地瓜二井田17-2號(hào)煤層煤質(zhì)特征分析與評(píng)價(jià)

黃 鑫

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴陽(yáng) 550006）

地瓜二井田17-2號(hào)煤層煤質(zhì)特征分析與評(píng)價(jià)

黃 鑫

（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴陽(yáng) 550006）

地瓜二井田位于貴州省普安縣城南，含煤地層位于龍?zhí)督M中段上部。17-2號(hào)煤層厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，全區(qū)可采，宏觀煤巖類型為半亮型，微觀煤巖類型為微鏡惰煤。煤質(zhì)特征為中灰，低揮發(fā)份、中高固定碳、中高硫、低磷、特低級(jí)砷、低氟、高熱值的三號(hào)無(wú)煙煤，可作為民用、化工等用煤。17-2號(hào)煤層是資源量最大的主要可采煤層，分析研究其煤質(zhì)特征及工業(yè)用途，對(duì)礦井的建設(shè)以及煤炭開發(fā)利用具有重要的意義。

地瓜二井田；17-2號(hào)煤層；三號(hào)無(wú)煙煤；煤質(zhì)特征

1 地質(zhì)概況

地瓜二井田位于貴州省普安縣城南，地瓜鎮(zhèn)及羅漢鄉(xiāng)境內(nèi)，面積50.72 km2。井田含煤地層為龍?zhí)督M（P3l），厚度255.09～398.70 m，平均厚度327.80 m，含煤15～38層，平均23層，一般20～25層，煤層總厚度20.51～47.55 m，平均31.04 m，含煤系數(shù)9.5%。共含可采煤層8層，可采煤層總厚度8.85～31.65 m，平均18.33 m，可采含煤系數(shù)5.6%[1]。

17-2號(hào)煤層位于龍?zhí)督M中段上部，煤層厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含夾矸0～3層，巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，含菱鐵質(zhì)結(jié)核，全區(qū)可采。17-2號(hào)煤層的總資源量為28 866萬(wàn)t，是資源量最大的主要可采煤層，因此，分析研究其煤質(zhì)特征及工業(yè)用途，對(duì)礦井的建設(shè)以及煤炭開發(fā)利用具有重要的意義。

2 煤的物理性質(zhì)與煤巖特征

2.1 煤的物理性質(zhì)

17-2號(hào)煤的顏色為黑色、灰褐色，以碎粒狀、粉粒狀為主，煤層結(jié)構(gòu)為中條帶狀，斷口為階梯狀，金剛光澤為主，少量玻璃光澤，塊狀煤芯中外生裂隙較發(fā)育，煤層真相對(duì)密度1.55 t/m3，視相對(duì)密度1.55 t/m3。

2.2 宏觀煤巖類型

根據(jù)4件17-2號(hào)煤煤巖鑒定樣品，宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，夾細(xì)-寬鏡煤條帶，宏觀煤巖類型為半亮型。

2.3 微觀煤巖類型

微觀煤巖組分分為有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分。

2.3.1 有機(jī)組分

17-2號(hào)煤的有機(jī)組分分為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，以鏡質(zhì)組為主，其含量為85.98%～87.80%，平均含量為87.14%，惰質(zhì)組含量為12.20%～14.02%，平均含量為12.84%。

（1）鏡質(zhì)組。鏡質(zhì)組均以基質(zhì)鏡質(zhì)體、均質(zhì)鏡質(zhì)體為主，有少量結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、碎屑鏡質(zhì)體，偶見團(tuán)塊鏡質(zhì)體，偶爾可見垂直裂紋。

（2）惰質(zhì)組。惰質(zhì)組以半絲質(zhì)體、分泌體、粗粒體為主。其細(xì)胞結(jié)構(gòu)多為破碎型，僅極少數(shù)保存完好。

根據(jù)煤巖鑒定結(jié)果，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組含量總和大于95%，煤層的顯微煤巖類型均為微鏡惰煤。

