岩浆岩对九龙山煤矿煤变质程度的影响

河南煤田地质局 孙东甫

岩浆岩对九龙山煤矿煤变质程度的影响

河南煤田地质局 孙东甫

九龙山煤矿位于安鹤煤田中部，区域构造形态受太行隆起与汤阴断陷直接控制。盆地基底为太古界和元古界古老变质岩系以及下古生界上寒武系地层。煤矿总体构造以NNE向正断层为主，主要发育有NE、NNE向正断裂及NE向褶曲。本区地层走向为NW–SE，倾向为NE，地层倾角浅部较陡（20° ～35°），中深部比较平缓（10° ～ 20°）。

一、矿区介绍

九龙山煤矿矿区地表有较多上石盒子组（P2s）地层和岩浆岩（主要为闪长岩、正长岩）出露，据钻孔揭露，岩浆岩多在上石盒子组地层中侵入。矿区地层由老至新为奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系上统太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1s）和下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）和石千峰组（P 2 sh）、和第四系（Q）。九龙山煤矿区域构造如图1所示。

图1 九龙山煤田区域构造

矿区内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）及上石盒子组（P2s），地层总厚度为724.46 m。矿区内地层共划分为9个煤组，含煤18层，其中太原组含煤14层，山西组含煤4层，其余煤组不含煤。煤层总厚度11.31 m，含煤系数为1.56%，可采煤层总厚为6.67 m，可采煤层含煤系数为0.92%。山西组二1煤层为区内主要可采煤层。上、下石盒子组本区钻孔未揭露煤层存在。

二、煤的物理性质和煤岩特征

1.物理性质。二1煤层为灰黑色粉状及碎块状，呈现出金刚光泽–似金属光泽，宏观煤岩类型为半亮型–半暗型煤，视密度1.57 t/m3，真密度1.82 t/m3。

2.煤岩类型。显微煤岩组分鉴定结果见表1。

表1 显微煤岩组分鉴定结果

三、煤的化学性质

1.煤质特征。可采煤层主要煤质特征见表2。

表2 可采煤层主要煤质特征

2.硫含量。煤的硫含量分析见表3。

表3 煤的硫含量分析

3.煤的元素分析。

（1）煤的元素组成。经化验，二1煤层元素组成中，原煤炭含量占93.08%，氢含量为2.27%，C/H比为41.0，氢含量相对较低，说明煤的变质程度相对较高。九龙山煤矿各煤层元素分析成果见表4。

表4 九龙山煤矿各煤层元素分析成果

（2）微量元素。按照《矿产资源工业要求参考手册》（2010.8）标准，经化验，二1煤层中锗（Ge）、镓（Ga）、铀（U）均未达到最低工业品位标准的要求，不具备开采价值。

四、可采煤层主要煤质特征

可采煤层的主要煤质特征主要从发热量、焦渣特征、固定碳含量和浮煤回收率等方面考虑，九龙山煤矿可采煤层主要煤质特征见表5。

表 5 九龙山煤矿可采煤层主要煤质特征

五、煤类及煤质综合评价

根据《中国煤炭分类》（GBT751–2009），以表征煤化程度的浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）、黏结指数(GR，I），胶质层最大厚度（Ymm）为主要指标，辅以表征煤工艺性能的干燥无灰基氢含量（Hdaf）等来确定各煤层的煤类。九龙山煤矿煤质综合评价见表6。

表6 九龙山煤矿煤质综合评价

由表6可知，该煤层属低灰、中硫、低磷、特低挥发分、高热值无烟煤3号，属中等–极难洗选煤层，适宜作民用型煤等。

六、岩浆侵入体对煤变质程度的影响

1.煤的变质程度。在温度﹑压力等因素的长期作用下，煤的物理﹑化学性质变化的程度。通过测定煤的挥发分、镜质组反射率、碳含量、水分、发热量等煤质指标，可确定煤的变质程度或煤化程度。该区二1煤层浮煤干燥无灰基挥发分为4.38 ～ 5.36%，平均4.84%；氢元素含量为1.93 ～ 2.44%；而镜质组最大反射率为4.18 ～ 4.26%，平均4.22%。属无烟煤。

2.煤变质程度的影响因素。

（1）深成变质作用是区内煤变质的基础。九龙山煤矿位于的安鹤煤田，在该区范围内的煤系厚200 m左右，据有关文献记载，二1煤层在该地区三叠纪末期埋藏至2 000 ～ 2 500 m。按照地温梯度每百米2.5 ℃计算，古地温为80 ～ 90℃，在地用煤的变质程度能达到气煤阶段，之后开始抬升遭受剥蚀，煤层上覆地层厚度逐渐减少，深成变质作用 极其微弱以之停止。由此可见，深成变质作用是该区煤变质的基础。

（2）燕山期区域岩浆热变质作用。该区所处的安阳一带，是NNE向深断裂和近NW向基岩断裂的交汇处，更是燕山期岩浆多次侵入的场所。燕山运动区域岩浆热变质作用的热源–岩浆热，通常都是在煤已经过深成变质的基础上，再与正常地热共同增强煤的变质程度。在后一阶段岩浆热起主要作用，在该区二1煤层的变质程度由低变质的气煤阶段到高变质的无烟煤阶段变化的过程中，区域岩浆热变质作用是煤变质的主要原因。

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