貴州省普安縣磨田煤礦煤質特征及評價

劉銳　徐石輝　鐘祖峰

摘要：概括了普安縣磨田煤礦晚二疊世主要可采煤層的煤質特征，研究結果表明磨田煤礦主要可采煤層屬于低灰、高硫、低磷、高熱值（少量特高熱值）煙煤及無煙煤，具有適合于發電、民用、工業用煤，動力用煤的煤巖煤質特征。

關鍵詞：煤質特征；煤質評價；普安磨田；貴州

磨田煤礦位于貴州省普安縣地瓜鎮，轄屬地瓜鎮魯溝村，西起龍井頭，東至半坡，北起核桃寨，南至歹蘇。二疊系上統龍潭組（P₃l）是區內唯一的含煤地層，屬陸棚潮坪沉積環境為主的碎屑巖含煤組合。根據磨田煤礦勘探地質成果資料，對礦區主要煤層的煤質特征綜合分析評價。

1.礦區地質概況

1.1地層及構造

磨田煤礦及周邊區域出露地層為石炭系、二疊系、三疊系分布最廣，其余均零星分布。地面出露巖石以碳酸鹽巖為主，晚二疊世早期發育有厚數百米的火山巖系。

礦區大地位置處于上揚子陸塊鄂湘渝黔前陸褶斷沖斷帶（Ⅲ₃），區內主要的褶皺運動發生于燕山期，主要構造線方向為北東向。該區域總體上受南北方向的擠壓力，產生共軛剪切，形成北東向褶皺和斷裂。礦區位于青山向斜與蓮花山背斜之間，磨田煤礦處于蓮花山背斜南東翼東部，總體斷裂構造不發育（圖1）。蓮花山背斜軸向北東向，延伸約45km，南北寬約10km，核部出露最老地層為中二疊統茅口組，兩翼由二疊系、三疊系地層組成，近軸部發育一系列的高角度正斷層和逆斷層，破壞了背斜的構造形態。

1.2含煤地層

磨田煤礦含煤層位為上二疊統龍潭組（P₃l），厚294.05m～366.09m，含煤層16層煤層對比性較好，根據巖性及其組合、沉積特征及含煤性，以煤層C17_上頂界和C29底界劃分為三段：（1）龍潭組一段（P₃l¹）：厚度變化較大，一般厚9.32m～44.92m，平均厚30.64m。以C29底界至底部淺灰色含黏土質沙巖或鋁土質黏土巖底界（B5標志層）。為灰、黃灰色中厚層狀粉沙至細沙巖、泥質粉沙巖、粉沙質泥巖、泥巖、炭質泥巖及煤層：夾1層～4層煤線，不含可采煤層。（2）龍潭組二段（P₃l²）：一般厚132.66m～206.02m，平均厚176.23m。以煤層C17上頂界至C29底界。為灰、淺灰及灰黃色沙巖、粉沙巖、粉沙質泥巖、泥質粉沙巖、泥巖及黑色煤層所組成的若干沉積旋回，其中大多數巖層穩定，煤層層數因煤層穩定性而異，該段在局部地方夾有鈣質巖層或泥灰巖透鏡體。含煤層16層，含可采煤層8層。（3）龍潭組三段（P₃l³）：一般厚120.19m～158.16m，平均厚133.88m，厚度變化不大。以煤層C17上頂界至頂部厚約1.00m～2.50m細晶灰巖（對應其他地區的長興組灰巖）頂界（B1標志層）。上部為灰綠、灰色薄-中厚層沙巖及鈣質沙巖，頂部為厚約1.00m～2.50m淺灰色中厚層狀細晶灰巖；中部為深灰色中厚層鈣質砂巖夾砂質泥巖；下部為黃色薄-中厚層狀砂巖夾少量含炭質黏土巖。該段上部及下部在部分地段夾2層～3層煤線，不含可采煤層。

2.煤層、煤質

2.1煤層分布

龍潭組含煤有16層，含煤層總厚7.98m～21.57m，平均總厚15.55m；含煤系數4.29%。其中C17上、C17、C19、C20、C26、C27、C28、C29八層為可采煤層，其中：全區可采煤層5層（C17上、C17、C19、C28、C29），分布于龍潭組中上部及下部；大部可采煤層2層（C20、C27），局部可采煤層1層（C26），分布于龍潭組中上部及中下部；可采煤層總厚度6.58m～15.87m，平均總厚11.61m，可采煤層含煤系數2.10%～4.88%，平均3.13%；具零星可采點的不可采煤層5層（c3、C12、C25、C29上、C30）；其余煤層均未達到可采厚度。主要可采煤層區內較連續穩定，厚度具有一定變化，結構較簡單，煤層為較穩定類型。

2.2煤質特征

（1）宏觀煤巖類型。礦區內各煤層以亮煤、少量暗煤夾少量鏡煤和絲炭透鏡體，煤巖類型主要為半亮型、半暗型，半暗一半亮型次之，少量暗淡型。各煤層煤巖成分及類型詳見表1。

