黔北桐梓縣水柴壩井田C3煤層地質(zhì)特征

熊 星 （貴州省地礦局106地質(zhì)大隊，貴州 遵義563000；成都理工大學(xué)研究生院，四川 成都610000）

楊仕維 （貴州省湄潭縣國土資源局，貴州 湄潭564100）

向達(dá)福 （貴州省地礦局106地質(zhì)大隊，貴州 遵義563000）

李建明 （長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)出露地層由老至新主要有中二疊統(tǒng)茅口組 （P2m）；上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M一段 （P3l1）、二段（P3l2）、三段 （P3l3）和長興組 （P3c）；下三疊統(tǒng)夜郎組沙堡灣段 （T1y1）、玉龍山段 （T1y2）、九級灘段 （T1y3）和茅草鋪組 （T1m）。其中龍?zhí)督M為井田含煤巖系，主要巖性為粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾煤層 （線）[1]。主要構(gòu)造有樂坪背斜、冒角尖背斜、聶村-大溝正斷層（F7）和白馬山正斷層 （F2）。樂坪背斜、冒角尖背斜對C3煤層起控制作用，白馬山正斷層對C3煤層有較大的破壞作用，其余斷層對C3煤層無破壞作用。

2 含煤地層及含煤性

2.1 含煤地層

區(qū)內(nèi)含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M （P3l）[2]，由一套海陸交互相多旋回沉積的粘土巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、煤層 （線）等組成，下部見不穩(wěn)定的菱鐵礦、黃鐵礦層產(chǎn)出。含煤地層厚57.16～71.86m，平均厚62.53m。在同一成煤旋回中，各巖性粒度均有由粗到細(xì)的漸變關(guān)系，垂向上顯示向上變細(xì)的正旋回。粉砂質(zhì)粘土巖多為煤層直接頂板，粘土巖或含炭質(zhì)粘土巖一般為煤層直接底板并含植物根、莖化石。據(jù)井田綜合巖性組合特征可劃分為3個巖性段 （見表1）。

2.2 含煤性

區(qū)內(nèi)含煤地層共含煤層 （線）1～7層；自上而下編號為C7、C6、C5、C4、C3、C2、C1。其中全區(qū)可采煤層1層 （C3），煤層厚0.20～2.33m，含煤系數(shù)0.3%～3.60%；局部可采煤層 （線）0～4層。含煤地層煤層 （線）總厚1.22～3.68m，含煤系數(shù)為1.73%～6.12%，平均為3.83%。說明該區(qū)可采煤層少，厚度小，含煤率低。

3 C3煤層地質(zhì)特征

3.1 厚度特征

1）煤層厚度變化及結(jié)構(gòu)特征 區(qū)內(nèi)C3煤層可采厚度為0.84～2.33m，平均為1.83m，厚度變化系數(shù)為21.83%，點狀可采率達(dá)95.74%；穩(wěn)定指數(shù)為7.64%，面狀可采率大于90%。

表1 水柴壩井田含煤巖系地層巖性簡表 （代表剖面：ZK606剖面）

該區(qū)內(nèi)僅2個工程見夾矸 （各1層粘土巖，分別厚0.46m和0.50m，平均為0.48m），說明C3煤層屬結(jié)構(gòu)簡單的單煤層。

2）煤層厚度沿走向變化特征 在走向上區(qū)內(nèi)C3煤層產(chǎn)狀大致以中部偏北，往南以6°左右、向北以9°左右的傾伏角傾伏，其厚度具有波狀起伏的特征，工程厚度跳動幅度大，總體從北向南有變薄的趨勢，尤其是從南部厚度趨向于變薄直至最南端厚度不可采 （見圖1）。

3）煤層厚度沿傾向變化特征 在傾向上區(qū)內(nèi)C3煤層厚度由西向東略有起伏，向深部有變薄的趨勢 （見圖2）。

4）煤層厚度平面變化特征 水柴壩井田C3煤層等厚線圖如圖3所示。從圖3可以看出，區(qū)內(nèi)C3煤層自北西往南東、由西向東均呈逐步變薄的趨勢。

3.2 灰分特征

區(qū)內(nèi)C3煤層原煤灰分含量為11.70%～29.99%，平均為16.87%，變化系數(shù)為22.51%。在洗選煤樣中，原煤灰分含量為13.84%～25.04%，平均為16.62%，變化系數(shù)為22.43%；浮煤灰分含量為7.36%～11.40%，平均為9.81%，變化系數(shù)為13.37%。浮煤比原煤灰分降低3.99～15.69%，平均降低6.82%，即原煤經(jīng)洗選后由中灰煤提升為特低灰煤。

圖1 C3煤層厚度沿走向變化曲線圖

圖2 C3煤層厚度沿傾向變化曲線圖

3.3 發(fā)熱量特征

區(qū)內(nèi)C3煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量為23.99～31.83MJ／kg，平均為29.29MJ／kg，變化系數(shù)為5.23%。在洗選煤樣中，原煤發(fā)熱量為26.12～31.02MJ／kg，平均為29.62MJ／kg，變化系數(shù)為5.19%；浮煤發(fā)熱量為31.22～33.71MJ／kg，平均為32.69MJ／kg，變化系數(shù)為2.77%，浮煤比原煤發(fā)熱量提高1.41～4.16MJ／kg，平均提高2.39MJ／kg，從宏觀上看，原煤經(jīng)洗選后已由高熱值煤提升為特高熱值煤。

