陕西神木县石窑店煤矿煤岩煤质特征与评价

许 婷 刘 坤

（1. 陕西省矿产地质调查中心，陕西 西安 710068；2. 陕西省地质调查院，陕西 西安 710054）

1 地质概况

石窑店煤矿位于神府矿区新民开采区的西部[1]。该区位于鄂尔多斯向斜东翼，区内构造简单，为一走向北西、倾向南西西—南西的单斜构造，倾角1°～3°。区内未发现大的断裂及褶皱，无岩浆活动迹象。

2 煤层特征

3-2号煤层位于延安组第三段第二旋回的顶部。煤层厚度为1.24～2.91 m，平均2.26 m，标准差0.38，变异系数17.30%，属稳定型的薄-中厚煤层，主体部分属中厚煤层。煤层结构较简单，全区大部分可采。

5-2号煤层位于延安组第一段第二旋回的顶部。煤层厚度为1.26～5.17 m，平均3.12 m，标准差0.71，变异系数22.55%，整体属薄-中厚煤层，以中厚煤层为主。5-2号煤层是区内稳定性最好的煤层，煤层结构简单，全区可采。

3 煤岩特征

3-2、5-2号煤层的宏观煤岩组分以亮煤、暗煤为主，宏观煤岩类型以半光亮型煤为主。如表1 所示，显微煤岩组分以有机组分占绝对优势，含量达96%以上，3-2、5-2号煤层均以镜质组为主，惰质组次之，壳质组少量；无机显微组分总体含量较低，平均含量分别为3.37%、3.40%，以粘土类为主，碳酸盐类次之，硫化物少量。从煤的镜质组最大反射率结果看，3-2、5-2号煤层镜质组最大反射率分别为0.53%、0.57%，变质程度为中煤级煤I 变质阶段，总体变质程度较低，为低煤化度的烟煤。

表1 煤层煤岩鉴定成果表

4 煤质特征

4.1 工业分析

通过工业分析对煤炭质量进行评价，可以初步了解煤炭的加工利用方式及工业用途[3]。

3-2号煤层原煤水分为7.39%～9.80%，平均值为8.74%；灰分产率为3.71%～14.36%，平均值为6.38%，主要为特低灰分煤；挥发分产率为34.12%～39.62%，平均值为37.92%，主要为高挥发分煤；全硫为0.16%～0.40%，平均值为0.30%，主要为特低硫煤（表2）。

5-2号煤层原煤水分为6.36%～8.42%，平均值为7.43%；灰分产率为4.07%～13.90%，平均值为8.94%，主要为特低灰分煤；挥发分产率为33.83%～39.57%，平均值为37.56%，主要为高挥发分煤；全硫为0.19%～0.37%，平均值为0.23%，主要为特低硫煤（表2）。

表2 煤层工业分析结果

4.2 有害元素

根据有害元素分析结果，3-2号煤层氯含量为0.009%～0.023%，平均值为0.017%，属特低氯煤；氟含量为38.00～175.00 μg/g，平均值为109.20 μg/g，属低氟煤；砷含量为1.00～9.00 μg/g，平均值为3.87 μg/g，属特低砷煤；磷含量为0.001%～0.025%，平均值为0.012%，属低磷煤。

5-2号煤层氯含量为0.004%～0.027%，平均值为0.012%，属特低氯煤；氟含量为116.00～253.00 μg/g，平均值为195.67 μg/g，属低氟煤；砷含量为1.00～6.00 μg/g，平均值为3.27 μg/g，属特低砷煤；磷含量为0.035%～0.084%，平均值为0.048%，属低磷煤。

4.3 工艺性能

通过煤的工艺性能分析，了解煤炭加工利用方向，对煤炭资源合理开发利用具有重要意义[4]。

（1）发热量

3-2号煤层原煤干燥基低位发热量为26.09～30.82 MJ/kg，平均值为29.43 MJ/kg；5-2 号煤层原煤干燥基低位发热量为26.43～30.62 MJ/kg，平均值为28.59 MJ/kg，均属高发热量煤。

（2）煤灰熔融性

3-2号煤层煤灰熔融性软化温度（ST）为1090～1350 ℃，平均值为1173 ℃，总体上以较低软化温度灰为主。煤灰熔融性流动温度（FT）为1150～1380 ℃，平均值为1227 ℃，以较低流动温度灰为主，少量中等流动温度灰。

5-2号煤层煤灰熔融性软化温度（ST）为1050～1400 ℃，平均值为1128 ℃，总体上以较低软化温度灰为主。煤灰熔融性流动温度（FT）为1080～1430 ℃，平均值为1166 ℃，以较低流动温度灰为主，少量中等～较高流动温度灰。

（3）黏结指数

3-2、5-2号煤层黏结性指数测定绝大多数为0，极个别为1～2，主要为无黏结煤。

（4）哈式可磨性指数

3-2号煤层哈氏可磨性指数在53～57 之间，平均值为54；5-2号煤层哈氏可磨性指数在55～63 之间，平均值为57。按照煤的哈氏可磨性指数煤炭行业标准，3-2、5-2号煤层均属较难磨煤。

（5）热稳定性

3-2号煤层热稳定性指标（TS+6的值）为71.10%～71.50%，平均值为71.30%；5-2号煤层热稳定性指标（TS+6的值）为71.90%～82.40%，平均值为77.70%。均属中高热稳定性煤。

（6）煤对二氧化碳的反应性

3-2号煤层在950 ℃时，对二氧化碳的反应 性 为60.80%～81.00%， 平 均 值 为69.63%；5-2号煤层在950 ℃时，对二氧化碳的反应性为69.70%～73.40%，平均值为70.68%。总体上煤对二氧化碳具有较强的反应性。

（7）焦油产率

3-2号煤层原煤的焦油产率为6.81%～13.63%，平均值为10.16%；5-2号煤层原煤的焦油产率为6.59%～15.07%，平均值为10.05%。根据《矿产资源工业要求手册（2014 修订版）》[5]煤炭焦油产率分级划分标准，3-2、5-2号煤层主要为富油煤，部分达高油煤，总体焦油产率较高，具有较大的煤焦油提取前景。

5 工业利用方向

本区煤类为不粘煤及长焰煤，煤质具有特低灰、特低硫、较低有害元素的特点，同时具有较高的发热量，表明其是良好的动力用煤；煤变质程度低，化学活性好，无黏结性，较低煤灰熔融性，稳定性好，最适宜于作为气化用煤；焦油产率较高，主要为富油煤，是良好的低温干馏用煤，可用来提炼焦油。

6 结论

石窑店煤矿3-2、5-2号煤层宏观煤岩组分以亮煤、暗煤为主，宏观煤岩类型以半光亮型煤为主；有机显微组分中镜质组含量最高，其次为惰质组，壳质组含量较低；煤的变质程度较低，主要为中煤级煤I 变质阶段。

3-2、5-2号煤层煤质特征相似，总体为特低灰、高挥发分、特低硫、低有害元素、高发热量、无黏结性、较难磨、中高热稳定性的富油煤。煤质分析结果表明，本区煤的煤质优良，可作为良好的动力用煤、气化用煤、低温干馏用煤等。