黔北安洛一礦煤層特征分析

胡劉鑫

（貴州省煤田地質(zhì)局一一三隊，貴州貴陽550081）

貴州省是我國的煤炭資源大省之一[1]，黔北煤田是貴州省重要的產(chǎn)煤煤田，安洛一礦位于黔北煤田腹地，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）是主要含煤地層。安洛一礦位于金沙縣西南的安洛苗族彝族滿族鄉(xiāng)境內(nèi)，區(qū)內(nèi)有多條村級公路與主要公路相通，交通方便。未有前人對安洛一礦的斷裂構(gòu)造和煤質(zhì)特征做過基礎(chǔ)分析，也未對區(qū)內(nèi)的煤層特征進行系統(tǒng)評價。為此，本文結(jié)合該區(qū)煤田地質(zhì)勘查基礎(chǔ)地質(zhì)資料與部分實驗測試資料，探討安洛一礦的煤層特征。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上處于揚子準(zhǔn)地臺、黔北臺隆、遵義斷拱、畢節(jié)北東東向構(gòu)造變形區(qū)，黔北煤田由西北向東南主要褶皺依次有法拉沖背斜、可樂向斜、婁山背斜、金沙向斜、新站向斜等，斷裂不發(fā)育，僅背斜軸部見少量走向斷裂。安洛一礦位于該弧狀褶皺帶之婁山背斜南東翼西南段。區(qū)內(nèi)出露地層為二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，各組段地層巖性特征由老至新有中二疊統(tǒng)茅口組（P2m），上二疊統(tǒng)長興組（P3c）、龍?zhí)督M（P3l），下三疊統(tǒng)茅草鋪組（T1m）、夜郎組（P3y），第四系（Q）。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）為區(qū)域內(nèi)主要含煤地層，其分布廣泛，發(fā)育良好，為一套以陸相為主的海陸交互相含煤沉積。

區(qū)內(nèi)總體呈單斜構(gòu)造，沿走向、傾向皆有寬緩的波狀起伏。地層走向NE向，傾向SE，傾角一般10°左右。斷層稀少，次級褶曲不發(fā)育，沿傾向受礦區(qū)南部褶皺影響有少量褶曲，位于白馬洞至爛蒲塘的大溝，走向NNE，延伸長度4.6km，寬緩不對稱褶曲，次級小褶皺有安洛河向斜、安洛河背斜，煤層產(chǎn)狀有一定變化，兩翼地層產(chǎn)狀3°～14°。

2 可采煤層與煤層對比

研究區(qū)內(nèi)含煤地層為龍?zhí)督M（P3l），煤組厚度97.70～138.69m，平均厚106.97m，含煤7～16層，含可采煤層5～7層，煤層總厚度5.88～12.92m，平均9.63m，含煤系數(shù)9.00%。含可采煤層5層（4#、5#、9#、14#、15#），可采煤層總厚度2.65～16.28m，平均6.66m，可采含煤系數(shù)6.20%?？刹擅簩影l(fā)育特征詳見表1。

2.1 可采煤層

根據(jù)施工的鉆孔情況，并結(jié)合勘查資料分析，區(qū)內(nèi)含煤地層為龍?zhí)督M（P3l），可采煤層5層（4#、5#、9#、14#、15#），其中，全區(qū)可采煤層1層（9#），大部可采煤層2層（5#、15#），局部可采煤層2層（4#、14#），可采總厚度平均6.66m。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）為區(qū)內(nèi)含煤地層，底部與茅口灰?guī)r假整合接觸，頂與長興灰?guī)r整合接觸，含煤地層內(nèi)部均為連續(xù)沉積。

（1）4#煤層：可采面積5.886km2，可采指數(shù)為61%。煤層全層厚度0～6.54m，平均厚度為1.30m。結(jié)構(gòu)較簡單，總體趨勢中間厚，東南部及西北部薄，屬局部可采較穩(wěn)定煤層。

表1 研究區(qū)可采煤層基本特征

（2）5#煤層：可采面積8.954km2，可采指數(shù)為93%，煤層全層厚度0.48～4.27m，平均厚度為1.71m。結(jié)構(gòu)較簡單，總體趨勢厚度變化不大，只在局部不可采，屬大部可采較穩(wěn)定煤層。

