贵州省普安县磨田煤矿煤质特征及评价

刘锐　徐石辉　钟祖峰

摘要：概括了普安县磨田煤矿晚二叠世主要可采煤层的煤质特征，研究结果表明磨田煤矿主要可采煤层属于低灰、高硫、低磷、高热值（少量特高热值）烟煤及无烟煤，具有适合于发电、民用、工业用煤，动力用煤的煤岩煤质特征。

关键词：煤质特征；煤质评价；普安磨田；贵州

磨田煤矿位于贵州省普安县地瓜镇，辖属地瓜镇鲁沟村，西起龙井头，东至半坡，北起核桃寨，南至歹苏。二叠系上统龙潭组（P₃l）是区内唯一的含煤地层，属陆棚潮坪沉积环境为主的碎屑岩含煤组合。根据磨田煤矿勘探地质成果资料，对矿区主要煤层的煤质特征综合分析评价。

1.矿区地质概况

1.1地层及构造

磨田煤矿及周边区域出露地层为石炭系、二叠系、三叠系分布最广，其余均零星分布。地面出露岩石以碳酸盐岩为主，晚二叠世早期发育有厚数百米的火山岩系。

矿区大地位置处于上扬子陆块鄂湘渝黔前陆褶断冲断带（Ⅲ₃），区内主要的褶皱运动发生于燕山期，主要构造线方向为北东向。该区域总体上受南北方向的挤压力，产生共轭剪切，形成北东向褶皱和断裂。矿区位于青山向斜与莲花山背斜之间，磨田煤矿处于莲花山背斜南东翼东部，总体断裂构造不发育（图1）。莲花山背斜轴向北东向，延伸约45km，南北宽约10km，核部出露最老地层为中二叠统茅口组，两翼由二叠系、三叠系地层组成，近轴部发育一系列的高角度正断层和逆断层，破坏了背斜的构造形态。

1.2含煤地层

磨田煤矿含煤层位为上二叠统龙潭组（P₃l），厚294.05m～366.09m，含煤层16层煤层对比性较好，根据岩性及其组合、沉积特征及含煤性，以煤层C17_上顶界和C29底界划分为三段：（1）龙潭组一段（P₃l¹）：厚度变化较大，一般厚9.32m～44.92m，平均厚30.64m。以C29底界至底部浅灰色含黏土质沙岩或铝土质黏土岩底界（B5标志层）。为灰、黄灰色中厚层状粉沙至细沙岩、泥质粉沙岩、粉沙质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层：夹1层～4层煤线，不含可采煤层。（2）龙潭组二段（P₃l²）：一般厚132.66m～206.02m，平均厚176.23m。以煤层C17上顶界至C29底界。为灰、浅灰及灰黄色沙岩、粉沙岩、粉沙质泥岩、泥质粉沙岩、泥岩及黑色煤层所组成的若干沉积旋回，其中大多数岩层稳定，煤层层数因煤层稳定性而异，该段在局部地方夹有钙质岩层或泥灰岩透镜体。含煤层16层，含可采煤层8层。（3）龙潭组三段（P₃l³）：一般厚120.19m～158.16m，平均厚133.88m，厚度变化不大。以煤层C17上顶界至顶部厚约1.00m～2.50m细晶灰岩（对应其他地区的长兴组灰岩）顶界（B1标志层）。上部为灰绿、灰色薄-中厚层沙岩及钙质沙岩，顶部为厚约1.00m～2.50m浅灰色中厚层状细晶灰岩；中部为深灰色中厚层钙质砂岩夹砂质泥岩；下部为黄色薄-中厚层状砂岩夹少量含炭质黏土岩。该段上部及下部在部分地段夹2层～3层煤线，不含可采煤层。

2.煤层、煤质

2.1煤层分布

龙潭组含煤有16层，含煤层总厚7.98m～21.57m，平均总厚15.55m；含煤系数4.29%。其中C17上、C17、C19、C20、C26、C27、C28、C29八層为可采煤层，其中：全区可采煤层5层（C17上、C17、C19、C28、C29），分布于龙潭组中上部及下部；大部可采煤层2层（C20、C27），局部可采煤层1层（C26），分布于龙潭组中上部及中下部；可采煤层总厚度6.58m～15.87m，平均总厚11.61m，可采煤层含煤系数2.10%～4.88%，平均3.13%；具零星可采点的不可采煤层5层（c3、C12、C25、C29上、C30）；其余煤层均未达到可采厚度。主要可采煤层区内较连续稳定，厚度具有一定变化，结构较简单，煤层为较稳定类型。

2.2煤质特征

（1）宏观煤岩类型。矿区内各煤层以亮煤、少量暗煤夹少量镜煤和丝炭透镜体，煤岩类型主要为半亮型、半暗型，半暗一半亮型次之，少量暗淡型。各煤层煤岩成分及类型详见表1。

