖1、特低揮發(fā)分（SLV）、特低硫（SLS），見圖2，高發(fā)熱量（HQ）、高固定碳、低磷（P-2）、中氟（MF）、特低氯（CL-1），特低砷煤（As-1）?；胰廴谛裕⊿T）為1280℃～1500℃以上，平均大于1394℃，為中等軟化溫度灰（MST）。經(jīng)1.4比重液浮選后，浮煤回收率屬良好。

以有機(jī)硫為主，其次為硫化物硫，硫酸鹽硫成分最少。因此，洗選后煤中硫分含量略有升高。

圖1　3號煤層原煤灰分等值線圖

3.3.215-2號煤層

為低灰（LA），見圖3，特低揮發(fā)分（SLV）、高硫（HS），見圖4、高發(fā)熱量（HQ）、高固定碳、特低磷（P-1）、中氟（MF）、特低氯（CL-1），特低砷煤（As-1）?；胰廴谛裕⊿T）為1467℃～1500℃以上，平均大于1487℃，為較高軟化溫度灰（RHST）。經(jīng)1.4比重液浮選后，浮煤回收率屬良好。

表4　可采煤層煤質(zhì)化驗匯總表

圖2　3號煤層原煤硫分等值線

圖3　15-2號煤層原煤灰分等值線圖

以有機(jī)硫和硫化物硫為主。洗選后煤中有機(jī)硫含量升高，硫化物硫含量降低，總體硫分含量略有降低。

3.3.3各煤層綜合煤質(zhì)特征

（1）煤質(zhì)在垂直方向上變化明顯，浮煤揮發(fā)分由上至下逐漸降低，受深成變質(zhì)作用影響，煤的埋深越大，浮煤揮發(fā)分越低，其變質(zhì)程度越高；

（2）原煤灰分、硫分沿垂向由上至下逐漸增高；

（3）煤層越深，磷（Pd）、氟（F）含量越??；經(jīng)浮選后磷（Pd）含量有不同程度的降低，而氟（F）含量降低幅度較大；

（4）煤層越深，氯（Cl）、砷（As）含量越高；經(jīng)浮選后降低幅度較大。

表5　3號煤層各種硫測試結(jié)果統(tǒng)計表

表6　15-2號煤層各種硫測試結(jié)果統(tǒng)計表

表7　3號、15-2號煤層煤炭分類指標(biāo)

圖4　15-2號煤層原煤硫分等值線圖

4　煤類及工業(yè)用途評價

4.1煤類的確定

由表7，以浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率（Vdaf）900℃測定值為主要分類指標(biāo)，浮煤氫（Hdaf）含量為輔助指標(biāo)劃分煤類為無煙煤三號（WY3）。

4.2工業(yè)用途評價

3號煤層具有提供燃煤質(zhì)量穩(wěn)定、提高熱能利用率的優(yōu)點(diǎn)，因此多用于動力用煤、動力配煤。還可作為民用型煤的原料煤以及燒結(jié)用煤。

15-2號煤層洗選后可作為動力用煤和煤基合成油用煤。

［1］張朝輝，等.山西省沁水煤田沁水縣馬壁勘查區(qū)煤炭預(yù)查地質(zhì)報告［R］.長治：山西省煤炭地質(zhì)114勘查院，2014.

P618

A

1004-5716（2016）03-0173-04

2015-03-12

張朝輝（1986-），男（漢族），河南寶豐人，工程師，現(xiàn)從事煤炭地質(zhì)勘查工作。