貴州省鎮(zhèn)寧縣大營煤礦硫分特征及沉積環(huán)境研究

劉學(xué)武

摘要：介紹了大營煤礦區(qū)地質(zhì)、含煤地層巖相組合、煤層及煤質(zhì)特征概況，對(duì)可采煤層硫元素質(zhì)量分級(jí)、可采煤層形態(tài)硫、硫分在垂向及水平面上的變化規(guī)律等方面進(jìn)行煤中硫元素的分析，并結(jié)合礦區(qū)黃鐵礦賦存狀態(tài)對(duì)該區(qū)煤礦的沉積環(huán)境進(jìn)行討論，指出區(qū)內(nèi)可采煤層在成煤時(shí)處于與海水有關(guān)的三角洲、瀉湖等泥炭沼澤環(huán)境。

關(guān)鍵詞：煤礦;煤層;煤質(zhì)特征;煤中硫;沉積環(huán)境

貴州是我國統(tǒng)一規(guī)劃的云貴煤炭生產(chǎn)基地的主要省份，該基地煤炭大部分可以調(diào)出供應(yīng)周邊的中南及東部沿海地區(qū)。煤炭資源的勘查與研究對(duì)資源的開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到積極的作用，筆者通過對(duì)大營煤礦的勘探工作，對(duì)煤中硫分進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)礦區(qū)煤炭的沉積環(huán)境進(jìn)行討論。

1.礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)在大地構(gòu)造單元上屬揚(yáng)子陸塊黔北隆起六盤水?dāng)嘞萃幈蔽飨驑?gòu)造變形區(qū)東側(cè)，大煤山背斜中段南西翼，背斜呈北北西向展布，礦區(qū)內(nèi)地層傾向南西，傾角8°-20°，發(fā)育兩條正斷層（F1、F2），對(duì)可采煤層有破壞。礦區(qū)出露地層有二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組、龍?zhí)督M、長興一大隆組，三疊系下統(tǒng)夜郎組第一段及第四系。出露巖性主要為玄武巖類、碳酸鹽巖類及碎屑巖類。

2.含煤地層巖相組合特征

區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P31），底部與峨眉山玄武巖呈假整合接觸，頂與長興組整合接觸。中上部為灰、深灰、灰黑色薄至中層粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖，灰色中至厚層粉砂巖、含鈣質(zhì)細(xì)粒巖屑砂巖夾含礫砂巖、灰?guī)r及煤層;底部為灰、深灰色中厚層中灰?guī)r夾深灰色薄層狀粘土巖及煤線。具條帶、條紋構(gòu)造，發(fā)育水平層理、波狀層理、脈狀層理、透鏡狀層理。有穩(wěn)定或較穩(wěn)定的灰?guī)r標(biāo)志層4層，含煤12層-20層，其中可采煤層3層，均位于龍?zhí)督M中部，即C7、C10、C17煤層。該組厚度460m-5lOm，平均厚486m。主要由泥炭沼澤相、分流河道相、前三角洲、三角洲前緣相及沼澤相組成。垂相上，分為三種巖性組合，煤系地層底界至C17煤層底，平均厚146.69m，為前三角洲相和三角洲前緣相組成，不含可采煤層;C17煤層底至B1標(biāo)志層底，此段平均厚度169.75m，由前三角洲相及泥炭沼澤相組成，含可采煤層3層;B1標(biāo)志層頂至長興一大隆組底界，平均厚度98.60m，為三角洲的廢棄期，發(fā)育潮坪相、潮道相及泄湖相，不含可采煤層。

3.煤層特征

礦區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P31），共含煤（線）12層-20層，煤層平均總厚10.5lm，含煤系數(shù)0.023%;含可采煤層3層，煤層平均總厚5.3lm，可采含煤系數(shù)0.01%，其中單層厚度大于0.8m的全區(qū)可采煤層3層，可采煤層編號(hào)由上至下編號(hào)為C7、C10、C17。各可采煤層穩(wěn)定性參數(shù)、評(píng)價(jià)情況、分布及組合特征詳見表1。

