貴州省興仁市國保煤礦煤質(zhì)特征及巖相特征

吳孟秋

（貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊，貴州貴陽 550000）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地層

區(qū)域內(nèi)出露地層，最老為泥盆系中統(tǒng)，最新為第四系。見圖1。本區(qū)飛仙關組第一、二段（T1f1+2）與區(qū)域地層簡表中的下段（T1f）大致相當，第三段（T1f3）、第四段（T1f4）、第五段（T1f5）與表中的上段（T1f2）大致相當。

圖1 區(qū)域地層簡表

1.2 區(qū)域構造

本區(qū)位于揚子準地臺西南緣，屬黔中隆起六盤水斷陷普安構造變形區(qū)一部分。區(qū)域內(nèi)發(fā)育的褶皺有：青山復式向斜、魚龍向斜及泥堡背斜，發(fā)育的斷層有：F1、F2、F3。該井田位于青山復式向斜南端南東翼、魚龍向斜北端北東翼和泥堡背斜北西翼中部。

2 煤層特征

2.1 含煤地層特征

井田內(nèi)含煤地層為長興組和龍?zhí)督M，主要含煤地層龍?zhí)督M厚度一般226.33m，含煤一般10~23 層，含全區(qū)可采及大部可采煤層6 層：17、18、19、24、25、26 號，不可采煤層4 層：20、21、23、27 號。含煤總厚度11.88~27.75m，平均厚度20.95m，含煤系數(shù)9.65%。6 層主要可采煤層的可采總厚度平均11.03m，可采含煤系數(shù)53%，可采煤層集中分布在龍?zhí)督M的上、下段中部。從剖面上看，含煤地層總體上呈兩邊下降中間拱起的趨勢。

巖性以細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層為主，夾泥質(zhì)灰?guī)r及菱鐵巖薄層。其中砂巖成分以巖屑為主。含腕足類及瓣鰓類動物化石，產(chǎn)大羽羊齒、櫛羊齒、蕉羊齒、煙葉羊齒、帶羊齒等植物化石。17、18、19、24、25、26 號煤層均為較穩(wěn)定煤層，其余為不穩(wěn)定煤層。龍?zhí)督M含煤平均總厚度20.95m，6 層較穩(wěn)定煤層平均總厚度11.03m，占總厚度的53%，井田內(nèi)煤層穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定類型。

2.2 含煤地層的巖相及沉積特征

龍?zhí)督M地層主要由瀉湖相、泥炭沼澤相、分流河道相、潮坪相、潮道相、前三角洲相、三角洲前緣相、砂洲砂壩相及沼澤相組成。

從垂向上看，主要有三種巖相組合，分為兩段：下段為含煤地層底界至B5，厚約125.19m，由鋁土質(zhì)泥巖、石灰?guī)r（B5、B6、B7等3層）和23、24、25、26、27煤層及泥巖、粉砂巖、細砂巖等組成一個完整的由海退—海進—海退的沉積旋回。石灰?guī)r與煤層相間為煤層的直接或間接頂板，多數(shù)為生物碎屑灰?guī)r，屬潮下低能環(huán)境沉積，層位穩(wěn)定特征明顯，是該區(qū)的最重要的對比標志。上段為B5 至長興組底界，厚約101.14m，由石灰?guī)r（B2、B3、B4）、粉砂巖、細砂巖及泥巖和17、18、19、20、21、22 煤層等組成，灰?guī)r為煤層的直接或間接頂板，其間發(fā)育了3~4 層石灰?guī)r，表明當時海進較頻繁，該地層為潮坪分流河道沉積、潮下淺海沉積及瀉湖沼澤沉積。

3 煤的物理性質(zhì)及煤巖類型

3.1 煤的物理性質(zhì)