3.4 C3煤層其他次要成分特征

區(qū)內(nèi)C3煤層原煤中主要理化指標(biāo)的平均值為空氣干燥基水份1.74%，揮發(fā)份13.87%，固定碳71.33%，全硫平均為2.35%。

4 煤巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造及類型

4.1 煤巖結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)C3煤層煤巖以條帶狀結(jié)構(gòu)為主，其次為碎粒狀結(jié)構(gòu)，局部見木質(zhì)狀結(jié)構(gòu)。煤巖以中-細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)為主，其條帶寬度1～5mm，其次為碎粒狀結(jié)構(gòu)及片狀結(jié)構(gòu)，碎粒狀結(jié)構(gòu)主要由煤中散布的大量穩(wěn)定組分或礦物質(zhì)組成。橫向上區(qū)內(nèi)C3煤層煤巖結(jié)構(gòu)略有變化，部分地段以粒狀結(jié)構(gòu)為主。鏡煤反射率為2.01%～2.08%。故區(qū)內(nèi)C3煤層處于第Ⅵ變質(zhì)階段，屬高變質(zhì)煙煤。

圖3 水柴壩井田C3煤層厚度等值線圖

4.2 煤巖構(gòu)造

區(qū)內(nèi)C3煤層煤巖以塊狀構(gòu)造、片狀或?qū)訝顦?gòu)造為主，其中塊狀構(gòu)造的外觀均一致密，無層理，煤巖中物質(zhì)成分相對均勻，而片狀或?qū)訝顦?gòu)造沿煤層垂直方向上的物質(zhì)成分存在差異，顯示由有機(jī)物質(zhì)與礦物質(zhì)夾層交替形成明顯的層狀疊置現(xiàn)象此外，土狀構(gòu)造在區(qū)內(nèi)C3煤層地表風(fēng)化帶中較為常見，其形如土狀，質(zhì)地較松散。

4.3 煤巖類型

區(qū)內(nèi)煤的成因類型屬腐植煤類，根據(jù)其物性特征可劃分為3種宏觀煤巖類型。

1）半亮型粉煤 以灰黑色為主，具瀝青或油脂光澤，硬度低，脆度大，極易碎裂呈土狀，粒度小于6mm，視密度1.35g／cm3。具條帶狀結(jié)構(gòu)，片狀或?qū)訝顦?gòu)造，有機(jī)組分中鏡質(zhì)組含量大于80%，礦物質(zhì)含量較低，是區(qū)內(nèi)主要煤巖類型。

2）半暗型塊煤 灰黑色，具油脂光澤，硬度較大，不易破碎，粒度大于14mm，斷口呈鋸齒狀或貝殼狀，具條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育，視密度1.53g／cm3。有機(jī)組分中鏡質(zhì)組含量相對半亮型粉煤略低，為70%左右，礦物質(zhì)成分含量相對較高，大于20%。主要是因礦物質(zhì)成分增加導(dǎo)致光澤強(qiáng)度減弱進(jìn)而演變?yōu)榘氚得?，是區(qū)內(nèi)次要煤巖類型。

3）半亮型塊煤 多為灰黑色，具瀝清或油脂光澤，硬度中等，粒度大于15mm，多具條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀或?qū)訝顦?gòu)造，內(nèi)生裂隙較發(fā)育。斷口多呈鋸齒狀，貝殼狀，有機(jī)組分中鏡質(zhì)組含量較高，大于80%，礦物質(zhì)含量較低，是區(qū)內(nèi)另外一種次要煤巖類型。

5 煤的可選性能

區(qū)內(nèi)C3煤層簡易可選性試驗結(jié)果在-1.50g／cm3低密度級量，浮煤產(chǎn)率為78.22%。當(dāng)假定C3煤層灰分為12.0%時，理論分選密度為1.63g／cm3，再在ε曲線上查得δ±0.1含量初始值為7.99%[3]，故C3煤層可選性等級為極易選。

6 結(jié) 語

水柴壩井田C3煤層屬厚度穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的單煤層，自北西往南東、由西向東均有變薄的趨勢；煤層產(chǎn)狀變化小，屬極易選的高變質(zhì)煙煤。根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4-8]，研究區(qū)C3煤層屬于低揮發(fā)份、中灰、高固定碳、中高硫分、高熔灰分、一級含砷、特低磷、特低氯、高熱值，可用于發(fā)電、民用、工業(yè)用煤、動力用煤、氣化用煤和化工用煤。

致謝：在編寫過程中得到了翁申富高級工程師的悉心指導(dǎo)，在此謹(jǐn)致謝意！

[1]杜芳應(yīng)，闞小波，黃成恒.貴州省遵義市北部煤礦地質(zhì)特征初步對比[J].貴州地質(zhì)，2006，23（8）：112-114.

[2]廖友常.桐梓北部大竹壩井田含煤地層及可采煤層地質(zhì)特征[J].貴州地質(zhì)，2007，24（3）：202-206.

[3]GB／T55224.1-2004，煤炭質(zhì)量分級 （第1部分）：灰分[S].