煤田地質(zhì)勘探中的煤質(zhì)分析探討

王明黨

摘要：煤炭在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。我國(guó)煤炭工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展, 煤炭產(chǎn)量已躍居世界第一位, 這中間煤田地質(zhì)勘探所發(fā)揮的作用是功不可沒(méi)的.本文對(duì)煤田地質(zhì)勘探工作提出了新的更高的要求, 一定要扎扎實(shí)實(shí)地做好煤質(zhì)工作。

關(guān)鍵詞：煤田地質(zhì)勘探；煤質(zhì)分析；研究意義

1 煤質(zhì)研究的意義

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 煤炭資源的利用途徑必將日益擴(kuò)大, 長(zhǎng)期以來(lái)主要用以作為動(dòng)力用煤( 特別是作為一次性能源) 和煉焦用煤的格局必將逐漸改變。這就要求對(duì)勘探區(qū)的煤炭資源的煤質(zhì)進(jìn)行全面的論述和評(píng)價(jià), 為其合理利用的可能途徑提供充分的依據(jù)。

對(duì)煤中微量元素和有害元素的研究和評(píng)價(jià)的最佳時(shí)間, 應(yīng)該是在煤田地質(zhì)勘探階段。這為煤炭資源開(kāi)發(fā)利用時(shí)考慮其回收利用的可能性。( 近期的和將來(lái)的) 提供了依據(jù), 避免了可貴資源的流失; 對(duì)于有害元素來(lái)說(shuō), 可引起有關(guān)方面的注意,采取必要的措施以防患于未然?；谶@樣的考慮, 筆者認(rèn)為, 應(yīng)將煤中微量元素和有害元素的研究和評(píng)價(jià), 納入煤田地質(zhì)勘探煤質(zhì)評(píng)價(jià)的范疇, 至于研究的深度和廣度, 則可根據(jù)具體情況而定。

一、煤樣的代表性問(wèn)題

在煤田地質(zhì)勘探中如何選取有代表性的煤樣, 是正確評(píng)價(jià)勘探區(qū)煤質(zhì)特征及其變化規(guī)律的關(guān)鍵。采集鉆芯煤樣時(shí), 煤芯采取率越高, 煤樣的代表性就越強(qiáng), 一般采取率在80% - 92%以上為宜。如果采取率過(guò)低( 煉焦煤的采取率低于7 0% ,動(dòng)力煤的采取率低于60% ), 煤樣代表性就會(huì)變差, 其煤質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果與礦井開(kāi)采以后的煤層煤樣的檢測(cè)結(jié)果會(huì)有較大差別。例如煤的真相對(duì)密度、視相對(duì)密度對(duì)樣品采取率較為敏感, 當(dāng)樣品采取率較低時(shí), 代表性可能會(huì)很差, 將會(huì)直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性, 從而導(dǎo)致計(jì)算其儲(chǔ)量時(shí)產(chǎn)生較大偏差。另外,在鉆取煤樣過(guò)程中的煤層受到鉆頭的摩擦而發(fā)熱氧化甚至發(fā)生部分燃燒時(shí), 煤樣的代表性就會(huì)更差。例如, 焦煤在采樣過(guò)程中如發(fā)生部分燃燒氧化, 檢測(cè)后得出的牌號(hào)可能變?yōu)槭菝荷踔霖毭?。此? 在采取鉆芯煤樣時(shí)混入了泥漿等雜質(zhì)時(shí), 煤樣灰分就會(huì)增高。反之, 為了消除泥漿的影響,而把煤樣用水清洗時(shí), 可能把溶于水的鉀、鈉等堿性礦物質(zhì)沖洗掉而使煤樣的灰分偏低, 或把煤粉沖走而影響其它煤質(zhì)指標(biāo)的準(zhǔn)確性。所以遇到此種情況時(shí), 盡量不要用水去漂洗, 可用刷子輕輕地刷去煤芯表面的泥皮。如果煤芯完全破碎, 可設(shè)法刮去明顯的泥漿, 即使如此處理, 也難免會(huì)損失少量樣品。在淺部風(fēng)化帶采取的煤芯煤樣, 檢測(cè)結(jié)果只能做為確定風(fēng)化帶、氧化帶和計(jì)算其腐植酸產(chǎn)率, 不能作為正常煤芯煤樣的計(jì)算基礎(chǔ)。

