上饶新田矿区二叠系煤层煤质特征及成煤环境

罗萍

【摘 要】通过对上饶新田矿区二叠系研究，弄清矿区内煤质特征及其变化规律，新田矿区位于上饶县应家复式向斜北翼中段，区内含煤地层有二叠系中统上饶组彭家段+饶家段（称A煤组）、童家段（称B煤组）和二叠系上统雾霖山组（称C煤组），其中A煤组和C煤组不含可采煤层，B煤组为区内主要含煤地层，本区可采煤层按平均值总体属特低～中灰、低～中硫、特低氯、特低～中磷、高～特高发热量、一～三级含砷的1/3的焦煤，煤灰属较低～高软化温度灰和较低～高流动温度灰，是较好的炼焦配煤，也可作为动力用煤或电煤。

【关键词】新田矿区；上饶组；雾霖山组；煤质

利用煤来研究煤形成环境是含煤建造研究一个很重要的方面。加强成煤环境研究及煤质特征评价对充分合理利用煤炭资源有重要意义。文章研究的新田矿区位于上饶县应家复式向斜北翼中段，煤系地层隐伏于白垩系和侏罗系上统鹅湖岭组红层不整合面之下面，总体为一走向北东、向南东倾斜的单斜构造，地层倾角一般20～35°，被多条走向正、逆断层切割，构成逆冲多阶式断块构造形态，褶曲不发育。

一、研究区地质概况

本区域自下古生界至下石炭统皆缺失，中生界至新生界沉积不全，上古生界至下三叠统地层沉积发育，分布广泛。工作区大地构造位于华南褶皱系（I2）赣中南褶隆（Ⅱ3）饶南拗陷（Ⅲ9）永平～广丰坳断束（Ⅳ22）之中段，是上古生界至中下三叠统的发育地带。以褶皱发育为主，伴生较多断裂为特征，主体构造走向呈北东东伸展。本区域岩浆活动十分频繁，侵入体种类繁多，以酸性至中酸性岩浆岩为主，分布在本区域以南（四十八都——花厅）一带，以花岗岩、细晶岩为主，次有闪长岩、辉长岩。呈NEE～NE向展布，多沿着走向逆断裂和正断裂侵入，对煤层、煤质产生一定影响。本普查区岩浆岩活动很弱，种类不多，在本区东南部有少量花岗斑岩分布，矿区以西原东田矿区见辉绿岩，对煤层、煤质影响较小。

二、煤系地层特征分析

区内含煤地层有二叠系中统上饶组彭家段+饶家段（称A煤组）、童家段（称B煤组）和二叠系上统雾霖山组（称C煤组），其中A煤组和C煤组不含可采煤层，B煤组为区内主要含煤地层，现自下而上分别叙述如下：

（一）二叠系中统上饶组彭家段+饶家段（P2sh3+2）

据以往资料分析，饶家段和彭家段是划分开的，鉴于本区钻孔揭露该两段地层不完整，（被断层切割破坏），比较零碎，故暂未划分而合在一起。下部岩性以深灰～灰黑色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹薄层细粒砂岩和钙质砂岩或泥灰岩薄层，产海百合茎等动物化石及其碎屑，不含煤（相当于原饶家段）。上部岩性以灰～深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹细粒砂岩、中粒砂岩和数层钙质砂岩或泥灰岩薄层，富含白云母片及菱铁质结核或透镜体，产海百合茎、腕足类和瓣鳃类动物化石及其碎屑。含煤1～6层，一般均不可采，仅个别见煤点达可采厚度。由于揭露地层零碎不完整，本段地层厚度不详，据区域资料，厚度大于220m，属海陆交互相碎屑沉积。

（二）二叠系中统上饶组童家段（P2sh4）

为本区主要含煤地层，厚度171.75～200.12m，平均187.43m。岩性由灰、深灰和灰黑色粉砂岩、泥岩、细粒砂岩、炭质泥岩和煤层等组成。其中层位相对较稳定的细粒砂岩约有17层，其上为粉砂岩、泥岩或煤层等一套岩性组合，大致构成18个小旋回，靠该段中上部的一层细粒砂岩呈薄～中厚层状，微斜层理，层面有黑色炭质薄膜，并含较多白云母片，产植物化石碎屑，似油毛毡状，故称油毛毡砂岩，编号S3标志层。本段底部为浅灰色细粒砂岩，泥质胶结，中厚层状，微斜层理，层面含较多的白云母片，特征明显，作为童家段底界标志层，编号S2。靠S2砂岩之上的泥岩或粉砂质泥岩中，有时见小个体舌形贝动物化石。

