淮北煤田任樓煤礦深部勘查區(qū)7號煤煤質(zhì)特征淺析

付文會，李汶峻

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽宿州234000）

淮北煤田任樓煤礦深部勘查區(qū)7號煤煤質(zhì)特征淺析

付文會*，李汶峻

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽宿州234000）

7煤層為任樓煤礦深部勘查區(qū)重要的可采煤層，在勘查區(qū)大多數(shù)地區(qū)7煤分為72和73兩層，少數(shù)區(qū)域合并為一層。7煤在淮北煤田普遍賦存較好，厚度多在3～7m，因此對任樓深部7煤煤質(zhì)進(jìn)行研究對認(rèn)識整個淮北煤田的7煤情況有較積極的意義。

淮北煤田；任樓煤礦深部勘查區(qū)；煤質(zhì)；工業(yè)分析

1 概況

淮北煤田任樓煤礦勘查區(qū)位于安徽省宿州市西南方向直距28km處，地處濉溪縣任集鎮(zhèn)，勘查區(qū)面積23.22km2?？辈閰^(qū)含煤地層平均厚度1024.20m，7煤層屬全區(qū)可采較穩(wěn)定煤層。

2 7煤的賦存情況

2.1 72煤層

賦存于下石盒子組下部，上距52煤層40.14～70.30m,平均52.28m。煤層厚度0.66～7.38m，平均3.80m；穿過點46個，45個可采點，1個不可采點，屬中厚煤層。有6個見煤點含1層夾矸，單孔夾矸厚度0～0.28m，全區(qū)平均0.13m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，夾矸巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖，可采性指數(shù)為0.98，面積可采率為99%，煤類變化不大；屬全區(qū)可采較穩(wěn)定煤層。煤層頂板以泥巖為主，少量為粉砂巖，底板為泥巖，個別點為粉砂巖。

2.2 73煤層

位于下石盒子組下部，上距72煤層0.74～8.90m，平均2.13m。煤層厚度0.29～4.28m，平均1.52m；穿過點46個，32個可采點，1個不可采點，13個合并點，屬中厚煤層。有1個見煤點含2層夾矸，單孔夾矸厚度0～0.68m，全區(qū)平均0.07m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，夾矸巖性為泥巖，可采性指數(shù)為0.98，面積可采率為99%，煤類變化；屬全區(qū)可采較穩(wěn)定煤層。煤層頂板以泥巖為主，個別點位粉砂巖，底板巖性為泥巖。

3 7煤的煤質(zhì)特征

3.1 煤的物理性質(zhì)及宏觀煤巖特征

3.1.1 煤的物理性質(zhì)和宏觀煤巖特征

本區(qū)72、73煤層煤芯均為黑色，條痕黑—褐黑色，一般呈弱玻璃光澤，以粉狀為主，碎塊狀次之，碎塊狀、細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)。宏觀煤巖成分主要為暗煤和亮煤，夾鏡煤條帶，宏觀煤巖類型為半暗或半亮型。由于受后期構(gòu)造運動的影響，在擠壓強(qiáng)烈地段，煤的原生結(jié)構(gòu)遭破壞，多呈片狀。

3.1.2 視密度

72煤視密度為1.34～1.46g/cm3，73煤視密度為1.33～1.37g/cm3。

3.2 煤的化學(xué)性質(zhì)和工藝性能

3.2.1 煤的化學(xué)性質(zhì)

（1）水分（M）：72,73煤層空氣干燥基水分（Mad）原煤平均值在0.99%～1.06%之間，浮煤平均值在0.93%～0.98%，變化幅度很小。

（2）灰分（Ad）：

①原煤灰分產(chǎn)率：依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級 第1部分：灰分》（GB/T15224.1-2010）標(biāo)準(zhǔn)，72、73煤層屬低灰煤。

72煤層：兩極值為11.04%～33.26%，平均值18.99%。

73煤層：兩極值為10.18%～36.89%，平均值17.21%。

②浮煤灰分產(chǎn)率：經(jīng)1.40密度液浮選后，除個別樣品外，浮煤灰分產(chǎn)率可控制在10%以下，符合浮煤各項煤層參數(shù)測試要求。72、73煤層浮煤灰分產(chǎn)率較低，平均值分別為8.16%、8.16%，屬特低灰煤。

（3）揮發(fā)分（Vdaf）：本區(qū)同7煤層浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率略低于原煤，且兩極值及平均值極為接近，以浮煤揮發(fā)分簡述其特征：

