中国新生代煤炭资源分布与煤质特征评价

陈文敏,傅 丛,2,3

(1.煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013;2.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京 100013;3.煤基节能环保炭材料北京市重点实验室,北京 100013)

0 引 言

在世界范围及我国能源结构中煤炭均为重要的、不可或缺的不可再生能源之一，在未来很长一段时期内将继续保持其在全球能源生产和使用中的主导地位[1]。绿色煤炭资源理念在我国煤炭工业发展面临的“能源革命”机遇与挑战并存背景下应运而生[2]，煤炭及其相关行业碳减排对实现“碳中和”国家目标具有决定性作用，即在碳达峰、碳中和背景下实现煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用，对煤炭勘查、开发和合理利用及提高资源利用效率、缓解我国战略性矿产资源紧缺均提出新要求[3-7]。我国新生代煤主要分布在西南、东北等17个省区，其地质探明储量为280亿t左右，但由于埋藏较浅以及某些煤盆地的煤层厚度较大，多适于露天开采并已成为重要的能源供应基地。

以高等植物为主的原始成煤物质所生成的腐殖煤，普遍以具有开采价值的晚古生代的石炭、二叠纪为最早，但中国聚煤量以中生代的早、中侏罗世煤最多，后者占全国预测资源量的64.7%。如新疆有99%以上的早、中侏罗世煤,中生代的早白垩世煤在我国蒙东和东三省也有以褐煤为主的超千亿吨聚煤量。但新生代煤的储量较少,仅占全国预测资源量的0.70%,其中古近纪煤、新近纪煤各约为91 亿t、142.9 亿t,各占全国预测资源量的0.40%、0.30%,即新生代煤储量的总占比略高于占全国预测资源量0.50%的中生代三叠纪煤。由于世界各国和各地区在不同成煤时代高等植物的繁茂程度、树木种类及其分布面积和沉积环境的不同,如晚古生代煤由裸子植物形成,中生代煤为裸子植物与被子植物共同形成,新生代煤则完全由被子植物形成,因而世界各地在不同时代的聚煤量也有明显差异。

对于新生代煤的名称，在2011年以前世界各国多分为早第三纪煤和晚第三纪煤2个系列，煤类分别以低阶的长焰煤(次烟煤)和褐煤为主。但从2012年开始，根据国际地质科学联合会公布的国际地质年代地层表的要求，新生代从老到新划分为古近纪、新近纪和第四纪共3个纪，即原第三纪改称为古近纪和新近纪，而第四纪地层仅有泥炭而无褐煤出现。在新生代中只有古近纪和新近纪沉积的低阶煤，而始于2 580 万a前的第四纪因其沉积时间太短而只形成离地表较浅的泥炭层，其又分为由高等植物形成的木本泥炭和由菌藻类等低等生物形成的草本泥炭。在古近纪和新近纪中又从老至新划分为古新世(统)、始新世(统)、渐新世(统)、中新始(统)和上新世(统)5个地层年代，前3个世(统)属于古近纪，后2个世(统)则处于新近纪的范围。其中古近纪煤最发育的地区在东北三省，如辽宁省抚顺煤田、黑龙江省虎林煤田和鸡东平阳-密山一带煤田，上述煤田不仅有褐煤，且还有不少长焰煤和少量的气煤。

结合国际新生代煤炭资源和利用途径与我国新生代煤的不同特点比对，以期有利于我国新生代煤的资源高效利用。据国外统计，1955年全球探明的褐煤和次烟煤(相当于我国的41号长焰煤)地质储量为5 100 亿t，其中以新生代褐煤为主。如德国的新近纪褐煤储量约占全球同时代煤的1/5，其特点是埋深多在百米以致几十米以内，主要分布在原东德的鲁尔等煤田，基本采取露天开采，产煤主要供坑口电站使用，且利用电厂排放烟气的余热使褐煤的大量水分脱除，年用煤量在千万吨以上；此外，由于鲁尔煤田的灰分甚低，在无黏结剂成型时需要的压力较低，因此还可用于制成煤砖而生产褐煤焦；其硫分也小于0.5%，是优质的高炉炼铁燃料之一；其褐煤的主要特征为Mt在50%以上，平均Ad<2%，Qnet，ar为7.56～11.34 MJ/kg，Var为19%～26%，是较为理想的坑口电站燃料，其褐煤的另一个特点是蒙旦蜡也高，早已建有世界最大的蒙旦蜡厂。中国以中生代早、中侏罗世时期形成的煤最多，而美国由于得天独厚的古代成煤条件，因而其储煤量多以晚古生代和中生代的硬煤较多，其新生代褐煤和次烟煤也有一定可观的数量。产新生代褐煤较多的还有澳大利亚、印尼、印度、南非和乌克兰等国家，如南非在二次大战后建成的SASOL公司在附近的产煤区建成3座间接液化厂，年用煤量达7 000万t，产品主要有汽油、柴油、蜡、乙烯、丙烯、醇、醛、酮等100多种产品，其中化学产品占40%以上，具有很高的经济效益和示范效益。结合目前新生代煤炭资源相关研究现状[8-16]，以下详细介绍中国新生代煤炭资源的总体分布、主要煤系的煤质特征及利用途径。

1 中国新生代煤炭资源的总体分布

中国新生代煤的资源分布地区不均，其探明地质总储量在280 亿t左右，其中西南区为163 亿t，约占全国新生代煤的60%；东北区、华东区等其他各大区也均有不同程度的新生代煤分布，其中新近纪、古近纪煤分别占全国新生代煤的2/3和1/3左右。在古近纪时期，我国中南区的河南、湖南和湖北及西北五省区由于离海较远、气候较为干燥而不利于高等植物的大量生长，因而聚煤条件很差导致基本无煤；进入新近纪后我国上述地区比较干燥，也不利于高等植物的生长，因而也未能形成具有开发条件的煤炭资源。

