金沙縣禹謨勘查區9號煤煤質特征分析與評價

張廷學

（貴州省煤田地質局地質勘察研究院，貴州貴陽550000）

1 地質概況

勘查區位于貴州省畢節市金沙縣南部及黔西縣北部，勘查區南北長約1～22km，東西寬約2～12km，為一不規則多邊形，面積約258.72km2。

勘查區含煤地層為二疊系上統龍潭組（P3l），總厚約97.53～131.52m，平均厚約111.12m。二疊系上統龍潭組劃分為龍潭組一段和龍潭組二段。

龍潭組一段：上至標二灰巖底部，該段厚度47.56～74.53m，下至P2m頂界。平均厚55.00m。含12、13、15號煤層。可采煤層平均總厚2.30m，可采含煤系數4.18%。

龍潭組二段：底部為灰色中厚層狀灰巖（B2），頂部至長興組深灰色燧石灰巖。該段厚48.16～71.72m，平均厚56.12m。含4、5、7、9號煤層。可采煤層平均總厚4.69m，可采含煤系數8.36%。

二疊系上統龍潭組含煤8～16層，含煤總厚5.31～14.60m，平均總厚11.19m，含煤系數10.07%；可采煤層有（4、7、9、13、15）5層，可采煤層總厚2.67～10.36m，平均總厚6.96m，可采含煤系數6.26%。其中9號煤為全區可采，4號煤、7號煤、15號煤為大部可采，13號煤為局部可采。

9煤層位于龍潭組二段（P3l2）下部，全層厚度1.05～4.06m，平均厚2.49m，少量鉆孔含1層夾矸，煤層結構簡單，較穩定煤層，全區可采。勘查區范圍內，獲總資源儲量194047.7×104t。9號煤層勘查區煤炭資源總量為64645×104t，占總資源量的33.3%。所以，為了將來煤炭資源的開發利用提供參考利用，總結該煤層煤質變化規律及工業用途是很重要的。

2 煤巖特征

2.1 物理性質

勘查區9號煤層以黑色為主，其次灰黑色。玻璃光澤為主，少量瀝青光澤；煤層結構以條帶狀結構為主。塊狀為主，少量碎塊狀、粒狀。斷口以參差狀為主，少量貝殼狀、階梯狀；發育較多內生和外生裂隙，方解石以薄膜狀、細脈狀、網絡狀充填，少數零星煤層充填星點狀黃鐵礦結核。真相對密度(TRD)值：1.62g/cm3，視相對密度(ARD)值：1.53g/cm3。

2.2 宏觀煤巖成分及類型

禹謨井田在2孔中采了2件9號煤進行煤巖鑒定，化驗結果表明：宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤和絲炭條帶。所以宏觀煤巖類型以半亮型為主，其次半暗型。

2.3 顯微煤巖組分

2.3.1 有機組分

9煤層煤巖樣進行鏡下煤巖鑒定以后，有機組分劃分為鏡質組和惰質組。含礦物基有機總量值84.64%～93.06%，平均值88.85%；去礦物基有機總量值100.00%。9煤層鏡質組高達82.96%～86.76%，平均值84.86%，主要以基質鏡質體和透鏡狀、細條帶狀的均質鏡質體，其次結構鏡質體和碎屑鏡質體；惰質組僅為17.04%～13.24%，平均值15.14%，主要以透鏡狀或者不規則狀的半絲質體、氧化絲質體為主，其次碎屑惰質體，少許微粒體，還有粗粒體、分泌體散布于基質鏡質體之中；綜上所述，鏡質組與惰質組含量之和大于95%，故煤層顯微煤巖類型評定為微鏡惰煤。

2.3.2 無機組分

無機組分主要為粘土礦物，石英礦物次之，少許碳酸鹽，最少的是黃鐵礦。無機組分總量值6.94%～15.36%，平均值11.15%。

（1）粘土類礦物：主要以團塊狀、浸染狀大量產出，其次呈細分散狀、斑點狀散布在基質鏡質體之中，少許呈透鏡狀和充填胞腔。范圍2.47%～7.11%，平均值4.79%。

（2）硫化物組：主要以為微粒狀、星點狀及細粒狀分散狀態分布，其次為莓粒狀產出，少許充填胞腔，還有充填裂隙。范圍0.19%～0.48%，平均值0.34%。

（3）碳酸鹽組：主要以強非均質性、閃突起與多色性、雙反射為主，多數為細脈狀充填在裂隙或裂縫中，少許充填胞腔。范圍1.65%～2.05%，平均值1.84%。

（4）氧化物組：主要以微細粒狀、細粒狀散布在基質鏡質體之中，其次為不規則粒狀和充填胞腔，其中含有的粒度均勻，分選較好。范圍2.66%～5.75%，平均值4.21%。

