黔北安洛一矿煤层特征分析

胡刘鑫

（贵州省煤田地质局一一三队，贵州贵阳550081）

贵州省是我国的煤炭资源大省之一[1]，黔北煤田是贵州省重要的产煤煤田，安洛一矿位于黔北煤田腹地，上二叠统龙潭组（P3l）是主要含煤地层。安洛一矿位于金沙县西南的安洛苗族彝族满族乡境内，区内有多条村级公路与主要公路相通，交通方便。未有前人对安洛一矿的断裂构造和煤质特征做过基础分析，也未对区内的煤层特征进行系统评价。为此，本文结合该区煤田地质勘查基础地质资料与部分实验测试资料，探讨安洛一矿的煤层特征。

1 矿区地质概况

矿区在区域构造上处于扬子准地台、黔北台隆、遵义断拱、毕节北东东向构造变形区，黔北煤田由西北向东南主要褶皱依次有法拉冲背斜、可乐向斜、娄山背斜、金沙向斜、新站向斜等，断裂不发育，仅背斜轴部见少量走向断裂。安洛一矿位于该弧状褶皱带之娄山背斜南东翼西南段。区内出露地层为二叠系、三叠系、侏罗系及第四系，各组段地层岩性特征由老至新有中二叠统茅口组（P2m），上二叠统长兴组（P3c）、龙潭组（P3l），下三叠统茅草铺组（T1m）、夜郎组（P3y），第四系（Q）。上二叠统龙潭组（P3l）为区域内主要含煤地层，其分布广泛，发育良好，为一套以陆相为主的海陆交互相含煤沉积。

区内总体呈单斜构造，沿走向、倾向皆有宽缓的波状起伏。地层走向NE向，倾向SE，倾角一般10°左右。断层稀少，次级褶曲不发育，沿倾向受矿区南部褶皱影响有少量褶曲，位于白马洞至烂蒲塘的大沟，走向NNE，延伸长度4.6km，宽缓不对称褶曲，次级小褶皱有安洛河向斜、安洛河背斜，煤层产状有一定变化，两翼地层产状3°～14°。

2 可采煤层与煤层对比

研究区内含煤地层为龙潭组（P3l），煤组厚度97.70～138.69m，平均厚106.97m，含煤7～16层，含可采煤层5～7层，煤层总厚度5.88～12.92m，平均9.63m，含煤系数9.00%。含可采煤层5层（4#、5#、9#、14#、15#），可采煤层总厚度2.65～16.28m，平均6.66m，可采含煤系数6.20%。可采煤层发育特征详见表1。

2.1 可采煤层

根据施工的钻孔情况，并结合勘查资料分析，区内含煤地层为龙潭组（P3l），可采煤层5层（4#、5#、9#、14#、15#），其中，全区可采煤层1层（9#），大部可采煤层2层（5#、15#），局部可采煤层2层（4#、14#），可采总厚度平均6.66m。上二叠统龙潭组（P3l）为区内含煤地层，底部与茅口灰岩假整合接触，顶与长兴灰岩整合接触，含煤地层内部均为连续沉积。

（1）4#煤层：可采面积5.886km2，可采指数为61%。煤层全层厚度0～6.54m，平均厚度为1.30m。结构较简单，总体趋势中间厚，东南部及西北部薄，属局部可采较稳定煤层。

表1 研究区可采煤层基本特征

（2）5#煤层：可采面积8.954km2，可采指数为93%，煤层全层厚度0.48～4.27m，平均厚度为1.71m。结构较简单，总体趋势厚度变化不大，只在局部不可采，属大部可采较稳定煤层。

（3）9#煤层：可采面积9.409km2，可采指数为98%，煤层全层厚度0.69～2.39m，平均厚度为1.29m。结构较简单，总体趋势厚度变化不大，中部稍厚，两边薄，只有个别地点不可采，属全区可采稳定煤层。

（4）14#煤层：可采面积 6.091km2，可采性指数为63%。煤层全层厚度0.60～1.49m，平均厚度为0.99m。结构较简单，总体趋势变化南北为不可采，中间厚，属局部可采较稳定煤层。

（5）15#煤层：可采面积 8.988km2，可采性指数为94%。煤层全层厚度0.43～1.59m，平均厚度为1.37m。结构较简单，总体趋势厚度变化不大，只在局部不可采。属大部可采较稳定煤层。

各煤层顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩、泥质灰岩为主，局部见泥质粉砂岩、局部泥质粉砂岩，细砂岩。底板岩性以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩为主，15#煤底板见铝土岩，个别点见炭质泥岩。

