霍西煤田北李井田上下煤组煤质特征对比分析研究

高华

摘 要：对比、分析和研究了北李井田上下煤组显微煤岩组分、工业和化学元素等，结果表明，上下煤组的煤质存在一定差异，所以，二者的工业用途也不相同。2号煤层可以作为炼焦配煤和良好动力用煤，而9+10号煤层因为灰分、硫分高、难洗选，其焦炭质量和工业利用价值都有所下降。

关键词：煤质；显微煤岩；煤质特征；工业用途

中图分类号：P618.11 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.085

霍西煤田南部北李井田贮存有山西组和太原组含煤地层，其中，山西组主要可采煤层为2号煤层，太原组主要可采煤层为9+10号煤层。由于二者含煤地层的沉积环境、聚煤规律和形成时代的先后等因素不同，所以，上部山西组2号煤层（上组煤）和下部太原组9+10号煤层（下组煤）的煤质有较大的差异。而煤质的差别直接关系着煤层的工业利用价值和可行性开发。同时，分析了上下煤组不同的煤质特征，有利于煤层的对比和分析。

1 井田地质概况

井田位于霍西煤田襄汾矿区西部，区内地层自下而上依次为寒武系中上统、奥陶系下中统、石炭系中上统、二叠系下上统、三叠系下统、第三系上新统、第四系下中上更新统和全新统。另外，区内还伴有燕山期火成岩侵入。井田位于临汾—运城新裂陷的中北部、洪洞—临汾凹陷的南部，受区域构造的影响，断裂构造也在发育，区内广被新生界地层所覆盖。受区域构造的控制和影响，井田总体构造形态为走向NW、倾向NE的单斜，地层倾角3°～8°。在此基础上，中南部发育有一组向东倾伏的宽缓褶曲。

2 煤质特征对比分析

2.1 显微煤岩特征

通过区内钻孔，对2号、9+10号煤层进行显微煤岩组分鉴定，鉴定结果如表1所示。依据显微煤岩类型分类标准（GB/T 15589—1995），可将该区2号和9+10号煤层显微煤岩类型划分为微镜惰煤。

2.1.1 有机组分

2号煤层：镜质组含量变化在66.8%～75.0%之间，平均值

为71.9%；惰质组含量变化在12.7%～18.9%之间，平均值为15.1%；壳质组含量变化在2.5%～3.0%之间，平均值为2.8%.镜质组以均质镜质体为主，其次为基质镜质体；惰质组以半丝质体为主，碎屑体较少。

9+10号煤层：镜质组含量变化在58.8%～59.2%之间，平均值为59.1%；惰质组含量变化在20.1%～21.2%之间，平均值为20.5%；壳质组含量为4.0%.镜质组以基质镜质体为主，其次为均质镜质体；惰质组以半丝质体为主。

2.1.2 无机组分

2号煤层以黏土类为主，含量变化在8.7%～14.3%之间，平均值为11.1%.它主要呈分散状，部分为浸染状、充填状等。

9+10号煤层的黏土类含量较高，含量变化在14.3%～20.1%之间，平均值为18.0%.它多以分散状黏土类为主，另外，还有一部分分布在基质镜质体中。该煤层有时呈条带状出现，也有一部分充填在丝炭的胞腔内。其中，还有少量的硫化铁类，含量变化在1.0%～2.2%之间，平均值为1.6%.

2.1.3 镜质组最大反射率

镜质组最大反射率测试结果如表2所示。2号煤层镜质组最大反射率为1.23%，9+10号煤层镜质组最大反射率为1.28%. 结果表明，2号、9+10号煤层的煤化程度相当于焦煤阶段，与煤的化学分析结果吻合。

综合化学和煤岩学各项指标，区内各煤层均属第Ⅳ～Ⅴ变质阶段，其煤化程度应属中等，为中等挥发分、强黏结性的中煤阶煤。煤的变质作用类型以深成变质作用为主。

2.2 煤质化学性质

2.2.1 工业分析

2.2.1.1 水分（Mad）

2号煤层的原煤水分为0.20%～2.00%，平均值为0.95%；浮煤水分为0.34%～1.38%，平均值为0.75%.9+10号煤层的原煤水分为0.38%～0.90%，平均值为0.60%；浮煤水分为0.37%～0.85%，平均值为0.56%.

2.2.1.2 灰分（Ad）

2.2.1.2.1 原煤灰分

2号煤层的原煤灰分为9.72%～25.23%，平均值为19.89%，是特低—中灰，属于低灰煤；9+10号煤层的原煤灰分为16.27%～

33.90%，平均值为25.80%，是低—中高灰，属于中灰煤。

2.2.1.2.2 浮煤灰分

2号煤层的浮煤灰分为6.82%～11.21%，平均值为8.38%；9+10号煤层的浮煤灰分为6.48%～12.89%，平均值为10.12%.

