上饒新田礦區(qū)二疊系煤層煤質(zhì)特征及成煤環(huán)境

羅萍

【摘 要】通過對上饒新田礦區(qū)二疊系研究，弄清礦區(qū)內(nèi)煤質(zhì)特征及其變化規(guī)律，新田礦區(qū)位于上饒縣應(yīng)家復(fù)式向斜北翼中段，區(qū)內(nèi)含煤地層有二疊系中統(tǒng)上饒組彭家段+饒家段（稱A煤組）、童家段（稱B煤組）和二疊系上統(tǒng)霧霖山組（稱C煤組），其中A煤組和C煤組不含可采煤層，B煤組為區(qū)內(nèi)主要含煤地層，本區(qū)可采煤層按平均值總體屬特低～中灰、低～中硫、特低氯、特低～中磷、高～特高發(fā)熱量、一～三級含砷的1/3的焦煤，煤灰屬較低～高軟化溫度灰和較低～高流動溫度灰，是較好的煉焦配煤，也可作為動力用煤或電煤。

【關(guān)鍵詞】新田礦區(qū)；上饒組；霧霖山組；煤質(zhì)

利用煤來研究煤形成環(huán)境是含煤建造研究一個很重要的方面。加強(qiáng)成煤環(huán)境研究及煤質(zhì)特征評價對充分合理利用煤炭資源有重要意義。文章研究的新田礦區(qū)位于上饒縣應(yīng)家復(fù)式向斜北翼中段，煤系地層隱伏于白堊系和侏羅系上統(tǒng)鵝湖嶺組紅層不整合面之下面，總體為一走向北東、向南東傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角一般20～35°，被多條走向正、逆斷層切割，構(gòu)成逆沖多階式斷塊構(gòu)造形態(tài)，褶曲不發(fā)育。

一、研究區(qū)地質(zhì)概況

本區(qū)域自下古生界至下石炭統(tǒng)皆缺失，中生界至新生界沉積不全，上古生界至下三疊統(tǒng)地層沉積發(fā)育，分布廣泛。工作區(qū)大地構(gòu)造位于華南褶皺系（I2）贛中南褶?。á?）饒南拗陷（Ⅲ9）永平～廣豐坳斷束（Ⅳ22）之中段，是上古生界至中下三疊統(tǒng)的發(fā)育地帶。以褶皺發(fā)育為主，伴生較多斷裂為特征，主體構(gòu)造走向呈北東東伸展。本區(qū)域巖漿活動十分頻繁，侵入體種類繁多，以酸性至中酸性巖漿巖為主，分布在本區(qū)域以南（四十八都——花廳）一帶，以花崗巖、細(xì)晶巖為主，次有閃長巖、輝長巖。呈NEE～NE向展布，多沿著走向逆斷裂和正斷裂侵入，對煤層、煤質(zhì)產(chǎn)生一定影響。本普查區(qū)巖漿巖活動很弱，種類不多，在本區(qū)東南部有少量花崗斑巖分布，礦區(qū)以西原東田礦區(qū)見輝綠巖，對煤層、煤質(zhì)影響較小。

二、煤系地層特征分析

區(qū)內(nèi)含煤地層有二疊系中統(tǒng)上饒組彭家段+饒家段（稱A煤組）、童家段（稱B煤組）和二疊系上統(tǒng)霧霖山組（稱C煤組），其中A煤組和C煤組不含可采煤層，B煤組為區(qū)內(nèi)主要含煤地層，現(xiàn)自下而上分別敘述如下：

（一）二疊系中統(tǒng)上饒組彭家段+饒家段（P2sh3+2）

據(jù)以往資料分析，饒家段和彭家段是劃分開的，鑒于本區(qū)鉆孔揭露該兩段地層不完整，（被斷層切割破壞），比較零碎，故暫未劃分而合在一起。下部巖性以深灰～灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層細(xì)粒砂巖和鈣質(zhì)砂巖或泥灰?guī)r薄層，產(chǎn)海百合莖等動物化石及其碎屑，不含煤（相當(dāng)于原饒家段）。上部巖性以灰～深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，夾細(xì)粒砂巖、中粒砂巖和數(shù)層鈣質(zhì)砂巖或泥灰?guī)r薄層，富含白云母片及菱鐵質(zhì)結(jié)核或透鏡體，產(chǎn)海百合莖、腕足類和瓣鰓類動物化石及其碎屑。含煤1～6層，一般均不可采，僅個別見煤點(diǎn)達(dá)可采厚度。由于揭露地層零碎不完整，本段地層厚度不詳，據(jù)區(qū)域資料，厚度大于220m，屬海陸交互相碎屑沉積。