2.2 煤层对比

通过对煤岩层的物性特征、曲线的幅度异常、形态异常及特殊形态组合关系对比，在龙潭组（P3l）内共确立了5个标志层，作为煤层对比的依据。①标一（B1）。深灰色中厚层状泥质灰岩，厚0.69～2.54m，一般厚1.69m，距龙潭组顶界1.04～3.40m，一般1.98m左右，全区稳定。②标二（B2）。深灰色中厚层状泥质灰岩，夹粉砂岩或砂质泥岩，少数为1层灰岩，个别点为钙质砂岩，厚0～1.69m，一般0.78m，较稳定。③标三（B3）。位于4#煤层之上，深灰色中厚层状泥质灰岩，泥晶结构，个别点相变为钙质泥岩，厚0.55～1.87m，一般1.01m左右，较稳定。④标四（B4）。位于煤系下部14#煤层之下15#煤层之上，为深灰色薄—中厚层状泥质灰岩，个别点为含动物化石的泥岩，厚0～1.79m，一般0.73m，较稳定。⑤标五（B5）。位于煤系下部15#煤层之下，为铝土岩，白灰色，块状，富含团块状，星散状黄铁矿，与下伏茅口灰岩假整合接触。全区稳定。

通过对煤、岩层物性曲线对比：4#、5#煤层：B1灰岩作为长兴组（P3c）与煤系的分界标志，电阻率曲线表现为不规则的箱形单峰，B1灰岩底板岩层，所含泥质较重，伽马伽马曲线有突起异常；4#、5#煤层的间距变化比较大，各方法曲线均表现为不规则的单峰状，4#煤层的幅宽较比5#煤层略窄；5#煤层下伏地层中有2小层煤，在伽马伽马曲线上表现为2个小单峰（图1）。

图1 4#、5#煤层曲线特征图

9#煤层：各方法曲线均表现为单峰状，其下伏地层6～7m处有一层薄煤线，各方法曲线的幅值要小于9#煤层，薄煤线底板是一套砂岩层，其电阻率曲线的幅值要略高于9#煤层（图2）。

14#、15#煤层：14#煤层对应的各方法曲线幅值略高于15#煤层，曲线反映为上低下高的多级状；15#煤层下伏有标5铝土岩，是对比15#煤层的主要标志（图3）。

3 煤质特征

3.1 煤的物理性质

图2 9#煤层曲线特征图

图3 14#、15#煤层曲线特征图

研究区内煤的颜色为黑色，主要为块状、碎块状；各煤层结构主要为细—中条带状，少量宽条带状和线理状；玻璃—似金属光泽；断口主要为贝壳状、棱角状、阶梯状、参差状；内生裂隙发育，充填有粘土质矿物，14#、15#煤还充填有黄铁矿和方解石。全区各煤层多以亮煤为主，镜煤、暗煤次之，偶见透镜状丝炭及线理；煤岩类型主要为半亮型，半亮—半暗型次之，少量半暗—半亮型。镜煤最大反射率（R°max%）为3.62%～3.75%，平均为3.69%。显微硬度为3.89～4.04N/mm2，平均为3.96N/mm2，全区各煤层自上而下其反射率和显微硬度逐渐递增。煤质变化阶段为ⅦI阶段。

3.2 煤岩类型

3.2.1 宏观煤岩特征

全区各煤层多以亮煤为主，镜煤、暗煤次之，偶见透镜状丝炭及线理；煤岩类型主要为半亮型，半亮—半暗型次之，少量半暗—半亮型。各煤层煤岩成分及类型详见表2。

3.2.2 微观煤岩特征

（1）有机组分：镜质组多为基质镜质体及透镜状、细条带状均质镜质体，少量结构镜质体及碎屑镜质体。其含量为79.49%～85.77%，平均为81.45%。惰质组多见透镜状或不规则状半丝质体、氧化丝质体，部分碎屑惰质体，少量微粒体，亦见粗粒体，偶见分泌体、真菌体。其含量为14.23%～20.51%，平均为18.55%。

表2 宏观煤岩特征一览表

（2）无机组分：无机组分主要以粘土矿物为主，氧化物及碳酸盐矿物次之，含少量的硫化物。无机组分含量为11.96%～25.01%，平均为16.60%。粘土类矿物多为团块状、浸染状产出，部分呈细条带状、斑点状分散分布，少量呈透镜状沿层面分布及充填胞腔。含量为5.10%～22.45%，平均为10.10%。氧化物类主要为石英，多呈微细粒状、细粒状分散分布，少量呈不规则粒状及充填胞腔。含量为0.85%～4.72%，平均为2.63%。碳酸盐类主要为方解石，呈细脉状充填于裂隙、裂缝或孔隙中。含量为0.23%～7.24%，平均为2.58%。硫化物类主要为黄铁矿。多呈微粒状、球粒状、细粒状分散分布，少量充填胞腔；4#、15#煤层部分呈莓粒状、结核状产出，含量为0.46%～2.57%，平均为1.30%。

