荥阳丁店地区煤质评价

陶威习通

（1.大陆动力学国家重点实验室/西北大学地质学系，陕西西安 710069；2.河南省煤田地质局二队，河南洛阳 471000）

荥阳丁店地区煤质评价

陶威1习通2

（1.大陆动力学国家重点实验室/西北大学地质学系，陕西西安 710069；2.河南省煤田地质局二队，河南洛阳 471000）

煤质评价就是根据煤的分析结果，对煤炭的煤质特征、煤质水平、合理有效的加工利用途径等各个方面进行全面、科学地评价，为煤炭资源的开发利用提供依据。本文研究了荥阳市丁店地区煤质的物理性质、化学性质、公益性质、分类分布及其工业用途。

煤矿；煤质评价；荥阳

0 引言

研究区内含煤岩系为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组及中统上石盒子组。其中，区内主要煤层为山西组的二1煤，为局部可采煤层，其次为上石盒子组的七2煤。

二1煤位于山西组下段，距底部的太原组顶部灰岩0.37～26.11m，平均7.7m，距顶部的砂锅窑砂岩（Ss）21.68～115.8m，平均71m。区内施工的10个钻孔，其中8个对该煤层均有控制，煤层对比可靠。二1煤层上部以大占砂岩为间接或直接顶板。二1煤层直接顶为泥岩或砂质泥岩，有时大占砂岩作为二1煤层的直接顶板；老顶为细、中粒的大占砂岩。直接底板为黑色泥岩和砂质泥岩，有时相变为粉砂岩，内含黄铁矿鲕粒，多见植物根茎化石；老底为太原组灰岩。

七2煤位于上石盒子组下部的七段煤，距田家沟砂岩（St）43.12～107.78m，平均66.03m；上距平顶山砂岩（Sp）205.98～222.57m，平均212.752m。煤层层位不稳定，煤厚0.59～2.82m，平均厚1.31m，局部含夹矸1层，结构简单～中等。七2煤直接顶板为泥岩或砂质泥岩，老顶为浅灰色细砂岩。底板为灰色细、中粒砂岩和泥岩砂岩，局部为炭质泥岩。底部的分段标志层St砂岩为浅灰、灰白色中粗粒砂岩，常含砾石，厚1-16.4m，平均厚7.64m，俗称“田家沟砂岩”。本文主要对以上两种煤质进行评价。

1 物理性质和煤岩特征

本次研究选取勘查区的煤样进行了煤岩鉴定工作，鉴定结果见表1。

表1 各煤层显微镜煤岩组分鉴定成果表

因实验研究阶段仅二1煤层进行了显微煤岩组分鉴定，下面仅介绍二1煤层的物理性质和煤岩特征。

1.1 物理性质

二1煤颜色为灰黑色～黑色，煤的原生结构、构造受到构造应力作用的破坏，多为粉粒状和碎片状，粒度1～3mm，局部粉粒煤经固结挤压成块，但十分松软，用手压之即碎。

1.2 煤岩特征

二1煤宏观煤岩类型为半亮型-光亮型，煤岩组分以亮煤和镜煤为主，夹少量暗煤及丝炭透镜体。显微煤岩组分以有机组分为主，含量84.60%，无机组分含量15.40%。有机组分以镜质组为主，含量58.10%，镜质组以均质镜质体为主，基质镜质体次之，少量碎屑镜质体；惰质组含量占26.50%，惰质组以丝质体为主，有少量碎屑惰质体。无机组分主要以粘土矿物为主，呈细脉状、浸染状、透镜状分布；硫化物类的黄铁矿呈微粒状分布；碳酸盐类的方解石多为后生，呈脉状充填在其他组分的裂隙中。显微煤岩类型为微暗亮煤。

1.3 各煤层的视密度

研究阶段，根据实际情况，各个煤层选取了具有代表性的煤样进行了视密度测定。研究阶段各煤层的视密度以本阶段视密度测定数据的平均而来，各煤层视密度见表2。

表2 各煤层视密度一览表

2 化学性质和公益性质

研究区内施工的9个钻孔，均按采样设计要求进行了煤芯样采取，至研究阶段结束，各主要煤层共采取煤芯煤样18个，其中共取煤芯样7个，煤岩样1个，底板样1个，瓦斯样5个，岩矿样1个，粘土样1个，煤层气样2个，基本达到了此次研究对煤样的采取测试要求。

