贵州省威宁县猴子岩煤矿煤质特征及沉积环境分析

徐蓉 孙建伟

（贵州省煤田地质局一七四队，贵州贵阳 550081）

1 基本概况

猴子岩煤矿位于贵州省威宁县西北部的石门乡，直距县政府约65km，行政区划隶属威宁县石门乡管辖。煤矿南北长约2450m，东西宽约1980m，面积4.85 km2。地理坐标：东经103°55′04″～103°56′18″；北纬27°21′21″～27°22′41″。

2 含煤性

石炭系下统祥摆组（C1x）是本矿区主要含煤地层[1]，主要出露在矿区东部边缘。祥摆组以陆缘过渡相或海陆交互相含煤碎屑岩沉积为主，地层厚175.37～198.08m，平均188.13m，含煤7～12 层，一般9层，煤层总厚为4.08～9.71m，平均为6.77m，含煤系数为3.60%。含可采煤层4 层，编号从上至下分别为M2、M3、M4、M8，其中M2 煤层为全区可采煤层，M4煤层为大部可采煤层，M3、M8煤层为局部可采煤层。可采煤层总厚为2.22～5.56m，总厚平均为4.21m，可采含煤系数为2.23%。

石炭系下统祥摆组（C1x）分为上、中、下三段。

（1）上段（C1x3）：上至旧司组灰岩底界，下至M2煤层顶板为界。以黄褐色等杂色页岩、细砂岩、砂质页岩为主，夹钙质砂岩透镜体。局部含较多植物碎屑化石。本段含煤1～2 层，煤层零星可采。地层厚45.95～71.55m，平均58.27m。

（2）中段（C1x2）：上至M2 煤层顶板为界，下至M8煤层底板为界。岩性以灰至深灰、黑色炭质页岩、砂质页岩、泥质页岩，偶夹薄层砂岩，灰白色中厚层细粒石英砂岩夹灰黑色炭质页岩与煤层，含较多炭化植物碎屑。含煤7～9 层，其中含可采煤层4 层（M2、M3、M4、M8）。其余煤层不可采。地层厚79.13～113.38m，平均101.50m。

（3）下段（C1x1）：上至M8 煤层底板为界，下至汤粑沟灰岩顶板为界。为深灰～褐灰色薄～中厚层状的粉砂岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩组成，不含煤层。地层厚21.72～31.45m，平均28.36m。

3 煤质特征

3.1 煤的物理性质

矿区内各可采煤层均为黑色，似金属光泽，细条带状及线理状结构，以参差状断口为主，部分为阶梯状断口。M2 煤层多为粉粒状，少量碎块状；M3、M4煤层多为碎块状，少量粉粒状；M8 煤层多为块状，少量碎块状。裂隙发育，充填黏土矿物及黄铁矿等，黄铁矿呈团块状、星点状、微粒状[2]。煤岩组分以亮煤为主，夹镜煤、丝炭。

3.2 煤的化学性质

（1）灰分（Ad）

矿区原煤干燥基灰分产率为2.32%～30.87%，平均值为13.72%。矿区浮煤干燥基灰分产率为0.79%～4.86%，平均值为1.86%。

（2）挥发分（Vdaf）

矿区原煤干燥无灰基挥发分产率为7.51%～16.87%，平均值为9.92%。矿区浮煤干燥无灰基挥发分产率为7.38%～9.30%，平均值为8.15%。

（3）固定碳（FCd）

据各煤层测定的原煤水分（Mad）和灰分（Ad）值，根据经验公式，计算出各煤样FCd值。

矿区内可采煤层干燥基固定碳含量为60.91%～90.34%，矿区平均值为76.84%。

（4）煤中全硫（St,d）

矿区原煤干燥基全硫含量为1.10%～5.30%，平均值为2.39%。矿区浮煤干燥基全硫含量为0.63%～1.47%，平均值为0.92%。

（5）原、浮煤发热量

矿区原煤干燥基高位发热量（Qgr,d）为24.00-35.65MJ/kg，平均为29.90MJ/ kg；原煤干燥基低位发热量（Qnet.d）23.50-35.03MJ/ kg，平均为29.32MJ/ kg；浮煤干燥基高位发热量（Qgr,d）为34.97-36.34MJ/ kg，平均为35.87MJ/ kg；浮煤干燥基低位发热量（Qnet.d）34.19-35.53MJ/ kg，平均为35.08MJ/ kg。矿区M2 号煤层属特高发热量煤（SHQ）；M3、M4、M5 号煤层均属高发热量煤（HQ）。