1.1 西南地区新生代煤炭资源分布

西南地区是我国新生代的新近纪煤资源最多的地区，但大部集中分布在云南省境内，在全省超300 亿t的查明资源储量中，新生代褐煤储量约达155 亿t，占全省煤炭资源总量的50%以上。四川省的新近纪褐煤资源总量低于6 亿t，只占全省煤炭资源的5.75%且多在原西康省境内，目前尚未有生产矿井建成。西藏地区的新近纪煤仅有零星分布，而贵州省及重庆市均未发现新近纪煤的资源。

1.1.1云南省新生代煤炭资源分布

以开远小龙潭、昭通和先锋煤田为代表的新近纪煤田主要分布于上新世含煤地层。如探明地质储量近82 亿t、煤层厚40～100 m的昭通褐煤则于新近纪后期生成，其煤化程度比中新世晚期形成的小龙潭煤更低，且埋藏更浅，多被称为土状褐煤。在云南省内的上百个含煤盆地内也分布有新近纪的51号褐煤，如跨竹煤田、姚安煤田和蒙自煤田等均为51号褐煤，上述煤田多分布在昆明周围的滇东、滇南等地区。

小龙潭煤田已有百年开采历史，其探明地质储量在10 亿t以上，聚煤盆地内含1层厚达116.5 m的复合煤层,2个露采矿的生产能力均为150 万t/a左右。该省的寻旬煤矿和潦浒煤矿于20世纪六七十年代曾建厂提取蒙旦蜡外销，以供纺织、造纸及轻化工等多用途使用。

1.1.2四川省新生代煤炭资源分布

四川省新生代褐煤资源的探明地质储量为5.56 亿t，只占全省煤炭资源的5.75%，其中主要有探明地质储量超4 亿t的位于四川西南部的盐源(县)矿区、储量超1.4 亿t的昌台矿区以及储量不足500 万t的理塘县木拉矿区，昌台矿区含可采煤2～8层，单层可采厚度0.3～35 m不等。省内各矿区均有待于今后的开发利用规划。

省内最大的盐源煤田分为5个井田，其中有探明地质储量超2.34 亿t的合哨井田和超1.4 亿t的梅雨井田。前者的可采煤层较厚，主采的3层煤总厚达5～7 m；后者的可采煤层较薄，厚度1.0～1.5 m。该省的新生代煤田主要分布在以少数民族为主的原西康省境内，如木拉矿区A组含可采煤1～7层且可采平均总厚11.12 m，B组含可采煤4～6层且平均总厚6.5 m，均有待后续开发利用。

1.2 中南地区新生代煤炭资源分布

中南地区新生代煤炭资源主要集中在广西境内，海南和广东两省较少，但广西探明的新生代煤地质储量也仅约6.56 亿t，其煤类主要涵括褐煤、长焰煤。在稔子坪煤田还发现不少带腐泥性质的长焰煤，其平均含油率达17.3%，但由于其为非陆相沉积煤田，故硫分较高，St，d平均超过3%。而百色煤田以41号长焰煤为主，南宁煤田则是以褐煤为主的新近纪煤，平均煤化程度要低于百色煤。海南省新近纪煤的探明地质储量超过1 亿t，但其中儋县煤矿的煤质欠佳。琼山县的长昌煤矿有2处矿井生产，煤厚均不超过1.50 m。广东省有茂名和高州煤田，其中茂名新生代煤的探明地质储量仅超1 600 万 t，而高州石鼓煤田已基本采完。

1.3 华东地区新生代煤炭资源分布

华东地区新生代煤主要分布在山东黄县煤田(现为龙口煤业集团生产),陆地部分的预测地质储量约达13 亿t,在海上黄海湾一带大陆架下预计有地质储量12.5 亿t以上。陆上矿区伴有4层油页岩资源,两者可同时开采。龙口煤田的古近纪煤以41号长焰煤为主,如梁家和北皂两矿均属41号长焰煤,洼里煤矿因埋藏较浅而为52号褐煤。此外探明地质储量还不足600 万t的五图矿,为新生代早期海陆交互相形成的高硫、超高灰41号长焰煤。

1.4 华北地区新生代煤炭资源分布

我国华北地区的新生代煤的资源主要分布在内蒙古和河北两省(区)内，如内蒙古的武川流通号井田探明地质储量为11 704 万t，集宁马连滩矿区探明地质储量为23 824 万t，两处目前只有小窑开采。河北省的古近纪煤主要也只有探明地质储量4 859.1 万t的张北煤田和2 573.3 万t保定涞源煤田；前者有可采煤层8～9层，主采第三煤组，纯煤可采厚度6.34 m，具有开发利用前途；后者有斗军湾煤矿一处，生产能力10 万t/a，煤层可采厚度约7.0 m。山西省新生代煤的储量占比很少，仅有预测储量4.75 亿t，主要分布在平陆-芮城和垣曲2个煤产地，但未见地质勘探有关资料。而北京和天津均未有新生代煤。

1.5 东北地区新生代煤炭资源分布

东北地区的新生代煤炭资源占全国第2位，即仅次于西南地区。但东北区的新生代煤系中有年老褐煤及气煤和长焰煤，以抚顺煤田开发最早，如老虎台矿建成于1907年，从其煤化程度判断为气煤。在吉林省和黑龙江省也都有古近纪、新近纪煤，但以黑龙江省的探明地质储量占多。

