地瓜二井田17-2号煤层煤质特征分析与评价

黄 鑫

（贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵阳 550006）

地瓜二井田17-2号煤层煤质特征分析与评价

黄 鑫

（贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵阳 550006）

地瓜二井田位于贵州省普安县城南，含煤地层位于龙潭组中段上部。17-2号煤层厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，全区可采，宏观煤岩类型为半亮型，微观煤岩类型为微镜惰煤。煤质特征为中灰，低挥发份、中高固定碳、中高硫、低磷、特低级砷、低氟、高热值的三号无烟煤，可作为民用、化工等用煤。17-2号煤层是资源量最大的主要可采煤层，分析研究其煤质特征及工业用途，对矿井的建设以及煤炭开发利用具有重要的意义。

地瓜二井田；17-2号煤层；三号无烟煤；煤质特征

1 地质概况

地瓜二井田位于贵州省普安县城南，地瓜镇及罗汉乡境内，面积50.72 km2。井田含煤地层为龙潭组（P3l），厚度255.09～398.70 m，平均厚度327.80 m，含煤15～38层，平均23层，一般20～25层，煤层总厚度20.51～47.55 m，平均31.04 m，含煤系数9.5%。共含可采煤层8层，可采煤层总厚度8.85～31.65 m，平均18.33 m，可采含煤系数5.6%[1]。

17-2号煤层位于龙潭组中段上部，煤层厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，结构简单，含夹矸0～3层，岩性为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩，含菱铁质结核，全区可采。17-2号煤层的总资源量为28 866万t，是资源量最大的主要可采煤层，因此，分析研究其煤质特征及工业用途，对矿井的建设以及煤炭开发利用具有重要的意义。

2 煤的物理性质与煤岩特征

2.1 煤的物理性质

17-2号煤的颜色为黑色、灰褐色，以碎粒状、粉粒状为主，煤层结构为中条带状，断口为阶梯状，金刚光泽为主，少量玻璃光泽，块状煤芯中外生裂隙较发育，煤层真相对密度1.55 t/m3，视相对密度1.55 t/m3。

2.2 宏观煤岩类型

根据4件17-2号煤煤岩鉴定样品，宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹细-宽镜煤条带，宏观煤岩类型为半亮型。

2.3 微观煤岩类型

微观煤岩组分分为有机组分和无机组分。

2.3.1 有机组分

17-2号煤的有机组分分为镜质组和惰质组，以镜质组为主，其含量为85.98%～87.80%，平均含量为87.14%，惰质组含量为12.20%～14.02%，平均含量为12.84%。

（1）镜质组。镜质组均以基质镜质体、均质镜质体为主，有少量结构镜质体、碎屑镜质体，偶见团块镜质体，偶尔可见垂直裂纹。

（2）惰质组。惰质组以半丝质体、分泌体、粗粒体为主。其细胞结构多为破碎型，仅极少数保存完好。

根据煤岩鉴定结果，镜质组和惰质组含量总和大于95%，煤层的显微煤岩类型均为微镜惰煤。

2.3.2 无机组分

以粘土类为主，其次为氧化物类和硫化物类，碳酸盐类较少。无机组分含量为9.67%～17.82%，平均含量11.87%。

（1）粘土类。含量5.87%～7.26%，平均6.48%。粘土矿物呈团块状、浸染状、斑点状、细条带状、透镜状、微粒状分散分布，少量充填于胞腔中。

（2）氧化物类。含量1.68%～8.44%，平均3.56%。以石英为主，多呈微细粒状、部分细粒状散布于基质镜质体中，少数充填于胞腔中。

（3）硫化物类。含量1.19%～1.45%，平均1.32%。以黄铁矿等为主，多呈微粒状、球粒状、细粒状、结核状、莓粒状分散分布或混杂于粘土矿物中，部分充填于胞腔及裂隙中，少数微粒状散布于基质镜质体中。