（2）微观煤岩特征。根据煤岩鉴定资料，煤的显微组分含有机组分和无机组分，有机组分包括镜质组和惰质组两大类，见表2。

（3）煤的变质阶段。矿区内各主要煤层镜煤最大反射率（R°max%）最小为0.83%，最大为1.80%；主要煤层浮煤挥发分（V，daf）最小为9.35%，最大为12.01%，平均10.58%，表明矿区可采煤层的变质程度较高，变质阶段为Ⅱ，为贫煤（PM）及无烟煤（WY3）（表3）。

（4）煤的工业分析。矿区8层煤的物理性质大致相同，宏观煤岩特征为黑色块煤，半暗至半亮型、半亮型，内生裂隙较发育，条带状结构，层状至似层状构造，各可采煤层煤质工业分析见表4。

综上可知，C17上煤为中灰、低挥发分、中高硫分、中高发热量贫煤；C17为中灰、低挥发分、中高硫分、中高发热量贫煤；C19为中灰、低挥发分、高硫分、中高发热量、贫煤；C20为中灰、低挥发分、高硫分、中高发热量、贫煤；C26为中灰、低挥发分、高硫分、中发热量贫煤；C27为中灰、特低挥发分、高硫分、中高发热量无烟煤；C28为中灰、低挥发分、高硫分、中高发热量贫煤；C29为中灰、低挥发分、高硫分、中高发热量贫煤。

（5）稀散、放射性元素分析。原煤锗（Ge）：区内含量为0～20×10^-6，平均含量为3.17×10^-6，根据《煤中锗含量分级》（MT/T967-2005）标准，属低锗煤（LGe）。原煤镓（Ga）：区内含量为0～25×10^-6，平均含量为10.63×10^-6。原煤铀（U）：区内含量为0～3×10^-6，平均含量为1.37×10^-6。原煤五氧化二钒（V205）：区内含量为10×10^-6～259×10^-6，平均为114.08×10^-6。

以上与煤共伴生的稀散、放射性元素均达不到工业品位的要求，无开采利用价值。

（6）有害元素。煤中有害元素主要为硫、磷、砷、氟、氯等元素，区内可采煤层原煤有害元素含量如下：①原煤磷（P）：全区磷含量在0.00%～0.09%之间，平均含量为0.016%，根据《煤中磷分分级》（GB/T20475.1-2006）标准，属低磷煤（P一2）。②原煤砷（As）：全区砷含量为0.0～114×10^-6，平均含量为26.71×10^-6，依据《煤中砷含量分级》（MT/T803-1999），本区煤层属四级含砷煤（ⅣAs）。③原煤氟（F）：全区氟含量为88×10^-6～312×10^-6，平均含量为190.98×10^-6，依据《煤中氟含量分级》（MT/T966-2005）标准，本区煤层属中氟煤（MF）。④原煤氯（C1）：全区氯含量为0.00%-0.04%，平均含量为0.02%，根据《煤中氯含量分级》（GB/T20475.2-2006）标准，属特低氯煤（CL-1）。

（7）热稳定性。矿区内C17_上、C17、C19、C20、C28、C29作原煤热稳定性试验样共12件。

实验数据表明TS₊的值为69.24%～87.18%，平均76.06%；TS_3-6为10.18%～20.46%，平均17.17%；TS_-3为2.55%～12.02%，平均6.78%。根据《煤的热稳定性分级》（MT/T560-2008）分级，区内C17上、C17、C19、C20、C29属于中高热稳定性煤（MHTS），C28属于高热稳定性煤（HTS）。

（8）可磨性（HGL）。对矿区C17上、C17、C19、C20、C27、C28、C29煤层取原煤可磨性试验样12件，C17上煤层可磨性指数（HGI）平均值为97.5；C17煤层可磨性指数（HGI）平均值为116；c19煤层可磨性指数平均值为101；C20煤层可磨性指数平均值为117；C28煤层可磨性指数平均值为103.5；C29煤层可磨性指数平均值为95.67。按《煤的哈氏可磨性指数性分级》（MT/T852-2000）分级，C17、C19、C20、C27、C28煤层属于极易磨煤（UEG），C17_上、C29煤层属于易磨煤（EG）。

3.煤的用途评价

矿区煤炭主要属低灰、高硫、低磷、高热值（少量特高热值）烟煤及无烟煤，可用于发电、民用、工业用煤，动力用煤等。因各煤层含硫和含砷高，建议开采中，注意采取脫硫脱砷措施，防止对环境污染和地砷病的发生。建议经过洗选来降低煤中的硫含量，必要时可经过洗选脱硫或动力配煤，以降低煤中的硫含量，减少煤燃烧后产生的二氧化硫对大气的污染和氧化后形成硫酸对锅炉、管道的腐蚀。