（3）9#煤層：可采面積9.409km2，可采指數(shù)為98%，煤層全層厚度0.69～2.39m，平均厚度為1.29m。結(jié)構(gòu)較簡單，總體趨勢厚度變化不大，中部稍厚，兩邊薄，只有個別地點不可采，屬全區(qū)可采穩(wěn)定煤層。

（4）14#煤層：可采面積 6.091km2，可采性指數(shù)為63%。煤層全層厚度0.60～1.49m，平均厚度為0.99m。結(jié)構(gòu)較簡單，總體趨勢變化南北為不可采，中間厚，屬局部可采較穩(wěn)定煤層。

（5）15#煤層：可采面積 8.988km2，可采性指數(shù)為94%。煤層全層厚度0.43～1.59m，平均厚度為1.37m。結(jié)構(gòu)較簡單，總體趨勢厚度變化不大，只在局部不可采。屬大部可采較穩(wěn)定煤層。

各煤層頂板巖性以粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r為主，局部見泥質(zhì)粉砂巖、局部泥質(zhì)粉砂巖，細砂巖。底板巖性以粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，15#煤底板見鋁土巖，個別點見炭質(zhì)泥巖。

2.2 煤層對比

通過對煤巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態(tài)異常及特殊形態(tài)組合關(guān)系對比，在龍?zhí)督M（P3l）內(nèi)共確立了5個標(biāo)志層，作為煤層對比的依據(jù)。①標(biāo)一（B1）。深灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，厚0.69～2.54m，一般厚1.69m，距龍?zhí)督M頂界1.04～3.40m，一般1.98m左右，全區(qū)穩(wěn)定。②標(biāo)二（B2）。深灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，夾粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，少數(shù)為1層灰?guī)r，個別點為鈣質(zhì)砂巖，厚0～1.69m，一般0.78m，較穩(wěn)定。③標(biāo)三（B3）。位于4#煤層之上，深灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，泥晶結(jié)構(gòu)，個別點相變?yōu)殁}質(zhì)泥巖，厚0.55～1.87m，一般1.01m左右，較穩(wěn)定。④標(biāo)四（B4）。位于煤系下部14#煤層之下15#煤層之上，為深灰色薄—中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，個別點為含動物化石的泥巖，厚0～1.79m，一般0.73m，較穩(wěn)定。⑤標(biāo)五（B5）。位于煤系下部15#煤層之下，為鋁土巖，白灰色，塊狀，富含團塊狀，星散狀黃鐵礦，與下伏茅口灰?guī)r假整合接觸。全區(qū)穩(wěn)定。

通過對煤、巖層物性曲線對比：4#、5#煤層：B1灰?guī)r作為長興組（P3c）與煤系的分界標(biāo)志，電阻率曲線表現(xiàn)為不規(guī)則的箱形單峰，B1灰?guī)r底板巖層，所含泥質(zhì)較重，伽馬伽馬曲線有突起異常；4#、5#煤層的間距變化比較大，各方法曲線均表現(xiàn)為不規(guī)則的單峰狀，4#煤層的幅寬較比5#煤層略窄；5#煤層下伏地層中有2小層煤，在伽馬伽馬曲線上表現(xiàn)為2個小單峰（圖1）。

圖1 4#、5#煤層曲線特征圖

9#煤層：各方法曲線均表現(xiàn)為單峰狀，其下伏地層6～7m處有一層薄煤線，各方法曲線的幅值要小于9#煤層，薄煤線底板是一套砂巖層，其電阻率曲線的幅值要略高于9#煤層（圖2）。

14#、15#煤層：14#煤層對應(yīng)的各方法曲線幅值略高于15#煤層，曲線反映為上低下高的多級狀；15#煤層下伏有標(biāo)5鋁土巖，是對比15#煤層的主要標(biāo)志（圖3）。

3 煤質(zhì)特征

3.1 煤的物理性質(zhì)

圖2 9#煤層曲線特征圖

圖3 14#、15#煤層曲線特征圖

研究區(qū)內(nèi)煤的顏色為黑色，主要為塊狀、碎塊狀；各煤層結(jié)構(gòu)主要為細—中條帶狀，少量寬條帶狀和線理狀；玻璃—似金屬光澤；斷口主要為貝殼狀、棱角狀、階梯狀、參差狀；內(nèi)生裂隙發(fā)育，充填有粘土質(zhì)礦物，14#、15#煤還充填有黃鐵礦和方解石。全區(qū)各煤層多以亮煤為主，鏡煤、暗煤次之，偶見透鏡狀絲炭及線理；煤巖類型主要為半亮型，半亮—半暗型次之，少量半暗—半亮型。鏡煤最大反射率（R°max%）為3.62%～3.75%，平均為3.69%。顯微硬度為3.89～4.04N/mm2，平均為3.96N/mm2，全區(qū)各煤層自上而下其反射率和顯微硬度逐漸遞增。煤質(zhì)變化階段為ⅦI階段。