1.5.1辽宁省新生代煤炭资源分布

辽宁省新生代煤主要生成于古近纪，其中以抚顺的煤化程度最高，主产气煤和长焰煤，储量丰富且为优质陆相沉积煤系，其气煤是鞍钢的优质配煤炼焦原料之一，优点是能提高焦油和煤气的产率，同时还可避免焦炉推焦时膨胀压力过高而影响出焦的困难。另外还有沈北煤田和沈南红阳永乐煤田2处的古近纪41号长焰煤和褐煤，探明地质储量分别为102 907.9 万t和20 723 万t，前者早已建矿生产，后者尚待开发利用。

(1)抚顺煤田。主要产有西露天矿42号长焰煤、龙凤矿45号气煤、老虎台矿44号气煤。其中，老虎台矿与龙凤矿的探明地质储量分别为35 374.5万t和10 185.7 万t，西露天矿的探明地质储量为24 419.9 万t，全矿区的探明地质总储量达91 127 万t，因其煤系下部分布有玄武岩和凝灰岩，其煤化程度高于其他新生代煤。

(2)沈北煤田。生成于古近纪，有蒲河、前屯、清水和大桥等11个井田，探明地质储量超过10 亿t(102 927.9 万t)，其中较大的有望花井超1.7 亿t、古城子井近1.46 亿t和大桥矿超1.1 亿t等，为陆相沉积煤田，其中以41号长焰煤为主，但也有不少52号褐煤。

(3)沈阳红阳煤田永乐矿区。位于沈阳市西南部,距长(春)大(连)线车站约10 km处。全矿区探明地质储量约为2.07 亿t,为古近纪52号褐煤或41号长焰煤,具有较好的开采利用价值。

1.5.2吉林省新生代煤炭资源分布

吉林省的新生代古近纪煤产区主要包括珲春、梅河和舒兰三大矿区，主产41号长焰煤和52号褐煤。舒兰矿区有8对生产矿井，梅河矿区共有13个井田且被核定为41号长焰煤；珲春煤田的城西矿为52号褐煤，英安和三道岭矿均为41号长焰煤。全省共有古近纪煤的探明地质储量近10 亿t,其中珲春矿区达5 亿t以上即在全省占比最大，梅河矿区储量超1.4 亿t，舒兰矿区煤的灰分高但储量也大于2.7 亿t，各矿区均为陆相沉积煤田。

1.5.3黑龙江省新生代煤炭资源分布

黑龙江省新生代煤以形成于古近纪时期的褐煤为主，其下部也出现长焰煤。全省共有探明地质储量近36 亿t，其中以鸡东县平阳-密山矿区的探明地质储量最多，达22.886 亿t；其次为虎林煤田，其储量也超过10 亿t；居全省第3位为鹤岗东煤田，其储量为14 564.9 万t；另外还有探明地质储量3 700 万t的桦川平原煤田。全省古近纪煤田为陆相沉积且以产褐煤为主,目前已有虎林煤田正在建设矿井以供当地坑口电站使用。位于哈尔滨市依兰区的依兰煤田也在古近纪时期形成,探明地质储量不详,但在《国有煤矿和国有重点煤矿选煤厂基本情况》中表明,到2005年底的依兰露天煤矿尚有剩余可采储量4 322 万t,另有依兰二矿斜井可采储量1 403 万t,煤类为41号长焰煤。产煤主要供哈尔滨煤气厂生产以甲烷为主的城市煤气。

2 中国主要新生代煤系的煤质特征评价

中国各地区、各时代形成煤的地质条件变动及煤系的沉积和成煤植物种类等大多十分复杂，故与其煤质的不稳定性变化密切关联。由于新生代煤系的沉积时间最短，因此多以低煤化度的褐煤为主，但其中不少煤田下部由于有玄武岩和凝灰岩而导致部分变为长焰煤和气煤。其中褐煤的占比最高，约占新生代煤的80%以上；41号长焰煤不足12%，气煤占比很小。但新生代褐煤只占全国褐煤储量的20%左右，其余80%左右的褐煤则为以赋存于蒙东地区为主的早白垩世煤系。

2.1 西南区新生代煤系的煤质特征

西南地区的新生代煤系主要分布于云南省，少数分布于四川省，西藏的新生代煤不发达即未见有可采煤系，贵州省和重庆市均未见新生代煤。

2.1.1云南省新生代煤系的煤质特征

从地域分布特征分析，我国新生代煤田的探明地质储量和查明资源储量均以云南省最多，且多为新生代后期的渐新世(统)时期形成的51号褐煤，主要分布在滇北、滇东、滇南和滇西(如保山)等地区的大型含煤盆地内，埋藏浅，多适于露天开采，其他分散的100多个小盆地中也赋存有适于露采的小型煤产地。据统计，云南省约有1/4新生代煤的St，d在3%以上，表明其赋存有海陆交互相沉积的高硫煤。原煤的Vdaf有不少在50%～55%，Qgr，ad多在17 MJ/kg以下。

(1)昭通煤田。属特大型的51号褐煤煤田，煤系从上到下含M1、M2、M3可采煤层，其中M2为主采煤层，可采厚度一般在35～95 m，共划分为海子、荷花和诸葛营3个勘探区，其中以荷花区的勘探程度最高。矿井设计总能力3 000万t/a，供露天开采。昭通褐煤中的含水量可达60%～66%左右，是我国最年轻的褐煤，Mad平均约14%，Ad在15%～33%，Vdaf在55%～60%，硫分变化大，St，d在0.30%～3.00%波动，但仍多为陆相沉积煤田，因其水分大、灰分较高、热值低又不能洗选，建议可采用低水分、低硫分、高热值和高灰熔融性的烟煤(如Vdaf>30%的1/3焦煤及气煤等)经科学配煤后供坑口电站使用。

