貴州關(guān)嶺縣沙營鎮(zhèn)亞隴煤礦可采煤層煤質(zhì)特征分析

摘要：亞隴煤礦共有5、10、16、19、31、33號6層可采煤層，本文分析了各可采煤層的煤巖特征、化學(xué)性質(zhì)及工藝性能。分析結(jié)果表明半亮型煤為礦區(qū)的主要可采煤層宏觀煤巖類型，微觀煤巖類型皆為微鏡惰煤?？刹擅簩佣嗑哂兄谢?、低揮發(fā)分、高硫、中高固定碳，低磷、特低氯、特低砷等煤質(zhì)特征。具有中-高發(fā)熱量、易可磨、中-高熱穩(wěn)定性、弱還原性、弱至中等結(jié)渣、易洗選等工藝性能。

Abstract： Yalong Coal Mine has 6 minable coal seams： 5#， 10#， 16#， 19#， 31# and 33#. This paper analyzes the coal characteristics， chemical properties and technological performance of each minable coal seam. The analysis results show that semi-bright coal is the main mineable coal seam macro coal and rock type in the mining area， and the micro coal rock type is all micro-mirror inert coal. Mineable coal seams mostly have the characteristics of medium ash， low volatile matter， high sulfur， medium and high fixed carbon， low phosphorus， ultra-low chlorine and ultra-low arsenic. It has the process performance of medium to high calorific value， easy to grind， medium-high thermal stability， weak reducibility， weak-medium slagging and easy cleaning.

關(guān)鍵詞：煤巖特征;煤質(zhì)特征;工藝性能

Key words： coal rock characteristics;coal quality characteristics;process performance

中圖分類號：P618.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0184-03

1? 地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)概況

亞隴煤礦礦區(qū)預(yù)留范圍位于關(guān)嶺縣城北西部沙營鎮(zhèn)北約2km，直距關(guān)嶺縣城28km，距沙營鎮(zhèn)政府所在地5km，永寧—沙營縣級公路通過礦區(qū)，320國道通過礦區(qū)邊緣的永寧鎮(zhèn)，經(jīng)永寧鎮(zhèn)上滬昆高速公路至貴陽、安順等，交通較方便。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

礦區(qū)區(qū)域上屬于六盤水煤田，位于揚子準地臺陸塊（Ⅰ級）黔北隆起（Ⅱ級）六盤水斷陷（Ⅲ級）內(nèi)，礦區(qū)構(gòu)造位置處于茅口背斜南翼的西部，礦區(qū)內(nèi)地層有些波狀起伏，地層走向呈近E-W向，傾向近S，傾角26～45°，一般35°，為一單斜構(gòu)造。地表及井下開采未見斷層，僅在ZK102和303號鉆孔揭露隱伏斷層各一條。礦區(qū)內(nèi)及周邊出露地層從老到新有二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）、上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）、永寧鎮(zhèn)組（T1yn）及第四系（Q）。

1.3 含煤層特征

礦區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，平均厚度為465.67m。含煤層15～22層，一般18層左右，含煤總厚6.99～16.63m，平均13.63m。含可采煤層6層，分布在龍?zhí)督M上、下段，可采煤層總厚度4.20～11.94m，平均8.53m。根據(jù)鉆孔資料綜合分析、對比，礦區(qū)內(nèi)共6層可采煤層，可采總厚度4.20～11.94m，平均8.53m。其中，全區(qū)可采煤層為5、10、31、33號，大部可采煤層為16、19號。

2? 可采煤層煤質(zhì)特征

2.1 煤的物理性質(zhì)及煤巖類型

2.1.1 煤的物理性質(zhì)

黑色、灰黑色為礦區(qū)內(nèi)各可采煤層色;區(qū)域內(nèi)上部煤以塊狀為主，下部以粉狀為主，少量碎塊狀;以中、細條帶狀結(jié)構(gòu)為主，寬條帶狀結(jié)構(gòu)的占小部分;光澤主要呈玻璃色，光澤呈金屬色的占少數(shù);斷口主要為參差狀，少量貝殼狀、棱角狀;內(nèi)、外生裂隙較發(fā)育，充填薄膜狀、網(wǎng)狀、脈狀方解石。

2.1.2 煤巖類型

礦區(qū)內(nèi)各可采煤層宏觀煤巖以半亮型成分及類型為主，半亮和半暗型煤為少部分，鏡煤及絲炭夾有少量，微鏡惰煤是微觀煤巖類型。

礦區(qū)內(nèi)各可采煤層鏡煤反射率（R°max%）最小1.64%（3號煤層），最大2.00%（31號煤層），平均為1.85%。礦區(qū)內(nèi)可采煤層鏡煤最大反射率值呈現(xiàn)增大趨勢是由煤層埋藏深度的增加影響的，說明煤的變質(zhì)程度高，且在逐漸增強，變質(zhì)階段為Ⅵ。