3 工業分析

3.1 水分

勘查區原煤水分化驗煤樣33件，化驗數據表明，水分值范圍0.29%～3.28%，平均值1.73%。浮煤化驗煤樣33件，水分值范圍0.28%～2.83%，平均值1.01%。原、浮煤皆劃分為特低全水分煤。

3.2 灰分

3.3 灰成分

勘查區原煤煤灰成分化驗煤樣15件，化驗結果詳見表1，從表1可以看出，SiO2、Al2O3、Fe2O3含量之和占總灰分成的88.56%，其余含量所占比例很小，最小的為MgO，僅僅只有0.51%。

3.4 揮發分產率及固定碳

表1 原煤灰成分

勘查區原煤及浮煤揮發分產率及固定碳化驗煤樣33件，由化驗結果得出，干燥無灰基揮發分的產率范圍4.89%～11.80%，平均值7.11%。浮煤的干燥無灰基揮發分的產率范圍4.29%～7.04%，平均值5.72%。按《煤的揮發分產率分級》MT/T 849-2000規范，原浮煤劃分為特低揮發分煤。

原煤的干燥基固定碳具有57.04%～84.59%，平均值高達76.81%。按照《煤的固定碳分級》MT/T 561-2008規范，劃分為高固定碳煤。

4 元素分析

勘查區進行了原浮煤測試煤樣5件和浮煤測試煤樣6件，化驗結果見表2。

表2 原、浮煤元素分析表

從表2可以看出，原浮煤的Cdaf平均值分別91.30%、92.98%；原浮煤的（Ndaf）平均值分別為0.97%、1.15%；原浮煤的[(O+S)]daf平均值分別為4.35%、2.52%；原浮煤的（Hdaf）平均值3.38%、3.01%。所以，每項化驗參數浮動變化小，皆較穩定。

4.1 有害元素

4.1.1硫

勘查區化驗原煤煤樣33件進行干燥基全硫化驗，化驗參數表明，原煤干燥基全硫的含量范圍0.39%～5.84%，平均值1.93%。浮煤的干燥基全硫含量范圍0.41%～1.50%，平均均值0.76%。依據《煤炭質量分級第2部分：硫分》GB/T 15224.2-2010規范，由動力煤硫分的分級標準，把原煤劃分為中硫煤。

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勘查區硫分浮動變化不大，主要以分布于中部及南部的中硫煤為主；其次，位于勘查區北東部、北部、中部、東部，是高硫煤分布場所；再次，位于西部及北西部，僅僅少許分布低硫煤；另外，位于北西部，含零星分布狀態的特低硫煤。見圖1。

勘查區對28件煤樣化驗形態硫，化驗結果見表3。

從表3易知，在全硫的總含量1.88%之中，占比例最大的是硫化鐵硫（74.47%），其次是有機硫（24.47%），最少的是硫酸鹽硫（1.06%）。

綜上所述，無機硫化鐵硫含量占原煤中的硫的統治地位，其次硫酸鹽硫，有機硫甚微。因黃鐵礦硫在9號煤原煤硫分之中為主，故洗選脫硫的效果佳。浮煤的全硫與原煤的全硫比值（Sop）39.38%，煤層脫硫率值60.62%，煤層的理論脫硫預測指標值Sop≤45%，可獲得大于55%脫硫率，故煤層劃分為容易脫硫煤。

4.1.2 其它有害元素

勘查區對有害元素進行20件原煤煤樣化驗，化驗結果見表4。

從表4得出，原煤磷是低磷分煤；原煤砷是一級含砷煤；原煤氯是特低氯煤；原煤氟是低氟煤。

4.2 稀散、放射性元素

表3 9號煤硫分化驗表

表4 9號煤層有害元素化驗表

表5 9號煤層稀散、放射性元素元素化驗表

勘查區對稀散、放射性元素進行24件原煤煤樣化驗，化驗結果見表5。從表5得出，鍺是低鍺煤，鎵平均值11×10-6。鈾平均值5×10-6。釷平均值5×10-6。五氧化二釩平均值86×10-6，所以，煤層中的鍺、鈾、釷、五氧化二釩達不到工業利用品位，沒有工業利用價值。