2.2.1.2.3 挥发分（Vdaf）

2号煤层浮煤挥发分为24.13%～27.30%，平均值为26.00%，属于中等挥发分煤；9+10号煤层浮煤挥发分为22.23%～27.77%，平均值为25.45%，属于中等挥发分煤。

2.2.2 元素分析

在区内2号、9+10号煤层浮煤中，碳（Cdaf）均值为87.34%～88.93%、氢（Hdaf）均值为4.39%～5.50%、氮（Ndaf）均值为1.10%～1.51%、氧（O+Sdaf）均值为4.22%～4.47%，几种元素的变化都不大。但是，从总体上来看，碳含量高，挥发分降低，氧、氮含量随着深度的增加而降低，氢含量也随煤化程度的增高而略有降低。

2.2.3 有害元素

2.2.3.1 硫（S）

2.2.3.1.1 全硫（St，d）

2号煤层原煤硫分为0.40%～0.65%，平均值为0.47%，属于特低—低硫分煤，一般为特低硫分煤，变化不大；9+10号煤层原煤硫分为2.91%～4.16%，平均值为3.71%，属于中高硫—高硫煤，一般为高硫煤。

2号煤层浮煤硫分为0.40%～0.51%，平均值为0.45%；9+10号煤层浮煤硫分为1.61%～3.52%，平均值为2.76%.2号煤原、浮煤含硫量变化不大，9+10号煤经过洗选后，脱硫率为26%.

2.2.3.1.2 形态硫

原煤形态硫：2号煤层以有机硫为主，硫化铁硫次之；9+10号煤层以硫化铁硫、有机硫为主，硫酸盐硫含量甚微。

浮煤形态硫：2号煤层以有机硫为主，有少量的硫化铁硫；9+10号煤层以有机硫为主，硫化铁硫次之。

2.2.3.2 磷（Pd）

2号煤层原煤磷含量为0.006%～0.042%，平均值为0.019%，是特低—低磷分煤，一般为低磷分煤。经过洗选后，其磷含量为0.001%～0.032%，平均值为0.011%，是特低磷—低磷分煤。9+10号煤层原煤磷含量为0.001%～0.009%，平均值为0.006%，是特低磷分煤。经过洗选后，其磷含量为0.002%～0.005%，平均值为0.004%，是特低磷分煤。

2.2.3.3 砷（As）

2号煤层原煤砷含量<1-1×10-6，属于一级含砷煤。经过洗选后，浮煤砷含量降为<1×10-6. 9+10号煤层原煤砷含量<1-9×10-6，属于一至三级含砷煤。进过洗选后，浮煤砷含量降为<1-3×10-6.

2.2.3.4 氟（F）

2号煤层原煤氟含量为60-398×10-6，平均值为182×10-6，属于特低—高氟煤，一般为中氟煤。经过洗选后，浮煤氟含量为55-310×10-6，平均值为221×10-6.

9+10号煤层原煤氟含量为112-389×10-6，平均值为230×10-6，属于低—高氟煤，一般为高氟煤。经过洗选后，浮煤氟含量为78-368×10-6，平均值为250×10-6.

2.2.3.5 氯（Cl）

2号煤层原煤氯含量介于0.071%～0.138%，平均值为0.101%.经过洗选后，浮煤氯含量为0.062%～0.078%，平均值为0.068%，均属低氯煤。

9+10号煤层原煤氯含量介于0.046%～0.139%，平均值为0.085%. 经过洗选后，浮煤氯含量为0.018%～0.064%，平均值为0.047%，均属特低氯—低氯煤。

3 结论

3.1 煤质综合特征对比分析

煤质综合特征对比、分析结果如下：①区内2号、9+10号煤层的挥发分（Vdaf）和氢（Hdaf）含量相差不大。从总体情况来看，2号煤层要略高于9+10号煤层，它会随着煤层埋深而增大，煤的变质程度也在逐步加深，符合希尔特定律和煤变质的一般规律。②原煤灰分（Ad）由上至下总体呈增高趋势，2号煤层均值为19.89%，9+10号煤层均值为25.80%.由此可见，2号、9+10号煤层的浮煤灰分均值为8.35%～10.12%，变化不大。③原煤硫分（St，d）含量由上至下增高趋势明显，2号煤层均值为0.47%，9+10号煤层均值为3.71%.④2号煤层浮煤回收率均值为52.94%，属良等；9+10号煤层浮煤回收率均值为41.02%，属中等。从总体情况来看，浮煤回收率由上至下呈降低趋势。⑤2号煤层灰熔融性软化温度（ST）为较高—高软化温度灰；9+10号煤层灰熔融性软化温度（ST）基本为较高软化温度灰。⑥各煤层磷分（Pd）含量变化不大，属于特低磷分煤—低磷煤。

3.2 煤的工业用途评价

2号煤层为低灰、特低硫、低磷、高发热量、强黏结、中等挥发分、高软化温度灰之焦煤和少量肥煤，浮煤回收率良等，可以作为炼焦配煤和良好的动力用煤。

9+10号煤层为中灰、高硫、特低磷、中高发热量、强黏结、中等挥发分和较高软化温度灰之焦煤，浮煤回收率中等。由于其硫分含量高，需经过洗选降低煤中硫的含量。煤中硫的含量降低后，也可将其作为动力用煤。

4 结束语

总之，区内煤层属于炼焦煤，炼焦是最合理的加工利用方向。此外，也可将其作为动力、化工用煤。2号煤经过洗选后，可以作为炼焦配煤用。而9+10号煤因为灰分、硫分高难洗选，所以，焦炭质量低，经济效益差。

参考文献

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〔编辑：白洁〕