紹根煤田F1斷層東側礦區地質概況及煤質特征研究

周志玲

摘要：紹根煤田隸屬于內蒙古自治區赤峰市阿魯科爾沁旗境內，地理位置位于大興安嶺余脈南麓、松遼平原西緣，區域構造上位于陰山緯向構造帶屬南東、北西受斷裂控制的山間斷陷型盆地，為全掩蓋型煤田。煤田分為四個礦區，分別為東區、西區、中區、和F1斷層東側區。煤的變質程度較低，本文依據野外施工資料對紹根煤田F1斷層東側礦區的成煤條件及煤質特征進行分析研究。

關鍵詞：紹根煤田；地層；煤層；透光率

1. 研究區地質概況

1.1 地層

F1斷層東側礦區位于紹根煤田東北部，行政區劃隸屬于赤峰市阿魯科爾沁旗紹根鎮管轄。該區地層自下而上發育有中生代白堊系下統九佛堂組上段、阜新組，白堊系上統孫家灣組及新生代第四系地層，由下至上分述如下：

白堊系下統九佛堂組上段：巖性為深灰、黑色泥巖、灰白色砂礫巖、灰色細砂巖，分上、下兩段。下段為灰、灰白、雜色砂礫巖，灰色細砂巖及砂質泥巖；上段以灰、深灰色泥巖為主，夾灰色粉砂巖、細砂巖，泥巖斷口平坦，具滑面。

阜新組：為本區煤系地層，下部以灰色泥巖為主，中部為煤層含2、3、4、5煤組，以3、4、5煤組較發育。上部以灰色、淺灰、淺灰綠色泥巖為主，夾灰、淺灰色粉、細砂巖，厚度237.05m～495.05m。

白堊系上統孫家灣組：以陸源沉積為主，下部砂礫巖段、泥巖段，上部砂礫巖段、玄武巖段、泥巖段。砂礫巖段：棕紅、灰、灰綠色砂礫巖、砂巖沉積為主，礫徑2m～35mm，次圓狀，砂以中、粗砂為主，分選差，厚度10m～30m，與下伏地層不整合接觸。泥巖段：灰、深灰色泥巖，厚層狀，水平層理，為一套淺湖相沉積，含蚌化石，厚10m～40m。玄武巖段：發育于北東側，顏色深灰、黑灰色，裂隙發育，具氣孔及杏仁狀構造，具方解石脈，厚4.85m～21.05m。泥巖段：以棕紅、灰、灰綠色泥巖為主，夾粉砂巖薄層，含礫。厚度30m～40m。

新生界第四系：底部為松散砂礫、礫石，夾粘土薄層；中下部為灰、灰白色的粉、細砂夾灰色粘土及砂礫層；上部為灰白色的粉砂巖夾亞粘土薄層；頂部為灰、灰黑色亞粘土及腐殖土。

1.2 構造

紹根煤田在區域構造上位于陰山緯向構造帶即西拉木倫河構造帶之北側、新華夏系大興安嶺隆褶帶的南端、松遼沉降帶交匯部位，屬南東、北西受斷裂控制的山間斷陷型盆地，它是在海西褶皺帶基底上發展起來的中生代斷陷型盆地。燕山期構造運動控制了盆地的形成、發展，喜山期的構造演變塑造了現今的構造形態。

F1斷層東側礦區構造形態為一寬緩的單斜構造，走向近北東—南西，傾向南東，傾角3°～12°，共發育6條斷層，均為正斷層。其中兩條大斷層控制了含煤盆地的形態。F0斷層：發育于紹根煤田東南部，延為紹根煤田東南側邊緣斷層，走向18°，傾向288°，傾角70°～76°，落差大于400m。F1斷層：由紹根煤田東南側延入本區，從本區西北部穿過，走向32°～35°，傾向302°～305°，傾角54°～70°，落差100m～160m，為一走向正斷層。

1.3 煤層

阜新組為本區含煤地層，共含4個煤組，分別為2、3、4、5煤組，以3、4、5煤組最發育，基本覆蓋含煤區，2煤組只零星發育，煤層埋深在530.00m以下，受F1、F0斷層影響，含煤地層呈北東向分布，含煤地層平均厚度335.05m，可采煤層總厚度133.35m，平均厚度2.47m，可采含煤系數4.37%。