2.3.2 無(wú)機(jī)組分

以粘土類為主，其次為氧化物類和硫化物類，碳酸鹽類較少。無(wú)機(jī)組分含量為9.67%～17.82%，平均含量11.87%。

（1）粘土類。含量5.87%～7.26%，平均6.48%。粘土礦物呈團(tuán)塊狀、浸染狀、斑點(diǎn)狀、細(xì)條帶狀、透鏡狀、微粒狀分散分布，少量充填于胞腔中。

（2）氧化物類。含量1.68%～8.44%，平均3.56%。以石英為主，多呈微細(xì)粒狀、部分細(xì)粒狀散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中，少數(shù)充填于胞腔中。

（3）硫化物類。含量1.19%～1.45%，平均1.32%。以黃鐵礦等為主，多呈微粒狀、球粒狀、細(xì)粒狀、結(jié)核狀、莓粒狀分散分布或混雜于粘土礦物中，部分充填于胞腔及裂隙中，少數(shù)微粒狀散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中。

（4）碳酸鹽類。含量0.11%～2.22%，平均0.84%。主要為方解石，多呈細(xì)脈狀充填于裂隙及胞腔中。

3 工業(yè)分析

3.1 水分

原煤空氣干燥基水分為0.41%～6.54%，平均1.14%。浮煤空氣干燥基水分為0.38%～1.99%，平均0.98%，原煤、浮煤為特低水分煤。

3.2 灰分產(chǎn)率

原煤干燥基灰分產(chǎn)率為8.82%～41.58%，平均為21.74%。浮煤干燥基灰分產(chǎn)率為0.01%～15.15%，平均為7.87%。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《煤炭質(zhì)量分級(jí)第1部分：灰分》GB/T15224.1-2010[2]煤炭資源評(píng)價(jià)灰分規(guī)定，17-2號(hào)煤層原煤屬中灰煤（MA）。經(jīng)1.4 g/cm3比重液浮選后降為特低灰煤（SLA）。

3.3 揮發(fā)分產(chǎn)率

原煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為9.02%～18.54%，平均為11.71%。浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為7.24%～13.60%，平均為9.16%。根據(jù)中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級(jí)》MT/T849—2000[3]的規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬低揮發(fā)分煤。

3.4 固定碳（FCd）

原煤干燥基固定碳（FCd）為48.62%～77.68%，平均為66.58%。浮煤干燥基固定碳（FCd）為77.41%～86.70%，平均為83.30%。根據(jù)中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤的固定碳分級(jí)》MT/T561—2008[4]的規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬中高固定碳煤（MHFC）。

3.5 灰成分

煤層煤灰成分以含SiO2為主，平均含量為47.78%；其次為Al2O3和Fe2O3，平均含量為19.09%和19.78%，CaO含量3.64%，相對(duì)較少，其余成分平均含量均在2.27%以下。其結(jié)果詳見表1。

表1 原煤煤灰成分含量（%）

4 化學(xué)性質(zhì)

4.1 元素分析

通過(guò)17件樣品的測(cè)試，浮煤干燥無(wú)灰基碳（Cdaf）含量為90.63%～92.44%，平均為91.57%。氫（Hdaf）含量為3.45%～3.99%，平均為3.67%；氮（Ndaf）含量為50.96%～1.49%，平均為1.29%；[（O+S）daf]含量為2.50%～4.75%，平均為3.50%。各項(xiàng)指標(biāo)都較穩(wěn)定，變化幅度小。

4.2 全硫

原煤干燥基全硫含量為0.45%～8.57%，平均為2.99%。浮煤干燥基全硫含量為0.37%～3.17%，平均為1.40%。依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)第2部分：硫分》，（GB/T15224.2-2010）[5]的規(guī)定，原煤17-2號(hào)煤層屬中高硫煤（MHS）。

井田硫分變化較大，大體從西到東為中硫煤-高硫煤—中高硫煤—高硫煤—中高硫煤交替分布。詳細(xì)分布如圖1所示。

圖1 17-2號(hào)煤層硫分分布圖

4.3 其他有害元素

（1）原煤磷（P）平均含量為0.020%。根據(jù)《煤中有害元素含量分級(jí)第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）[6]標(biāo)準(zhǔn)，按煤層分級(jí)17-2號(hào)煤層屬低磷煤（P-2）。

