贵州关岭县沙营镇亚陇煤矿可采煤层煤质特征分析

摘要：亚陇煤矿共有5、10、16、19、31、33号6层可采煤层，本文分析了各可采煤层的煤岩特征、化学性质及工艺性能。分析结果表明半亮型煤为矿区的主要可采煤層宏观煤岩类型，微观煤岩类型皆为微镜惰煤。可采煤层多具有中灰、低挥发分、高硫、中高固定碳，低磷、特低氯、特低砷等煤质特征。具有中-高发热量、易可磨、中-高热稳定性、弱还原性、弱至中等结渣、易洗选等工艺性能。

Abstract： Yalong Coal Mine has 6 minable coal seams： 5#， 10#， 16#， 19#， 31# and 33#. This paper analyzes the coal characteristics， chemical properties and technological performance of each minable coal seam. The analysis results show that semi-bright coal is the main mineable coal seam macro coal and rock type in the mining area， and the micro coal rock type is all micro-mirror inert coal. Mineable coal seams mostly have the characteristics of medium ash， low volatile matter， high sulfur， medium and high fixed carbon， low phosphorus， ultra-low chlorine and ultra-low arsenic. It has the process performance of medium to high calorific value， easy to grind， medium-high thermal stability， weak reducibility， weak-medium slagging and easy cleaning.

关键词：煤岩特征;煤质特征;工艺性能

Key words： coal rock characteristics;coal quality characteristics;process performance

中图分类号：P618.11                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0184-03

1  地质概况

1.1 矿区概况

亚陇煤矿矿区预留范围位于关岭县城北西部沙营镇北约2km，直距关岭县城28km，距沙营镇政府所在地5km，永宁—沙营县级公路通过矿区，320国道通过矿区边缘的永宁镇，经永宁镇上沪昆高速公路至贵阳、安顺等，交通较方便。

1.2 矿区地质构造特征

矿区区域上属于六盘水煤田，位于扬子准地台陆块（Ⅰ级）黔北隆起（Ⅱ级）六盘水断陷（Ⅲ级）内，矿区构造位置处于茅口背斜南翼的西部，矿区内地层有些波状起伏，地层走向呈近E-W向，倾向近S，倾角26～45°，一般35°，为一单斜构造。地表及井下开采未见断层，仅在ZK102和303号钻孔揭露隐伏断层各一条。矿区内及周边出露地层从老到新有二叠系中统茅口组（P2m）、上统龙潭组（P3l）、三叠系下统飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1yn）及第四系（Q）。

1.3 含煤层特征

矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组，平均厚度为465.67m。含煤层15～22层，一般18层左右，含煤总厚6.99～16.63m，平均13.63m。含可采煤层6层，分布在龙潭组上、下段，可采煤层总厚度4.20～11.94m，平均8.53m。根据钻孔资料综合分析、对比，矿区内共6层可采煤层，可采总厚度4.20～11.94m，平均8.53m。其中，全区可采煤层为5、10、31、33号，大部可采煤层为16、19号。

2  可采煤层煤质特征

2.1 煤的物理性质及煤岩类型

2.1.1 煤的物理性质

黑色、灰黑色为矿区内各可采煤层色;区域内上部煤以块状为主，下部以粉状为主，少量碎块状;以中、细条带状结构为主，宽条带状结构的占小部分;光泽主要呈玻璃色，光泽呈金属色的占少数;断口主要为参差状，少量贝壳状、棱角状;内、外生裂隙较发育，充填薄膜状、网状、脉状方解石。

2.1.2 煤岩类型

矿区内各可采煤层宏观煤岩以半亮型成分及类型为主，半亮和半暗型煤为少部分，镜煤及丝炭夹有少量，微镜惰煤是微观煤岩类型。

矿区内各可采煤层镜煤反射率（R°max%）最小1.64%（3号煤层），最大2.00%（31号煤层），平均为1.85%。矿区内可采煤层镜煤最大反射率值呈现增大趋势是由煤层埋藏深度的增加影响的，说明煤的变质程度高，且在逐渐增强，变质阶段为Ⅵ。

2.2 煤的化学性质及变化规律

2.2.1 化学组成

全矿区各可采煤层原煤空气干燥基煤水分（Mad）为0.63～3.23%，平均为1.48%，其中5号煤层最低， 33号煤层最高。全矿区各可采煤层原煤干燥基灰分产率为10.24～45.12%，平均23.88%。浮煤干燥基灰分产率为4.15～10.52%，平均为6.61%。5、10、16、19、31、33号煤均属中灰煤（MA）。原煤干燥基全硫为1.34～8.52%，平均4.51%。各可采煤层浮煤干燥基全硫为1.15～4.06%，平均1.90%。矿区内可采煤层均属高硫煤（HS）。矿区内原煤中的硫主要以无机的黄铁矿硫形态存在，为易脱硫煤层。原煤挥发分产率为10.87～18.97%，平均为16.35%。其中，矿区内各可采煤均属低挥发分煤（LV）。有害元素原煤磷（P）：含量为0.003～0.038%，平均0.016%，矿区内5号煤属特低磷煤（P-1），10、16、19、31、33号煤均属低磷煤（P-2）。原煤砷（As）：含量为1.2～8.0×10-6，平均3.7×10-6，矿区内5、10、19、31、33号煤属特低砷煤（As-1），16号煤属低砷煤（As-2）。原煤氯（Cl）：含量为0.009～0.023%，平均0.014%，矿区内各主采煤均属特低氯煤（Cl-1）。原煤氟（F）：含量为48～264×10-6，平均133×10-6，5号煤属特低氟煤（SLF）;10号煤属低氟煤（LF）;16、19、31、33号煤属中氟煤（MF）。矿区内各可采煤层的化学性质详见表1。