(2)小龙潭煤矿。省营煤矿中共有凤鸣村、可保、先锋和小龙潭4个褐煤矿区，其中以小龙潭煤矿开发最早、产量最大，其勘探煤样的平均Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qgr,ad分别为10.14%、8.39%、48.98%、1.21%和22.64 MJ/kg,由于不能入选,故其商品煤样的质量明显降低。其上述各指标的平均测值分别为21.7%、17.6%、50.7%、2.73%和17.5 MJ/kg,产煤主要供当地的解放军化肥厂作为第1代鲁奇气化炉用煤，以生产各种氮肥为主。

(3)先锋煤矿。煤质上优，产煤主要供当地定点坑口电厂使用，目前正扩建300 万t/a的露天矿并配建20 万KW·h的电厂和5 万t/a的半焦厂。主要煤质特征如下：煤层煤样的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qgr,ad的平均测值分别为19.6%、7.7%、49.1%、0.58%和21.4 MJ/kg，焦油Tar，d平均为12%，灰熔融性软化温度为1 394 ℃。先锋煤是全国少有的优质褐煤之一，可用作生产烯烃的优质原料。

(4)可保煤矿。为云南省原国有重点煤矿并经原煤炭部牌号核定的唯一新生代褐煤矿区，到2005年底尚有剩余可采储量1 581万t。煤层煤样的浮煤Vdaf为55.4%～57.4%，平均56.4%，PM<16%，为最年轻的51号褐煤，其商品煤的核定结果与煤层样基本一致，为新近纪时期所形成。产煤多适于附近工矿企业作为燃料使用。此外，其勘探区煤层样的Mad、Ad、Vdaf、St，ad和Qgr，ad平均测值分别为12.2%、15.5%、55.3%、1.44%和14.6 MJ/kg，其灰熔融性软化温度大于1 400 ℃，适于作为固态排渣的气化炉和煤粉锅炉的燃料或煤化工原料，但为了确保使用成本的可行性，建议在使用前注意其HGI测值是否低于40。

(5)云南新生代煤的其他主要勘探区和基建处。从云南省新生代褐煤资源分布特征分析，储量较大的生产矿区、勘探区和基建处主要分布在昆明市周围的东部和南部等地区，现将其煤质情况分述如下：① 蒙自煤田。可采1～3层煤的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad测值分别为14%～16%、24%～26%、60%、5.7%～6.1%和15.47～17.14 MJ/kg。由于其为特高硫分煤且不同煤层的黄铁矿硫含量波动较大，灰熔融性软化温度(ST)波动于1 210～1 340 ℃，ST变化幅度较大。其Cdaf、Hdaf分别为65%～66%、5.1%～5.3%，腐殖酸产率高达36%～45%，表明其为新近纪时期的海陆交互相煤田，产煤作为燃料或煤化工原料时，应为优先考虑烟气或燃气的降硫和脱硝以及HGI测值是否低于40的问题。② 跨竹煤田。其山心村井田的勘探煤层样的检测结果如下：Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad分别为10%～12%、15%～30%、56%～60%、3%～5%和17.35 MJ/kg，其中硫分最高的M3-1层其St，d高达5%～8%，但最低的上煤层平均St，d仅为1.5%，由此表明该煤田也是以海陆交互相形成的新近纪51号褐煤为主，但其上部煤层形成时因海水已基本退出而硫分不高。由于热值低及褐煤在长途运输时极易产生自燃现象，因而不能长途运输供其他地区的厂矿使用。③ 姚安煤田。探明地质储量超过3 亿t，3层可采煤层的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad的测值分别为14%～16%、22%～26%、55%～57%、1.0%～3.0%和17.31 MJ/kg，腐殖酸产率为28%～33%，也属新近纪的51号褐煤，其主要用途也是作为当地工矿企业及民用燃料为主，生产时以高低硫煤层的配采较为合适。Cdaf在60%～68%，Hdaf为5.1%，灰熔融性软化温度(ST)为1 200～1 270 ℃，有利于作为液态排渣的气化炉和非发电的工农业锅炉使用。此外，还有罗茨和曲靖越州矿区以及龙陵镇安、楚雄吕合等矿区，其煤质基本与上述矿区相似。产煤也主要供当地工矿企业使用，若热值过低则可采用其他地区符合要求的年轻烟煤配合使用。

(6)宜良凤鸣村矿区。可露天开采的煤层7层，矿区内的可保煤矿早已建成投产。凤鸣村煤矿还建有井工矿和露采矿2处，年产煤60 万t左右。矿区煤层样的Mad、Ad均值、Vdaf、St，d和Qnet，ar分别为11.3%～12.5%、20.0%、50%～55%、1.52%～3.30%(均值2.60%)和16.73～19.24 MJ/kg，Cdaf和Hdaf分别为63.6%～66.7%、5.45%～6.00%，属于低碳高氮的低阶51号褐煤，使用时也要注意脱硫、脱硝等问题，结合用户需求也可配入其他地区的优质动力用煤以供使用。

2.1.2四川省新生代煤系的煤质特征

四川省的主要新生代煤田为位于川南的盐源(县)煤田，2个主采煤层的煤质相近，Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qnet，ar的测值分别为13.5%、32.6%、49.6%、0.56%～1.24%、16.73～18.62 MJ/kg。煤灰中SiO2、Al2O3含量分别>60%、>25%，CaO在10%左右，MgO>3%。系以酸性成分为主的较高熔融性温度的煤灰，推算其ST可大于1 350 ℃，适合于固态排渣的气化炉和工业锅炉，以生产城市煤气或合成气，后者可生产各种氮肥，也可用于生产烯烃等煤化工原料。此外，昌台煤田原煤的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qnet，ar平均值分别为15.0%、25.0%、>55%、0.60%和17.08 MJ/kg，昌台煤的煤化程度略高于盐源褐煤，两者均为低硫煤，具有较高的环境效益和经济效益，但均需待建井和生产后以证明其煤质稳定性和可磨性等指标的适合性。