2. 研究區煤質特征

2.1 顯微組分及鏡質體反射率：

煤的鏡質體反射率是表征煤階的重要指標。研究區各煤層的鏡質組反射率及煤巖組分見下表：

組分里鏡質組含量較高，最高為97.00%，最低是94.84%；惰質組含量在5.16%～3.00%之間，殼質組含量均為零。煤的顯微煤巖類型總體為微鏡煤。煤層鏡質組反射率在0.41%～0.44%之間，其變質階段為0～I階段，為低變質煤。

2.2 水分、灰分、揮發份與發熱量

水分（M）：煤層原煤水分產率最低是3-3煤為6.33%，最高者是5-1煤為8.38%，其他煤層原煤水分在6.34%～8.13%之間。

灰分（A）：煤的灰分用來表示煤中礦物質的含量，它不僅影響煤的熱值，而且在煤的加工利用過程中都帶來不利影響，因此，煤中灰分測定有著重要意義。本區原煤灰分產率最低是4-2煤為23.26%，最高是5-1煤為29.13%，其他煤層原煤灰分產率在24.11%～29.03%之間，平均值為26.90%。按照國家標準分級：全區各煤層平均為中灰煤。

揮發份（V）：煤樣在高溫隔絕空氣的條件下，經一定時間加熱，煤中有機質受熱分解出一部分小分子液態或氣態產物，稱為揮發份，其所占比率為揮發份。揮發份是煤炭分類的重要指標，區內主要煤層的浮煤揮發分產率最低者是5-1煤為38.64%，最高者是4煤為39.39%。其他煤層在38.67%～39.18%之間，依據國家煤炭行業標準分級，各煤層均屬高揮發分煤。

發熱量（Q）：發熱量是評價煤質的一項重要指標，也是燃燒計算中不可缺少的數據，隨著煤變質程度的變化發熱量會隨之改變。研究區原煤干燥基高位發熱量（Qgr.d）最低是3號煤層為21.44 MJ/kg，最高是4-3煤層為23.07 MJ/kg，按照標準分級：各煤層屬中等發熱量煤。

各煤層浮煤的恒濕無灰基高位發熱量（Qgr.maf）在25.58 MJ/kg～30.38 MJ/kg之間，均高于24.00 MJ/kg。

各煤層的發熱量呈現隨著深度加深而增高，又隨著灰分增加而降低趨勢。

各煤層水分、灰分與揮發份與發熱量見下表：

2.3 透光率

透光率：煤透光率指低煤化程度的煤（褐煤、長焰煤等），在規定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理后，所得溶液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區別褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。

2.4 元素分析

煤中主要元素有碳（C）、氫（H）、氮（N）、氧（O），硫（S）。其中，碳是煤中最重要的組成成分，是組成煤的大分子骨架，在燃燒過程中產生熱量的重要元素之一。碳含量在各元素中占首位，隨煤化程度增高，碳含量比率增加。氫是煤中第二個重要組成元素，也是煤中可燃部分，燃燒時放出大量熱。煤中氫含量雖然不高，但發熱量高。氧元素也是煤中重要的元素之一，在燃燒時氧與氫結合成水，從而降低熱量，所以是動力用煤的不利因素。氮元素在煤中含量較少，本區主要可采煤層的碳含量為71.06%～75.70%之間，氫的含量為4.39%～5.28%，氮的含量為0.95%～1.09%，氧含量為18.04%～21.93%。

煤中硫分也是評價煤質的重要指標，本區各煤層原煤全硫最低是4-2煤0.65%，最高者是4-4煤為0.99%，各煤層為低硫煤。見下表。

2.5 粘結指數：經測試，各煤層粘結指數為0。

3. 結論

紹根煤田F1斷層東側礦區的構造形態總體為一單斜構造，傾角3°～12°，2條正斷層貫穿全區，斷距大于40m。白堊系下統阜新組是主要含煤地層。研究區煤為中灰—中高灰、低硫，中等發熱量煤。煤類為長焰煤。結合我國工業用煤的要求，該區的煤都可作為民用煤（但不可直接烘烤食品）和火力發電用煤，也可做為煉油用煤。

參考文獻：

[1] 張志強，等.《內蒙古自治區阿魯科爾沁旗紹根煤田F1斷層東側煤炭詳查報告》內蒙古自治區煤田地質局104勘探隊，2012.

[2] 韋詠梅， 李建慧， 孫亮亮. 內蒙古巴彥寶力格煤田賽漢塔拉組中煤層煤質特征分析[J]. 西部資源， 2012（2）：79-81.