2.2 煤的化學(xué)性質(zhì)及變化規(guī)律

2.2.1 化學(xué)組成

全礦區(qū)各可采煤層原煤空氣干燥基煤水分（Mad）為0.63～3.23%，平均為1.48%，其中5號煤層最低， 33號煤層最高。全礦區(qū)各可采煤層原煤干燥基灰分產(chǎn)率為10.24～45.12%，平均23.88%。浮煤干燥基灰分產(chǎn)率為4.15～10.52%，平均為6.61%。5、10、16、19、31、33號煤均屬中灰煤（MA）。原煤干燥基全硫為1.34～8.52%，平均4.51%。各可采煤層浮煤干燥基全硫為1.15～4.06%，平均1.90%。礦區(qū)內(nèi)可采煤層均屬高硫煤（HS）。礦區(qū)內(nèi)原煤中的硫主要以無機的黃鐵礦硫形態(tài)存在，為易脫硫煤層。原煤揮發(fā)分產(chǎn)率為10.87～18.97%，平均為16.35%。其中，礦區(qū)內(nèi)各可采煤均屬低揮發(fā)分煤（LV）。有害元素原煤磷（P）：含量為0.003～0.038%，平均0.016%，礦區(qū)內(nèi)5號煤屬特低磷煤（P-1），10、16、19、31、33號煤均屬低磷煤（P-2）。原煤砷（As）：含量為1.2～8.0×10-6，平均3.7×10-6，礦區(qū)內(nèi)5、10、19、31、33號煤屬特低砷煤（As-1），16號煤屬低砷煤（As-2）。原煤氯（Cl）：含量為0.009～0.023%，平均0.014%，礦區(qū)內(nèi)各主采煤均屬特低氯煤（Cl-1）。原煤氟（F）：含量為48～264×10-6，平均133×10-6，5號煤屬特低氟煤（SLF）;10號煤屬低氟煤（LF）;16、19、31、33號煤屬中氟煤（MF）。礦區(qū)內(nèi)各可采煤層的化學(xué)性質(zhì)詳見表1。

2.2.2 原煤灰成分及性質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)各可采煤層煤灰成分以含SiO2為主，含量為35.22～62.35%，平均48.06%;其次為Al2O3和Fe2O3，平均分別為20.44%和18.89%，三者占灰成分總量的87.39%，少量的K2O、TiO2，含量分別為1.13～4.76%和1.46～3.67%，平均分別為2.21%和2.61%;其余成分含量均在2.00%以下。最少為MnO2，含量平均0.042%。利用原煤灰成分含量可計算煤的灰成分參數(shù)進行灰成分性質(zhì)的評價，5、10、16、19、31、33號煤結(jié)渣等級均為中等;16號煤結(jié)污等級為高等，10、19、31、33號煤結(jié)污等級為中等，5號煤結(jié)污等級為低等。

3? 煤的工藝性能

3.1 煤的燃燒性能

3.1.1 煤的發(fā)熱量

礦區(qū)內(nèi)各可采煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr，d）為18.60～39.88MJ/kg，平均26.56MJ/kg。原煤干燥基低位發(fā)熱量（Qnet，d）為18.03～39.20MJ/kg MJ/kg，平均為25.94MJ/kg。5、19為高熱值煤（HQ），10、16、31、33號煤均屬中高熱值煤（MHQ）。

3.1.2 哈氏可磨性指數(shù)（HGI）

據(jù)對各可采煤層采樣測試，可磨性指數(shù)（HGI）為90～136，平均為114。依據(jù)《煤的哈氏可磨性指數(shù)分級》（MT/T852—2000）標準，礦區(qū)內(nèi)5號煤屬易磨煤（EG），其余各可采煤均屬極易磨煤（UMG）。

3.2 煤的氣化性能

3.2.1 煤灰熔融性及粘度特征

礦區(qū)內(nèi)各可采煤層煤灰軟化溫度（ST，℃）為1230～1440℃，平均1298℃;礦區(qū)內(nèi)各可采煤層煤灰流動溫度（FT，℃）為1270～1500℃，平均1346℃，據(jù)《煤灰軟化溫度分級》和《煤灰流動溫度分級》標準，31號煤屬較高軟化溫度灰（RHST）;10、16、19、31、33屬中等軟化溫度灰（MST）;5號煤屬較低軟化溫度灰（RLST）。5、10、16、19、33號煤層屬中等流動溫度灰（MFT），31號煤層屬較高流動溫度灰（RHFT）。

