煤質(zhì)特征分析與評(píng)價(jià)范文

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《煤質(zhì)技術(shù)》2017年第s1期

摘要：勘查區(qū)位于貴州省畢節(jié)市金沙縣南部及黔西縣北部，勘查區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），9號(hào)煤層位于龍?zhí)督M二段（P3l2）下部，屬全區(qū)可采。宏觀煤巖類(lèi)型主要以半亮型為主，半暗型次之。顯微煤巖類(lèi)型屬于微鏡惰煤。9號(hào)煤層屬于低灰煤、低揮發(fā)分、高固定碳、中硫、高熱值、高熱穩(wěn)定性、易選性、洗選脫硫效果好的無(wú)煙煤三號(hào)（WY3）。

關(guān)鍵詞：灰分；硫分；發(fā)熱量

1地質(zhì)概況

勘查區(qū)位于貴州省畢節(jié)市金沙縣南部及黔西縣北部，勘查區(qū)南北長(zhǎng)約1~22km，東西寬約2~12km，為一不規(guī)則多邊形，面積約258.72km2。勘查區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），總厚約97.53~131.52m，平均厚約111.12m。二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M劃分為龍?zhí)督M一段和龍?zhí)督M二段。龍?zhí)督M一段：上至標(biāo)二灰?guī)r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(hào)煤層。可采煤層平均總厚2.30m，可采含煤系數(shù)4.18%。龍?zhí)督M二段：底部為灰色中厚層狀灰?guī)r（B2），頂部至長(zhǎng)興組深灰色燧石灰?guī)r。該段厚48.16~71.72m，平均厚56.12m。含4、5、7、9號(hào)煤層。可采煤層平均總厚4.69m，可采含煤系數(shù)8.36%。二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M含煤8~16層，含煤總厚5.31~14.60m，平均總厚11.19m，含煤系數(shù)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(shù)6.26%。其中9號(hào)煤為全區(qū)可采，4號(hào)煤、7號(hào)煤、15號(hào)煤為大部可采，13號(hào)煤為局部可采。9煤層位于龍?zhí)督M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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采。勘查區(qū)范圍內(nèi)，獲總資源儲(chǔ)量194047.7×104t。9號(hào)煤層勘查區(qū)煤炭資源總量為64645×104t，占總資源量的33.3%。所以，為了將來(lái)煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用提供參考利用，總結(jié)該煤層煤質(zhì)變化規(guī)律及工業(yè)用途是很重要的。

2煤巖特征

2.1物理性質(zhì)

勘查區(qū)9號(hào)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(jié)構(gòu)以條帶狀結(jié)構(gòu)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(fā)育較多內(nèi)生和外生裂隙，方解石以薄膜狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)絡(luò)狀充填，少數(shù)零星煤層充填星點(diǎn)狀黃鐵礦結(jié)核。真相對(duì)密度(TRD)值：1.62g/cm3，視相對(duì)密度(ARD)值：1.53g/cm3。

2.2宏觀煤巖成分及類(lèi)型

禹謨井田在2孔中采了2件9號(hào)煤進(jìn)行煤巖鑒定，化驗(yàn)結(jié)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(lèi)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(jī)組分9煤層煤巖樣進(jìn)行鏡下煤巖鑒定以后，有機(jī)組分劃分為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組。含礦物基有機(jī)總量值84.64%~93.06%，平均值88.85%；去礦物基有機(jī)總量值100.00%。9煤層鏡質(zhì)組高達(dá)82.96%~86.76%，平均值84.86%，主要以基質(zhì)鏡質(zhì)體和透鏡狀、細(xì)條帶狀的均質(zhì)鏡質(zhì)體，其次結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體；惰質(zhì)組僅為17.04%~13.24%，平均值15.14%，主要以透鏡狀或者不規(guī)則狀的半絲質(zhì)體、氧化絲質(zhì)體為主，其次碎屑惰質(zhì)體，少許微粒體，還有粗粒體、分泌體散布于基質(zhì)鏡質(zhì)體之中；綜上所述，鏡質(zhì)組與惰質(zhì)組含量之和大于95%，故煤層顯微煤巖類(lèi)型評(píng)定為微鏡惰煤。

2.3.2無(wú)機(jī)組分無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)組分總量值6.94%~15.36%，平均值11.15%。（1）粘土類(lèi)礦物：主要以團(tuán)塊狀、浸染狀大量產(chǎn)出，其次呈細(xì)分散狀、斑點(diǎn)狀散布在基質(zhì)鏡質(zhì)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(diǎn)狀及細(xì)粒狀分散狀態(tài)分布，其次為莓粒狀產(chǎn)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(qiáng)非均質(zhì)性、閃突起與多色性、雙反射為主，多數(shù)為細(xì)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(xì)粒狀、細(xì)粒狀散布在基質(zhì)鏡質(zhì)體之中，其次為不規(guī)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(yè)分析

3.1水分

勘查區(qū)原煤水分化驗(yàn)煤樣33件，化驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，水分值范圍0.29%~3.28%，平均值1.73%。浮煤化驗(yàn)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

勘查區(qū)原煤灰分化驗(yàn)煤樣33件，化驗(yàn)結(jié)果顯示，原煤干燥基灰分范圍10.72%~35.33%，平均值17.40%。浮煤灰分化驗(yàn)煤樣33件，化驗(yàn)結(jié)果顯示，干燥基灰分范圍6.36%~9.86%，平均值7.94%。按《煤炭質(zhì)量分級(jí)第1部分：灰分》GB/T15224.1-2010規(guī)范，依據(jù)動(dòng)力用煤劃分為低灰煤，依據(jù)高爐噴吹用煤劃分為高灰煤。