3.2 煤巖類型

3.2.1 宏觀煤巖特征

全區(qū)各煤層多以亮煤為主，鏡煤、暗煤次之，偶見透鏡狀絲炭及線理；煤巖類型主要為半亮型，半亮—半暗型次之，少量半暗—半亮型。各煤層煤巖成分及類型詳見表2。

3.2.2 微觀煤巖特征

（1）有機組分：鏡質(zhì)組多為基質(zhì)鏡質(zhì)體及透鏡狀、細條帶狀均質(zhì)鏡質(zhì)體，少量結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體及碎屑鏡質(zhì)體。其含量為79.49%～85.77%，平均為81.45%。惰質(zhì)組多見透鏡狀或不規(guī)則狀半絲質(zhì)體、氧化絲質(zhì)體，部分碎屑惰質(zhì)體，少量微粒體，亦見粗粒體，偶見分泌體、真菌體。其含量為14.23%～20.51%，平均為18.55%。

表2 宏觀煤巖特征一覽表

（2）無機組分：無機組分主要以粘土礦物為主，氧化物及碳酸鹽礦物次之，含少量的硫化物。無機組分含量為11.96%～25.01%，平均為16.60%。粘土類礦物多為團塊狀、浸染狀產(chǎn)出，部分呈細條帶狀、斑點狀分散分布，少量呈透鏡狀沿層面分布及充填胞腔。含量為5.10%～22.45%，平均為10.10%。氧化物類主要為石英，多呈微細粒狀、細粒狀分散分布，少量呈不規(guī)則粒狀及充填胞腔。含量為0.85%～4.72%，平均為2.63%。碳酸鹽類主要為方解石，呈細脈狀充填于裂隙、裂縫或孔隙中。含量為0.23%～7.24%，平均為2.58%。硫化物類主要為黃鐵礦。多呈微粒狀、球粒狀、細粒狀分散分布，少量充填胞腔；4#、15#煤層部分呈莓粒狀、結(jié)核狀產(chǎn)出，含量為0.46%～2.57%，平均為1.30%。

由煤巖鑒定成果（表3）得知，各煤層的鏡質(zhì)體和惰質(zhì)體含量總和為100%，均大于95%，確定區(qū)內(nèi)可采煤層微觀煤巖類型均為微鏡惰煤。

3.3 化學(xué)性質(zhì)

3.3.1 工業(yè)分析

研究區(qū)水分：可采煤層以14#煤層最低，為1.57%；最高為4#煤層，為1.86%?？刹擅簩痈∶阂?5#煤層最低，為1.41%；最高為14#煤層，為1.69%。

研究區(qū)灰分：4#煤原煤灰分含量為11.72%～41.76%，平均值為21.96%；浮煤灰分含量為6.22%～8.34%，平均值為7.49%。5#煤原煤灰分含量為17.73%～47.62%，平均值為25.36%；浮煤灰分含量為5.85%～10.64%，平均值為7.99%。9#煤原煤灰分含量為17.94%～42.25%，平均值為23.59%；浮煤灰分含量為7.39%～10.11%，平均值為8.59%。14#煤原煤灰分含量為18.84%～48.50%，平均值為27.09%；浮煤灰分含量為6.57%～9.41%，平均值為7.99%。15#煤原煤灰分含量為20.41%～37.08%，平均值為28.99%；浮煤灰分含量為6.19%～8.83%，平均值為7.76%。區(qū)內(nèi)可采煤層中，原煤灰分平均值均處于21.96%～28.99%之間，均為中灰煤[2]。

