貴州省普安縣磨田煤礦煤質(zhì)特征及評(píng)價(jià)

劉銳　徐石輝　鐘祖峰

摘要：概括了普安縣磨田煤礦晚二疊世主要可采煤層的煤質(zhì)特征，研究結(jié)果表明磨田煤礦主要可采煤層屬于低灰、高硫、低磷、高熱值（少量特高熱值）煙煤及無(wú)煙煤，具有適合于發(fā)電、民用、工業(yè)用煤，動(dòng)力用煤的煤巖煤質(zhì)特征。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)特征；煤質(zhì)評(píng)價(jià)；普安磨田；貴州

磨田煤礦位于貴州省普安縣地瓜鎮(zhèn)，轄屬地瓜鎮(zhèn)魯溝村，西起龍井頭，東至半坡，北起核桃寨，南至歹蘇。二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P₃l）是區(qū)內(nèi)唯一的含煤地層，屬陸棚潮坪沉積環(huán)境為主的碎屑巖含煤組合。根據(jù)磨田煤礦勘探地質(zhì)成果資料，對(duì)礦區(qū)主要煤層的煤質(zhì)特征綜合分析評(píng)價(jià)。

1.礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1地層及構(gòu)造

磨田煤礦及周邊區(qū)域出露地層為石炭系、二疊系、三疊系分布最廣，其余均零星分布。地面出露巖石以碳酸鹽巖為主，晚二疊世早期發(fā)育有厚數(shù)百米的火山巖系。

礦區(qū)大地位置處于上揚(yáng)子陸塊鄂湘渝黔前陸褶斷沖斷帶（Ⅲ₃），區(qū)內(nèi)主要的褶皺運(yùn)動(dòng)發(fā)生于燕山期，主要構(gòu)造線方向?yàn)楸睎|向。該區(qū)域總體上受南北方向的擠壓力，產(chǎn)生共軛剪切，形成北東向褶皺和斷裂。礦區(qū)位于青山向斜與蓮花山背斜之間，磨田煤礦處于蓮花山背斜南東翼東部，總體斷裂構(gòu)造不發(fā)育（圖1）。蓮花山背斜軸向北東向，延伸約45km，南北寬約10km，核部出露最老地層為中二疊統(tǒng)茅口組，兩翼由二疊系、三疊系地層組成，近軸部發(fā)育一系列的高角度正斷層和逆斷層，破壞了背斜的構(gòu)造形態(tài)。

1.2含煤地層

磨田煤礦含煤層位為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P₃l），厚294.05m～366.09m，含煤層16層煤層對(duì)比性較好，根據(jù)巖性及其組合、沉積特征及含煤性，以煤層C17_上頂界和C29底界劃分為三段：（1）龍?zhí)督M一段（P₃l¹）：厚度變化較大，一般厚9.32m～44.92m，平均厚30.64m。以C29底界至底部淺灰色含黏土質(zhì)沙巖或鋁土質(zhì)黏土巖底界（B5標(biāo)志層）。為灰、黃灰色中厚層狀粉沙至細(xì)沙巖、泥質(zhì)粉沙巖、粉沙質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層：夾1層～4層煤線，不含可采煤層。（2）龍?zhí)督M二段（P₃l²）：一般厚132.66m～206.02m，平均厚176.23m。以煤層C17上頂界至C29底界。為灰、淺灰及灰黃色沙巖、粉沙巖、粉沙質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉沙巖、泥巖及黑色煤層所組成的若干沉積旋回，其中大多數(shù)巖層穩(wěn)定，煤層層數(shù)因煤層穩(wěn)定性而異，該段在局部地方夾有鈣質(zhì)巖層或泥灰?guī)r透鏡體。含煤層16層，含可采煤層8層。（3）龍?zhí)督M三段（P₃l³）：一般厚120.19m～158.16m，平均厚133.88m，厚度變化不大。以煤層C17上頂界至頂部厚約1.00m～2.50m細(xì)晶灰?guī)r（對(duì)應(yīng)其他地區(qū)的長(zhǎng)興組灰?guī)r）頂界（B1標(biāo)志層）。上部為灰綠、灰色薄-中厚層沙巖及鈣質(zhì)沙巖，頂部為厚約1.00m～2.50m淺灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r；中部為深灰色中厚層鈣質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)泥巖；下部為黃色薄-中厚層狀砂巖夾少量含炭質(zhì)黏土巖。該段上部及下部在部分地段夾2層～3層煤線，不含可采煤層。