各可采煤层的指标及质量分级见表1、2。综上所述，矿区大部分为低灰、特低挥发分煤、中高硫煤、中高固定碳、高发热量的煤质特征。

表1 各可采煤层质量分级统计表

4 沉积环境分析

研究区位于威宁石门坎一带，自晚古生代开始至早白垩世时期为裂谷盆地中心，水体较深，因此碎屑岩相对较少，碳酸盐岩夹层相对较多，导致沉积煤层的条件相对较差，煤层较少、厚度较薄。研究区所在的祥摆组主要含煤地层为石炭系下统祥摆组（C1x）。该组沉积期总体处于具断陷性质的潮坪-潟湖环境，沉积相展布受构造差异沉降和海平面升降共同影响控制。

沉积时期海平面先上升后下降，向西北表现为先海侵后海退的过程，故而陆源碎屑物供给量先上升后下降，在北面岩性组合为粉砂岩、泥岩、炭质泥质、煤，为滨岸沉积。沉积中心为威宁草海一雪山一线。而越往沉积中心，因水体变深，故而陆源碎屑供给也会变少，而岩石中钙质含量逐渐变高，岩性组合变为细粉砂质泥岩、炭质页岩、钙质粉砂质泥岩和泥灰岩。

潟湖是广海与滨岸潮坪之间的过渡地带，是水流受限制的潮下较深水低能环境。沉积物以泥质粉砂岩及泥岩沉积为主，含较多钙质，常见菱铁矿结核和星散状黄铁矿。当碎屑供应不足时易形成碳酸盐薄层沉积，有时可作为良好的标志层，这种情况下不利于泥炭沼泽形成；当碎屑供应充足时，因潮汐和波浪作用的改造，易形成潮下砂坝，产少量广盐性生物，研究区常见个体小、壳薄、属种单调的腕足类动物化石，在潟湖滨岸带，碎屑供应充足，在以河水为主的淡水补给区，有利于形成沼泽，从而有利于聚煤，随着潟湖逐渐淤浅后，聚煤场所迅速向潟湖中心推进。研究区祥摆组早期的聚煤场所多在于此。

潮坪是潟湖周围的一片宽而平坦的地带，沉积物沿岸线分布。在低潮线附近为砂坪，沉积细砂和粉砂；潮间带中部形成以粉砂岩与泥岩不等厚互层组合为特征的砂泥混合坪为特征；潮间带上部为泥质沉积为主的泥坪。泥坪和砂泥混合坪之上部为泥炭沼泽或沼泽，但由于潮上带范围窄小以及潮汐作用的改造使得泥炭沼泽的面积受到限制，其结果是煤层厚度较大但难以大面积分布，煤层相对稳定，灰分较低，煤质较好。

5 结语

（1）猴子岩煤矿各可采煤层属于低灰、特低挥发分煤、中高硫煤、中高固定碳、高发热量的煤质特征。

（2）含煤地层为下石炭统祥摆组含煤岩系，岩性主要为深灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩和薄层灰岩。广泛发育黄铁矿和菱铁质结核，菱铁质结核常呈薄层条带状产出。发育潮汐层理——波状层理、透镜状层理和交错层理，也有水平层理。反映出祥摆组地层为一套海陆交互沉积的含煤建造，总体呈现为潟湖-潮坪沉积。在极浅的陆表海，由于海底坡度极缓，并受边缘碳酸盐岩台地及生物礁的阻挡，波浪作用在区内比较微弱，潮汐作用起主动作用，从而形成广泛的潟湖-潮坪沉积。区内祥摆组早期以潟湖为主的沉积，到旧司组则以边缘潟湖潮坪以及碳酸盐岩台地为主，反映出祥摆组早期为海侵期，晚期为相对海退期，而旧司组又为新的海侵期沉积，反映了早石炭世在该区海侵-海退-海侵的岩相组合特征。