新疆尼勒克煤田西山窑组煤岩和煤质特征分析

孙臣林，张 伟，黄 超，陈邦学

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.新疆煤田地质局综合地质调查队，新疆乌鲁木齐830009）

新疆尼勒克煤田西山窑组煤岩和煤质特征分析

孙臣林*1，张 伟2，黄 超1，陈邦学1

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.新疆煤田地质局综合地质调查队，新疆乌鲁木齐830009）

简述侏罗系中统西山窑组为新疆尼勒克煤田主要含煤地层，湖相、沼泽相沉积。研究表明，区内宏观煤岩类型为暗型煤、光亮型煤、半暗型—半亮型煤；显微有机组分以惰质组为主，镜质组次之；煤质为特低水分、特低灰—低灰分、中挥发分—高挥发分、特低硫、特低氯、特低磷、中发热值—高发热值；低变质，以不粘煤为主，是很好的民用煤和动力用煤。

西山窑组；含煤地层；煤岩类型；煤质

1 地质概况

尼勒克煤田位于位于尼勒克山间凹陷，总体呈东西走向，分布于喀什河河床及其两侧，成狭长状；是我国中生代西北聚煤域，地层属中天山地层分区伊宁小区，与博罗霍洛山地层小区为邻。区内古生界、中生界、新生界均有分布。石炭系构成了尼勒克山间凹陷的主要基底，中、新生界构成凹陷的盖层。中生界以侏罗系含煤岩系较发育。

侏罗系中统西山窑组(J1x)为区内主要含煤地层，湖相、沼泽相沉积，岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩、粗砂岩及煤层为主，底部为一套巨厚层状砂砾岩。煤系地层厚270～410m，平均厚为330m，含煤11层，煤层平均总厚45.43m，含煤系数13.7%。煤层结构简单至复杂，主要可采煤层赋存于煤田的中部,煤层厚度由中部向东西方向逐渐变薄。

尼勒克煤田内上表查明的资源储量约12.25×108t，保有资源储量12.06×108t；已利用资源储量3.75×108t，尚未利用资源储量8.31×108t[1]。

2 煤岩特征

2.1 物理特征及宏观煤岩组分

西山窑组煤层颜色多呈黑色，条痕为褐黑色,沥青光泽,参差状断口,可见黄铁矿薄膜，煤裂隙中有钙质充填物，有时钙质矿物呈脉状分布。以暗煤及亮煤为主，含少量镜煤和丝炭，条带状结构，丝炭多呈线理透镜状分布，宏观煤岩类型为暗型煤、光亮型煤、半暗型—半亮型煤。

2.2 显微宏观组分

2.2.1 有机组分

西山窑组煤层含有机质组分69.8%～97.1%，无机质组分2.9%～30.2%。煤层中有机质组分以惰质组为主，镜质组次之，壳质组少量（表1）。

表1 尼勒克煤田西山窑组煤层显微宏观组分含量表

惰质组主要以丝质体和半丝质体为主，可见碎屑惰质体，丝炭化物质均匀地分布在透明基质体中，油浸反射色为深灰色，突起较高。镜质组分主要以无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体为主，基质镜质体油浸反射色为深灰色，不完全显示细胞结构，为无固定状表面纯净且结构残缺,不显突起。壳质组主要为孢粉体中的小孢子体，偶见有大孢子，多呈蠕虫状分布。

惰质组含量较高，元素分析中氢元素含量均较低，说明成煤植物以植物茎、根等木质纤维组成，因此各煤组煤层的成因类型为腐殖煤类。镜煤反射率是确定各种煤变质程度的重要指标，西山窑组镜煤反射率0.32%～0.70%，变质阶段多在0-I阶段，属低变质煤。

2.2.2 无机组分

西山窑组煤层无机质组分多为粘土矿物，碳酸盐矿物和硫化物次之（表1）。

粘土矿物呈浸染状、团块状、薄层状分布；碳酸盐矿物呈充填状、片状、脉状分布；硫化物类为呈生物结构状分布的黄铁矿。

西山窑组显微煤岩类型多为微惰煤、微镜惰煤[2]。

3 工业分析

3.1 水分（Mad）

西山窑组原煤空气干燥基水分（Mad）0.61%～12.34%，平均5.30%，根据国家煤炭行业标准MT/ T850-2000划分，属于特低水分煤。

3.2 灰分（Ad）

西山窑组原煤干燥基灰分产率（Ad）2.16%～34.76%，平均14.07%,浮煤干燥基灰分产率2.00%～16.55%，平均4.65%，属于低灰煤[3]。由西山窑组煤层灰分等值线图可知，煤灰分值中西部为特低灰分，东部为中灰分，北部小范围为低—中灰分（图1）。