煤的顏色為灰黑色或灰色，以粉粒狀為主，塊狀、碎塊狀次之；線理以細條帶狀為主，少量中條帶狀；以似金屬光澤為主，玻璃光澤次之；斷口以參差狀為主，少量平坦狀；內(nèi)生裂隙發(fā)育，見薄膜狀、細脈狀及網(wǎng)狀方解石、鈣質(zhì)薄膜以及細脈狀黃鐵礦充填；含黃鐵礦結核。

3.2 煤巖特征

3.2.1 宏觀煤巖特征

全井田各可采煤層以亮煤、暗煤為主，少量鏡煤和絲炭。對井田各可采煤層煤巖樣的鑒定結果，根據(jù)國標GB/T18023-2000《煙煤的宏觀煤巖類型分類》確定17、19、25 煤層為半暗—半亮型、破碎煤，24、26 煤層為半暗—半亮型、18煤層為破碎煤。

3.2.2 顯微煤巖特征

根據(jù)國標GB/T15589-1995《顯微煤巖類型分類》標準，井田內(nèi)各可采煤層的鏡質(zhì)體和惰質(zhì)體含量總和為100%，均大于95%，微觀煤巖類型均為微鏡惰煤。

（1）有機組分：由鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組組成。有機組分含量為68.99%~90.57%，平均為79.49%。

①鏡質(zhì)組：普遍為基質(zhì)鏡質(zhì)體，均質(zhì)鏡質(zhì)體，少量結構鏡質(zhì)體，少量碎屑鏡質(zhì)體，有的可見垂直裂隙。含量為74.73%~86.37%，平均為81.00%。

②惰質(zhì)組：多為半絲質(zhì)體，次為碎屑絲質(zhì)體、氧化絲質(zhì)體，少量微粒體，偶見分泌體。含量為13.63%～25.27%，平均為19.00%。

（2）無機顯微組分：無機組分主要以粘土礦物為主，硫化物及碳酸鹽礦物次之，含少量的氧化物。其含量為9.43%~31.01%，平均為17.49%。

①粘土類礦物：多為浸染狀、團塊狀，部分呈細分散狀、斑點狀，少量充填胞腔。含量為3.96%~23.14%，平均為11.10%。

②硫化物類：主要為黃鐵礦，少量白鐵礦。多呈微粒狀、球粒狀、細粒狀散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中，少量呈莓粒狀、結核狀，少量充填胞腔，亦見充填裂隙。含量為0.32%~7.96%，平均為2.86%。

③碳酸鹽類：主要為方解石呈細脈狀充填于煤層裂隙中。含量為0.20%~5.27%，平均為1.84%。

④氧化物類：主要為石英，多呈微細粒狀、細粒狀散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中，少量呈不規(guī)則狀，少量充填胞腔。含量為0.42%~3.72%，平均為1.80%。

3.3 煤的變質(zhì)階段

井田內(nèi)各可采煤層鏡煤最大反射率為2.51%~2.70%，平均值為2.58%。根據(jù)《鏡質(zhì)體反射率的煤化程度分級》MT/T1158-2011，本井田煤級的類別為高煤級煤，煤級名稱為高煤級煤Ⅰ；顯微硬度為30.60~33.80N/mm2；變質(zhì)階段為Ⅶ1。上述各可采煤層自上而下鏡煤最大反射率、顯微硬度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。

3.4 煤的化學性質(zhì)

3.4.1 空氣干燥基水分（Mad）

原煤空氣干燥基水分為0.43%~3.33%，平均值為1.30%。井田以26 煤層最低，為1.28%；17、18 煤層最高，為1.70%。

浮煤空氣干燥基水分為0.39%~2.22%，平均值為1.27%。井田以26煤層最低，為1.08%；18煤層最高，為1.45%。

3.4.2 灰分產(chǎn)率（Ad）

從可采煤層煤質(zhì)特征表可知，原煤干燥基灰分產(chǎn)率為10.05%~41.99%，平均值為22.61%。浮煤干燥基灰分產(chǎn)率為1.49%~12.58%，平均值為8.16%。