表3 煤巖鑒定成果表

4#煤原煤揮發(fā)分含量為6.24%～11.60%，平均值為7.44%；浮煤揮發(fā)分含量4.75%～5.97%，平均值為5.46%。5#煤原煤揮發(fā)分含量為6.27%～9.49%，平均值為7.48%；浮煤揮發(fā)分含量為5.10%～6.00%，平均值為5.55%。9#煤原煤揮發(fā)分含量為5.84%～8.98%，平均值為6.74%；浮煤揮發(fā)分含量為4.99%～5.65%，平均值為5.28%。14#煤原煤揮發(fā)分含量為5.81%～10.14%，平均值為7.34%；浮煤揮發(fā)分含量為4.70%～5.61%，平均值為5.13%。15#煤原煤揮發(fā)分含量為6.24%～11.80%，平均值為8.28%；浮煤揮發(fā)分含量為4.78%～6.19%，平均值為5.25%。區(qū)內(nèi)可采煤層均為特低揮發(fā)分煤（SLV）[3]。

4#煤層的固定碳含量平均為92.56%，5#煤層的固定碳含量平均為92.55%，9#煤層的固定碳含量平均為92.60%，14#煤層的固定碳含量平均為92.55%，15#煤層的固定碳含量平均為91.68%，區(qū)內(nèi)可采煤層均為高固定碳煤[4]。

3.3.2 全硫

區(qū)內(nèi)可采煤層原煤全硫含量最低為2.13%（9#煤層），最高為6.16%（14#煤層）；浮煤全硫（St,d）：浮煤全硫含量最低為0.79%（9#煤層），最高為1.70%（15#煤層）。區(qū)內(nèi)可采煤層硫分分級為：4#煤層為中高硫煤，5#煤層為中高硫煤，9#煤層為中高硫煤，14#煤層為高硫煤，15#煤層為高硫煤[5]（表4）。

表4 硫分分級評價表

3.3.3 煤的發(fā)熱量

發(fā)熱量是評價煤炭是否可以作為動力用煤的重要指標(biāo)。區(qū)內(nèi)可采煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr,d）為15.04～31.19MJ/kg，平均為25.37MJ/kg。其中4#煤層為19.16～31.19MJ/kg，平均為27.00MJ/kg；5#煤層為17.70～28.68MJ/kg，平均為 25.79MJ/kg；9#煤層為19.10～28.83MJ/kg，平均為 26.52MJ/kg；14#煤層為15.04～28.09MJ/kg，平均為 24.66MJ/kg；15#煤層為16.41～27.38MJ/kg，平均為22.88MJ/kg。14#、15#煤屬于中熱值煤（MQ），4#、5#、9#煤屬于高熱值煤（HQ）[6]。

4 結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)含煤地層為龍?zhí)督M，含可采煤層3層。煤層厚度除5#煤層變化較大外均??；4#、5#、9#煤層結(jié)構(gòu)簡單，14#、15#煤層結(jié)構(gòu)中等；4#、5#、9#煤層煤質(zhì)變化小，14#、15#煤層煤質(zhì)變化中等；4#、14#煤層局部可采，9#煤層全區(qū)可采，5#、15#煤層大部可采；厚度變異系數(shù)依次為 10%、70%、17%、11%、6.5%；4#、5#、14#、15#煤層屬較穩(wěn)定煤層，9#煤層屬穩(wěn)定煤層。煤體結(jié)構(gòu)多為碎塊狀或粉粒狀為主，宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，煤巖類型半暗—半亮型；微觀煤巖屬于微鏡惰煤。

（2）區(qū)內(nèi)可采煤層均屬于中灰煤，4#、5#、9#煤層屬于中高硫煤、高熱穩(wěn)定性煤，14#、15#煤層屬于高硫煤；4#、5#、9#煤層屬于高熱值煤、特低揮發(fā)分煤層，14#、15#煤層屬于中熱值煤、特低揮發(fā)分煤層。

[1] 中國煤田地質(zhì)總局.中國煤炭資源預(yù)測與評價[M].北京:科學(xué)出版社，2001．

[2]GB/T15224.1-2004煤炭質(zhì)量分級（第1部分：灰分）[S].北京:國家標(biāo)準(zhǔn)局，2010．

[3] MT/T849-2000煤的干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率分級[S].北京:國家煤炭工業(yè)局，2000．

[4]MT/T561-2008煤的固定碳分級[S].北京:國家煤炭工業(yè)局，2008．

[5]GB/T15224.2-2004煤炭質(zhì)量分級（第2部分：硫分）[S].北京:國家標(biāo)準(zhǔn)局，2010．

[6]GB/T15224.3-2004煤炭質(zhì)量分級（第3部分：發(fā)熱量）[S].北京:國家標(biāo)準(zhǔn)局，2010．