對10號煤層作煤灰粘度特性試驗，在爐內(nèi)氣氛為弱還原的情形下，10號煤層在爐溫為1600℃時適合液態(tài)排渣鍋爐用煤。

3.2.2 熱穩(wěn)定性（TS）

礦區(qū)內(nèi)采取5、10、16、19、31、33號煤層作熱穩(wěn)定性測試，TS+6值為28.9～96.9%，平均值為76.2;TS6-3值為1.5～58.8%，平均值為19.1%;TS-3值為1.6～12.3%，平均值為4.6%，依據(jù)《煤的熱穩(wěn)定性分級》（MT/T560—2008）標準，19號煤屬低熱穩(wěn)定性煤（LTS）（TS+6≤60%），5、10號煤均屬高熱穩(wěn)定性煤（HTS）（TS+6>80%），16、31、33號煤均屬中高熱穩(wěn)定性煤（MHTS）（70%

3.2.3 結(jié)渣性

本次勘查工作在ZK202號鉆孔采取5、10、16、19、31、33號煤進行煤的結(jié)渣性測試，結(jié)果詳見圖1。10號煤屬強結(jié)渣煤，5、19、33號煤結(jié)渣性分布在中等結(jié)渣區(qū)，屬中結(jié)渣煤，16號煤屬弱～中結(jié)渣煤，31屬弱結(jié)渣煤（圖1）。

3.2.4 煤對二氧化碳反應(yīng)性

煤對二氧化碳反應(yīng)性是在規(guī)定條件下還原二氧化碳為一氧化碳的能力。礦區(qū)內(nèi)各可采煤層二氧化碳轉(zhuǎn)化率（950℃）介于15.50～19.00%，平均為16.63%，變化不大。礦區(qū)內(nèi)各可采煤層的煤對CO2的還原性較低，屬弱還原性煤。反應(yīng)性與煤種和反應(yīng)溫度有關(guān)，反應(yīng)性高的煤在氣化和燃燒過程中還原性強。反應(yīng)性強弱直接影響耗煤量、耗氧量及煤氣中的有效成分。

4? 簡易可選性評價

區(qū)內(nèi)采取31、33號煤層進行簡易可選性試驗（圖2），依據(jù)GB/T 16417—1996 《煤炭可選性評定方法》評價：31號煤，當灰分為7.5%時，分選比重為1.57g/cm3（小于1.70g/cm3），浮物產(chǎn)率為8.35%，扣除沉矸（大于2.0g/cm3）1.69%，δ±0.1含量為8.49%，為易選煤。33號煤當灰分為10%時，分選比重為1.46g/cm3（小于1.70g/cm3），浮物產(chǎn)率為72.46%，扣除沉矸（大于2.0g/cm3）1.73%，δ±0.1含量為73.74%，為極難選煤。

5? 結(jié)論及建議

①通過對礦區(qū)可采煤層煤質(zhì)的深入研究分析，查明了各主采煤層的物化特征，亞隴煤礦礦區(qū)內(nèi)可采煤層宏觀煤巖類型主要為半亮型煤，少部分為半暗～半亮型煤，夾少量鏡煤和絲炭;微觀煤巖類型皆為微鏡惰煤。

②礦區(qū)內(nèi)各可采煤層浮煤干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）產(chǎn)率為11.53～17.38%，平均14.52%;浮煤粘結(jié)性（GRI）含量為0～42%，平均9%。礦區(qū)內(nèi)可采煤層主要為貧瘦煤。礦區(qū)內(nèi)可采煤層多屬中灰、低揮發(fā)分、高硫、中高熱值煤。易可磨、中等至高軟化溫度灰、中等至高流動溫度灰、中至高熱穩(wěn)定性、弱還原性、弱至中結(jié)渣的特征。由于礦區(qū)內(nèi)煤層硫分含量較高，但主要為硫鐵礦硫，較易脫除，如果達到合理利用資源，則可在開采利用時對煤進行洗選脫硫及動力配煤，將煤中的硫分含量將低，可有效減少對大氣的污染以及鍋爐、管道的腐蝕。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)各可采煤層煤質(zhì)指標，煤類為貧瘦煤的特點，礦區(qū)內(nèi)各可采煤層可用于火力發(fā)電及工業(yè)窯爐，也可民用，洗精煤可用于煉焦配煤。

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