（2）原煤砷（As）平均含量為3.9×10-4%。根據(jù)《煤中有害元素含量分級(jí)第3部分：砷》（GB/T20475.3-2012）[7]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬特低級(jí)含砷煤（As-1）。

（3）原煤氯（Cl）平均含量為0.021%。根據(jù)《煤中有害元素含量分級(jí)第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）[8]規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬特低氯煤（SLCI）。

（4）原煤氟（F）平均含量為93×10-6。根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤中氟含量分級(jí)》（MT/T966-2005）[9]，17-2號(hào)煤層屬低氟煤（LF）。

4.4 伴生元素

原煤鍺（Ge）平均含量為1.4×10-6，鎵（Ga）平均含量均為10×10-6，鈾（U）平均含量為15×10-6，釷（Th）平均含量為6×10-6，五氧化二釩（V2O5）平均含量為130×10-6。綜上，17-2號(hào)煤層中伴生元素的含量均達(dá)不到工業(yè)最低品位要求，暫無(wú)利用價(jià)值。

5 工藝性質(zhì)

5.1 發(fā)熱量

原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr.d）為19.30～39.90 MJ/kg，平均27.23 MJ/kg。浮煤高位發(fā)熱量（Qgr.d）為30.93～39.90 MJ/kg，平均32.89 MJ/kg。原煤低位發(fā)熱量（Qnet.d）為18.60～39.20 MJ/kg，平均26.68 MJ/kg。浮煤低位發(fā)熱量（Qnet.d）為30.23～33.56 MJ/kg，平均32.19 MJ/kg。依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)、第3部分：發(fā)熱量》（GB/T15224.3-2010）[10]的規(guī)定，17-2號(hào)煤屬高熱值煤（HQ）。

5.2 其他工藝性質(zhì)

5.2.1 煤對(duì)二氧化碳化學(xué)反應(yīng)性（α）

煤對(duì)二氧化碳反應(yīng)性是在規(guī)定條件下還原二氧化碳為一氧化碳的能力?；?yàn)表明溫度在950℃時(shí)17-2號(hào)煤的α值為4.2%；溫度在1 000℃時(shí)的α值為1.65%，因此屬弱還原性煤，即對(duì)二氧化碳還原率較低的煤。

5.2.2 熱穩(wěn)定性（TS）

化驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，17-2號(hào)煤層TS+6的平均值為64%，根據(jù)《煤的熱穩(wěn)定性分級(jí)》（MT/T560-2008）[11]規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬于較高熱穩(wěn)定性煤（RHTS）。

5.2.3 可磨性（HGI）

17-2號(hào)煤層可磨指數(shù)平均為105，根據(jù)《煤的哈氏可磨性指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（MT/T852-2000）[12]規(guī)定，17-2號(hào)煤層為極易磨煤（UEG）。

5.2.4 煤灰熔融性

煤灰軟化溫度（ST）平均值為1 241℃，根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤灰熔融性軟化溫度ST（℃）》（MT/T853.1-2000）[13]規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬較低軟化溫度灰（RLST）。煤灰流動(dòng)溫度（FT）平均值為1 274℃，根據(jù)我國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤灰熔融性軟化溫度 FT（℃）》（MT/T853.1-2000）[14]規(guī)定，17-2號(hào)煤層屬較低流動(dòng)溫度灰（RLFT）。

（1）結(jié)渣性。當(dāng)鼓風(fēng)強(qiáng)度為0.1 m/s時(shí)，結(jié)渣率11.2%；當(dāng)鼓風(fēng)強(qiáng)度為0.2 m/s時(shí)，結(jié)渣率24.4%；當(dāng)鼓風(fēng)強(qiáng)度為0.3 m/s時(shí)，結(jié)渣率25.6%，屬弱到中等結(jié)渣煤層。