5 工藝性質

5.1 發熱量

勘查區對原煤煤樣33件和浮煤煤樣4件進行發熱量化驗，化驗后指標如表6所示。

從表6得出，原煤的干燥基高位發熱量平均值28.80MJ/kg，原煤的干燥基低位發熱量平均值28.26MJ/kg，浮煤的干燥基高位發熱量平均值為32.56MJ/kg。依據《煤炭質量分級、第3部分：發熱量》GB/T 15224.3-2010規范，該煤層劃分為高發熱量煤。

表6 9號煤層發熱量化驗表

5.2 其它工藝性質

（1）熱穩定性。勘查區對2件煤樣進行化驗，TS+6為74.2%～88.8%，平均值81.5%。依據《煤的熱穩定性分級》MT/T 560-2008規范，9煤層劃分為高熱穩定性煤（HTS）。

（2）煤對CO2化學反應性。勘查區對2件煤樣進行化驗，化驗結果表明，當溫度于950℃，α范圍20.0%～26.2%，平均值23.1%；當溫度于1000℃，α范圍25.3%～35.0%，平均值30.15%。

故溫度在950℃和1000℃時，化驗的α值皆小于50%，說明該煤層對CO2還原率是比較低的，故本區煤層是弱還原性煤。

（3）灰熔融性。勘查區對15件煤樣化驗，化驗結果表明，煤灰軟化溫度范圍值1160℃～＞1500℃，平均值1399℃，是較高軟化溫度灰。煤灰流動溫度范圍值1250℃～＞1500℃，平均值1453℃，是較高流動溫度灰。

（4）煤灰粘度。勘查區對9號煤層進行了煤灰粘度化驗，化驗結果見表7。

表7 9煤層煤灰粘度特性試驗成果表

從表7易知，只有溫度大于1500℃，9號煤層在爐口才能順利排渣。但是當溫度大于1400℃，9號煤既可用于液態排渣鍋爐用煤，又可用于固定床煤氣化爐用煤。

（5）結渣性。勘查區對9煤層進行了結渣性化驗，化驗結果顯示，若鼓風強度值為0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s的時候，化驗的結渣率值為29.8%、45.6%、25.1%，故該煤層是中等結渣區和中等結渣煤層。

（6）可選性。勘查區對9號煤層進行篩分浮沉大樣一件，篩分實驗結果見表8。

表8 9煤層篩分實驗試驗成果表

浮沉實驗：該煤層13～0.5mm級在小于1.50g/cm3低密度級時，浮物產率為58.34%。在當灰分為10.0%時，理論分選密度為1.59g/cm3（小于1.70g/cm3），±0.1含量為38.1%，扣除沉矸（大于2.00g/cm3）4.2%，得±0.1含量為39.8%，為難選煤。

當灰分為13.0%時，理論分選密度為1.90g/cm3（大于1.70g/cm3），±0.1含量為2.5%，扣除低密度物（小于1.50g/cm3）58.3%，得±0.1含量為6.0%，為易選煤（見圖2）。

圖2 9號煤層簡易可選性曲線圖

6 煤類

9煤層浮煤干燥無灰基揮發分的平均產率值5.72%。浮煤干燥無灰基氫含量平均值3.38%。依據《中國煤炭分類》GB/T 5751-2009規范，劃定為無煙煤三號。

7 結束語

9號煤層屬于低灰煤、低揮發分、高固定碳、中硫、高熱值、高熱穩定性、易選性、洗選脫硫效果好、一級含砷、特低氯、低磷、低氟無煙煤。因勘查區內該煤層全區可采，平均全程厚度2.49m，且其它煤層（除7號煤中硫煤）均屬于中高硫—高硫煤，故9號煤層具有廣闊的開發利用前景。

[1]張仁貴.貴州省金沙縣禹謨煤炭整裝勘查報告[R].2015.

[2]中國國家標準化管理委員會.GB/T 15224.1-2010煤炭質量分級第一部分：灰分[S].北京:中國標準化出版社,2010.

[3]中國國家標準化管理委員會.GB/T 15224.2-2010煤炭質量分級第一部分:硫分[S].北京:中國標準化出版社，2010.

[4]中國國家標準化管理委員會.GB/T 15224.3-2010.煤炭質量分級第一部分:發熱量[S].北京:中國標準化出版社,2010.

[5]中國國家標準化管理委員會.GB5751-2009中國煤炭分類國家標準[S].北京:中國標準化出版社,2009.