2.煤層、煤質(zhì)

2.1煤層分布

龍?zhí)督M含煤有16層，含煤層總厚7.98m～21.57m，平均總厚15.55m；含煤系數(shù)4.29%。其中C17上、C17、C19、C20、C26、C27、C28、C29八層為可采煤層，其中：全區(qū)可采煤層5層（C17上、C17、C19、C28、C29），分布于龍?zhí)督M中上部及下部；大部可采煤層2層（C20、C27），局部可采煤層1層（C26），分布于龍?zhí)督M中上部及中下部；可采煤層總厚度6.58m～15.87m，平均總厚11.61m，可采煤層含煤系數(shù)2.10%～4.88%，平均3.13%；具零星可采點(diǎn)的不可采煤層5層（c3、C12、C25、C29上、C30）；其余煤層均未達(dá)到可采厚度。主要可采煤層區(qū)內(nèi)較連續(xù)穩(wěn)定，厚度具有一定變化，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，煤層為較穩(wěn)定類型。

2.2煤質(zhì)特征

（1）宏觀煤巖類型。礦區(qū)內(nèi)各煤層以亮煤、少量暗煤夾少量鏡煤和絲炭透鏡體，煤巖類型主要為半亮型、半暗型，半暗一半亮型次之，少量暗淡型。各煤層煤巖成分及類型詳見(jiàn)表1。

（2）微觀煤巖特征。根據(jù)煤巖鑒定資料，煤的顯微組分含有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分，有機(jī)組分包括鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組兩大類，見(jiàn)表2。

（3）煤的變質(zhì)階段。礦區(qū)內(nèi)各主要煤層鏡煤最大反射率（R°max%）最小為0.83%，最大為1.80%；主要煤層浮煤揮發(fā)分（V，daf）最小為9.35%，最大為12.01%，平均10.58%，表明礦區(qū)可采煤層的變質(zhì)程度較高，變質(zhì)階段為Ⅱ，為貧煤（PM）及無(wú)煙煤（WY3）（表3）。

（4）煤的工業(yè)分析。礦區(qū)8層煤的物理性質(zhì)大致相同，宏觀煤巖特征為黑色塊煤，半暗至半亮型、半亮型，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀至似層狀構(gòu)造，各可采煤層煤質(zhì)工業(yè)分析見(jiàn)表4。

綜上可知，C17上煤為中灰、低揮發(fā)分、中高硫分、中高發(fā)熱量貧煤；C17為中灰、低揮發(fā)分、中高硫分、中高發(fā)熱量貧煤；C19為中灰、低揮發(fā)分、高硫分、中高發(fā)熱量、貧煤；C20為中灰、低揮發(fā)分、高硫分、中高發(fā)熱量、貧煤；C26為中灰、低揮發(fā)分、高硫分、中發(fā)熱量貧煤；C27為中灰、特低揮發(fā)分、高硫分、中高發(fā)熱量無(wú)煙煤；C28為中灰、低揮發(fā)分、高硫分、中高發(fā)熱量貧煤；C29為中灰、低揮發(fā)分、高硫分、中高發(fā)熱量貧煤。