本段含煤18层，自下而上编号为B1～B18。本区童家段底部2个小旋回沉积缺失，顶部一个小旋回仅局部存在，故本区实际含煤15层，即B3～B17煤层。其中可采及局部可采煤层7层，编号为B8、B9、B10、B14、B15、B16和B17煤层。本段含较多植物化石及其碎片，主要有：

Gigantopteris SP （大羽羊齿）

Annularia SP （轮叶）

Pecopteris SP （栉羊齿）

Lepidodendron SP （鳞木）

Claclophlehis SP （枝脉蕨）

Calamites SP （芦木）等。

本段属以陆相为主的海陆交互相含煤碎屑沉积。岩性以碎屑岩为主，含煤层数多，煤层稳定程度相对较差，以不可采煤层为主，可采煤层以局部可采煤层为主。

（三）二叠系上统雾霖山组（P3w）

本区因断层切割破坏，钻孔揭露雾霖山组地层不完整，多揭露其下部地层。结合以往地质资料及周围矿区资料，本组厚度120～190m，本区揭露最大厚度90.31m（6-4钻孔）。岩性上部以浅灰、紫斑杂色粉砂岩、泥岩为主，富含粘土质，具明显鲕粒状结构，夹有薄层细粒砂岩，一般不含煤。中下部有一厚层状中～细粒石英砂岩，硅质胶结，较坚硬，局部含砾，特征明显。以往作为划分上下段的标志层，编号S5。下部（S5以下）以灰～深灰色粉砂岩、泥岩为主，夹薄层细粒砂岩、炭质泥岩和薄煤层。在粉砂岩和泥岩中具鲕状结构，局部呈紫花斑色，产植物化石及其碎片，含煤1～6层，均不可采，称为C煤组。底部为一厚层状灰白色细～中粒砂岩，泥质胶结，局部含细砾，层位较稳定，特征明显，作为本组底界标志层，编号为S4。

本组属陆相碎屑岩沉积。

三、煤质特征

（一）物理性质

灰黑～黑色，块状，碎粒状为主，次为粉状、片状，条痕棕黑色，褐黑色，暗淡、沥青及油脂光泽，参差状、阶梯状和贝壳状断口，以亮暗型煤为主，次为暗亮型煤，少数光亮型煤。光亮型煤性脆易碎，亮暗型煤硬度大，不易破碎。局部具條带状或透镜状结构，块状、细粒状构造为主。质轻，较坚硬。

（二）煤岩特征

1.有机显微组分

主要为镜质组，次为惰质组，少量壳质组，它们在有机组分中的平均含量分别为70.45%、18.77%和3.46%。有机组分在显微组分中的含量为92.58%。

2.无机显微组分

主要为粘土矿物，其次为硫化物和氧化硅类，偶见碳酸盐类。无机显微组分在显微组分中的含量为7.42%。

3.显微结构及煤岩显微类型

显微结构：主要为条带状和碎屑状。

显微类型：以亮暗型煤为主，暗亮型、矿化丝炭质亮煤型及混合亮煤型亦有见及。

（三）煤的化学性质

对区内可采煤层总的煤的主要化学性质叙述如下：

1.水份（Mad）

原煤水份0.55～1.76%，平均1.20%。平均值最高B15煤层1.29%，最低B8煤层1.12%。

浮煤水份0.86～2.18%，平均1.31%。平均值最高B煤层1.35%，最低B16煤层1.23%。

2.灰分（Ad）

原煤4.77～40.43%，平均14.21%，按平均值属低灰煤。其中最高为B17煤层，平均22.83%，属中灰煤，其余可采煤层均属低灰煤，B15煤层平均值最低为11.08%。

