贵州省黔西县高山煤矿煤质特征及工业用途评价

孔维敏

（贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州贵阳550023）

1 概况

黔西县高山煤矿在大地构造单元上属羌塘—扬子—华南板块（Ⅰ级）扬子陆块（Ⅱ级）上扬子地块（Ⅲ级）黔北隆起区（Ⅳ）织金穹盆构造变形区（Ⅴ）东部。行政区划属黔西县协和镇管辖，位于贵州省黔西县城东部81°方位，距县城约25km。矿区平面形状呈不规则多边形，面积7.2554km2，呈北东—南西向展布[1]。

2 含煤地层特征及含煤性

矿区内含煤地层为二叠系上统长兴组和龙潭组，其中龙潭组主要含煤地层，厚124.58～134.14m，平均126.31m。属海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩含煤沉积组合。岩性由粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩、泥岩、炭质泥岩、灰岩、泥灰岩及煤层组成，含煤8～16层，一般12层左右，含煤层总厚度8.67～11.86m，平均10.77m，含煤系数约8.5%。其中可采煤层4层：4、5、9、13号煤层。

根据全煤系揭露钻孔资料，矿区内可采煤层总厚5.35～9.54m，平均7.36m，可采煤层含煤系数为5.8%；采层总厚5.12～8.32m，平均6.77m，其中，4、9号煤层全区可采，5、13号煤层大部可采，均属较稳定煤层。

3 煤的物理性质和煤岩类型

3.1 煤的物理性质

矿区内各可采煤层为黑色、灰黑色，4、5、9号煤层以粉粒状为主，少量为碎块状，13号煤层为碎块状，结构以细条带至线理状为主，中至细条带状次之，玻璃光泽为主，似金属光泽次之；贝壳状、参差状断口，内生和外生裂隙较发育，充填薄膜状、网状、脉状方解石；黄铁矿一般以球粒状、透镜状、瘤状、结核状、似层状、细粒状形态赋存。

3.2 煤岩特征

3.2.1 宏观煤岩类型

全区各煤层多以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤和丝炭条带，4号煤层以亮煤为主，夹少量暗煤条带和镜煤线理，为半亮型煤；5号煤层以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤线理及丝炭，为半暗—半亮型煤；9号煤层以亮煤为主，夹暗煤条带，中—细条带，半亮型煤。13号煤层主要以暗煤为主，夹少量亮煤条带及镜煤线理，为半暗—暗淡型煤。

3.2.2 微观煤岩类型

（1）有机组分。煤的显微组分分为有机组分和无机组分，其中有机组分又分为镜质组和惰质组两大类，无机组分分为粘土类、硫化物类、碳酸盐类及氧化物类。根据矿区内可采煤层煤岩鉴定资料，区内煤层镜质组以均匀基质体和镜质体为主，少量木质镜质体、结构镜质体，含量为78.03%（9号煤层）～89.27%（5号煤层），平均为84.72%；惰质组以木镜丝质体为主，次为碎屑丝质体和少许丝质体，无稳定组分。含量为10.73%（5号煤层）～21.97%（9号煤层），平均为15.73%。

（2）无机组分。无机组分主要以粘土类矿物为主，含量为6.11%（9号煤层）～18.04%（4号煤层），平均为8.67%；氧化物和硫化物次之，含少量碳酸盐矿物。

4 煤的化学性质及变化规律

区内各可采煤层煤类均为无烟煤三号（WY3），主要煤质指标见可采煤层主要煤质特征表（表1）。

4.1 煤的化学性质

（1）水分（Mad）。矿区内原煤空气干燥基水分为0.52%～2.83%,平均为1.38%。浮煤空气干燥基水分为0.38%～2.54%，平均为1.02%。

（2）灰分（Ad）。矿区内各可采煤层原煤干燥基灰分产率为10.15%～39.34%之间，平均19.92%，变化范围较小，以中灰煤分布为主，少量低灰、高灰煤分布。其中4号煤层原煤灰分含量14.59%～39.34%，平均23.55%，属中灰煤（MA）；5号煤层原煤灰分含量10.15%～31.59%，平均17.08%，属低灰煤（LA）；9号煤层原煤灰分含量10.25%～30.91%，平均18.68%，属低灰煤（LA）；13号煤层原煤灰分含量14.26%～25.98%，平均19.53%，属低灰煤（LA）。