2.2 中南区新生代煤系的煤质特征

中南地区广西自治区的新生代煤田以褐煤为主，部分为长焰煤，其中以百色煤田的长焰煤居多。广东省有茂名和高州2个新生代煤田，均已采完或储量太少。海南省的新生代煤是以高灰或高硫煤为主，产煤以供当地工农业及民用燃料使用。

2.2.1广西自治区新生代煤系的煤质特征

区内的百色、南宁、那龙、稔子坪等煤田或煤产地的煤质特征如下：稔子坪矿煤的挥发分、含油率、发热量均高，硫分大于3%，透光率大于80%，焦油产率比一般新生代41号长焰煤还高。据了解，该新生代煤田不完全由高等植物形成，可能还有不少的腐泥成分。百色、稔子坪和东笋、公篓等长焰煤的Cdaf在73%～76%，而Odaf均低于20%，稔子坪矿为42号长焰煤。南宁煤田的碳低、氧高，基本均为褐煤。但总的趋势是长焰煤的Qgr，daf明显高于褐煤，因而长焰煤、褐煤的经济效益有明显的不同，但其用途基本相似。

51号褐煤在洗选时很易粉碎而泥化，即不能使其通过洗选而减灰及降硫。此外，对某些低灰、低硫的年轻褐煤则可用于制造活性炭和炭分子筛，如早白垩世的大雁褐煤的灰分低、空隙率高且炭分子筛已被成功制造，利用扎赉诺尔褐煤也曾研制活性炭。总之，对于质量差的褐煤，其最合理的用途是作为矿区附近的工农业或民用燃料，但高硫煤使用时如何合理有效降硫则为需注意的核心问题。

2.2.2海南省新生代煤系的煤质特征

海南儋县长坡煤矿的原煤煤芯煤样的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qnet,ar分别为10.4%～10.8%、28.3%～37.0%、3.72%～4.72%和14.6～16.45 MJ/kg，Tar，d为6.0%；浮煤Vdaf为52.0%，St，d为2.60%～3.03%，为典型的51号褐煤。长昌煤矿的煤芯样原煤Mad、Ad、Vdaf和Qnet，ar分别为7.15%、51.2%、50.4%和12.54 MJ/kg，浮煤的St，d为1.08%，Tar，d为5.1%，Cdaf和Hdaf为68.2%和6.5%，原煤是典型的特高灰、较高硫的51号褐煤。

2.3 华东区新生代煤系的煤质特征

华东区除山东省有新生代煤以外，其他六省市均未发现新生代煤，即山东省是华东区唯一的新生代煤产地。山东省新生代煤系主要分布在烟台市的黄县龙口煤田以及储量较小的五图煤矿，两者均为古近纪时期所形成。梁家矿、北皂矿均经牌号核定为41号长焰煤，洼里矿则为52号褐煤。

全省古近纪煤的生产矿井主要煤质指标和勘探煤层样分析结果分别见表1、2，其中昌乐五图矿另有油页岩4.2 亿t。目前，全省产煤除部分外销供福建外，主要供当地电厂发电，而部分则供龙口玻璃厂的发生炉煤气以作为烧制玻璃制品的优质气态燃料。

表1 山东省古近纪煤的生产矿井主要煤质指标Table 1 The main coal quality indicators of Paleogene coal with production mine in Shandong province

从表2看出，浮煤的Cdaf含量以梁家矿最高，其次为北皂矿，最低为洼里矿，后者的Cdaf仅72.69%，而Odaf以洼里矿煤最高，为18.9%，PM>30%，故洼里矿新生代煤为52号褐煤。在2个长焰煤矿中，梁家矿的Odaf含量为15.7%，低于北皂矿的Odaf含量17.0%，表明两者虽为同一煤类，而梁家矿的煤层埋深程度可能更深一些。至于五图矿长焰煤的Cdaf仅72.28%，究其原因可能是由于其有机硫含量部分替代碳和氢的含量，使其Cdaf和Hdaf含量同时降低。全省除了洼里矿及其附近的桑园矿和洼东矿为52号褐煤之外，其余梁家、北皂和五图矿均为41号长焰煤。五图矿洗选后浮煤的St，d仍高达3.28%，表明其硫的成分以有机硫为主，故无法通过洗选以大幅降低硫分。其他各矿煤经洗选后也均可用作生产兰炭的优质原料煤，而兰炭可作为高炉喷吹的冶金燃料或生产各种合成气的原料。总之，龙口的新生代煤系为低灰、低硫且热值也高的优质煤，具有很好的环保效益和经济效益，但洼里矿的褐煤不宜进行长途运输而仅供附近地区合理使用。

表2 山东省古近纪勘探煤层样分析结果Table 2 Analysis results of Paleogene coal seam samples from tertiary exploration in Shandong province