2.1 水分

各个可采煤层中原、浮煤水分测试统计结果见表3。

表3 各煤层水分分析统计结果表

2.2 灰分

各个可采煤层中原、浮煤灰分产率测试统计结果见表4。

表4 各煤层灰分分析统计结果表

研究结果表明，煤层自上而下，灰分有逐渐降低的趋势。依据现行煤炭质量分级（灰分）标准（GB/T15224.1-2004），对各个煤层进行灰分质量分级：七2煤层以高灰煤为主；二1煤以中灰煤为主。各煤层经浮选后，其灰分均有较大幅度的下降，降灰率79.1～83.1%。质量等级是按平均灰分数据确定的，但每层煤中，灰分数据分布不尽一样。

2.3 硫分、发热量

各煤层中原、浮煤硫分含量测试统计结果及发热量结果见表5。

表5 各煤层硫分、发热量统计结果及质量分级表

依据现行煤炭质量分级（硫分）标准（GB/T15224.2-2004），对各煤层进行硫分质量分级：二1煤层低硫煤为主；七2煤层特低硫煤为主。

依据现行煤炭质量分级（发热量）标准（GB/T15224.3-2004），对各煤层进行硫分质量分级：二1煤为高热值煤；七2煤为低热值煤。

2.4 挥发分产率

各煤层原、浮煤挥发分产率测试统计结果见表6。

表6 各煤层挥发分产率统计表

浮煤挥发分产率随着煤层的埋深变浅而增大，说明煤的变质程度变低，符合区域规律。

2.5 元素组成

各个煤层元素分析统计结果见表7。

表7 元素分析统计结果表

原煤中氢（Hdaf）元素，占2.02～2.55%，且从上部煤层至下部煤层，氢含量有降低的变化趋势，反映了随着煤化程度的加深氢含量减少的变化规律。

2.6 煤灰的组成

各煤层煤灰成分分析统计结果见表8。

表8 各煤层煤灰成分分析统计结果表

各煤层煤灰中SiO2和Al2O3含量最多，且以SiO2为主，Al2O3次之，两者综合占58%以上，反映了煤中矿物组成大多以硅酸盐类为主且含有较多的高岭土类。七2煤层煤灰组分中SiO2含量高，平均含量大于60%，而二1煤层煤灰组分中SiO2含量相对较低，平均含量小于50%；Al2O3含量正好相反，下部二1煤层煤灰组分中Al2O3含量高于上部七2煤层。

煤灰中Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2含量相对较少。

2.7 煤灰熔融性

各煤层煤灰熔融性测试统计结果见表9。

表9 各煤层煤灰熔融性分析统计结果表

根据煤灰软化温度、流动温度分级标准（MT/T853.1-2000、MT/T853.2-2000），试验结果表明，本区各煤层基本属较高软化温度灰和较高流动温度灰。

2.8 煤中有害元素

各煤层有害元素测试统计结果见表10。

表10 各煤层有害元素分析统计结果表

根据煤中氯、磷分级标准（MT/T597-1996、MT/T562-1996），试验结果表明，二1煤层以低氯为主，七2煤层为特低氯，有随埋深变浅氯含量变小的趋势；磷含量变化及趋势与氯相似，煤层从下至上磷含量逐渐变小。

2.9 可选性

普查阶段未做粒度分析和沉浮试验，仅依据经过1.4比重液浮选各煤层浮煤回收率指标作初步评价。各煤层浮煤回收率数据及可选性评价见表11。

表11 各煤层可选性评价表

从表11数据可知，煤层由下至上，可选性难度有所加大。

3 煤质评价结论

根据《中国煤炭分类国家标准》（GB/T5751-2009），以浮煤挥发分产率（Vdaf）为主要指标，确定二1煤层为无烟煤无烟煤三号（WY3）。勘查区块段圈闭范围内二1煤层均为无烟煤为主。勘查区内煤层煤类变化较稳定，变质程度较高。

二1煤为中灰、特低硫、特低～低硫分、特低氯、一级含砷、高热值、较高软化温度灰的无烟煤。适宜民用、动力用煤和火电用煤，适于沸腾床及流化床燃料。

[1]曹代勇等.煤炭地质勘查与评价[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

[2]河南省地质局区域地质测量队.1∶20万郑州幅区调报告[R].1980.

[3]DZ/T0215-2002煤、泥炭地质勘查规范[S].2002.

[4]煤炭资源勘探煤样采取规程[S].1987.

[5]陈亚飞.煤质评价与煤质标准化[J].煤质技术，2006，1

P624

A

1003-5168(2014)04-0188-02

陶威（1987—），男，硕士研究生，研究方向：构造地质学。