图1 尼勒克煤田西山窑组煤层灰分等值线图

3.3 挥发分（Vdaf）

西山窑组原煤干燥无灰基挥发分产率（Vdaf）22.74%～49.88%，平均35.41%，属于中—高挥发分煤；经洗选后，西山窑组浮煤挥发分产率23.44%～50.98%，平均34.72%，仍以中高挥发分煤为主。

3.4 煤的灰成分

西山窑组煤灰成分主要以酸性的SiO2为主，SiO2含量7.30%～61.10%，平均含量为37.19%；Fe2O3含量0.5%～45.2%，平均8.24%；Al2O3含量2.90%～25.30%，平均含量为14.23%；CaO含量0.83%～38.70%，平均12.68%；其他成分少量。

4 元素组成

煤中除含有部分矿物杂质和水分以外，其余都是可燃的有机物质。煤中的有机质是煤的主要化学组成，煤中有机质主要由碳、氢、氮、氧等元素组成。西山窑组干燥无灰基碳元素（Cdaf）含量74.61%～81.48%，平均78.13%，属于中—高固定碳煤[4]；干燥无灰基氧+硫元素（Odaf+Sdaf）含量14.11%～20.79%，平均17.28%；氢元素（Hdaf）含量3.41%～4.91%，平均为3.98%；氮（Ndaf）元素少量，含量0.50%～0.94%，平均为0.78%。

4.1 有害元素

4.1.1 硫

原煤全硫（St，d）含量0.07%～0.94%，平均为0.32%，属特低硫煤。经浮洗后，浮煤全硫（St，d）含量0.09%～0.62%，平均为0.23%，属特低硫煤[5]。由硫分等值线图可知西山窑组煤硫分普遍为特低硫分，局部地区为低硫分（图2）。

图2 新疆尼勒克煤田西山窑组煤层硫分等值线图

4.1.2 其他有害元素

原煤磷（P）含量0%～0.30%，平均0.006%，属特低磷分煤。原煤氯（Cl）含量0.011%～0.247%，平均0.047%，属特低氯煤。原煤砷（As）含量0～6μg/g，平均2μg/g，属一级含砷煤。

4.2 微量元素

根据对区内西山窑组煤层的微量元素测试，微量元素含量大多未达工业品位。

5 工艺性质

5.1 发热量（Qgr·d）

西山窑组原煤高位发热量（Qgr,d）20.39～33.30MJ/kg，属中热值—高热值煤[6]，由发热量等值线图可知，西山窑组煤普遍为高热值煤，在局部地域为中热值煤。

5.2 其他工艺性质

（1）灰熔融性。经测试，西山窑组层灰熔融性软化温度（ST℃）583℃～1400℃，平均1260℃，属中等软化温度灰为主的煤层，灰熔融性流动温度（FT℃）593℃～1400℃，平均1320℃，属中等流动温度灰为主煤层。

（2）粘结性。测试样点粘结指数(GRI)均为0，尼勒克煤田西山窑组煤为不粘结煤[7]。

（3）低温干馏。西山窑组半焦产率（CRad）65.71%～80.56%；焦油产率（Tar.ad）9.58%～11.70%，依据《矿产资源工业要求手册》中煤的焦油产率分级，属富油煤。

（4）浮煤回收率。西山窑组浮煤回收率4.10%～94.70%，平均51.50%，属于良等级别。

（5）焦渣特征。西山窑组焦渣特征在2～3之间，粘结性差。

6 结束

尼勒克煤田西山窑组煤层属低变质，变质阶段为0-I阶；煤质特征为特地水分、特低灰—低灰、中挥发分—高挥发分、特低硫、特低磷、特低氯、中发热值—高发热值、粘结性差、产油率高、浮煤回收率良等；以不粘煤（31BN）为主。可作动力用煤和民用煤,火力发电,一般工业锅炉用煤；气化用煤,可作冶金喷吹燃料、小型高炉炼铁、竖式石灰窑烧制石灰,水泥回转窑用煤,经洗选后可制碳素材料或制造电石及深加工,煤矸石可考虑作水泥、低温烧制地板砖、生产有机复合肥料和微生物肥料等。

合理利用资源,可避免对资源的浪费,并减少煤燃烧后所产生的二氧化硫对大气的污染和对锅炉、管道的腐蚀。以全硫含量及强度作为主要指标对煤炭产品进行分级,以满足不同的市场需求。

[1] 王俊民.新疆尼勒克煤田煤炭详查报告[R].新疆煤田地质局一五六队，2010.

[2] 杨永宽.中国煤岩学图鉴[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1996.

[3] GB/T 15224.1-2004动力煤的灰分级[S].

[4]MT/T 561-2008煤的固定碳分级[S].

[5] GB/T 15224.2-2004煤炭硫分分级[S].

[6]GB/T 15224.3-2004煤炭发热量分级[S].

[7]MT/T 596-2008煤炭粘结指数分级[S].

P618

A

1004-5716(2015)02-0140-03

2014-03-18

孙臣林（1987-），男（汉族），四川巴中人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：固体矿产成矿。