山西省河东煤田三多勘查区煤质研究

2021-05-24杜春林

西部探矿工程 2021年6期

关键词：镜质硫分质体

杜春林

（山西省煤炭地质144勘查院，山西洪洞041600）

1 位置

勘查区位于山西省河东煤田南部，北起大宁县三多乡下则头村，南至吉县车城乡红草塔村，西起吉县屯里镇前店村，东至蒲县山中乡新庄村。

勘查区形态大致呈菱形的多边形，北东—南西向长约20.8km，北西—南东向宽约16.2km，面积为340.937km2。

2 项目施工情况

2008年8月至2017年8月，勘查区普查和详查期间竣工钻孔47个，采取煤芯煤样314个，伪顶底夹矸样324个。样品由山西省地质矿产研究院化验室分析。

3 地层、含煤地层

勘查区地质填图，本区基岩大面积被黄土所覆盖，基岩于沟底或沟谷两侧出露，地层出露二叠系上统石千峰组，三叠系下统刘家沟组、和尚沟组、中统二马营组，新近系上新统，第四系中更新统、上更新统、全新统。钻孔查明区内地层自老至新有奥陶系中统峰峰组（厚度72.35～85.20m），石炭系中统本溪组（厚度12.60～57.55m）、上统太原组（厚度55.40～84.50m），二叠系下统山西组（厚度19.80～50.00m）和下石盒子组（厚度89.85～142.70m）、上统上石盒子组（厚度424.40～534.15m）和石千峰组（厚度61.75～154.35m），三叠系下统刘家沟组（厚度313.80～382.10m）、和尚沟组（217.00m）、中统二马营组（残留厚度98.90～199.20m），新近系上新统（厚度0～50m）,第四系中更新统（厚度0.00～180.00m）、上更新统（厚0～20m）、全新统（厚度0～30m）。

勘查区主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

山西组平均厚度32.98m，共含煤5层（1上、1、2、2下、3），可采煤层3层（1、2、3），可采煤层平均总厚度5.24m。太原组平均厚度70.62m。共含煤7层（5、6、7下、8、9+10（9+10+10下）、10下、11），可采煤层2层9+10（9+10+10下）、10下，可采煤层平均总厚6.94m。可采煤层特征见表1。

4 构造

勘查区总体构造形态为一轴向北北东—南南西的背斜构造，在背斜构造的基础上发育了一系列北北东—北东向的宽缓褶曲，形成了区内岩层的波状起伏。区内出露地层倾角一般5°～9°。区内古驿窑曲背斜轴部南端地层倾角为15°～30°；F2断层附近由于牵引现象，地层倾角达35°～75°。构造以褶曲为主，断层稀少，没有岩浆岩侵入活动。本区地质构造复杂程度属简单。

5 煤质分析

5.1 煤的物理性质及宏观煤岩特征

1号、2号、3号煤层：黑色（有时带灰）、强玻璃光泽—金刚光泽，参差状断口，条痕为黑色，性脆易碎，中条带状结构，块状构造，裂隙不发育；以亮煤为主，间夹丝炭成分，属半光亮型煤。煤的视密度分别为1.45t/m3、1.44t/m3、1.46t/m3。

表1 可采煤层特征表

9+10（9+10+10下）号、10下号煤层：灰黑色、金刚光泽—似金刚光泽，参差状断口，条痕为深黑色，块状构造，硬度在3左右，以亮煤为主，间夹丝炭成分，属半光亮型煤。煤的视密度分别为1.43t/m3、1.49t/m3。

5.2 显微煤岩特征和镜质组最大反射率

普查时在501号钻孔，详查时在SD105、SD202、SD402、SD403号钻孔中分别进行了显微组分的定量和镜质组最大反射率的测定，其统计结果如下：

1号煤层含矿基：镜质组含量54.4%，惰质组含量22.9%，矿物含量22.7%。

镜质组中以基质镜质体居多，其次为均质镜质体和结构镜质体，有少量团块状；可见黄铁矿和方解石。

2号煤层含矿基：镜质组含量65.0%～75.0%，平均为70.0%；惰质组含量11.4%～21.3%，平均为16.6%；矿物含量12.7%～13.7%，平均为13.4%。

镜质组中以基质镜质体居多，其次为均质镜质体和结构镜质体，有少量团块镜质体和碎屑镜质体；惰质组中以氧化半丝质体居多，其次为粗粒体，有少量惰屑体和微粒体；粘土以浸染状居多,其次为充填状和分散状，有少量团块状，可见黄铁矿和方解石。

