贵州兴义承龙煤矿17号煤层煤质特征研究

刘先军

（湖北煤炭地质一二五队，湖北 宜昌 443003）

承龙煤矿位于贵州省西南部的兴义市南部。矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l），共发育17、18、19号三层可采煤层，其中，17号煤层位于龙潭组含煤地层第二段中上部，煤层厚度0.91～8.69m，平均厚度3.38m。一般不含夹矸，煤层厚度以中厚煤层为主，厚度变化较大，该煤层结构简单，层位较稳定，属较稳定煤层。

1 17号煤的物理性质和煤岩特征

煤层为灰黑色-黑色，玻璃光泽及似金属光泽，以参差状断口为主，少量为阶梯状断口，煤层质软易碎，为粉状和碎粒状，煤层中含较多的透镜状、结核状、浸染状黄铁矿，煤层为细线理--细条带状结构，以亮煤为主，暗煤次之，含少量丝炭，宏观煤岩类型以半亮型为主。视密度1.46～1.64g/cm3，平均1.53g/cm3。

煤的有机组分为镜质组和惰质组，以镜质组为主，有机组分总量为90.60%～92.40%，平均为91.57%。镜质组以基质镜质体（可见胶结碎屑惰质体、粗粒体等，少数粘土、石英等矿物）为主，其次是结构镜质体（胞腔受挤压呈线状、窄缝状或闭合状，胞腔少见充填微粒体），少数均质镜质体、团块镜质体、碎屑镜质体；镜质组含量65.70%～72.00%，平均67.97%。惰质组以丝质体、半丝质体（多见胞壁膨胀变厚，胞腔受挤压变小或近闭合状态，少数胞壁断裂呈碎片状、碎屑状）为主，其次是碎屑惰质体，少数粗粒体、微粒体，少见氧化丝质体、菌类体，惰质组含量20.40%～25.50%，平均23.60%。

煤的无机显微组分总量7.60%～9.40%，平均8.43%，其成分以碳酸盐为主，含量为2.00%～3.70%，平均3.10%。碳酸盐主要为片状、团块状和碎片状，粘土主要为粒状、集合状，石英粒状、棱角状，黄铁矿以粒状、团块状为主。

镜煤最大反射率为3.09%～3.29%，平均3.20%，随煤层埋藏深度的增加，变质程度由上往下有增加趋势。煤变质程度为Ⅸ阶段。微观煤岩类型为微镜惰煤。

2 17号煤的煤质特征及变化规律

2.1 煤质特征

2.1.1 水分（Mad）

原煤水分：17号煤层原煤空气干燥基水分介于0.83%～5.18%之间，平均为2.13%。

浮煤水分：17号煤层浮煤空气干燥基水分变化于0.58%～3.08%之间，平均为1.75%。

2.1.2 灰分（Ad）

原煤灰分：17号煤层原煤干燥基灰分产率介于11.13%～28.70%之间，平均为19.11%。根据《煤炭质量分级第1部分：灰分》（GB/T15224.1-2018）的规定，煤层为低灰煤（LA）。

浮煤灰分：17号煤层浮煤干燥基灰分产率变化于2.63%～9.64%之间，平均为6.06%。

2.1.3 挥发分（Vdaf）

原煤干燥无灰基挥发分产率为6.22%～9.54%，平均值7.98%。根据《煤的挥发分产率分级》（MT/T849-2000）的规定，17号煤层为特低挥发分煤（SLV）。

浮煤干燥无灰基挥发分含量为5.85%～9.51%，平均为6.95%。

2.1.4 全硫（St,d）

17号煤层原煤干燥基全硫为0.74%～1.94%。平均1.44%。根据《煤炭质量分级 第2部分：硫分》（GB/T15224.2-2010）规定，17号煤层均为中硫煤（MS）。

17号煤层浮煤干燥基全硫为0.52%～1.23%，平均为0.86%。较原煤全硫产率有所降低，煤脱硫预测参数SOP为60%，为较难脱硫煤。

17号煤层原煤全硫（St,d）含量为1.45%，硫化铁硫（Sp,d）含量为0.80%，硫酸盐硫（Ss,d）含量为0.07%，有机硫（So,d）含量为0.50%。这表明原煤中的硫主要是以硫化铁硫的形态存在，有机硫含量次之。17号煤层浮煤全硫（St,d）含量为0.81%，硫化铁硫（Sp,d）含量为0.22%，硫酸盐硫（Ss,d）含量为0.02%，有机硫（So,d）含量为0.54%，对比洗选前后，浮煤中硫化铁硫（Sp,d）较原煤减少得最多，说明原煤中以硫化铁形式存在的硫经洗选后容易脱除，而浮煤中有机硫的比重增大，这表明硫分中的有机硫是极难脱除的。