3.3灰成分

勘查區(qū)原煤煤灰成分化驗(yàn)煤樣15件，化驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)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(fā)分產(chǎn)率及固定碳勘查區(qū)原煤及浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率及固定碳化驗(yàn)煤樣33件，由化驗(yàn)結(jié)果得出，干燥無(wú)灰基揮發(fā)分的產(chǎn)率范圍4.89%~11.80%，平均值7.11%。浮煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分的產(chǎn)率范圍4.29%~7.04%，平均值5.72%。按《煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級(jí)》MT/T849-2000規(guī)范，原浮煤劃分為特低揮發(fā)分煤。原煤的干燥基固定碳具有57.04%~84.59%，平均值高達(dá)76.81%。按照《煤的固定碳分級(jí)》MT/T561-2008規(guī)范，劃分為高固定碳煤。

4元素分析

勘查區(qū)進(jìn)行了原浮煤測(cè)試煤樣5件和浮煤測(cè)試煤樣6件。

4.1有害元素

4.1.1硫勘查區(qū)化驗(yàn)原煤煤樣33件進(jìn)行干燥基全硫化驗(yàn)，化驗(yàn)參數(shù)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(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)第2部分：硫分》GB/T15224.2-2010規(guī)范，由動(dòng)力煤硫分的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，把原煤劃分為中硫煤。勘查區(qū)硫分浮動(dòng)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(qū)北東部、北部、中部、東部，是高硫煤分布場(chǎng)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(tài)的特低硫煤。見(jiàn)圖1。勘查區(qū)對(duì)28件煤樣化驗(yàn)形態(tài)硫，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(jī)硫（24.47%），最少的是硫酸鹽硫（1.06%）。綜上所述，無(wú)機(jī)硫化鐵硫含量占原煤中的硫的統(tǒng)治地位，其次硫酸鹽硫，有機(jī)硫甚微。因黃鐵礦硫在9號(hào)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(yù)測(cè)指標(biāo)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(qū)對(duì)有害元素進(jìn)行20件原煤煤樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4得出，原煤磷是低磷分煤；原煤砷是一級(jí)含砷煤；原煤氯是特低氯煤；原煤氟是低氟煤。4.2稀散、放射性元素勘查區(qū)對(duì)稀散、放射性元素進(jìn)行24件原煤煤樣化驗(yàn)。

5工藝性質(zhì)

5.1發(fā)熱量

勘查區(qū)對(duì)原煤煤樣33件和浮煤煤樣4件進(jìn)行發(fā)熱量化驗(yàn)，化驗(yàn)后指標(biāo)如表6所示。從表6得出，原煤的干燥基高位發(fā)熱量平均值28.80MJ/kg，原煤的干燥基低位發(fā)熱量平均值28.26MJ/kg，浮煤的干燥基高位發(fā)熱量平均值為32.56MJ/kg。依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)、第3部分：發(fā)熱量》GB/T15224.3-2010規(guī)范，該煤層劃分為高發(fā)熱量煤。

5.2其它工藝性質(zhì)

（1）熱穩(wěn)定性。勘查區(qū)對(duì)2件煤樣進(jìn)行化驗(yàn)，TS+6為74.2%~88.8%，平均值81.5%。依據(jù)《煤的熱穩(wěn)定性分級(jí)》MT/T560-2008規(guī)范，9煤層劃分為高熱穩(wěn)定性煤（HTS）。（2）煤對(duì)CO2化學(xué)反應(yīng)性。勘查區(qū)對(duì)2件煤樣進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度于950℃，α范圍20.0%~26.2%，平均值23.1%；當(dāng)溫度于1000℃，α范圍25.3%~35.0%，平均值30.15%。故溫度在950℃和1000℃時(shí)，化驗(yàn)的α值皆小于50%，說(shuō)明該煤層對(duì)CO2還原率是比較低的，故本區(qū)煤層是弱還原性煤。（3）灰熔融性。勘查區(qū)對(duì)15件煤樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)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(dòng)溫度范圍值1250℃~＞1500℃，平均值1453℃，是較高流動(dòng)溫度灰。（4）煤灰粘度。勘查區(qū)對(duì)9號(hào)煤層進(jìn)行了煤灰粘度化驗(yàn)。（5）結(jié)渣性。勘查區(qū)對(duì)9煤層進(jìn)行了結(jié)渣性化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果顯示，若鼓風(fēng)強(qiáng)度值為0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s的時(shí)候，化驗(yàn)的結(jié)渣率值為29.8%、45.6%、25.1%，故該煤層是中等結(jié)渣區(qū)和中等結(jié)渣煤層。

6煤類(lèi)

9煤層浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分的平均產(chǎn)率值5.72%。浮煤干燥無(wú)灰基氫含量平均值3.38%。依據(jù)《中國(guó)煤炭分類(lèi)》GB/T5751-2009規(guī)范，劃定為無(wú)煙煤三號(hào)。7結(jié)束語(yǔ)9號(hào)煤層屬于低灰煤、低揮發(fā)分、高固定碳、中硫、高熱值、高熱穩(wěn)定性、易選性、洗選脫硫效果好、一級(jí)含砷、特低氯、低磷、低氟無(wú)煙煤。因勘查區(qū)內(nèi)該煤層全區(qū)可采，平均全程厚度2.49m，且其它煤層（除7號(hào)煤中硫煤）均屬于中高硫—高硫煤，故9號(hào)煤層具有廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[4]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T15224.3-2010.煤炭質(zhì)量分級(jí)第一部分:發(fā)熱量[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化出版社,2010.

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作者：張廷學(xué) 單位：貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院