3号煤层含矿基：镜质组含量65.2%～74.6%，平均69.3%；惰质组含量15.0%～22.0%，平均18.1%；矿物含量10.0%～16.7%，平均12.6%。

镜质组中以基质镜质体和均质镜质体居多，其次为结构镜质体，有少量团块镜质体和碎屑镜质体；惰质组中以氧化半丝质体居多，其次为粗粒体，有少量惰屑体和微粒体；粘土以浸染状、充填状和分散状为主（三种形式的粘土含量相等），有少量团块状，有部分黄铁矿，可见方解石。

9+10(9+10+10下)号煤层含矿基：镜质组含量69.2%～77.9%，平均72.7%；惰质组含量13.5%～21.8%，平均16.4%；矿物含量7.2%～16.9%，平均10.9%。

镜质组中以均质镜质体居多，其次为基质镜质体，有少量碎屑镜质体；惰质组中以氧化半丝质体为主，有少量火焚丝质体和粗粒体、惰屑体；粘土以分散状为主,少量团块状和充填状，可见少量硫铁矿小球体和结核体。

10下号煤层含矿基：镜质组含量66.8%～71.6%，平均69.2%；惰质组含量12.4%～15.2%，平均13.8%；矿物含量16.0%～18.0%，平均17.0%。

镜质组中以基质镜质体居多，其次为均质镜质体和结构镜质体，有少量团块镜质体和碎屑镜质体；惰质组中以氧化半丝质体居多，其次为粗粒体，有少量惰屑体和微粒体；粘土以分散状和浸染状居多,其次为充填状，有部分团块状，有少量黄铁矿和方解石。

1、2、3、9+10(9+10+10下)、10下号煤层镜质组最大反射率值分别平均为2.02%、1.94%、1.92%、2.06%、1.94%，根据MT/T1158-2011煤的镜质体反射率分级，各煤层均属中煤级煤Ⅶ。

5.3 煤质分析

灰分分级根据GB/T15224.1-2018煤炭质量分级；硫分分级根据GB/T15224.2-2010煤炭质量分级；发热量分级根据GB/T15224.3-2010煤炭质量分级；煤的固定碳分级是根据煤炭行业标准MT/T561-2008进行。煤炭分类根据GB/T5751-2009中国煤炭分类标准分类。《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T0215-2002参与煤质评价。

1号煤层。21个钻孔煤芯煤样统计分析：水分（Mad）：原煤水分0.29%～2.36%，平均0.83%；浮煤水分0.28%～1.11%，平均0.60%。灰分（Ad）：原煤干基灰分12.40%～39.06%，平均21.33%，属中灰煤；浮煤干基灰分4.17%～11.68%，平均7.28%。挥发分（Vdaf）：原煤挥发分11.21%～22.49%，平均15.78%；浮煤挥发分8.86%～19.88%，平均13.51%，属低挥发分煤。固定碳（FCd）：原煤干基固定碳49.17%～75.67%，平均66.26%，属中高固定碳煤，浮煤干基固定碳73.23%～85.22%,平均80.20%。硫分（St,d）：原煤干基全硫含量0.30%～1.58%,平均0.55%，属低硫煤；浮煤干基全硫含量0.35%～1.00%，平均0.52%。粘结性：本区煤类比较多，煤的粘结性分煤类统计，瘦煤、贫瘦煤的粘结指数(GRI)为12～58，5个样平均27，属弱粘结煤。贫煤、无烟煤的粘结指数(GRI)为0～2，16个样平均0，属无粘结煤。视密度（ARD）1.38～1.52t/m3，12个样平均1.45t/m3。

2号煤层。45个钻孔煤芯煤样统计分析：水分（Mad）：原煤水分0.23%～3.19%，平均0.77%；浮煤水分0.23%～1.29%，平均0.61%。灰分（Ad）：原煤干基灰分8.18%～29.94%，平均18.81%，属低灰煤；浮煤干基灰分3.85%～11.24%，平均7.00%。挥发分（Vdaf）：原煤挥发分9.56%～21.30%，平均16.01%；浮煤挥发分7.86%～17.58%，平均14.00%，属低挥发分煤。固定碳（FCd）：原煤干基固定碳56.42%～82.07%，平均68.24%，属中高固定碳煤，浮煤干基固定碳74.57%～87.56%，平均79.89%。硫分（St,d）：原煤干基全硫含量0.24%～1.64%，平均0.55%，属低硫煤。浮煤干基全硫含量0.32%～1.06%，平均0.48%。粘结性：本区四种煤类，根据粘结性分煤类统计，瘦煤、贫瘦煤的粘结指数(GRI)为6～71，25个样平均25，属弱粘结煤；贫煤、无烟煤的粘结指数(GRI)为0～3，18个样平均0，属无粘结煤。视密度（ARD）1.35～1.57t/m3，34个样平均1.44t/m。

