霍西煤田北李井田上下煤組煤質特征對比分析研究

高華

摘 要：對比、分析和研究了北李井田上下煤組顯微煤巖組分、工業和化學元素等，結果表明，上下煤組的煤質存在一定差異，所以，二者的工業用途也不相同。2號煤層可以作為煉焦配煤和良好動力用煤，而9+10號煤層因為灰分、硫分高、難洗選，其焦炭質量和工業利用價值都有所下降。

關鍵詞：煤質；顯微煤巖；煤質特征；工業用途

中圖分類號：P618.11 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.085

霍西煤田南部北李井田貯存有山西組和太原組含煤地層，其中，山西組主要可采煤層為2號煤層，太原組主要可采煤層為9+10號煤層。由于二者含煤地層的沉積環境、聚煤規律和形成時代的先后等因素不同，所以，上部山西組2號煤層（上組煤）和下部太原組9+10號煤層（下組煤）的煤質有較大的差異。而煤質的差別直接關系著煤層的工業利用價值和可行性開發。同時，分析了上下煤組不同的煤質特征，有利于煤層的對比和分析。

1 井田地質概況

井田位于霍西煤田襄汾礦區西部，區內地層自下而上依次為寒武系中上統、奧陶系下中統、石炭系中上統、二疊系下上統、三疊系下統、第三系上新統、第四系下中上更新統和全新統。另外，區內還伴有燕山期火成巖侵入。井田位于臨汾—運城新裂陷的中北部、洪洞—臨汾凹陷的南部，受區域構造的影響，斷裂構造也在發育，區內廣被新生界地層所覆蓋。受區域構造的控制和影響，井田總體構造形態為走向NW、傾向NE的單斜，地層傾角3°～8°。在此基礎上，中南部發育有一組向東傾伏的寬緩褶曲。

2 煤質特征對比分析

2.1 顯微煤巖特征

通過區內鉆孔，對2號、9+10號煤層進行顯微煤巖組分鑒定，鑒定結果如表1所示。依據顯微煤巖類型分類標準（GB/T 15589—1995），可將該區2號和9+10號煤層顯微煤巖類型劃分為微鏡惰煤。

2.1.1 有機組分

2號煤層：鏡質組含量變化在66.8%～75.0%之間，平均值

為71.9%；惰質組含量變化在12.7%～18.9%之間，平均值為15.1%；殼質組含量變化在2.5%～3.0%之間，平均值為2.8%.鏡質組以均質鏡質體為主，其次為基質鏡質體；惰質組以半絲質體為主，碎屑體較少。

9+10號煤層：鏡質組含量變化在58.8%～59.2%之間，平均值為59.1%；惰質組含量變化在20.1%～21.2%之間，平均值為20.5%；殼質組含量為4.0%.鏡質組以基質鏡質體為主，其次為均質鏡質體；惰質組以半絲質體為主。

2.1.2 無機組分

2號煤層以黏土類為主，含量變化在8.7%～14.3%之間，平均值為11.1%.它主要呈分散狀，部分為浸染狀、充填狀等。

9+10號煤層的黏土類含量較高，含量變化在14.3%～20.1%之間，平均值為18.0%.它多以分散狀黏土類為主，另外，還有一部分分布在基質鏡質體中。該煤層有時呈條帶狀出現，也有一部分充填在絲炭的胞腔內。其中，還有少量的硫化鐵類，含量變化在1.0%～2.2%之間，平均值為1.6%.

2.1.3 鏡質組最大反射率

鏡質組最大反射率測試結果如表2所示。2號煤層鏡質組最大反射率為1.23%，9+10號煤層鏡質組最大反射率為1.28%. 結果表明，2號、9+10號煤層的煤化程度相當于焦煤階段，與煤的化學分析結果吻合。

綜合化學和煤巖學各項指標，區內各煤層均屬第Ⅳ～Ⅴ變質階段，其煤化程度應屬中等，為中等揮發分、強黏結性的中煤階煤。煤的變質作用類型以深成變質作用為主。

2.2 煤質化學性質

2.2.1 工業分析

2.2.1.1 水分（Mad）

2號煤層的原煤水分為0.20%～2.00%，平均值為0.95%；浮煤水分為0.34%～1.38%，平均值為0.75%.9+10號煤層的原煤水分為0.38%～0.90%，平均值為0.60%；浮煤水分為0.37%～0.85%，平均值為0.56%.

2.2.1.2 灰分（Ad）

2.2.1.2.1 原煤灰分

2號煤層的原煤灰分為9.72%～25.23%，平均值為19.89%，是特低—中灰，屬于低灰煤；9+10號煤層的原煤灰分為16.27%～

33.90%，平均值為25.80%，是低—中高灰，屬于中灰煤。

2.2.1.2.2 浮煤灰分

2號煤層的浮煤灰分為6.82%～11.21%，平均值為8.38%；9+10號煤層的浮煤灰分為6.48%～12.89%，平均值為10.12%.