依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級、第1 部分：灰分》GB/T15224.1-2018 的表1 規(guī)定分級，井田內(nèi)各可采煤層均屬中灰煤（MA）。經(jīng)洗選后，井田各可采煤層可獲得特低灰煤（SLA）。

3.4.3 揮發(fā)分產(chǎn)率（Vdaf）

從可采煤層煤質(zhì)特征表可知，原煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為6.60%~14.95%，平均值為10.22%。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率為5.89%~8.41%，平均值為7.38%。

根據(jù)《煤的干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)率分級》MT/T849-2000的規(guī)定，井田內(nèi)各煤層均為特低揮發(fā)分煤（SLV）。

3.4.4 固定碳（FCd）

從可采煤層煤質(zhì)特征表可知，井田內(nèi)可采煤層干燥基固定碳含量為57.06%~95.16%，平均值為75.86%。其中：17 號煤層平均值為76.78%；18 號煤層平均值為77.49%；19 號煤層平均值為75.37%；24 號煤層平均值為76.51%；25 號煤層平均值為75.64%；26 號煤層平均值為73.30%。

依據(jù)《煤的固定碳分級》MT/T561-2008 的規(guī)定，井田內(nèi)可采煤層26 煤層屬中高固定碳煤（MHFC）、其他煤層均屬于高固定碳煤（HFC）。

3.4.5 硫分（St,d）

從可采煤層煤質(zhì)特征表可知，原煤干燥基全硫含量為1.02%~9.07%，平均值為3.91%。浮煤干燥基全硫含量為0.91%~2.83%，平均值為1.54%。依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級第2 部分：硫分》CTB/T15224.2-2010 的規(guī)定，井田內(nèi)19、24、25、26煤層均屬高硫煤（HS），僅17、18煤層屬中高硫煤（MHS）。

3.4.6 浮煤元素分析

從可采煤層煤質(zhì)特征表可知，浮煤干燥無灰基碳（Cdaf）含量為90.10%~92.55%，平均值為91.78%；浮煤干燥無灰基氫（Hdaf）含量為2.59%~3.73%，平均值為3.44%；浮煤干燥無灰基氮（Ndaf）含量為0.90%~1.43%，平均值為1.19%；浮煤干燥無灰基氧加硫〔（O+S）daf〕含量為3.00%~5.27%，平均值為3.61%。

3.4.7 伴生元素

原勘探工作中，分別對各可采煤層的原煤測定了伴生元素鍺、鎵、釷、五氧化二釩。原煤鍺（Ge）含量為0.9~2.4μg/g，平均為1.3μg/g。根據(jù)《煤中鍺含量分級》MT/T967-2005 的規(guī)定，井田各可采煤層均為低鍺煤（LGe）。原煤鎵（Ga）含量為4~20μg/g，平均為10μg/g。原煤釷（Th）含量為1~4μg/g，平均為2μg/g。原煤五氧化二釩（V2O5）含量為80~400μg/g，平均為123μg/g。

3.4.8 有害元素

原勘探工作中，分別對各可采煤層的原煤測定了有害元素砷、氟、氯、磷、二氧化錳。原煤砷（As）含量為0.8~26.0μg/g，平均為3.8μg/g。根據(jù)我國《煤中有害元素含量分級第3部分：砷》GB/T20475.3-2012標準的規(guī)定，17、25、26煤層為特低砷煤（As-1），18、19、24煤層為低砷煤（As-2）。

4 結語

綜上所述，詳細查明了可采煤層層位、厚度和主要可采煤層的分布范圍，確定了可采煤層的煤質(zhì)特征及煤類—中高硫—高硫、中灰、高發(fā)熱值無煙煤，評價了國保煤礦主要可采煤層的穩(wěn)定程度，其中6層主要可采煤層均為較穩(wěn)定煤層。