巖漿巖對(duì)九龍山煤礦煤變質(zhì)程度的影響

河南煤田地質(zhì)局 孫東甫

巖漿巖對(duì)九龍山煤礦煤變質(zhì)程度的影響

河南煤田地質(zhì)局 孫東甫

九龍山煤礦位于安鶴煤田中部，區(qū)域構(gòu)造形態(tài)受太行隆起與湯陰斷陷直接控制。盆地基底為太古界和元古界古老變質(zhì)巖系以及下古生界上寒武系地層。煤礦總體構(gòu)造以NNE向正斷層為主，主要發(fā)育有NE、NNE向正斷裂及NE向褶曲。本區(qū)地層走向?yàn)镹W–SE，傾向?yàn)镹E，地層傾角淺部較陡（20° ～35°），中深部比較平緩（10° ～ 20°）。

一、礦區(qū)介紹

九龍山煤礦礦區(qū)地表有較多上石盒子組（P2s）地層和巖漿巖（主要為閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖）出露，據(jù)鉆孔揭露，巖漿巖多在上石盒子組地層中侵入。礦區(qū)地層由老至新為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）、石炭系上統(tǒng)太原組（C2t）、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）和下石盒子組（P1x）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）和石千峰組（P 2 sh）、和第四系（Q）。九龍山煤礦區(qū)域構(gòu)造如圖1所示。

圖1 九龍山煤田區(qū)域構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）及上石盒子組（P2s），地層總厚度為724.46 m。礦區(qū)內(nèi)地層共劃分為9個(gè)煤組，含煤18層，其中太原組含煤14層，山西組含煤4層，其余煤組不含煤。煤層總厚度11.31 m，含煤系數(shù)為1.56%，可采煤層總厚為6.67 m，可采煤層含煤系數(shù)為0.92%。山西組二1煤層為區(qū)內(nèi)主要可采煤層。上、下石盒子組本區(qū)鉆孔未揭露煤層存在。

二、煤的物理性質(zhì)和煤巖特征

1.物理性質(zhì)。二1煤層為灰黑色粉狀及碎塊狀，呈現(xiàn)出金剛光澤–似金屬光澤，宏觀煤巖類型為半亮型–半暗型煤，視密度1.57 t/m3，真密度1.82 t/m3。

2.煤巖類型。顯微煤巖組分鑒定結(jié)果見表1。

表1 顯微煤巖組分鑒定結(jié)果

三、煤的化學(xué)性質(zhì)

1.煤質(zhì)特征。可采煤層主要煤質(zhì)特征見表2。

表2 可采煤層主要煤質(zhì)特征

2.硫含量。煤的硫含量分析見表3。

表3 煤的硫含量分析

3.煤的元素分析。

（1）煤的元素組成。經(jīng)化驗(yàn)，二1煤層元素組成中，原煤炭含量占93.08%，氫含量為2.27%，C/H比為41.0，氫含量相對(duì)較低，說(shuō)明煤的變質(zhì)程度相對(duì)較高。九龍山煤礦各煤層元素分析成果見表4。

表4 九龍山煤礦各煤層元素分析成果

（2）微量元素。按照《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求參考手冊(cè)》（2010.8）標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)化驗(yàn)，二1煤層中鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈾（U）均未達(dá)到最低工業(yè)品位標(biāo)準(zhǔn)的要求，不具備開采價(jià)值。

四、可采煤層主要煤質(zhì)特征

可采煤層的主要煤質(zhì)特征主要從發(fā)熱量、焦渣特征、固定碳含量和浮煤回收率等方面考慮，九龍山煤礦可采煤層主要煤質(zhì)特征見表5。

表 5 九龍山煤礦可采煤層主要煤質(zhì)特征

五、煤類及煤質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)《中國(guó)煤炭分類》（GBT751–2009），以表征煤化程度的浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分（Vdaf）、黏結(jié)指數(shù)(GR，I），膠質(zhì)層最大厚度（Ymm）為主要指標(biāo)，輔以表征煤工藝性能的干燥無(wú)灰基氫含量（Hdaf）等來(lái)確定各煤層的煤類。九龍山煤礦煤質(zhì)綜合評(píng)價(jià)見表6。

表6 九龍山煤礦煤質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

由表6可知，該煤層屬低灰、中硫、低磷、特低揮發(fā)分、高熱值無(wú)煙煤3號(hào)，屬中等–極難洗選煤層，適宜作民用型煤等。

六、巖漿侵入體對(duì)煤變質(zhì)程度的影響

1.煤的變質(zhì)程度。在溫度﹑壓力等因素的長(zhǎng)期作用下，煤的物理﹑化學(xué)性質(zhì)變化的程度。通過測(cè)定煤的揮發(fā)分、鏡質(zhì)組反射率、碳含量、水分、發(fā)熱量等煤質(zhì)指標(biāo)，可確定煤的變質(zhì)程度或煤化程度。該區(qū)二1煤層浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分為4.38 ～ 5.36%，平均4.84%；氫元素含量為1.93 ～ 2.44%；而鏡質(zhì)組最大反射率為4.18 ～ 4.26%，平均4.22%。屬無(wú)煙煤。

2.煤變質(zhì)程度的影響因素。

（1）深成變質(zhì)作用是區(qū)內(nèi)煤變質(zhì)的基礎(chǔ)。九龍山煤礦位于的安鶴煤田，在該區(qū)范圍內(nèi)的煤系厚200 m左右，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，二1煤層在該地區(qū)三疊紀(jì)末期埋藏至2 000 ～ 2 500 m。按照地溫梯度每百米2.5 ℃計(jì)算，古地溫為80 ～ 90℃，在地用煤的變質(zhì)程度能達(dá)到氣煤階段，之后開始抬升遭受剝蝕，煤層上覆地層厚度逐漸減少，深成變質(zhì)作用 極其微弱以之停止。由此可見，深成變質(zhì)作用是該區(qū)煤變質(zhì)的基礎(chǔ)。

（2）燕山期區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用。該區(qū)所處的安陽(yáng)一帶，是NNE向深斷裂和近NW向基巖斷裂的交匯處，更是燕山期巖漿多次侵入的場(chǎng)所。燕山運(yùn)動(dòng)區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的熱源–巖漿熱，通常都是在煤已經(jīng)過深成變質(zhì)的基礎(chǔ)上，再與正常地?zé)峁餐鰪?qiáng)煤的變質(zhì)程度。在后一階段巖漿熱起主要作用，在該區(qū)二1煤層的變質(zhì)程度由低變質(zhì)的氣煤階段到高變質(zhì)的無(wú)煙煤階段變化的過程中，區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用是煤變質(zhì)的主要原因。

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