2.4 华北区新生代煤系的煤质特征

华北区沉积的新生代煤主要分布在河北和内蒙古，以古近纪时期形成的为主且全为陆相沉积煤田，煤的硫分较低但储量较小。

2.4.1河北省新生代煤系的煤质特征

河北省的新生代煤田主要分布在保定市和张家口市两处，其新生代年老褐煤的探明地质总储量不到7 500 万t，两处的煤质特征如下：

(1)保定市涞源县斗军湾煤矿的煤层样原煤Mad、Ad、Vdaf、St,d、Qnet,daf的测值分别为4.6%～4.9%、19.2%～32.6%、58.5%、0.68%～1.53%和26.93 MJ/kg。浮煤PM为15.2%～22.6%,Mad、Ad、St,d、Vdaf分别为11.2%、10.3%、0.92%、57.7%。煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3、CaO、MgO含量分别为41%～57%、15.4%～20.4%、0.4%～13.4%、10.9%、2.5%～4.0%,推算ST在1 300～1 350 ℃。斗军湾煤除可供工业、农业燃料以外,也可作为生产合成气及城市煤气的原料,其优点是煤的硫分较低,具有较好的环境效益和一定的经济效益。

(2)张家口地区的新生代煤主要分布于张北煤田，探明地质储量4 859.1 万t，1970年曾建井生产，后因井下水大而停产。该处煤层原煤的水、灰变化较大，一般Mad和Ad分别为5.5%～25.1%、10.8%～47.3%，Vdaf为40.9%～49.2%，St，d变化于0.48%～3.20%，Qnet，ar为18.72 MJ/kg。煤层样的腐殖酸产率为11%左右，属52号褐煤，其浮煤Vdaf均低于50%(42.6%～49.6%)，St，d为1.12%～3.25%，比原煤的St，d还有所增高。但该处只有解决地下水位过高的问题后才能进一步考虑其开发和利用的可能性。

2.4.2内蒙古自治区新生代煤系的煤质特征

(1)集宁马连滩煤田。马连滩煤田的主要煤质指标见表3。由表3可知，原煤和浮煤的Vdaf平均都在45%以下，Cdaf在73%左右，Hdaf较低，平均Hdaf约为4%，为52号褐煤；原煤硫分平均约2%，但浮煤的硫分降低幅度较小，表明煤中有较多的有机硫存在。原煤的Qgr，daf在29.90 MJ/kg以上，此为52号褐煤的主要标志之一，深部煤层可能出现41号长焰煤，建议对原煤进行洗选以减灰降硫。洗精煤可作为合成气的原料以提高经济效益，但须重视煤气和烟气的脱硫问题，以有利于减少对大气的污染。

表3 集宁马连滩煤田的主要煤质指标Table 3 The main coal quality indicators of Jining maliantan coal field

(2)武川流通号井田。井田主采煤层原煤样的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qnet,ad的平均测值分别为7.3%、17.6%、44.7%、2.66%和21.28 MJ/kg。浮煤PM<30%,为51号褐煤,Mad、Ad、Vdaf、St,ad、Qnet,ad分别为17.3%、9.6%、44.8%、1.31%、20.61 MJ/kg,煤化程度低于集宁马连滩褐煤。该井田开发后的利用途径也与马连滩煤相似。

2.5 东北区新生代煤系的煤质特征

东北地区的新生代煤为陆相沉积的古近纪时期形成，其平均硫分低至1%以下。其中辽宁省新生代煤的探明地质储量达21 亿t左右，其平均煤化程度均高于全国其他省、区的新生代煤。

2.5.1辽宁省新生代煤系的煤质特征

(1)抚顺矿区。辽宁省新生代煤以抚顺最为著名，其产煤类有气煤和长焰煤2类，矿区新生代煤层样的原煤分析结果见表4。从表4可看出，无论是气煤或长焰煤，抚顺矿区原煤的Mad和St，d均很低，灰分除龙凤矿达20%左右外，其余两矿的平均Ad分别为9.55%和11.26%。西露天矿长焰煤的浮煤挥发分稍高，老虎台和龙凤矿则依次略有降低，表明该3个矿的煤化度也有一定差异，如西露天矿为PM=72%的42号长焰煤，龙凤矿、老虎台矿则分别为GR.I=76的45号气煤和GR.I=63的44号气煤。上述各矿浮煤的St，d均比原煤的还有所增高，表明其原煤硫分以原始成煤植物中的有机硫为主。此外，其原煤灰分也很低，核定入选能力300 万t/a的西露天矿动力煤选煤厂的精煤则主要供抚顺电厂使用。

表4 抚顺矿区新生代煤的煤层样分析结果Table 4 Analysis results of coal seam samples from the tertiary coal in Fushun mining area

(2)沈北矿区。陆相沉积的新生代煤系探明地质储量超10 亿t的矿区有清水、蒲河、望花、古城子、新城子、前屯、洋河和大桥等11个矿井，其中蒲河、大桥、清水、望花等多个矿井均为41号长焰煤，其浮煤Cdaf>73%，Hdaf>5%，其他各矿井多为PM>30%的52号褐煤。矿区煤芯原煤样的煤质特点如下：Mad平均在15%以下，Ad平均不超过20%，浮煤Vdaf多在41%～45%，St,d为0.31%～1.01%(平均约0.66%),为优质低硫煤;腐殖酸产率为1.5%～3.4%,平均仅2%左右。沈北新生代煤应以41号长焰煤为主,部分为52号褐煤,原煤灰熔融性软化温度(ST)多在1 300 ℃以上。全局生产矿井煤层原煤样的Mad、Ad、Vdaf、St,d、Qgr,daf测值分别为9.28%、32.01%、40.69%、1.12%和31.13 MJ/kg，表明沈北煤田为除抚顺以外的新生代煤中热值及煤化程度最高者，但生产的毛煤Ad约达32%。

