華北平原新密煤田二疊系山西組煤化學特征分析及工業評價

一、區域地質特征

新密煤田屬華北平原分區豫西地層分區之嵩箕小區。整個煤田屬半掩蓋型，南、西部露頭較好，區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、煤的工業特征

（一）煤工業分析。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（評價依據GB/T 15224—2010）。經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。浮煤的揮發分產率14.51～15.68%，平均15.16%，屬低揮發份煤（評價依據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%。據煤炭資源評價硫分分級標準，屬特低硫煤；硫分以有機硫為主，次為硫化物硫。原煤磷（Pd）含量0～0.0101%，平均0.003%，為特低磷煤（據GB/T 20475.1—2006）。原煤氯含量0.009～0.027%，平均0.023%，屬特低氯煤（據GB/T 20475.2—2006）；原煤砷含量0×10-6～1×10-6，平均1×10-6，屬一級含砷煤（據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，對煤的綜合利用影響較小。

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

（五）煤的可磨性和粘度。研究區內對5個鉆孔的山西組煤層樣品采用哈特葛羅法測得可磨性指數（HGI）為85～136，平均105。可磨性極好，屬極易磨煤（評價依據MT/T852—2000煤的哈氏可磨性指數分級）。當要求煤灰粘度小于25泊時，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分（Vdaf）含量13.97～16.38%，平均15.04%；粘結指數（GRI）2個測點為0～16，膠質層最大厚度0～24；干燥無灰基氫含量為3.94～4.82%，平均為4.38%；鏡質組平均最大反射率（ max）為1.792～2.035%，平均1.940%。根據《煤炭質量分級（GB/T15224-2010）》認為該煤層屬中高變質貧煤或貧瘦煤（PM/11或PS/12）。

（七）工業用途評價及資源量。山西組煤應屬低灰分、低揮發分、特低硫、特低磷、特高發熱量。經1.40密度液洗選后，灰分為5.01%，回收率為45.38%，高熱穩定性，二氧化碳的反應性弱之煤層，其工業利用方向可考慮做煉焦配煤，也可以做動力及民用煤。研究區山西組構造復雜程度為中等構造類型，山西組煤層為全區可采煤層，煤層厚度為0.86～30.04m，平均6.27m。煤層厚度穩定程度為較穩定類型。根據《煤、泥炭地質勘查規范》（DZ/T 0215-2002），以1000m基本線距和小于1000m孔距及其相應控制程度圈定控制的內蘊經濟資源量（332）；以2000m的線距、小于2000m孔距及相應控制程度圈定推斷的內蘊經濟資源量（333）。在（332）資源量分布區的斷層兩側（或一側）劃出50m的范圍作為推斷內蘊經濟資源量（333）。

三、結論及建議

新密油田二疊系山西組煤總體上屬于低灰分、低揮發分、特低硫、特低磷、特高發熱量。工業利用方向可考慮做煉焦配煤，也可以做動力及民用煤。本次工作所采瓦斯樣品瓦斯含量較小，據鄰區大磨嶺煤礦、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時還應加強瓦斯研究工作。（作者單位為1. 河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘查院 ；2.安徽省地質礦產勘查局325地質隊）