2.1.5 伴生元素

17号煤层伴生元素样，其化验结果表明：

（1）原煤锗（Ge）：含量为0.0～2.0×10-6。平均含量0.4×10-6，根据《煤中锗含量分级》标准（MT/T967-2005）， 属低锗煤（LGE）。

（2）原煤镓（Ga）：

含量为 3×10-6～21×10-6，平均含量 6×10-6；

（3）原煤铀（U）：

含量为 1×10-6～14×10-6，平均含量 4×10-6；

（4）原煤钍（Th）：

含量为 1×10-6～5×10-6，平均含量 3×10-6；

（5）原煤钒（V）：

含量为 0～168×10-6，平均含量 19×10-6。

17号煤层中伴生元素含量均达不到工业最低品位要求，无开采利用价值。

2.1.6 有害元素

17号煤层有害元素样，其化验结果表明：

（1）原煤磷（P）：含量为0.001%～0.041%，平均含量0.009%，根据《煤中有害元素含量分级 第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）规定：17号煤为低磷分煤（P-2）。浮煤磷（P）：含量为0.001%～0.016%，平均含量0.004%。

（2）原煤氯（Cl）：含量为0.000～0.124%。平均含量0.0265%，根据《煤中有害元素含量分级第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）规定：17号煤层均属特低氯煤（Cl-1）。浮煤氯（Cl）：含量为0.000～0.032%。平均含量0.015%。

（3）原煤砷（As）：含量为0.0～21.0×10-6，平均含量4.4×10-6，根据《煤中砷含量分级》（GB/T20475.3-2012）标准规定：17号煤层属低砷煤（As-2）。浮煤砷（As）：含量为 0.0～4.0×10-6，平均含量1.4×10-6。

（4）原煤氟（F）：含量为 46×10-6～323×10-6，平均含量118×10-6。根据《煤中氟含量分级》（MT/T966-2005）的规定：17号煤层为低氟煤（LF）。

（5） 原煤铅（Pb）：2×10-6～30×10-6， 平均含量12×10-6。根据《煤中铅含量分级》（MT/T964-2005）的规定：17号煤层均为低铅煤（LPb）。

2.2 灰分、硫分在垂向和平面上的变化规律

2.2.1 原、浮煤灰分、硫分产率

由图1可知：17号煤层与深部其他煤层原煤平均灰分产率变化于11.34%～28.70%，平均为17.94%，煤层自浅到深灰分产率变化有减小的趋势，各煤层灰分产率相当；各煤层浮煤平均灰分产率变化于2.63%～9.64%，平均为5.84%，煤层自浅到深灰分产率基本无变化。

由图2可知17号煤层与深部其他原煤平均硫分产率变化于0.50%～1.99%，平均为1.56%，煤层自浅到深硫分产率有微弱增高的趋势；浮煤平均硫分产率变化于0.40%～1.37%，平均为0.87%，煤层自浅到深硫分产率基本无变化，其值比同煤层原煤小，说明经洗选后的浮煤硫分小于原煤。

图1 灰分产率直方图

图2 硫分产率直方图

2.2.2 原煤灰分在平面上的变化

17号煤层：灰分11.13%～28.70%，平均为19.11%，属低灰煤，区内广泛分布低灰煤，仅在403、502、601及602号孔周围分布少量中灰煤。见图3。

2.2.3 原煤硫分在平面上的变化

17号煤层：硫分0.74%～1.94%，平均为1.44%，为中硫煤，区内除巷道内零星样品的硫分为低硫煤，其他均为中硫煤。

煤层的硫分在平面上几乎全是中硫煤，无明显变化。

图3 17号煤层原煤灰分平面变化规律示意图

3 结论

17号煤层浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）平均含量为6.95%，干燥无灰基氢（Hdaf）平均含量为3.31%。根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-2009）规定，以浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）和干燥无灰基氢含量（Hdaf）作为标准来划分煤类，煤类为无烟煤三号（WY3），煤的变质阶段为无烟煤Ⅸ阶段。属于低灰分、特低挥发分、中硫三号无烟煤。

17号煤层煤种单一，煤质主要指标适合作为气化用煤、动力用煤和火力发电之燃料。试验表明，原煤中以硫化铁形式存在的硫经洗选后容易脱除，而有机硫则较难脱除，因此，建议业主在开发利用方面，主要以供电厂发电用煤为主，对原煤进行洗选脱硫以降低煤中硫分含量，减少煤燃烧后形成的二氧化硫对环境的污染，对矿山废水也要经处理达标后排放，达到建设绿色矿山，保护生态环境的目的。