（4）碳酸盐类。含量0.11%～2.22%，平均0.84%。主要为方解石，多呈细脉状充填于裂隙及胞腔中。

3 工业分析

3.1 水分

原煤空气干燥基水分为0.41%～6.54%，平均1.14%。浮煤空气干燥基水分为0.38%～1.99%，平均0.98%，原煤、浮煤为特低水分煤。

3.2 灰分产率

原煤干燥基灰分产率为8.82%～41.58%，平均为21.74%。浮煤干燥基灰分产率为0.01%～15.15%，平均为7.87%。依据标准《煤炭质量分级第1部分：灰分》GB/T15224.1-2010[2]煤炭资源评价灰分规定，17-2号煤层原煤属中灰煤（MA）。经1.4 g/cm3比重液浮选后降为特低灰煤（SLA）。

3.3 挥发分产率

原煤干燥无灰基挥发分产率为9.02%～18.54%，平均为11.71%。浮煤干燥无灰基挥发分产率为7.24%～13.60%，平均为9.16%。根据中华人民共和国煤炭行业标准《煤的挥发分产率分级》MT/T849—2000[3]的规定，17-2号煤层属低挥发分煤。

3.4 固定碳（FCd）

原煤干燥基固定碳（FCd）为48.62%～77.68%，平均为66.58%。浮煤干燥基固定碳（FCd）为77.41%～86.70%，平均为83.30%。根据中华人民共和国煤炭行业标准《煤的固定碳分级》MT/T561—2008[4]的规定，17-2号煤层属中高固定碳煤（MHFC）。

3.5 灰成分

煤层煤灰成分以含SiO2为主，平均含量为47.78%；其次为Al2O3和Fe2O3，平均含量为19.09%和19.78%，CaO含量3.64%，相对较少，其余成分平均含量均在2.27%以下。其结果详见表1。

表1 原煤煤灰成分含量（%）

4 化学性质

4.1 元素分析

通过17件样品的测试，浮煤干燥无灰基碳（Cdaf）含量为90.63%～92.44%，平均为91.57%。氢（Hdaf）含量为3.45%～3.99%，平均为3.67%；氮（Ndaf）含量为50.96%～1.49%，平均为1.29%；[（O+S）daf]含量为2.50%～4.75%，平均为3.50%。各项指标都较稳定，变化幅度小。

4.2 全硫

原煤干燥基全硫含量为0.45%～8.57%，平均为2.99%。浮煤干燥基全硫含量为0.37%～3.17%，平均为1.40%。依据《煤炭质量分级第2部分：硫分》，（GB/T15224.2-2010）[5]的规定，原煤17-2号煤层属中高硫煤（MHS）。

井田硫分变化较大，大体从西到东为中硫煤-高硫煤—中高硫煤—高硫煤—中高硫煤交替分布。详细分布如图1所示。

图1 17-2号煤层硫分分布图

4.3 其他有害元素

（1）原煤磷（P）平均含量为0.020%。根据《煤中有害元素含量分级第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）[6]标准，按煤层分级17-2号煤层属低磷煤（P-2）。

（2）原煤砷（As）平均含量为3.9×10-4%。根据《煤中有害元素含量分级第3部分：砷》（GB/T20475.3-2012）[7]标准规定，17-2号煤层属特低级含砷煤（As-1）。

（3）原煤氯（Cl）平均含量为0.021%。根据《煤中有害元素含量分级第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）[8]规定，17-2号煤层属特低氯煤（SLCI）。

（4）原煤氟（F）平均含量为93×10-6。根据煤炭行业标准《煤中氟含量分级》（MT/T966-2005）[9]，17-2号煤层属低氟煤（LF）。

4.4 伴生元素

原煤锗（Ge）平均含量为1.4×10-6，镓（Ga）平均含量均为10×10-6，铀（U）平均含量为15×10-6，钍（Th）平均含量为6×10-6，五氧化二钒（V2O5）平均含量为130×10-6。综上，17-2号煤层中伴生元素的含量均达不到工业最低品位要求，暂无利用价值。