二、煤質(zhì)分析檢測(cè)項(xiàng)目的合理選定問(wèn)題

（一）預(yù)測(cè)找煤、煤田普查、礦區(qū)詳查或精查階段應(yīng)測(cè)定的項(xiàng)目: 原煤水分(Mad)、灰分(Ad)、揮發(fā)分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、發(fā)熱量、煤灰成分、有害元素、微量元素等。如地質(zhì)報(bào)告中需要提出C級(jí)以上(A+B +C)的儲(chǔ)量, 應(yīng)測(cè)定煤芯煤樣的原煤真相對(duì)密度和視相對(duì)密度。對(duì)某些高灰分煤或特殊地區(qū)的煤還應(yīng)測(cè)定煤中碳酸鹽CO2含量。

（二）褐煤、長(zhǎng)焰煤、弱黏煤、不黏煤、貧煤和無(wú)煙煤對(duì)非煉焦用煤, 應(yīng)測(cè)定的項(xiàng)目: 原煤水分( Mad) 、灰分(Ad) 、揮發(fā)分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、發(fā)熱量(Qgr,d)、元素分析等。

（三）煉焦用煤。

除測(cè)定水分(Mad)、灰分(Ad)、揮發(fā)分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、發(fā)熱量(Qgr,d) 以外, 還需測(cè)定浮煤( 或Ad不大于10% 的原煤) 的工業(yè)分析和黏結(jié)性、結(jié)焦性等項(xiàng)目。對(duì)于全硫含量大于1 % 的煉焦用煤, 應(yīng)適當(dāng)?shù)厝〔糠钟写硇缘脑簛?lái)檢測(cè)各種硫的組成, 硫分越高, 檢測(cè)各種硫的煤樣比例也應(yīng)適當(dāng)增加。

（四）用于確定煤牌號(hào)。

無(wú)論是無(wú)煙煤還是煙煤或褐煤( 用重液分選容易“泥化”的某些特別年輕的褐煤除外) , 都需要檢測(cè)浮煤揮發(fā)分(Vdaf) 。煙煤的分選密度原則上選定在1.4g/cm3 ,某些高灰難選煤選后灰分仍大于10% 時(shí),分選密度則應(yīng)降至1.35g/cm3 , 以浮煤灰分降至10% 以下為準(zhǔn)。一般以Ad 在5%～10%為最好。無(wú)煙煤分選密度, 應(yīng)根據(jù)其純煤的真相對(duì)密度而確定,一般在1.4～1.8g/cm3。褐煤的分選密度, 原則上也按純煤的真相對(duì)密度來(lái)確定。但需注意的是褐煤的純煤真相對(duì)密度變化較大, 一般為1.1 ～1.4g/cm3以上。在測(cè)定浮煤揮發(fā)分的同時(shí),應(yīng)檢測(cè)浮煤分析水分、灰分、全硫以及根據(jù)煤種的不同而分別測(cè)定黏結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層, 透光率、最高內(nèi)在水分和恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量。對(duì)褐煤還應(yīng)適當(dāng)?shù)販y(cè)定腐植酸和褐煤蠟。

（五）動(dòng)力煤。

對(duì)動(dòng)力用煤, 選擇部分有代表性的煤芯煤樣測(cè)定煤灰成分, 煤灰熔融性。在精查階段, 檢測(cè)樣品比例數(shù)可適當(dāng)增加, 最終普查報(bào)告檢測(cè)樣品的比例數(shù)也不宜過(guò)少。