（3）挥发分（Vdaf）。矿区内各可采煤层原煤干燥无灰基挥发分为7.33%～14.94%，平均为9.33%，浮煤干燥无灰基挥发分产率为6.12%～8.89%，平均为7.20%，均为特低挥发份煤（SLV）。

（4）硫分（St,d）：矿区内各可采煤层原煤干燥基全硫为0.55%～10.98%，平均2.96%，其中4号煤层干燥基全硫为1.09%～10.98%，平均4.14%，属4号煤层属高硫煤（HS）；9号煤层干燥基全硫为0.55%～5.64%，平均1.99%，9号煤层属中硫煤（MS）；5号煤层干燥基全硫为1.19%～4.97%，平均2.95%；13号煤层干燥基全硫为1.81%～3.92%，平均2.81%，属中高硫煤（MHS）。

（5）固定碳（FCd）：矿区内各可采煤层原煤干燥基固定碳为34.55%～89.85%，平均78.79%，其中4号煤层原煤干燥基固定碳为34.55%～85.41%，属中高固定碳煤（MHFC），5、9、13号煤层均属高固定碳煤（HFC）。

4.2 灰分、硫分在平面和垂向上的变化规律

4.2.1 原煤灰分、硫分在垂向上的变化规律

矿区内各可采煤层原煤灰分随埋藏深度增加呈“反7”状变化，4号煤层最大，5号煤层最小，再逐渐随埋藏深度增加而增大的趋势；原煤硫分随埋藏深度增加呈“平V”字状变化，说明原煤硫分随埋藏深度增加逐渐化较小至9号层煤最小，再增大至13号煤层。原煤灰分、硫分在垂向上的变化规律见可采煤层灰分、硫分垂向变化图（图1）。

图1 可采煤层灰分、硫分垂向变化图

4.2.2 原煤灰分、硫分在平面上的变化规律

矿区内各可采煤层原煤干燥基灰分产率为10.15%～39.34%之间，平均19.92%，变化范围较小，以中灰煤分布为主，少量低灰、高灰煤分布；原煤干燥基全硫为0.55%～10.98%，平均2.96%，主要为中高硫煤分布，其次为高硫煤、中硫煤分布，少量低硫煤分布。

4.3 煤的工艺性能

（1）发热量（Qgr,d）。矿区内可采煤层原煤干燥基高位发热量（Qgr,d）为20.44～32.06MJ/kg，平均27.86MJ/kg。其中4号煤层均属中高热值煤（MHQ），5、9、13号煤层均属高热值煤（HQ）。

（2）煤对二氧化碳化学反应性（α）。根据化验结果，煤在950℃和1000℃时的分解率均小于50%，煤层属弱还原性煤，即是煤对CO2还原率较低的煤。

（3）热稳定性（TS+6）。区内4、9号煤层做热稳定性测试，根据测试结果，4号煤层属较高热稳定性煤（RHTS），9号煤层属高热稳定性煤（HTS）。

（4）可磨性（HGI）。经对矿区内4、9、13号煤层采样测试，可磨性指数（HGI）为55～111，平均为70。4号煤层属易磨煤（EG），9号煤层属中等可磨煤（MG），13号煤层属较难磨煤（RDG）。

（5）原煤灰成分及性质。矿区内各可采煤层原煤灰成分以含SiO2为主，含量为34.77%～52.93%，平均45.30%；其次为Al2O3和Fe2O3，根据原煤灰成分含量计算煤的灰成分参数进行灰成分性质的评价，可采煤层中，9号煤层熔渣等级为中等，4、5、13号煤层熔渣等级为中等；4、5、9号煤层结污等级为中等。

（6）煤灰熔融性。各可采煤层中煤灰软化温度（ST℃）为1130℃～＞1500℃，全区均值为1329℃。根据各煤层煤的熔融性平均测值，4、9号煤层属较高软化温度灰（RHST），5号煤层属中等软化温度灰（MST），13号煤层属较低软化温度灰（RLST）。

（7）结渣性。矿区对9号煤进行了煤的结渣性测试，9号煤结渣性分布在弱结渣区，属弱结渣煤。

5 煤的工业用途

根据区内各煤层的工业分析、发热量、热稳定性、可磨性等化学性质和工艺性能的分析，区内各煤层均具有广泛用途，可用于民用煤、电力用煤、一般工业用煤等。由于矿区内各可采煤层的硫分含量较高（5、13号煤层为中高硫、4号煤层为高硫煤），应用时要经过洗选脱硫或动力配煤，以降低煤中的硫含量，减少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。