(3)沈南红阳煤田永乐矿区。矿区原煤样的Mad、Ad、Vdaf、Qnet,ar、腐殖酸产率分别为10.96%～13.9%、22.5%～33.6%、49.2%～49.5%、16.91～19.35 MJ/kg、4.9%,浮煤Mad、Ad、Vdaf分别为17.0%、11.4%和50.4%,由此初步判断永乐矿区煤为41号长焰煤。

综上可看出，整个辽宁省的古近纪陆相沉积煤中以长焰煤为主，气煤与52号褐煤的占比较少，但今后应加大对永乐矿区的开发力度以满足当地能源缺口的需要。总之，该省煤的主要特点之一是平均硫分大多不超过1.00%，属于较优质的洁净煤。

2.5.2吉林省新生代煤系的煤质特征

(1)舒兰矿区。其煤质特征如下：原煤灰分较高，Ad多在25%～50%；Vdaf则达50%～60%，Qnet，ar多在12.54 MJ/kg左右，但St，d低至0.20%～0.50%；浮煤Vdaf可降至45%～50%，PM为33%～40%；蒙旦蜡多低于3%，属于较老的52号褐煤。

(2)梅河煤田。有古近纪时代的13个矿井，其原煤Mad、Ad均较低，多在8%～13%、14%～25%，Vdaf在45%～50%，Qgr，daf多在29.27 MJ/kg左右，St，d在0.40%～1.0%，是典型的41号优质长焰煤，洗选后可用作生产烯烃及合成气等广泛用途。

(3)珲春煤矿。在英安、三道岭、城西及五家子等8个矿井中，前两矿为长焰煤，而其他各矿多为52号褐煤。

吉林省古近纪煤系的主要煤层煤质特征见表5。

表5 吉林省古近纪煤系的主要煤层煤质特征Table 5 The main coal seam characteristics of early tertiary coal in Jilin province

2.5.3黑龙江省新生代煤系的煤质特征

(1)鹤岗东部煤田。在黑龙江全省的新生代煤系中，以鹤岗东部煤田的煤化程度最浅且尚待开发利用。共采取47个钻探煤样进行测试，原煤平均Mad、Ad、St，d、Vdaf、Tar，d分别为16.2%～19.1%、25.1%～45.2%、0.40%、60.0%、8.1%～13.4%，Cdaf、Hdaf分别为68.3%～69.0%、5.2%～6.6%，初步判定为51号褐煤。

(2)鸡东县平阳-密山勘探区。其为黑龙江省最大的新生代煤田，有待后续开发利用。共采取15个勘探煤样进行测试，原煤平均Mad、Ad、Vdaf、St，d、Qnet，ad分别为7.3%～12.9%、17.6%～33.8%、51.5%～69.9%、0.46%、19.95 MJ/kg，腐殖酸产率为7.7%～24.3%，也属于褐煤类。

(3)虎林勘探区。产煤主要供当地新建的电厂发电用，平均Ad、St,d、Qnet,ad、Pd分别为26.4%、0.59%、19.60 MJ/kg、0.019%，为低硫的低阶褐煤，具有较高的环境效益。

(4)哈尔滨市依兰煤田。主要为形成于古近纪时代的41号长焰煤，其深部可能还会出现少量的气煤，原煤平均Mt仅4.1%，Ad为15%左右，Vdaf达56%,St,d也低至0.30%,Qnet,ar为16.36 MJ/kg，是较好的气化和动力用煤。此外，在依兰县达莲河矿长焰煤的下部也发现有少量的气煤，此与其煤层埋藏深度较大有关。在佳木斯-依兰地堑以东区域也发现有一定的褐煤资源，但储量情况尚待进一步探明。

综上所述，黑龙江省新生代煤的平均煤化程度仅高于云南省的新近纪51号褐煤，比国内其他各省均低，但各类煤的平均硫分则多低于0.50%，少数在1%左右，是优质的煤化工用煤。

2.6 我国古近纪与新近纪煤的煤质特征

中国各地区、各时代形成煤的地质条件变动及煤系的沉积环境大多十分复杂，故与其煤质的不稳定性变化密切关联。我国古近纪、新近纪煤的焦油产率差别较大，古近纪煤的平均镜质组含量比新近纪煤的更高，古近纪煤的煤灰成分Al2O3含量高于新近纪煤，而新近纪煤的CaO含量更高。新近纪煤的灰熔融性软化温度明显低于古近纪煤，说明古近纪煤在气化和燃烧时不易结渣，而新近纪煤在气化和燃烧时则易结渣。

中国新生代煤的主要煤质特点是全水分普遍较高，Mt大部在20%～50%；灰分和硫分变化较大，Ad从10%以下到50%左右均有，St，d从0.20%左右到7%以上均有，即以湖泊相的陆相沉积特低硫煤(St，d≤0.50%)到海陆交互相和浅海相沉积的St，d从大于2.0%至高于7.0%均有，但其主要与成煤地质条件变化有关；Cdaf和有效氢较低，加以其全水分较大，因此其煤的Qnet，ar普遍较低，但其中气煤和长焰煤的平均发热量依次高于褐煤，同时由于北方煤的煤化程度大多高于南方的新生代煤，故其热值也有不同程度提高。

我国新生代古近纪、新近纪煤的平均煤质特征见表6。从表6中的工业分析、元素分析以及透光率等指标可看出，我国古近纪煤的类别以41号长焰煤为主，其次为52号褐煤，而抚顺等个别煤田还出现有低灰、低硫的优质气煤。古近纪、新近纪煤的煤岩显微组分、腐殖酸产率、PM和煤灰熔融性软化温度之间的指标也均有明显的区别，上述特征完全符合新生代煤的变化规律。

表6 我国新生代古近纪、新近纪煤的平均煤质特征Table 6 The average coal quality characteristics of early and late tertiary coal with the Cenozoic era in China

