華北平原新密煤田二疊系山西組煤化學(xué)特征分析及工業(yè)評(píng)價(jià)

一、區(qū)域地質(zhì)特征

新密煤田屬華北平原分區(qū)豫西地層分區(qū)之嵩箕小區(qū)。整個(gè)煤田屬半掩蓋型，南、西部露頭較好，區(qū)域地層自老而新依次有太古宇登封群，古元古界嵩山群，中元古界五佛山群，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界新近系、第四系等。其中二疊系山西組為本區(qū)含煤地層。煤層主要位于山西組中部，煤層的厚度在1.31～8.00m，中間偶夾泥巖或炭質(zhì)泥巖。煤層人工伽瑪曲線一般峰值較高。厚層呈箱狀，薄層呈筆狀，有夾矸者呈多峰筆狀，視電阻率曲線峰值亦較高。

二、煤的工業(yè)特征

（一）煤工業(yè)分析。山西組煤層樣品整體呈煤樣灰分為7.82～13.91%，平均11.21%，為低灰煤（評(píng)價(jià)依據(jù)GB/T 15224—2010）。經(jīng)1.40密度液洗選，浮煤灰分（Ad）4.01～5.91%，平均5.01%，降灰率為55.3%。浮煤回收率30.3～54.3%，平均45.38%，浮煤回收率中等。浮煤的揮發(fā)分產(chǎn)率14.51～15.68%，平均15.16%，屬低揮發(fā)份煤（評(píng)價(jià)依據(jù)MT/T 849—2000）。

（二）元素分析。山西組煤層樣品浮煤碳元素（Cdaf）含量為89.25～91.13%，平均為90.44%。氫元素（Hdaf）含量為3.94～4.82%，平均為4.38%。氮元素（Ndaf）含量為1.41～1.70%，平均為1.52%。

（三）有害元素。山西組煤層樣品原煤全硫（St，d）含量0.28～0.32%，平均0.30%；浮煤全硫（St，d）含量0.31～0.33%，平均0.32%。據(jù)煤炭資源評(píng)價(jià)硫分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬特低硫煤；硫分以有機(jī)硫?yàn)橹鳎螢榱蚧锪颉Ｔ毫祝≒d）含量0～0.0101%，平均0.003%，為特低磷煤（據(jù)GB/T 20475.1—2006）。原煤氯含量0.009～0.027%，平均0.023%，屬特低氯煤（據(jù)GB/T 20475.2—2006）；原煤砷含量0×10-6～1×10-6，平均1×10-6，屬一級(jí)含砷煤（據(jù)MT/T803—1999）；原煤氟含量61×10-6～67×10-6，平均64×10-6。上述有害元素含量均較低，對(duì)煤的綜合利用影響較小。

（四）發(fā)熱量。山西組煤層樣品原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr.d）30.86～33.48MJ/kg，平均32.05MJ/kg；干燥基低位發(fā)熱量（Qnet. d）30.11～32.67 MJ/kg ，平均31.40MJ/kg，屬特高發(fā)熱量煤（GB/T15224.3-2010）。毫米級(jí)熱穩(wěn)定性值為45.1～73.6，平均60.9%，據(jù)煤的熱穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（MT/T 560-2008）劃分，應(yīng)屬低-中高熱穩(wěn)定性煤。不宜做氣化用煤。

（五）煤的可磨性和粘度。研究區(qū)內(nèi)對(duì)5個(gè)鉆孔的山西組煤層樣品采用哈特葛羅法測(cè)得可磨性指數(shù)（HGI）為85～136，平均105。可磨性極好，屬極易磨煤（評(píng)價(jià)依據(jù)MT/T852—2000煤的哈氏可磨性指數(shù)分級(jí)）。當(dāng)要求煤灰粘度小于25泊時(shí)，溫度要求1334～1689℃，溫度變化范圍巨大，總體看來，不適宜液體排渣。

（六）煤類。山西組煤層樣品浮煤干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）含量13.97～16.38%，平均15.04%；粘結(jié)指數(shù)（GRI）2個(gè)測(cè)點(diǎn)為0～16，膠質(zhì)層最大厚度0～24；干燥無灰基氫含量為3.94～4.82%，平均為4.38%；鏡質(zhì)組平均最大反射率（ max）為1.792～2.035%，平均1.940%。根據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)（GB/T15224-2010）》認(rèn)為該煤層屬中高變質(zhì)貧煤或貧瘦煤（PM/11或PS/12）。

（七）工業(yè)用途評(píng)價(jià)及資源量。山西組煤應(yīng)屬低灰分、低揮發(fā)分、特低硫、特低磷、特高發(fā)熱量。經(jīng)1.40密度液洗選后，灰分為5.01%，回收率為45.38%，高熱穩(wěn)定性，二氧化碳的反應(yīng)性弱之煤層，其工業(yè)利用方向可考慮做煉焦配煤，也可以做動(dòng)力及民用煤。研究區(qū)山西組構(gòu)造復(fù)雜程度為中等構(gòu)造類型，山西組煤層為全區(qū)可采煤層，煤層厚度為0.86～30.04m，平均6.27m。煤層厚度穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定類型。根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0215-2002），以1000m基本線距和小于1000m孔距及其相應(yīng)控制程度圈定控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（332）；以2000m的線距、小于2000m孔距及相應(yīng)控制程度圈定推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）。在（332）資源量分布區(qū)的斷層兩側(cè)（或一側(cè)）劃出50m的范圍作為推斷內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）。

三、結(jié)論及建議

新密油田二疊系山西組煤總體上屬于低灰分、低揮發(fā)分、特低硫、特低磷、特高發(fā)熱量。工業(yè)利用方向可考慮做煉焦配煤，也可以做動(dòng)力及民用煤。本次工作所采瓦斯樣品瓦斯含量較小，據(jù)鄰區(qū)大磨嶺煤礦、王行莊煤礦、趙家寨煤礦均為瓦斯突出礦井，在未來勘探工作和礦山開發(fā)時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)瓦斯研究工作。（作者單位為1. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院 ；2.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊(duì)）