4.煤質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)煤的顏色為黑色一灰黑色，光澤以玻璃光澤為主，次為瀝青光澤，少量似金屬光澤;形狀以碎塊狀、粉狀為主;結(jié)構(gòu)以細(xì)一中條帶狀結(jié)構(gòu);硬度為半堅(jiān)硬、松軟狀;內(nèi)生和外生裂隙發(fā)育，充填有薄膜狀及網(wǎng)格狀方解石;斷口以參差狀為主，少數(shù)為平坦?fàn)罴柏悮?黃鐵礦為結(jié)核狀、星散狀，分布不均。宏觀煤巖類型：區(qū)內(nèi)各煤層多以半亮煤、暗煤為主，夾少量鏡煤和絲炭條帶，煤巖類型主要為半亮型煤、半暗型煤，少量半亮一半暗型煤和暗淡型煤。煤的顯微煤巖組分由有機(jī)組分和無機(jī)組分組成，有機(jī)組分主要分為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組兩大類;無機(jī)組分主要以氧化物類礦物為主，粘土類及硫化物類礦物次之，含少量的碳酸鹽類礦物;各煤層變質(zhì)程度均為貧煤（PM）。區(qū)內(nèi)可采煤層屬中灰分、低揮發(fā)份、高硫煤、中熱值發(fā)熱量煤，各可采煤層的煤質(zhì)特征詳見表2。

5.煤中硫分分析與評(píng)價(jià)

5.1可采煤層硫元素質(zhì)量分級(jí)

各可采煤層硫分特征、降硫率及質(zhì)量分級(jí)統(tǒng)計(jì)見表3。

從表3得出，原煤干燥基含硫量為1. 84%-18.41%，全區(qū)平均值為5.62%。浮煤干燥基含硫量為1.39% -5.29%，全區(qū)平均值為3.02%。根據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)》GB/T15224-2010第2部分：硫分的規(guī)定，礦區(qū)內(nèi)可采煤層均屬高硫煤，浮煤全硫與原煤全硫的比值（Sop）為0.53-0.55，全區(qū)為0.54。各煤層降硫率為45%-47%，全區(qū)平均降硫率為46%。區(qū)內(nèi)可采煤層理論脫硫的預(yù)測(cè)參數(shù)Sop為0.54，可獲得46%的脫硫率，因此區(qū)內(nèi)可采煤層屬較難脫硫煤。

5.2可采煤層形態(tài)硫分析

全區(qū)形態(tài)硫分析統(tǒng)計(jì)見表4。

在分析形態(tài)硫的31件樣品中，全硫（St，d）平均含量為4.7go-/o，硫化鐵硫（Sp，d）含量為3.85%，占總硫分的80.37%，硫酸鹽硫（Ss，d）含量為0.17%，占總硫分的3.56%，有機(jī)硫（So，d）含量為0.77%，占總硫分的16.07%。說明原煤中的硫主要以硫化鐵的形態(tài)存在，說明原煤中的硫易洗選。

5.3可采煤層硫分變化規(guī)律

（1）硫分在垂向上的變化規(guī)律。大營煤礦區(qū)可采煤層硫分垂向上變化關(guān)系見圖1。由圖1可看出上部煤層硫分含量較低，中部煤層硫分較高，C10煤層以下硫分降低，變化較大。

（2）硫分在水平面上的變化規(guī)律。C7煤層硫分為2.57% -6.95%，平均為3.94%，屬高硫煤。全區(qū)大部分為高硫煤，硫分分布在平面上變化較小;C10煤層原煤硫分為2.07% -10.00%，平均6.20%，屬高硫煤，硫分分布趨勢(shì)在平面上表現(xiàn)為礦區(qū)中部高，往北西、南東變低;C17煤層原煤硫分為1 .84%-18.41%，平均5.65%，屬高硫煤，硫分分布趨勢(shì)在平面上表現(xiàn)為礦區(qū)中部低，往北西增高。

6.成煤環(huán)境討論

通常認(rèn)為煤中硫與沉積環(huán)境相關(guān)，陸相區(qū)煤中硫含量最低，海陸交互相次之，海相區(qū)則更高。礦區(qū)內(nèi)煤層均屬高硫煤，硫的存在形式以硫化物硫?yàn)橹?，硫化物礦物為黃鐵礦，黃鐵礦以結(jié)核狀、細(xì)脈狀、微細(xì)粒浸染狀賦存于煤層中。硫鐵礦的形成是在泥炭化過程中，S042-在還原細(xì)菌作用下還原成H2S，H2S再與泥炭中Fe2+結(jié)合形成硫鐵礦，可見在泥炭化早期海水的浸入是高硫煤形成的重要條件。從各可采煤層硫分特征及分布規(guī)律中可得出，區(qū)內(nèi)煤層的成煤環(huán)境主要是與海水有關(guān)的三角洲相、瀉湖相等的泥炭沼澤環(huán)境。

7.結(jié)語

貴州省鎮(zhèn)寧縣大營煤礦可采煤層均屬高硫煤，煤中的硫主要以硫化鐵的形態(tài)存在，易洗選。在今后開發(fā)過程中應(yīng)采取相關(guān)洗選措施，從源頭減少S02的排放，以達(dá)到資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的目的;區(qū)內(nèi)煤層的成煤環(huán)境主要是與海水有關(guān)的三角洲相、瀉湖相等的泥炭沼澤環(huán)境。

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