浮煤2.86～14.19%，平均6.56%，按平均值属特低灰煤。平均值最高为B17煤层9.22%，最低B14煤层5.15%。

3.挥发分（Vdaf）

原煤26.32～34.96%，平均31.33%，按平均值属中高挥发分煤。平均值最高B16煤层32.14%，最低B14煤层30.14%。

浮煤25.44～36.13%，平均30.91%，按平均值属中高挥发分煤。平均值最高B10煤层31.76%，最低B14煤层30.05%。

4.硫分（St，d）

原煤0.46～3.90%，平均1.33%，按平均值属中硫煤。其中平均值最高为B8煤层1.65%，最低B17煤层1.03%。

浮煤0.47～3.31%，平均0.98%，按平均值属低硫煤。其中平均值最高B9煤层1.14%，最低B17煤层0.83%。

硫相中，以硫铁矿硫（Sp，d）最多，其次为有机硫（So，d），硫酸盐硫（Ss，d）最少。原煤中平均含量分别为：Sp，d为1.20%、So，d为0.57%、Ss，d为0.08%；浮煤：Sp，d为0.87%、So，d为0.57%、Ss，d为0.016%。

5.发热量（Qgr，d）

原煤18.62～34.23MJ/kg，平均30.12MJ/kg，按平均值属高发热量煤。平均值最高B15和B10煤层31.35MJ/kg，最低B17煤层26.34MJ/kg。

浮煤29.76～35.18MJ/kg，平均33.11MJ/kg，按平均值属特高发热量煤。平均值最高B14煤层33.60MJ/kg，最低B17煤层31.97MJ/kg。

6.浮煤元素分析（Cdaf、Hdaf、Ndaf）

碳含量（Cdaf）81.00～90.03%，平均85.73%，平均值最高B17煤层87.30%，最低B8煤层83.79%。

氢含量（Hdaf）4.50～5.63%，平均5.09%，平均值最高B8煤层，为5.38%，最低B15煤层4.91%。

氮含量（Ndaf）1.40～1.83%，平均1.63%，平均值最高B16和B9煤层，均为1.71%，最低B17煤层1.55%。

7.灰成分

可采煤层的灰成分主要为SiO2，Al2O3和Fe2O3，其余TiO2、CaO、MgO和SO3等含量平均值均小于3.44%，故煤灰一般无工业利用价值，其中SiO2含量31.10～60.26%，平均48.77%，Al2O3含量17.40～39.98%，平均29.13%，Fe2O3含量3.29～31.68%，平均10.22%，TiO2含量0.72～2.33%，平均1.46%，CaO含量0.30～9.34%，平均3.44%，MgO含量0.21～2.92%，平均0.81%，SO3含量0.20～5.81%，平均1.68%。

8.有害元素

原煤Cld含量0.001～0.023%平均0.0054%，按平均值属特低氯煤；

原煤Fd只做了一个样，含量为122.11ppm，属低氟煤；

原煤Pd含量0.005～0.216%，平均0.0519%，应属低～中磷煤；

原煤Asd含量1～58g/t，平均9.80g/t，按平均值属三级含砷煤。

四、成煤环境

本区二叠世早期位于赣东～赣南滨海盆地的东北端，处于近海型海湾泻湖相，沉积了栖霞组饶家段浅海和滨海～海湾泻湖相灰岩，钙质泥岩沉积，至彭家段时期，由于基底小幅抬升，沉积了海陆交互相泥岩，粉砂质泥岩夹薄层灰岩为主的含煤碎屑岩沉积，随着海湾底盘的逐渐上升，到童家段时期形成以陆相湖泊、沼泽为主夹泻湖相的有利植物繁殖，且反复出现泥炭沼泽堆积的局面，故形成煤层多而薄，厚度不稳定为特征的童家段含煤沉积。至二叠世晚期之初，本区地壳继续上升，完全为陆相河湖沉积环境，同时气候较为干旱，不利于植物生长，故形成了陆相杂色碎屑岩夹薄煤层的雾霖山组含煤沉积。到了二叠世晚期之末，地壳再次下降，海水侵蚀，形成浅海硅泥质相的大隆组沉积。

五、結语

本区含煤地层有二叠系中统上饶组彭家+饶家段（P2sh3+2）、童家段（P2sh4）和二叠系上统雾霖山组（P3w），其中P2sh3+2（A煤组）和P3w（C煤组）不含可采煤层，故童家段为本区主要含煤地层童家段地层厚度171.75～200.12m，平均187.43m。本段含煤18层，实际15层，煤层平均总厚9.58m，含煤系数5.11%。其中可采煤层7层（即B17、B16、B15、B14、B10、B9、B8等煤层），可采煤层平均总厚6.95m，可采含煤系数3.71%。

参考文献

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