（二）二疊系中統(tǒng)上饒組童家段（P2sh4）

為本區(qū)主要含煤地層，厚度171.75～200.12m，平均187.43m。巖性由灰、深灰和灰黑色粉砂巖、泥巖、細(xì)粒砂巖、炭質(zhì)泥巖和煤層等組成。其中層位相對較穩(wěn)定的細(xì)粒砂巖約有17層，其上為粉砂巖、泥巖或煤層等一套巖性組合，大致構(gòu)成18個小旋回，靠該段中上部的一層細(xì)粒砂巖呈薄～中厚層狀，微斜層理，層面有黑色炭質(zhì)薄膜，并含較多白云母片，產(chǎn)植物化石碎屑，似油毛氈狀，故稱油毛氈砂巖，編號S3標(biāo)志層。本段底部為淺灰色細(xì)粒砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀，微斜層理，層面含較多的白云母片，特征明顯，作為童家段底界標(biāo)志層，編號S2?？縎2砂巖之上的泥巖或粉砂質(zhì)泥巖中，有時見小個體舌形貝動物化石。

本段含煤18層，自下而上編號為B1～B18。本區(qū)童家段底部2個小旋回沉積缺失，頂部一個小旋回僅局部存在，故本區(qū)實(shí)際含煤15層，即B3～B17煤層。其中可采及局部可采煤層7層，編號為B8、B9、B10、B14、B15、B16和B17煤層。本段含較多植物化石及其碎片，主要有：

Gigantopteris SP （大羽羊齒）

Annularia SP （輪葉）

Pecopteris SP （櫛羊齒）

Lepidodendron SP （鱗木）

Claclophlehis SP （枝脈蕨）

Calamites SP （蘆木）等。

本段屬以陸相為主的海陸交互相含煤碎屑沉積。巖性以碎屑巖為主，含煤層數(shù)多，煤層穩(wěn)定程度相對較差，以不可采煤層為主，可采煤層以局部可采煤層為主。

（三）二疊系上統(tǒng)霧霖山組（P3w）

本區(qū)因斷層切割破壞，鉆孔揭露霧霖山組地層不完整，多揭露其下部地層。結(jié)合以往地質(zhì)資料及周圍礦區(qū)資料，本組厚度120～190m，本區(qū)揭露最大厚度90.31m（6-4鉆孔）。巖性上部以淺灰、紫斑雜色粉砂巖、泥巖為主，富含粘土質(zhì)，具明顯鮞粒狀結(jié)構(gòu)，夾有薄層細(xì)粒砂巖，一般不含煤。中下部有一厚層狀中～細(xì)粒石英砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，較堅(jiān)硬，局部含礫，特征明顯。以往作為劃分上下段的標(biāo)志層，編號S5。下部（S5以下）以灰～深灰色粉砂巖、泥巖為主，夾薄層細(xì)粒砂巖、炭質(zhì)泥巖和薄煤層。在粉砂巖和泥巖中具鮞狀結(jié)構(gòu)，局部呈紫花斑色，產(chǎn)植物化石及其碎片，含煤1～6層，均不可采，稱為C煤組。底部為一厚層狀灰白色細(xì)～中粒砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，局部含細(xì)礫，層位較穩(wěn)定，特征明顯，作為本組底界標(biāo)志層，編號為S4。

本組屬陸相碎屑巖沉積。

三、煤質(zhì)特征

（一）物理性質(zhì)

灰黑～黑色，塊狀，碎粒狀為主，次為粉狀、片狀，條痕棕黑色，褐黑色，暗淡、瀝青及油脂光澤，參差狀、階梯狀和貝殼狀斷口，以亮暗型煤為主，次為暗亮型煤，少數(shù)光亮型煤。光亮型煤性脆易碎，亮暗型煤硬度大，不易破碎。局部具條帶狀或透鏡狀結(jié)構(gòu)，塊狀、細(xì)粒狀構(gòu)造為主。質(zhì)輕，較堅(jiān)硬。

（二）煤巖特征

1.有機(jī)顯微組分

主要為鏡質(zhì)組，次為惰質(zhì)組，少量殼質(zhì)組，它們在有機(jī)組分中的平均含量分別為70.45%、18.77%和3.46%。有機(jī)組分在顯微組分中的含量為92.58%。

2.無機(jī)顯微組分

主要為粘土礦物，其次為硫化物和氧化硅類，偶見碳酸鹽類。無機(jī)顯微組分在顯微組分中的含量為7.42%。

3.顯微結(jié)構(gòu)及煤巖顯微類型

顯微結(jié)構(gòu)：主要為條帶狀和碎屑狀。

顯微類型：以亮暗型煤為主，暗亮型、礦化絲炭質(zhì)亮煤型及混合亮煤型亦有見及。

（三）煤的化學(xué)性質(zhì)

對區(qū)內(nèi)可采煤層總的煤的主要化學(xué)性質(zhì)敘述如下：

1.水份（Mad）

原煤水份0.55～1.76%，平均1.20%。平均值最高B15煤層1.29%，最低B8煤層1.12%。

浮煤水份0.86～2.18%，平均1.31%。平均值最高B煤層1.35%，最低B16煤層1.23%。

2.灰分（Ad）

原煤4.77～40.43%，平均14.21%，按平均值屬低灰煤。其中最高為B17煤層，平均22.83%，屬中灰煤，其余可采煤層均屬低灰煤，B15煤層平均值最低為11.08%。