72、73煤層浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率平均值在35.07～36.41%之間，依據(jù)《煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級》（MT/T849-2000）標(biāo)準(zhǔn)，屬中高揮發(fā)分煤。

3.2.2 煤中有害組分

3.2.2.1 硫（S）

（1）全硫（St.d）：

①原煤全硫：依據(jù)《煤炭質(zhì)量分級第2部分：硫分》（GB/T15224.2-2010）標(biāo)準(zhǔn)和7煤層硫分賦存情況評述如下：72煤層：兩極值為0.18%～0.54%，平均值為0.30%，屬特低硫煤；

73煤層：兩極值為0.13%～0.67%，平均值為0.33%，屬特低硫煤。

②浮煤全硫：72煤層：兩極值為0.23%～0.67%，平均值為0.32%，屬特低硫煤；73煤層：兩極值為0.22%～0.57%，平均值為0.33%，屬特低硫煤。

（2）形態(tài)硫：7煤層硫酸鹽硫含量平均值為0.01%或更小，因其在燃燒過程中全部轉(zhuǎn)入灰中，且含量極低，對燃燒及煉焦影響甚微。

3.2.2.2 磷（Pd）

本區(qū)7煤原煤中磷含量較低，平均值在0.012%～0.015%之間，依據(jù)《煤中磷分分級標(biāo)準(zhǔn)》（GB/ T20475.1-2006）標(biāo)準(zhǔn)，各煤層均屬低磷分煤。

3.2.2.3 砷（As.d）

本區(qū)7煤原煤中砷含量較低，平均值在（2.0～3.0）× 10-4%之間。依據(jù)《煤中砷含量分級》（MT/T803-1999）標(biāo)準(zhǔn)，屬一級含砷煤。

3.2.2.4 氯（Cl.d）

本區(qū)7煤原煤中氯含量較低，平均值在0.016%～0.022%之間，依據(jù)《煤中氯含量分級》（GB/T20475.2-2006）屬特低氯煤。

3.2.3 元素分析

本區(qū)7煤煤層各類元素含量比較穩(wěn)定，各煤層干燥無灰基碳含量平均值在85.52%～85.94%之間；氫含量平均值在5.00%～5.28%之間；氮含量比較穩(wěn)定，平均值在1.42%～1.45%之間；氧加硫含量平均值為7.34%～8.05%之間。

4 煤的工藝性能

4.1 煤的粘結(jié)性與結(jié)焦性

（1）粘結(jié)指數(shù)（G）：本區(qū)72、73煤的粘結(jié)指數(shù)變化范圍在54～1038之間，各煤層樣點集中在80～94之間，平均值均在80以上，QM與1/3JM之間沒有明顯區(qū)別。依據(jù)《煙煤粘結(jié)指數(shù)分級》（MT/T596-2008），屬強(qiáng)粘結(jié)煤。

（2）膠質(zhì)層厚度（Y）：膠質(zhì)層厚度（Y）變化范圍在11～27mm之間，絕大多數(shù)樣品在15～20mm之間，各煤層平均值為17～19mm，具有強(qiáng)粘結(jié)之特征，如表1所示。

表1 煤炭分類指標(biāo)匯總表

本區(qū)各煤層具有良好的粘結(jié)性，粘結(jié)指數(shù)G與膠質(zhì)層厚度Y值變化幅度不大，屬較好的煉焦配煤。

（3）奧亞膨脹度(b)。各煤層奧亞膨脹度(b)測試結(jié)果見表1，其b值平均值在86%～127%。

4.2 煤的發(fā)熱量

7煤層原煤發(fā)熱量測試成果見表2。

5 煤類及工業(yè)用途評述

5.1 煤類

（1）煤類劃分依據(jù)。本區(qū)煤類劃分的依據(jù)是《中國煤炭分類》（GB/T5751-2009），選用的分類參數(shù)為浮煤揮發(fā)分（Vdaf）、粘結(jié)指數(shù)（G）、膠質(zhì)層厚度（Y），當(dāng)G＞85，未測Y值時，選用揮發(fā)分和奧亞膨脹度b值（這類樣點極少）。

（2）煤類分布。72、73煤層均以1/3JM為主，QM零星分布，且不連成片。

5.2 煤質(zhì)特征

72煤層為中高揮發(fā)分、低灰、特低硫、低磷、一級含砷、特低氯煤，具有強(qiáng)粘結(jié)性、低結(jié)渣、低結(jié)污、高發(fā)熱量的特征，煤灰具有較高軟化溫度灰、較高流動溫度灰的特征；