2.2.1.2.3 揮發分（Vdaf）

2號煤層浮煤揮發分為24.13%～27.30%，平均值為26.00%，屬于中等揮發分煤；9+10號煤層浮煤揮發分為22.23%～27.77%，平均值為25.45%，屬于中等揮發分煤。

2.2.2 元素分析

在區內2號、9+10號煤層浮煤中，碳（Cdaf）均值為87.34%～88.93%、氫（Hdaf）均值為4.39%～5.50%、氮（Ndaf）均值為1.10%～1.51%、氧（O+Sdaf）均值為4.22%～4.47%，幾種元素的變化都不大。但是，從總體上來看，碳含量高，揮發分降低，氧、氮含量隨著深度的增加而降低，氫含量也隨煤化程度的增高而略有降低。

2.2.3 有害元素

2.2.3.1 硫（S）

2.2.3.1.1 全硫（St，d）

2號煤層原煤硫分為0.40%～0.65%，平均值為0.47%，屬于特低—低硫分煤，一般為特低硫分煤，變化不大；9+10號煤層原煤硫分為2.91%～4.16%，平均值為3.71%，屬于中高硫—高硫煤，一般為高硫煤。

2號煤層浮煤硫分為0.40%～0.51%，平均值為0.45%；9+10號煤層浮煤硫分為1.61%～3.52%，平均值為2.76%.2號煤原、浮煤含硫量變化不大，9+10號煤經過洗選后，脫硫率為26%.

2.2.3.1.2 形態硫

原煤形態硫：2號煤層以有機硫為主，硫化鐵硫次之；9+10號煤層以硫化鐵硫、有機硫為主，硫酸鹽硫含量甚微。

浮煤形態硫：2號煤層以有機硫為主，有少量的硫化鐵硫；9+10號煤層以有機硫為主，硫化鐵硫次之。

2.2.3.2 磷（Pd）

2號煤層原煤磷含量為0.006%～0.042%，平均值為0.019%，是特低—低磷分煤，一般為低磷分煤。經過洗選后，其磷含量為0.001%～0.032%，平均值為0.011%，是特低磷—低磷分煤。9+10號煤層原煤磷含量為0.001%～0.009%，平均值為0.006%，是特低磷分煤。經過洗選后，其磷含量為0.002%～0.005%，平均值為0.004%，是特低磷分煤。

2.2.3.3 砷（As）

2號煤層原煤砷含量<1-1×10-6，屬于一級含砷煤。經過洗選后，浮煤砷含量降為<1×10-6. 9+10號煤層原煤砷含量<1-9×10-6，屬于一至三級含砷煤。進過洗選后，浮煤砷含量降為<1-3×10-6.

2.2.3.4 氟（F）

2號煤層原煤氟含量為60-398×10-6，平均值為182×10-6，屬于特低—高氟煤，一般為中氟煤。經過洗選后，浮煤氟含量為55-310×10-6，平均值為221×10-6.

9+10號煤層原煤氟含量為112-389×10-6，平均值為230×10-6，屬于低—高氟煤，一般為高氟煤。經過洗選后，浮煤氟含量為78-368×10-6，平均值為250×10-6.

2.2.3.5 氯（Cl）

2號煤層原煤氯含量介于0.071%～0.138%，平均值為0.101%.經過洗選后，浮煤氯含量為0.062%～0.078%，平均值為0.068%，均屬低氯煤。

9+10號煤層原煤氯含量介于0.046%～0.139%，平均值為0.085%. 經過洗選后，浮煤氯含量為0.018%～0.064%，平均值為0.047%，均屬特低氯—低氯煤。

3 結論

3.1 煤質綜合特征對比分析

煤質綜合特征對比、分析結果如下：①區內2號、9+10號煤層的揮發分（Vdaf）和氫（Hdaf）含量相差不大。從總體情況來看，2號煤層要略高于9+10號煤層，它會隨著煤層埋深而增大，煤的變質程度也在逐步加深，符合希爾特定律和煤變質的一般規律。②原煤灰分（Ad）由上至下總體呈增高趨勢，2號煤層均值為19.89%，9+10號煤層均值為25.80%.由此可見，2號、9+10號煤層的浮煤灰分均值為8.35%～10.12%，變化不大。③原煤硫分（St，d）含量由上至下增高趨勢明顯，2號煤層均值為0.47%，9+10號煤層均值為3.71%.④2號煤層浮煤回收率均值為52.94%，屬良等；9+10號煤層浮煤回收率均值為41.02%，屬中等。從總體情況來看，浮煤回收率由上至下呈降低趨勢。⑤2號煤層灰熔融性軟化溫度（ST）為較高—高軟化溫度灰；9+10號煤層灰熔融性軟化溫度（ST）基本為較高軟化溫度灰。⑥各煤層磷分（Pd）含量變化不大，屬于特低磷分煤—低磷煤。

3.2 煤的工業用途評價

2號煤層為低灰、特低硫、低磷、高發熱量、強黏結、中等揮發分、高軟化溫度灰之焦煤和少量肥煤，浮煤回收率良等，可以作為煉焦配煤和良好的動力用煤。

9+10號煤層為中灰、高硫、特低磷、中高發熱量、強黏結、中等揮發分和較高軟化溫度灰之焦煤，浮煤回收率中等。由于其硫分含量高，需經過洗選降低煤中硫的含量。煤中硫的含量降低后，也可將其作為動力用煤。

4 結束語

總之，區內煤層屬于煉焦煤，煉焦是最合理的加工利用方向。此外，也可將其作為動力、化工用煤。2號煤經過洗選后，可以作為煉焦配煤用。而9+10號煤因為灰分、硫分高難洗選，所以，焦炭質量低，經濟效益差。

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〔編輯：白潔〕