三、地質(zhì)報(bào)告中煤質(zhì)分析部分的編寫(xiě)問(wèn)題

煤質(zhì)分析部分是煤田地質(zhì)勘探報(bào)告的重要組成部分。將區(qū)內(nèi)大量的煤質(zhì)分析檢測(cè)資料最優(yōu)化地編入地質(zhì)報(bào)告, 是煤質(zhì)檢驗(yàn)人員的一項(xiàng)基本任務(wù)。在整理、匯總和分析煤質(zhì)資料之前, 首先要對(duì)檢測(cè)結(jié)果的代表性和可靠性進(jìn)行一次全面的審查:代表性不強(qiáng)的應(yīng)該刪去; 對(duì)有疑問(wèn)的結(jié)果, 可以請(qǐng)地質(zhì)勘探技術(shù)人員協(xié)助進(jìn)行復(fù)查。

（1） 各井田( 或礦) 煤質(zhì)變化規(guī)律根據(jù)鉆孔分布位置, 將一些重要的煤質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目, 如灰分(Ad)、硫分(St,d)、浮煤揮發(fā)分(Vdaf)、黏結(jié)指數(shù)(GR.I)、膠質(zhì)層厚度(Y值) 等指標(biāo), 在分煤層的各鉆孔旁標(biāo)出, 然后按走向和傾向分析各指標(biāo)的變化規(guī)律。構(gòu)造復(fù)雜的井田, 如受斷層和火成巖等影響而煤質(zhì)變化較大時(shí), 也應(yīng)該找出其影響的規(guī)律并用文字詳細(xì)論述。此外, 對(duì)于上、下煤層之間的煤質(zhì)變化( 如牌號(hào)的變化和灰分、硫分、發(fā)熱量等指標(biāo)的變化) 也應(yīng)同時(shí)進(jìn)行探求其變化規(guī)律。對(duì)不同成煤時(shí)期煤層之間各指標(biāo)的變化規(guī)律, 也應(yīng)探求并在文字上加以闡述。對(duì)硫分低、灰分高、可選性差或硫分高、灰分低, 可選性稍好的煤, 均應(yīng)一一加以論述。對(duì)于厚煤層和薄煤層之間的煤質(zhì)變化特點(diǎn), 也應(yīng)在文字中有所敘述。另外, 還應(yīng)對(duì)硫分(St,d)、灰分(Ad)和揮發(fā)分(Vdaf) 等指標(biāo)作出等值線(xiàn)圖, 為今后開(kāi)發(fā)利用提供參考。

（2） 原煤檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理

在煤田地質(zhì)勘探中煤質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理是一項(xiàng)十分重要的工作。對(duì)煤質(zhì)分析檢測(cè)結(jié)果, 首先將其按煤層鉆孔的分布位置進(jìn)行整理。對(duì)于分層煤樣檢測(cè)的厚煤層, 其結(jié)果應(yīng)按各分層煤樣的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均, 算出原煤層煤樣檢測(cè)結(jié)果。

對(duì)整理好的各煤層檢測(cè)結(jié)果, 應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的審查, 煤樣代表性不強(qiáng)的檢測(cè)結(jié)果, 如發(fā)現(xiàn)有異常時(shí)應(yīng)予以刪除; 對(duì)原因不清的少數(shù)煤層檢測(cè)結(jié)果, 應(yīng)結(jié)合鉆孔的地質(zhì)條件等因素考慮是否刪除。除去可疑數(shù)據(jù)后, 即可算出各煤層的檢測(cè)結(jié)果的兩極值( 最好選用95% 范圍中的兩極值) 和平均值, 得出每一鉆孔所代表的各煤層的儲(chǔ)量, 計(jì)算各煤層檢測(cè)結(jié)果的加權(quán)平均值。

參考文獻(xiàn)

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