大方理化煤礦煤質特征及可選性研究

周 娉，崔 彬，肖正輝， 陳朝玉

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083；2.湖南工程學院，湖南 湘潭 411104; 3.湖南科技大學，湖南 湘潭 411102)

位于黔西北中部的大方縣理化煤礦煤炭遠景儲量數億萬噸，是大方縣內最主要的煤礦之一，它對當地的工業、民用和國民經濟的發展起著十分重要的作用。然而，通過普查工作發現，該礦區的煤質特征差異較大，而以往沒有對硫分、灰分很高的燃煤進行合理利用，更沒有對燃煤可選性作過系統分析，一直停留在濫開、濫采、濫用階段。為有效利用煤炭資源，減輕大氣污染，有必要開展理化煤礦煤質特征及可選性研究。

1 理化煤礦地質概況

研究區的大地構造位置位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造變形區內。礦區內構造形跡為一系列北東、北北東向的背斜、向斜。在各背斜、向斜核部，大多發育走向與褶皺軸向平行或近于平行的走向逆斷層，部分切穿褶皺一翼，其斷距一般較大，斷面傾角為45°～65°。在各褶皺翼部，時有走向斷層發育。

礦區內地表出露地層均為三疊系，隱伏地層主要為二疊系，即二疊系中統茅口組(P2m)、上統峨眉山玄武巖組(P3β)、龍潭組(P3l)、長興組(P3c)、大隆組(P3d)，其次是三疊系下統夜郎組一、二、三段(T1y1～3)、嘉陵江組一、二、三、四、五段(T1j1～5)、三疊系中統關嶺組一、二段(T2g1～2)和第四系(Q)。

礦區內含煤巖系為上二疊統龍潭組，共含煤16～29層，煤層總厚度17.15 m，含煤率8.71%，其中有可采，局部可采煤層4層，自上而下編號為M4、M6、M12、M16，純煤總厚度6.95 m。根據各煤層的厚度、結構及煤質變化特點，區內的可采、局部可采煤層中，以M12、M16煤層為穩定煤層，其他為較穩定煤層。

2 理化煤礦燃煤的煤巖煤質特征

2.1 煤巖特征

礦區內煤層的宏觀煤巖特征主要表現為：煤層為半暗至半亮型煤，中至寬條帶狀結構為主，局部為細條帶狀結構。煤以塊狀為主，少量呈碎塊狀、碎粒狀。各主采煤層的煤巖顯微組分以鏡質組為主，平均在70%以上。

2.2 煤質特征

大方理化煤礦各煤層的煤樣工業分析結果，如表1所示?？梢钥闯?，各主采煤層的硫分含量差異較大。M4煤層原煤灰分平均為24.44%，全硫平均為3.21%，屬中灰、富硫煤。M6煤層原煤灰分平均為21.03%，全硫平均為2.24%，屬中灰、中硫煤。M12煤層原煤灰分平均為16.42%，全硫平均為0.77%，屬中灰、特低硫煤。M16煤層原煤灰分平均為18.05%，全硫平均為1.04%，屬中灰、低硫煤。

大方理化煤礦原煤灰成分以硅鋁氧化物為主，約占72.05%～82.28%,次為三氧化二鐵和氧化鈣，占9.13%～200.41%(表2)。

表1 理化煤礦煤層煤樣工業分析結果表

表2 理化煤礦各煤層原煤灰成分分析結果表

大方理化煤礦各煤層原煤中形態硫的組成特征，如表3所示。不難看出，M4、M6煤層中的硫主要為黃鐵礦硫，占全硫總含量的85%以上，表明黃鐵礦對全硫的貢獻較大。與M4、M6煤層相比，M12、M16煤層中的黃鐵礦硫所占全硫比例有明顯降低，而有機硫所占比例則有顯著增大。

2.3 煤巖煤質與沉積環境的關系分析

表3 理化煤礦原煤中形態硫組成表

3 煤的可選性

中煤產率是評價煤可選性的一個技術指標[5]。它是指煤樣在各級比重液中進行浮沉試驗時，1.4～1.8比重級間的浮煤產率。中煤產率愈高，煤的可選性愈差[6]。理化煤礦M4、M6、M12、M16煤層煤芯樣的簡易浮沉試驗結果，如表4所示。不難看出，四個可采煤層的中煤產率為70.04%～89.17%，平均約80%。根據中煤產率評價煤的可選性標準[5-6]，該礦區主采煤層均屬極難選煤。造成該礦區煤極難選的原因主要表現在以下幾個方面：一是煤中礦物組分一般以細小的黏土礦物為主，黃鐵礦次之，且黃鐵礦多呈細粒狀、細粒浸染狀分布，這種煤炭難洗選[6]；二是煤巖組成對煤可選性的影響。從理論上說，鏡煤、亮煤多的煤，一般易選，而暗煤、絲炭多的煤一般較難選[7]。該礦區煤層多為半暗至半亮型煤，可能也是其煤極難選的原因之一。

4 結論

1)貴州大方理化煤礦各主采煤層均屬中灰煤，但硫分含量差異較大，M4、M6煤層為富-高硫煤，M12、M16煤層為特低-低硫煤。M4、M6煤層中的硫主要為黃鐵礦硫，占全硫總含量的85%以上，而M12、M16煤層中的黃鐵礦硫所占全硫比例有明顯降低，而有機硫所占比例則有明顯增大。

表4 理化煤礦煤樣簡易浮沉試驗結果表

2)根據硫分、灰成分參數分析，理化煤礦M12煤層為受海水影響極小的泥炭沼澤，M4煤層為受海水影響較大的泥炭沼澤，M6和M16煤層為受海水影響較小的泥炭沼澤。

3)簡易浮沉試驗結果表明，理化煤礦四個可采煤層的中煤產率為70.04%～89.17%，均屬極難選煤，其原因主要是其礦物組分一般以細小的黏土礦物為主，黃鐵礦次之，且黃鐵礦多呈細粒狀、細粒浸染狀分布。

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