2.2.2 原煤灰成分及性质

矿区内各可采煤层煤灰成分以含SiO2为主，含量为35.22～62.35%，平均48.06%;其次为Al2O3和Fe2O3，平均分别为20.44%和18.89%，三者占灰成分总量的87.39%，少量的K2O、TiO2，含量分别为1.13～4.76%和1.46～3.67%，平均分别为2.21%和2.61%;其余成分含量均在2.00%以下。最少为MnO2，含量平均0.042%。利用原煤灰成分含量可计算煤的灰成分参数进行灰成分性质的评价，5、10、16、19、31、33号煤结渣等级均为中等;16号煤结污等级为高等，10、19、31、33号煤结污等级为中等，5号煤结污等级为低等。

3  煤的工艺性能

3.1 煤的燃烧性能

3.1.1 煤的发热量

矿区内各可采煤层原煤干燥基高位发热量（Qgr，d）为18.60～39.88MJ/kg，平均26.56MJ/kg。原煤干燥基低位发热量（Qnet，d）为18.03～39.20MJ/kg MJ/kg，平均为25.94MJ/kg。5、19为高热值煤（HQ），10、16、31、33号煤均属中高热值煤（MHQ）。

3.1.2 哈氏可磨性指数（HGI）

据对各可采煤层采样测试，可磨性指数（HGI）为90～136，平均为114。依据《煤的哈氏可磨性指数分级》（MT/T852—2000）标准，矿区内5号煤属易磨煤（EG），其余各可采煤均属极易磨煤（UMG）。

3.2 煤的气化性能

3.2.1 煤灰熔融性及粘度特征

矿区内各可采煤层煤灰软化温度（ST，℃）为1230～1440℃，平均1298℃;矿区内各可采煤层煤灰流动温度（FT，℃）为1270～1500℃，平均1346℃，据《煤灰软化温度分级》和《煤灰流动温度分级》标准，31号煤属较高软化温度灰（RHST）;10、16、19、31、33属中等软化温度灰（MST）;5号煤属较低软化温度灰（RLST）。5、10、16、19、33号煤层属中等流动温度灰（MFT），31号煤层属较高流动温度灰（RHFT）。

对10号煤层作煤灰粘度特性试验，在炉内气氛为弱还原的情形下，10号煤层在炉温为1600℃时适合液态排渣锅炉用煤。

3.2.2 热稳定性（TS）

矿区内采取5、10、16、19、31、33号煤层作热稳定性测试，TS+6值为28.9～96.9%，平均值为76.2;TS6-3值为1.5～58.8%，平均值为19.1%;TS-3值为1.6～12.3%，平均值为4.6%，依据《煤的热稳定性分级》（MT/T560—2008）标准，19号煤属低热稳定性煤（LTS）（TS+6≤60%），5、10号煤均属高热稳定性煤（HTS）（TS+6>80%），16、31、33号煤均属中高热稳定性煤（MHTS）（70%

3.2.3 结渣性

本次勘查工作在ZK202号钻孔采取5、10、16、19、31、33号煤进行煤的结渣性测试，结果详见图1。10号煤属强结渣煤，5、19、33号煤结渣性分布在中等结渣区，属中结渣煤，16号煤属弱～中结渣煤，31属弱结渣煤（图1）。

3.2.4 煤对二氧化碳反应性

煤对二氧化碳反应性是在规定条件下还原二氧化碳为一氧化碳的能力。矿区内各可采煤层二氧化碳转化率（950℃）介于15.50～19.00%，平均为16.63%，变化不大。矿区内各可采煤層的煤对CO2的还原性较低，属弱还原性煤。反应性与煤种和反应温度有关，反应性高的煤在气化和燃烧过程中还原性强。反应性强弱直接影响耗煤量、耗氧量及煤气中的有效成分。

4  简易可选性评价

区内采取31、33号煤层进行简易可选性试验（图2），依据GB/T 16417—1996 《煤炭可选性评定方法》评价：31号煤，当灰分为7.5%时，分选比重为1.57g/cm3（小于1.70g/cm3），浮物产率为8.35%，扣除沉矸（大于2.0g/cm3）1.69%，δ±0.1含量为8.49%，为易选煤。33号煤当灰分为10%时，分选比重为1.46g/cm3（小于1.70g/cm3），浮物产率为72.46%，扣除沉矸（大于2.0g/cm3）1.73%，δ±0.1含量为73.74%，为极难选煤。

5  结论及建议

①通过对矿区可采煤层煤质的深入研究分析，查明了各主采煤层的物化特征，亚陇煤矿矿区内可采煤层宏观煤岩类型主要为半亮型煤，少部分为半暗～半亮型煤，夹少量镜煤和丝炭;微观煤岩类型皆为微镜惰煤。

②矿区内各可采煤层浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）产率为11.53～17.38%，平均14.52%;浮煤粘结性（GRI）含量为0～42%，平均9%。矿区内可采煤层主要为贫瘦煤。矿区内可采煤层多属中灰、低挥发分、高硫、中高热值煤。易可磨、中等至高软化温度灰、中等至高流动温度灰、中至高热稳定性、弱还原性、弱至中结渣的特征。由于矿区内煤层硫分含量较高，但主要为硫铁矿硫，较易脱除，如果达到合理利用资源，则可在开采利用时对煤进行洗选脱硫及动力配煤，将煤中的硫分含量将低，可有效减少对大气的污染以及锅炉、管道的腐蚀。根据矿区内各可采煤层煤质指标，煤类为贫瘦煤的特点，矿区内各可采煤层可用于火力发电及工业窑炉，也可民用，洗精煤可用于炼焦配煤。

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