低阶煤的焦油产率高低主要取决于其Hdaf值大小，但由于新生代煤中的氢含量高且同时氧含量也高，导致其相当量的氢在热解过程中会使氢氧结合而生成大量无用的水，从而真正能产生焦油的氢则大幅减少，因而高氢煤的Tar，d产率就会降低，只有不与氧结合的氢才能产生较多的焦油产率。根据相关公式计算而得的新近纪与古近纪煤Tar，d产率分别为10.6%、14.4%，两者的焦油产率有一定差异。

在研究新生代煤系的煤质变化规律时发现同一煤田的煤层埋藏越深，其Vdaf越小则表明其煤化程度越深。该现象与德国人希尔特(C·Hilt)1873年在研究德国鲁尔煤田、英国维尔斯煤田和法国莱加煤田时发现的希尔特定律一致，即煤层每加深100 m则Vdaf平均降低2.3%，但由于不同煤田的围岩透气性好坏不同，因此不同煤田的煤层在每加深100 m时的挥发分降低程度即Vdaf变化梯度也不同，如抚顺、大同、开滦煤田的Vdaf梯度分别为2.0%、3.3%、1%～2%。如在同样新生代煤的龙口煤田中，埋深较浅的洼里矿煤的Vdaf高于埋深更大的北皂矿和梁家矿41号长焰煤。此外，在广西新生代煤中，南宁煤田的埋深也远低于百色煤田，所以前者为52号褐煤，后者为41号长焰煤。

我国新生代高硫煤多集中分布于西南地区储量最大的云南省新近纪褐煤中，且有20%以上为St，d>3%的高硫煤。新生代51号褐煤的全水分较高、热值低，很难脱水、脱硫和减灰且不宜单独燃烧。我国将褐煤作为发电燃料时，对用煤的St，d要求不超过1.50%，而云南地区新生代煤中的硫分却大多超过1.50%。采用动力配煤的方法，可提高新生代低阶煤的热值和灰熔融性软化温度，从而具有巨大的环境效益。如神东煤为高热值的低灰、低硫煤，但其煤灰熔融性软化温度偏低，配以山西保德等石炭纪高灰熔融性和中等热量的气煤，在黄骅港建立配煤能力达数百万吨的配煤场并远销国外后已创收巨大的经济效益。为此建议对云南51号褐煤采取配煤、配采等多种有效措施以降硫、脱灰，以期起到提质增效的良好作用。

3 结 论

(1)中国新生代煤的资源分布地区不均，其探明地质储量在280 亿t左右，其中西南区约为163亿t，占全国新生代煤的60%左右，而东北区、华东区等其他各大区也均有不同程度的新生代煤分布。按各省新生代煤的分布情况分析，以西南区的云南省最多，且该省的新生代煤中约有85%以上为新近纪煤。新近纪、古近纪煤分别占全国新生代煤的2/3和1/3左右。

(2)在新近纪时期，我国南方及东南沿海一带的气候潮湿、温暖，特别是云南等地的高等被子植物生长茂盛并受印度洋季风的影响，形成以小龙潭和昭通等为代表的大型褐煤矿区和巨厚煤层，且埋藏浅，多适用于露天开采，有利于降本增效，同时大幅减少人员伤亡。在北方的古近纪时期则早已形成以抚顺、沈阳、梅河以及山东龙口等以长焰煤为主、部分褐煤和少量气煤为辅的巨厚煤层，其煤质较佳，具有更大的经济效益。

(3)我国古近纪煤的类别以41号长焰煤为主，其次为52号褐煤，仅抚顺等个别煤田还出现有低灰、低硫的44号和45号的优质气煤。中国古近纪、新近纪煤的主要煤质特点是全水分普遍较高，灰分和硫分变化较大，从湖泊相的陆相沉积特低硫煤到海陆交互相和浅海相沉积的高硫煤均有；煤中Cdaf和有效氢较低，Qnet，ar也普遍低于其他时代形成的煤。

(4)新生代煤的煤质不稳定性与中国各地区、各时代形成煤的地质条件不同有关。古近纪、新近纪煤的煤岩显微组分、腐殖酸产率、PM和煤灰熔融性软化温度之间均有明显区别，古近纪煤的平均镜质组、煤灰成分Al2O3含量均高于新近纪煤，而新近纪煤的灰熔融性软化温度明显低于古近纪煤，表明新近纪煤在气化和燃烧时更易结渣。陆相沉积的新生代古近纪煤以41号长焰煤为主，基本属于St，d<1%(甚至<0.5%)的低硫煤，而云南等省新近纪褐煤有不少是海陆交互相或浅海相沉积，其硫分较高(St，d多在2%～7%)。但东北地区古近纪长焰煤的硫分普遍在1%以下，特别是吉林和黑龙江省古近纪煤的St，d几乎多在0.5%～1.0%。

(5)在研究新生代煤系的煤质变化规律时发现同一煤田的煤层埋藏越深,其Vdaf越小则煤化程度越深,不同煤田的煤层Vdaf变化梯度也有所不同。

(6)我国新生代高硫煤多集中分布于西南地区储量最大的云南省新近纪褐煤中，且有20%以上为St，d>3%的高硫煤。新生代51号褐煤的全水分大、热值低，很难脱水、脱硫和减灰且不宜单独燃烧。我国将褐煤作为发电燃料时，对用煤的St，d要求不超过1.50%，而云南地区新生代煤中的硫分大多超过1.50%，为此建议对云南51号褐煤采取配煤、配采等多种有效措施以降硫、脱灰，以期起到提质增效的良好作用。