（2）煤的簡(jiǎn)易可選性試驗(yàn)。17-2號(hào)煤層13～0.5 mm產(chǎn)率85.592%，灰分（Ad）30.21%。其簡(jiǎn)易可選性試驗(yàn)成果如表2所示，可選性曲線如圖2所示。根據(jù)《煤炭可選性評(píng)定方法》（GB/T16417-2011）[15]，判定17-2號(hào)煤層簡(jiǎn)易浮沉試驗(yàn)結(jié)果為：

當(dāng)灰分為10%時(shí)，分選比重為1.49 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量為34.10%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量為42.00%，為極難選煤；

當(dāng)灰分為13%時(shí)，分選比重為1.60 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量為24.00%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量為29.60%，為較難選煤。

表2 13～0.5 mm簡(jiǎn)易浮沉試驗(yàn)結(jié)果匯總表

圖2 17-2號(hào)煤層13～0.5 mm級(jí)可選性曲線圖

（3）煤類。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)煤炭分類》（GB/T5751-2009）[16]確定，17-2號(hào)煤層為無(wú)煙煤三號(hào)煤，偶見零星貧煤，點(diǎn)少未連成片。

6 結(jié)語(yǔ)

17-2號(hào)煤層屬中灰，低揮發(fā)分、中高固定碳、中高硫、低磷、特低級(jí)砷、低氟、高熱值的三號(hào)無(wú)煙煤，可作為民用、化工等用煤，具有廣闊的開發(fā)利用前景。

1 黃 文，黃 鑫，等.貴州省普安縣地瓜二井田煤炭勘探報(bào)告[R]．貴陽(yáng)：貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，2014．

2 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T15224.1-2010煤炭質(zhì)量分級(jí)第1部分：灰分[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010．

3 中華人民共和國(guó)國(guó)家煤炭工業(yè)局.MT/T849-2000煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級(jí)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001．

4 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).中華人民共和國(guó)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.MT/T561-2008煤的固定碳分級(jí)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．

5 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T15224.2-2010煤炭質(zhì)量分級(jí)第2部分：硫分[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010．

6 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T20475.1-2006煤中有害元素含量分級(jí)第1部分：磷[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

7 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T20475.3-2012煤中有害元素含量分級(jí)第3部分：砷[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

8 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T20475.2-2006煤中有害元素含量分級(jí)第2部分：氯[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

9 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).MT/T966-2005煤中氟含量分級(jí)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

10 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T15224.3-2010煤炭質(zhì)量分級(jí)第3部分：發(fā)熱量[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

11 中華人民共和國(guó)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.MT/T560-2008煤的熱穩(wěn)定性分級(jí)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

12 中華人民共和國(guó)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.MT/T852-2000煤的哈氏可磨性指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

13 中華人民共和國(guó)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性軟化溫度ST（℃）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

14 中華人民共和國(guó)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性軟化溫度FT（℃）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

15 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T16417-2011煤炭可選性評(píng)定方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

16 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).標(biāo)準(zhǔn)GB/T5751-2009中國(guó)煤炭分類[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

Analysis and Evaluation of Coal Quality Characteristics of Coal Seam 17-2in Digua No.2 Minefield

Huang Xin
(Geological Survey and Research Institute of Coalfield Geology Bureau of Guizhou Province, Guiyang 550006, China)

Digua No.2 Minefield is located in the south of Pu'an County, Guizhou Province. The coal-bearing strata are located in the middle of the middle section of Longtan Formation. 17-2coal seam thickness of 0.47～13.98 m, an average of 3.58 m, the region can be adopted, the macro-coal type for the semi-bright type, micro-coal type for the micro-mirror lime.The coal is characterized by gray, low volatile, medium and high fixed carbon, medium and high sulfur, low phosphorus,special low arsenic, low fluoride, high calorific value of anthracite, can be used as civilian, chemical and other coal. The coal seam of No.17-2is the main recoverable coal seam with the largest amount of resources. It is of great significance to analyze and study its coal quality and industrial use, and it is of great significance to mine construction and coal development and utilization.

Digua No.2 Minefield; 17-2coal seam; No.3 anthracite; coal quality

P618.11

A

1008-9500(2017)07-0108-05

2017-05-19

黃鑫（1983-），女，四川資陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，從事煤炭資源與煤層氣資源評(píng)價(jià)工作。