73煤層為中高揮發(fā)分、低灰、特低硫、低磷、一級含砷、特低氯煤，具有強(qiáng)粘結(jié)性、低結(jié)渣、低結(jié)污、高發(fā)熱量的特征，煤灰具有較高軟化溫度灰、較高流動溫度灰的特征。

表2 7煤原煤發(fā)熱量統(tǒng)計表

5.3 煤的工業(yè)用途評述

據(jù)本區(qū)淺部任樓煤礦生產(chǎn)、銷售情況，任樓煤礦生產(chǎn)原煤經(jīng)任樓煤礦洗選廠簡易洗選后，煤炭主要銷往安徽馬鞍山鋼鐵有限公司、海螺集團(tuán)、湖南鋼鐵有限公司等地，煤炭主要用于煉鋼、發(fā)電，水泥等。結(jié)合淺部任樓煤礦煤的工業(yè)利用方向，綜合認(rèn)為本區(qū)7煤層可作煉焦配煤或動力用煤；洗中煤、尾煤可作動力用煤。

6 煤的可選性

本區(qū)73煤沒有采取可選樣，通過對72煤層9個可選樣的研究得出如下結(jié)論：

（1）72煤層產(chǎn)物主要集中在1.30～1.50密度級范圍內(nèi)，理論分選密度也主要集中在此區(qū)間，浮物與沉物不易迅速分離，δ±0.1產(chǎn)率高，因此該煤層屬較難選—難選煤。

（2）煤粉產(chǎn)率高，浮選中有機(jī)質(zhì)與無機(jī)質(zhì)不易迅速分離。

（3）鏡下鑒定顯示，各煤層以粘土礦物為主的無機(jī)物，以線理狀、透鏡狀鑲嵌于有機(jī)質(zhì)之中，導(dǎo)致有機(jī)物與無機(jī)物不易分離，是造成本區(qū)煤洗選困難的主要原因。

7 結(jié)論

綜上所述，本區(qū)7煤層屬于穩(wěn)定煤層，煤質(zhì)屬中低煤化程度的煙煤，屬中高揮發(fā)分、低—中灰、特低硫、低磷、一級含砷、特低氯煤。具有強(qiáng)粘結(jié)性、中高—高發(fā)熱量的特征，是良好的煉焦配煤。煤灰為酸性灰渣，煤灰熔點較高，屬中等—較高軟化溫度灰和中等—較高流動溫度灰，結(jié)渣指數(shù)和結(jié)污指數(shù)低，燃燒中對爐壁的腐蝕影響較小，適合固態(tài)排渣鍋爐使用，分選較難，可作煉焦配煤或動力用煤；洗中煤、尾煤可作動力用煤。

[1] 任樓煤礦深部勘查區(qū)地質(zhì)報告[R].安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，2012.

式中：Q開——可開采資源量，104m3；

Q補——地下水補給資源量，104m3；

α——開采系數(shù)。

根據(jù)式（8）計算，研究區(qū)地下水可開采資源量為146.18×104m3。

（2）分別采用給水度法和可開采系數(shù)法計算了該水源地的地下水儲存量和可開采量，計算結(jié)果為86943.23×104m3和146.18×104m3，其中地下水可開采量占地下水補給量的50%。

（3）通過對新疆三塘湖煤田水源地地下水資源的評價研究，為該地區(qū)地下水資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供了理論依據(jù)和科學(xué)評價。

4 結(jié)論

（1）采用均衡法對該水源地地下水資源進(jìn)行評價。通過對研究區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件的綜合分析，補給項為地下水側(cè)向流入量和暴雨洪流入滲量，通過計算得補給量為292.35×104m3；排泄項為地下水潛埋帶的潛水蒸發(fā)蒸騰量，計算得排泄量為294.25×104m3，該水源地處于負(fù)均衡狀態(tài)，均衡差值不大，補排基本平衡，與均衡期區(qū)內(nèi)地下水位基本呈平穩(wěn)狀態(tài)相一致。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 董新光,劉豐,周金龍.新疆地下水資源調(diào)查與評價[R].烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源科技服務(wù)中心,2004.

[3]董新光,鄧銘江.新疆地下水資源[M].烏魯木齊:新疆科學(xué)出版社,2005.

TQ533

A

1004-5716(2015)02-0128-03

2014-03-17

2014-04-30

付文會（1967-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)技術(shù)工作。