浮煤2.86～14.19%，平均6.56%，按平均值屬特低灰煤。平均值最高為B17煤層9.22%，最低B14煤層5.15%。

3.揮發(fā)分（Vdaf）

原煤26.32～34.96%，平均31.33%，按平均值屬中高揮發(fā)分煤。平均值最高B16煤層32.14%，最低B14煤層30.14%。

浮煤25.44～36.13%，平均30.91%，按平均值屬中高揮發(fā)分煤。平均值最高B10煤層31.76%，最低B14煤層30.05%。

4.硫分（St，d）

原煤0.46～3.90%，平均1.33%，按平均值屬中硫煤。其中平均值最高為B8煤層1.65%，最低B17煤層1.03%。

浮煤0.47～3.31%，平均0.98%，按平均值屬低硫煤。其中平均值最高B9煤層1.14%，最低B17煤層0.83%。

硫相中，以硫鐵礦硫（Sp，d）最多，其次為有機(jī)硫（So，d），硫酸鹽硫（Ss，d）最少。原煤中平均含量分別為：Sp，d為1.20%、So，d為0.57%、Ss，d為0.08%；浮煤：Sp，d為0.87%、So，d為0.57%、Ss，d為0.016%。

5.發(fā)熱量（Qgr，d）

原煤18.62～34.23MJ/kg，平均30.12MJ/kg，按平均值屬高發(fā)熱量煤。平均值最高B15和B10煤層31.35MJ/kg，最低B17煤層26.34MJ/kg。

浮煤29.76～35.18MJ/kg，平均33.11MJ/kg，按平均值屬特高發(fā)熱量煤。平均值最高B14煤層33.60MJ/kg，最低B17煤層31.97MJ/kg。

6.浮煤元素分析（Cdaf、Hdaf、Ndaf）

碳含量（Cdaf）81.00～90.03%，平均85.73%，平均值最高B17煤層87.30%，最低B8煤層83.79%。

氫含量（Hdaf）4.50～5.63%，平均5.09%，平均值最高B8煤層，為5.38%，最低B15煤層4.91%。

氮含量（Ndaf）1.40～1.83%，平均1.63%，平均值最高B16和B9煤層，均為1.71%，最低B17煤層1.55%。

7.灰成分

可采煤層的灰成分主要為SiO2，Al2O3和Fe2O3，其余TiO2、CaO、MgO和SO3等含量平均值均小于3.44%，故煤灰一般無工業(yè)利用價值，其中SiO2含量31.10～60.26%，平均48.77%，Al2O3含量17.40～39.98%，平均29.13%，F(xiàn)e2O3含量3.29～31.68%，平均10.22%，TiO2含量0.72～2.33%，平均1.46%，CaO含量0.30～9.34%，平均3.44%，MgO含量0.21～2.92%，平均0.81%，SO3含量0.20～5.81%，平均1.68%。

8.有害元素

原煤Cld含量0.001～0.023%平均0.0054%，按平均值屬特低氯煤；

原煤Fd只做了一個樣，含量為122.11ppm，屬低氟煤；

原煤Pd含量0.005～0.216%，平均0.0519%，應(yīng)屬低～中磷煤；

原煤Asd含量1～58g/t，平均9.80g/t，按平均值屬三級含砷煤。

四、成煤環(huán)境

本區(qū)二疊世早期位于贛東～贛南濱海盆地的東北端，處于近海型海灣瀉湖相，沉積了棲霞組饒家段淺海和濱?！碁a湖相灰?guī)r，鈣質(zhì)泥巖沉積，至彭家段時期，由于基底小幅抬升，沉積了海陸交互相泥巖，粉砂質(zhì)泥巖夾薄層灰?guī)r為主的含煤碎屑巖沉積，隨著海灣底盤的逐漸上升，到童家段時期形成以陸相湖泊、沼澤為主夾瀉湖相的有利植物繁殖，且反復(fù)出現(xiàn)泥炭沼澤堆積的局面，故形成煤層多而薄，厚度不穩(wěn)定為特征的童家段含煤沉積。至二疊世晚期之初，本區(qū)地殼繼續(xù)上升，完全為陸相河湖沉積環(huán)境，同時氣候較為干旱，不利于植物生長，故形成了陸相雜色碎屑巖夾薄煤層的霧霖山組含煤沉積。到了二疊世晚期之末，地殼再次下降，海水侵蝕，形成淺海硅泥質(zhì)相的大隆組沉積。

五、結(jié)語

本區(qū)含煤地層有二疊系中統(tǒng)上饒組彭家+饒家段（P2sh3+2）、童家段（P2sh4）和二疊系上統(tǒng)霧霖山組（P3w），其中P2sh3+2（A煤組）和P3w（C煤組）不含可采煤層，故童家段為本區(qū)主要含煤地層童家段地層厚度171.75～200.12m，平均187.43m。本段含煤18層，實(shí)際15層，煤層平均總厚9.58m，含煤系數(shù)5.11%。其中可采煤層7層（即B17、B16、B15、B14、B10、B9、B8等煤層），可采煤層平均總厚6.95m，可采含煤系數(shù)3.71%。

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