由煤岩鉴定成果（表3）得知，各煤层的镜质体和惰质体含量总和为100%，均大于95%，确定区内可采煤层微观煤岩类型均为微镜惰煤。

3.3 化学性质

3.3.1 工业分析

研究区水分：可采煤层以14#煤层最低，为1.57%；最高为4#煤层，为1.86%。可采煤层浮煤以15#煤层最低，为1.41%；最高为14#煤层，为1.69%。

研究区灰分：4#煤原煤灰分含量为11.72%～41.76%，平均值为21.96%；浮煤灰分含量为6.22%～8.34%，平均值为7.49%。5#煤原煤灰分含量为17.73%～47.62%，平均值为25.36%；浮煤灰分含量为5.85%～10.64%，平均值为7.99%。9#煤原煤灰分含量为17.94%～42.25%，平均值为23.59%；浮煤灰分含量为7.39%～10.11%，平均值为8.59%。14#煤原煤灰分含量为18.84%～48.50%，平均值为27.09%；浮煤灰分含量为6.57%～9.41%，平均值为7.99%。15#煤原煤灰分含量为20.41%～37.08%，平均值为28.99%；浮煤灰分含量为6.19%～8.83%，平均值为7.76%。区内可采煤层中，原煤灰分平均值均处于21.96%～28.99%之间，均为中灰煤[2]。

表3 煤岩鉴定成果表

4#煤原煤挥发分含量为6.24%～11.60%，平均值为7.44%；浮煤挥发分含量4.75%～5.97%，平均值为5.46%。5#煤原煤挥发分含量为6.27%～9.49%，平均值为7.48%；浮煤挥发分含量为5.10%～6.00%，平均值为5.55%。9#煤原煤挥发分含量为5.84%～8.98%，平均值为6.74%；浮煤挥发分含量为4.99%～5.65%，平均值为5.28%。14#煤原煤挥发分含量为5.81%～10.14%，平均值为7.34%；浮煤挥发分含量为4.70%～5.61%，平均值为5.13%。15#煤原煤挥发分含量为6.24%～11.80%，平均值为8.28%；浮煤挥发分含量为4.78%～6.19%，平均值为5.25%。区内可采煤层均为特低挥发分煤（SLV）[3]。

4#煤层的固定碳含量平均为92.56%，5#煤层的固定碳含量平均为92.55%，9#煤层的固定碳含量平均为92.60%，14#煤层的固定碳含量平均为92.55%，15#煤层的固定碳含量平均为91.68%，区内可采煤层均为高固定碳煤[4]。

3.3.2 全硫

区内可采煤层原煤全硫含量最低为2.13%（9#煤层），最高为6.16%（14#煤层）；浮煤全硫（St,d）：浮煤全硫含量最低为0.79%（9#煤层），最高为1.70%（15#煤层）。区内可采煤层硫分分级为：4#煤层为中高硫煤，5#煤层为中高硫煤，9#煤层为中高硫煤，14#煤层为高硫煤，15#煤层为高硫煤[5]（表4）。

表4 硫分分级评价表

3.3.3 煤的发热量

发热量是评价煤炭是否可以作为动力用煤的重要指标。区内可采煤层原煤干燥基高位发热量（Qgr,d）为15.04～31.19MJ/kg，平均为25.37MJ/kg。其中4#煤层为19.16～31.19MJ/kg，平均为27.00MJ/kg；5#煤层为17.70～28.68MJ/kg，平均为 25.79MJ/kg；9#煤层为19.10～28.83MJ/kg，平均为 26.52MJ/kg；14#煤层为15.04～28.09MJ/kg，平均为 24.66MJ/kg；15#煤层为16.41～27.38MJ/kg，平均为22.88MJ/kg。14#、15#煤属于中热值煤（MQ），4#、5#、9#煤属于高热值煤（HQ）[6]。

4 结论

（1）区内含煤地层为龙潭组，含可采煤层3层。煤层厚度除5#煤层变化较大外均小；4#、5#、9#煤层结构简单，14#、15#煤层结构中等；4#、5#、9#煤层煤质变化小，14#、15#煤层煤质变化中等；4#、14#煤层局部可采，9#煤层全区可采，5#、15#煤层大部可采；厚度变异系数依次为 10%、70%、17%、11%、6.5%；4#、5#、14#、15#煤层属较稳定煤层，9#煤层属稳定煤层。煤体结构多为碎块状或粉粒状为主，宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，煤岩类型半暗—半亮型；微观煤岩属于微镜惰煤。

（2）区内可采煤层均属于中灰煤，4#、5#、9#煤层属于中高硫煤、高热稳定性煤，14#、15#煤层属于高硫煤；4#、5#、9#煤层属于高热值煤、特低挥发分煤层，14#、15#煤层属于中热值煤、特低挥发分煤层。

[1] 中国煤田地质总局.中国煤炭资源预测与评价[M].北京:科学出版社，2001．

[2]GB/T15224.1-2004煤炭质量分级（第1部分：灰分）[S].北京:国家标准局，2010．

[3] MT/T849-2000煤的干燥无灰基挥发分产率分级[S].北京:国家煤炭工业局，2000．

[4]MT/T561-2008煤的固定碳分级[S].北京:国家煤炭工业局，2008．

[5]GB/T15224.2-2004煤炭质量分级（第2部分：硫分）[S].北京:国家标准局，2010．

[6]GB/T15224.3-2004煤炭质量分级（第3部分：发热量）[S].北京:国家标准局，2010．