3号煤层。36个钻孔煤芯煤样统计分析：水分（Mad）：原煤水分0.19%～1.97%，平均0.73%；浮煤水分0.22%～0.95%，平均0.54%。灰分（Ad）：原煤干基灰分10.10%～44.15%，平均22.12%，属中灰煤；浮煤干基灰分5.22%～12.64%，平均7.73%。挥发分（Vdaf）：原煤挥发分9.42%～21.45%，平均16.21%；浮煤挥发分8.54%～17.41%，平均13.88%，属低挥发分煤。固定碳（FCd）：原煤干基固定碳45.34%～80.25%，平均65.16%，属中高固定碳煤，浮煤干基固定碳74.17%～86.58%，平均79.47%。硫分（St,d）：原煤干基全硫含量0.52%～5.58%，平均2.02%，属中高硫煤，原煤硫分变化详见图1；浮煤干基全硫含量0.51%～2.74%，平均1.19%。粘结性：本区四种煤类，根据粘结性分煤类统计，瘦煤、贫瘦煤的粘结指数(GRI)为6～62，19个样平均24，属弱粘结煤；贫煤、无烟煤的粘结指数(GRI)为0～2，15个样平均0，属无粘结煤。视密度（ARD）1.33～1.60t/m3，24个样平均1.46t/m3。

9+10(9+10+10下)号煤层。45个钻孔煤芯煤样统计分析：水分（Mad）：原煤水分0.21%～2.96%，平均0.76%；浮煤水分0.12%～0.95%，平均0.47%。灰分（Ad）：原煤干基灰分11.00%～29.90%，平均16.33%，属低灰煤；浮煤干基灰分4.41%～9.78%，平均6.95%。挥发分（Vdaf）：原煤挥发分9.18%～17.31%，平均13.47%；浮煤挥发分7.20%～15.84%，平均12.03%，属低挥发分煤。固定碳（FCd）：原煤干基固定碳58.17%～81.00%,平均72.51%，属中高固定碳煤，浮煤干基固定碳76.73%～87.97%，平均81.79%。硫分（St,d）：原煤干基全硫含量1.47%～5.38%，平均3.43%，属高硫煤,原煤硫分变化详见图2；浮煤干基全硫含量0.86%～3.99%，平均2.90%。粘结性：本区四种煤类，根据粘结性分煤类统计，瘦煤、贫瘦煤的粘结指数(GRI)为7～59，8个样平均16，属微粘结煤；贫煤、无烟煤的粘结指数(GRI)为0～5，37个样平均0，属无粘结煤。视密度（ARD）1.29～1.55t/m3，34个样平均1.43t/m3。

图1 3号煤层原煤硫分等值线图

图2 9+10(9+10+10下)号煤层原煤硫分等值线图

10下号煤层。29个钻孔煤芯煤样统计分析：水分（Mad）：原煤水分0.29%～4.18%，平均0.98%；浮煤水分0.15%～1.02%，平均0.53%。灰分（Ad）：原煤干基灰分16.72%～46.17%，平均27.14%，属中灰煤，原煤灰分变化详见图3；浮煤干基灰分4.48%～13.92%，平均9.27%。挥发分（Vdaf）：原煤挥发分9.75%～23.92%，平均17.22%；浮煤挥发分8.38%～20.56%，平均13.64%，属低挥发分煤。固定碳（FCd）：原煤干基固定碳40.95%～75.16%,平均60.53%，属中等固定碳煤，浮煤干基固定碳68.59%～86.01%，平均78.38%。硫分（St,d）：原煤干基全硫含量0.89%～5.92%，平均3.08%，属高硫煤,原煤硫分变化详见图4；浮煤干基全硫含量0.81%～3.81%，平均2.30%。粘结性：本区四种煤类，根据粘结性分煤类统计，瘦煤、贫瘦煤的粘结指数(GRI)为7～40，6个样平均16，属微粘结煤；贫煤、无烟煤的粘结指数(GRI)为0，23个样平均0，属无粘结煤。视密度（ARD）1.37～1.59t/m3，13个样平均1.49t/m3。