（2）微觀煤巖特征。根據煤巖鑒定資料，煤的顯微組分含有機組分和無機組分，有機組分包括鏡質組和惰質組兩大類，見表2。

（3）煤的變質階段。礦區內各主要煤層鏡煤最大反射率（R°max%）最小為0.83%，最大為1.80%；主要煤層浮煤揮發分（V，daf）最小為9.35%，最大為12.01%，平均10.58%，表明礦區可采煤層的變質程度較高，變質階段為Ⅱ，為貧煤（PM）及無煙煤（WY3）（表3）。

（4）煤的工業分析。礦區8層煤的物理性質大致相同，宏觀煤巖特征為黑色塊煤，半暗至半亮型、半亮型，內生裂隙較發育，條帶狀結構，層狀至似層狀構造，各可采煤層煤質工業分析見表4。

綜上可知，C17上煤為中灰、低揮發分、中高硫分、中高發熱量貧煤；C17為中灰、低揮發分、中高硫分、中高發熱量貧煤；C19為中灰、低揮發分、高硫分、中高發熱量、貧煤；C20為中灰、低揮發分、高硫分、中高發熱量、貧煤；C26為中灰、低揮發分、高硫分、中發熱量貧煤；C27為中灰、特低揮發分、高硫分、中高發熱量無煙煤；C28為中灰、低揮發分、高硫分、中高發熱量貧煤；C29為中灰、低揮發分、高硫分、中高發熱量貧煤。

（5）稀散、放射性元素分析。原煤鍺（Ge）：區內含量為0～20×10^-6，平均含量為3.17×10^-6，根據《煤中鍺含量分級》（MT/T967-2005）標準，屬低鍺煤（LGe）。原煤鎵（Ga）：區內含量為0～25×10^-6，平均含量為10.63×10^-6。原煤鈾（U）：區內含量為0～3×10^-6，平均含量為1.37×10^-6。原煤五氧化二釩（V205）：區內含量為10×10^-6～259×10^-6，平均為114.08×10^-6。

以上與煤共伴生的稀散、放射性元素均達不到工業品位的要求，無開采利用價值。

（6）有害元素。煤中有害元素主要為硫、磷、砷、氟、氯等元素，區內可采煤層原煤有害元素含量如下：①原煤磷（P）：全區磷含量在0.00%～0.09%之間，平均含量為0.016%，根據《煤中磷分分級》（GB/T20475.1-2006）標準，屬低磷煤（P一2）。②原煤砷（As）：全區砷含量為0.0～114×10^-6，平均含量為26.71×10^-6，依據《煤中砷含量分級》（MT/T803-1999），本區煤層屬四級含砷煤（ⅣAs）。③原煤氟（F）：全區氟含量為88×10^-6～312×10^-6，平均含量為190.98×10^-6，依據《煤中氟含量分級》（MT/T966-2005）標準，本區煤層屬中氟煤（MF）。④原煤氯（C1）：全區氯含量為0.00%-0.04%，平均含量為0.02%，根據《煤中氯含量分級》（GB/T20475.2-2006）標準，屬特低氯煤（CL-1）。

（7）熱穩定性。礦區內C17_上、C17、C19、C20、C28、C29作原煤熱穩定性試驗樣共12件。

實驗數據表明TS₊的值為69.24%～87.18%，平均76.06%；TS_3-6為10.18%～20.46%，平均17.17%；TS_-3為2.55%～12.02%，平均6.78%。根據《煤的熱穩定性分級》（MT/T560-2008）分級，區內C17上、C17、C19、C20、C29屬于中高熱穩定性煤（MHTS），C28屬于高熱穩定性煤（HTS）。

（8）可磨性（HGL）。對礦區C17上、C17、C19、C20、C27、C28、C29煤層取原煤可磨性試驗樣12件，C17上煤層可磨性指數（HGI）平均值為97.5；C17煤層可磨性指數（HGI）平均值為116；c19煤層可磨性指數平均值為101；C20煤層可磨性指數平均值為117；C28煤層可磨性指數平均值為103.5；C29煤層可磨性指數平均值為95.67。按《煤的哈氏可磨性指數性分級》（MT/T852-2000）分級，C17、C19、C20、C27、C28煤層屬于極易磨煤（UEG），C17_上、C29煤層屬于易磨煤（EG）。

3.煤的用途評價

礦區煤炭主要屬低灰、高硫、低磷、高熱值（少量特高熱值）煙煤及無煙煤，可用于發電、民用、工業用煤，動力用煤等。因各煤層含硫和含砷高，建議開采中，注意采取脫硫脫砷措施，防止對環境污染和地砷病的發生。建議經過洗選來降低煤中的硫含量，必要時可經過洗選脫硫或動力配煤，以降低煤中的硫含量，減少煤燃燒后產生的二氧化硫對大氣的污染和氧化后形成硫酸對鍋爐、管道的腐蝕。