大方理化煤礦煤質(zhì)特征及可選性研究

周 娉，崔 彬，肖正輝， 陳朝玉

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.湖南工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104; 3.湖南科技大學(xué)，湖南 湘潭 411102)

位于黔西北中部的大方縣理化煤礦煤炭遠(yuǎn)景儲(chǔ)量數(shù)億萬噸，是大方縣內(nèi)最主要的煤礦之一，它對(duì)當(dāng)?shù)氐墓I(yè)、民用和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。然而，通過普查工作發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)的煤質(zhì)特征差異較大，而以往沒有對(duì)硫分、灰分很高的燃煤進(jìn)行合理利用，更沒有對(duì)燃煤可選性作過系統(tǒng)分析，一直停留在濫開、濫采、濫用階段。為有效利用煤炭資源，減輕大氣污染，有必要開展理化煤礦煤質(zhì)特征及可選性研究。

1 理化煤礦地質(zhì)概況

研究區(qū)的大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)內(nèi)。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡為一系列北東、北北東向的背斜、向斜。在各背斜、向斜核部，大多發(fā)育走向與褶皺軸向平行或近于平行的走向逆斷層，部分切穿褶皺一翼，其斷距一般較大，斷面傾角為45°～65°。在各褶皺翼部，時(shí)有走向斷層發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)地表出露地層均為三疊系，隱伏地層主要為二疊系，即二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)、上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3β)、龍?zhí)督M(P3l)、長興組(P3c)、大隆組(P3d)，其次是三疊系下統(tǒng)夜郎組一、二、三段(T1y1～3)、嘉陵江組一、二、三、四、五段(T1j1～5)、三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組一、二段(T2g1～2)和第四系(Q)。

礦區(qū)內(nèi)含煤巖系為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，共含煤16～29層，煤層總厚度17.15 m，含煤率8.71%，其中有可采，局部可采煤層4層，自上而下編號(hào)為M4、M6、M12、M16，純煤總厚度6.95 m。根據(jù)各煤層的厚度、結(jié)構(gòu)及煤質(zhì)變化特點(diǎn)，區(qū)內(nèi)的可采、局部可采煤層中，以M12、M16煤層為穩(wěn)定煤層，其他為較穩(wěn)定煤層。

2 理化煤礦燃煤的煤巖煤質(zhì)特征

2.1 煤巖特征

礦區(qū)內(nèi)煤層的宏觀煤巖特征主要表現(xiàn)為：煤層為半暗至半亮型煤，中至寬條帶狀結(jié)構(gòu)為主，局部為細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)。煤以塊狀為主，少量呈碎塊狀、碎粒狀。各主采煤層的煤巖顯微組分以鏡質(zhì)組為主，平均在70%以上。

2.2 煤質(zhì)特征

大方理化煤礦各煤層的煤樣工業(yè)分析結(jié)果，如表1所示。可以看出，各主采煤層的硫分含量差異較大。M4煤層原煤灰分平均為24.44%，全硫平均為3.21%，屬中灰、富硫煤。M6煤層原煤灰分平均為21.03%，全硫平均為2.24%，屬中灰、中硫煤。M12煤層原煤灰分平均為16.42%，全硫平均為0.77%，屬中灰、特低硫煤。M16煤層原煤灰分平均為18.05%，全硫平均為1.04%，屬中灰、低硫煤。

大方理化煤礦原煤灰成分以硅鋁氧化物為主，約占72.05%～82.28%,次為三氧化二鐵和氧化鈣，占9.13%～200.41%(表2)。

表1 理化煤礦煤層煤樣工業(yè)分析結(jié)果表

表2 理化煤礦各煤層原煤灰成分分析結(jié)果表

大方理化煤礦各煤層原煤中形態(tài)硫的組成特征，如表3所示。不難看出，M4、M6煤層中的硫主要為黃鐵礦硫，占全硫總含量的85%以上，表明黃鐵礦對(duì)全硫的貢獻(xiàn)較大。與M4、M6煤層相比，M12、M16煤層中的黃鐵礦硫所占全硫比例有明顯降低，而有機(jī)硫所占比例則有顯著增大。

2.3 煤巖煤質(zhì)與沉積環(huán)境的關(guān)系分析

表3 理化煤礦原煤中形態(tài)硫組成表

3 煤的可選性

中煤產(chǎn)率是評(píng)價(jià)煤可選性的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)[5]。它是指煤樣在各級(jí)比重液中進(jìn)行浮沉試驗(yàn)時(shí)，1.4～1.8比重級(jí)間的浮煤產(chǎn)率。中煤產(chǎn)率愈高，煤的可選性愈差[6]。理化煤礦M4、M6、M12、M16煤層煤芯樣的簡易浮沉試驗(yàn)結(jié)果，如表4所示。不難看出，四個(gè)可采煤層的中煤產(chǎn)率為70.04%～89.17%，平均約80%。根據(jù)中煤產(chǎn)率評(píng)價(jià)煤的可選性標(biāo)準(zhǔn)[5-6]，該礦區(qū)主采煤層均屬極難選煤。造成該礦區(qū)煤極難選的原因主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是煤中礦物組分一般以細(xì)小的黏土礦物為主，黃鐵礦次之，且黃鐵礦多呈細(xì)粒狀、細(xì)粒浸染狀分布，這種煤炭難洗選[6]；二是煤巖組成對(duì)煤可選性的影響。從理論上說，鏡煤、亮煤多的煤，一般易選，而暗煤、絲炭多的煤一般較難選[7]。該礦區(qū)煤層多為半暗至半亮型煤，可能也是其煤極難選的原因之一。

4 結(jié)論

1)貴州大方理化煤礦各主采煤層均屬中灰煤，但硫分含量差異較大，M4、M6煤層為富-高硫煤，M12、M16煤層為特低-低硫煤。M4、M6煤層中的硫主要為黃鐵礦硫，占全硫總含量的85%以上，而M12、M16煤層中的黃鐵礦硫所占全硫比例有明顯降低，而有機(jī)硫所占比例則有明顯增大。

表4 理化煤礦煤樣簡易浮沉試驗(yàn)結(jié)果表

2)根據(jù)硫分、灰成分參數(shù)分析，理化煤礦M12煤層為受海水影響極小的泥炭沼澤，M4煤層為受海水影響較大的泥炭沼澤，M6和M16煤層為受海水影響較小的泥炭沼澤。

3)簡易浮沉試驗(yàn)結(jié)果表明，理化煤礦四個(gè)可采煤層的中煤產(chǎn)率為70.04%～89.17%，均屬極難選煤，其原因主要是其礦物組分一般以細(xì)小的黏土礦物為主，黃鐵礦次之，且黃鐵礦多呈細(xì)粒狀、細(xì)粒浸染狀分布。

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