（5）稀散、放射性元素分析。原煤鍺（Ge）：區(qū)內(nèi)含量為0～20×10^-6，平均含量為3.17×10^-6，根據(jù)《煤中鍺含量分級(jí)》（MT/T967-2005）標(biāo)準(zhǔn)，屬低鍺煤（LGe）。原煤鎵（Ga）：區(qū)內(nèi)含量為0～25×10^-6，平均含量為10.63×10^-6。原煤鈾（U）：區(qū)內(nèi)含量為0～3×10^-6，平均含量為1.37×10^-6。原煤五氧化二釩（V205）：區(qū)內(nèi)含量為10×10^-6～259×10^-6，平均為114.08×10^-6。

以上與煤共伴生的稀散、放射性元素均達(dá)不到工業(yè)品位的要求，無(wú)開(kāi)采利用價(jià)值。

（6）有害元素。煤中有害元素主要為硫、磷、砷、氟、氯等元素，區(qū)內(nèi)可采煤層原煤有害元素含量如下：①原煤磷（P）：全區(qū)磷含量在0.00%～0.09%之間，平均含量為0.016%，根據(jù)《煤中磷分分級(jí)》（GB/T20475.1-2006）標(biāo)準(zhǔn)，屬低磷煤（P一2）。②原煤砷（As）：全區(qū)砷含量為0.0～114×10^-6，平均含量為26.71×10^-6，依據(jù)《煤中砷含量分級(jí)》（MT/T803-1999），本區(qū)煤層屬四級(jí)含砷煤（ⅣAs）。③原煤氟（F）：全區(qū)氟含量為88×10^-6～312×10^-6，平均含量為190.98×10^-6，依據(jù)《煤中氟含量分級(jí)》（MT/T966-2005）標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)煤層屬中氟煤（MF）。④原煤氯（C1）：全區(qū)氯含量為0.00%-0.04%，平均含量為0.02%，根據(jù)《煤中氯含量分級(jí)》（GB/T20475.2-2006）標(biāo)準(zhǔn)，屬特低氯煤（CL-1）。

（7）熱穩(wěn)定性。礦區(qū)內(nèi)C17_上、C17、C19、C20、C28、C29作原煤熱穩(wěn)定性試驗(yàn)樣共12件。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明TS₊的值為69.24%～87.18%，平均76.06%；TS_3-6為10.18%～20.46%，平均17.17%；TS_-3為2.55%～12.02%，平均6.78%。根據(jù)《煤的熱穩(wěn)定性分級(jí)》（MT/T560-2008）分級(jí)，區(qū)內(nèi)C17上、C17、C19、C20、C29屬于中高熱穩(wěn)定性煤（MHTS），C28屬于高熱穩(wěn)定性煤（HTS）。

（8）可磨性（HGL）。對(duì)礦區(qū)C17上、C17、C19、C20、C27、C28、C29煤層取原煤可磨性試驗(yàn)樣12件，C17上煤層可磨性指數(shù)（HGI）平均值為97.5；C17煤層可磨性指數(shù)（HGI）平均值為116；c19煤層可磨性指數(shù)平均值為101；C20煤層可磨性指數(shù)平均值為117；C28煤層可磨性指數(shù)平均值為103.5；C29煤層可磨性指數(shù)平均值為95.67。按《煤的哈氏可磨性指數(shù)性分級(jí)》（MT/T852-2000）分級(jí)，C17、C19、C20、C27、C28煤層屬于極易磨煤（UEG），C17_上、C29煤層屬于易磨煤（EG）。

3.煤的用途評(píng)價(jià)

礦區(qū)煤炭主要屬低灰、高硫、低磷、高熱值（少量特高熱值）煙煤及無(wú)煙煤，可用于發(fā)電、民用、工業(yè)用煤，動(dòng)力用煤等。因各煤層含硫和含砷高，建議開(kāi)采中，注意采取脫硫脫砷措施，防止對(duì)環(huán)境污染和地砷病的發(fā)生。建議經(jīng)過(guò)洗選來(lái)降低煤中的硫含量，必要時(shí)可經(jīng)過(guò)洗選脫硫或動(dòng)力配煤，以降低煤中的硫含量，減少煤燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴竞脱趸笮纬闪蛩釋?duì)鍋爐、管道的腐蝕。