5 工艺性质

5.1 发热量

原煤干燥基高位发热量（Qgr.d）为19.30～39.90 MJ/kg，平均27.23 MJ/kg。浮煤高位发热量（Qgr.d）为30.93～39.90 MJ/kg，平均32.89 MJ/kg。原煤低位发热量（Qnet.d）为18.60～39.20 MJ/kg，平均26.68 MJ/kg。浮煤低位发热量（Qnet.d）为30.23～33.56 MJ/kg，平均32.19 MJ/kg。依据《煤炭质量分级、第3部分：发热量》（GB/T15224.3-2010）[10]的规定，17-2号煤属高热值煤（HQ）。

5.2 其他工艺性质

5.2.1 煤对二氧化碳化学反应性（α）

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。化验表明温度在950℃时17-2号煤的α值为4.2%；温度在1 000℃时的α值为1.65%，因此属弱还原性煤，即对二氧化碳还原率较低的煤。

5.2.2 热稳定性（TS）

化验数据表明，17-2号煤层TS+6的平均值为64%，根据《煤的热稳定性分级》（MT/T560-2008）[11]规定，17-2号煤层属于较高热稳定性煤（RHTS）。

5.2.3 可磨性（HGI）

17-2号煤层可磨指数平均为105，根据《煤的哈氏可磨性指数分级标准》（MT/T852-2000）[12]规定，17-2号煤层为极易磨煤（UEG）。

5.2.4 煤灰熔融性

煤灰软化温度（ST）平均值为1 241℃，根据煤炭行业标准《煤灰熔融性软化温度ST（℃）》（MT/T853.1-2000）[13]规定，17-2号煤层属较低软化温度灰（RLST）。煤灰流动温度（FT）平均值为1 274℃，根据我国煤炭行业标准《煤灰熔融性软化温度 FT（℃）》（MT/T853.1-2000）[14]规定，17-2号煤层属较低流动温度灰（RLFT）。

（1）结渣性。当鼓风强度为0.1 m/s时，结渣率11.2%；当鼓风强度为0.2 m/s时，结渣率24.4%；当鼓风强度为0.3 m/s时，结渣率25.6%，属弱到中等结渣煤层。

（2）煤的简易可选性试验。17-2号煤层13～0.5 mm产率85.592%，灰分（Ad）30.21%。其简易可选性试验成果如表2所示，可选性曲线如图2所示。根据《煤炭可选性评定方法》（GB/T16417-2011）[15]，判定17-2号煤层简易浮沉试验结果为：

当灰分为10%时，分选比重为1.49 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量为34.10%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量为42.00%，为极难选煤；

当灰分为13%时，分选比重为1.60 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量为24.00%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量为29.60%，为较难选煤。

表2 13～0.5 mm简易浮沉试验结果汇总表

图2 17-2号煤层13～0.5 mm级可选性曲线图

（3）煤类。根据国家标准《中国煤炭分类》（GB/T5751-2009）[16]确定，17-2号煤层为无烟煤三号煤，偶见零星贫煤，点少未连成片。

6 结语

17-2号煤层属中灰，低挥发分、中高固定碳、中高硫、低磷、特低级砷、低氟、高热值的三号无烟煤，可作为民用、化工等用煤，具有广阔的开发利用前景。

1 黄 文，黄 鑫，等.贵州省普安县地瓜二井田煤炭勘探报告[R]．贵阳：贵州省煤田地质局地质勘察研究院，2014．

2 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.1-2010煤炭质量分级第1部分：灰分[S].北京：中国标准出版社，2010．

3 中华人民共和国国家煤炭工业局.MT/T849-2000煤的挥发分产率分级[S].北京：中国标准出版社，2001．

4 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.中华人民共和国国家安全生产监督管理局.MT/T561-2008煤的固定碳分级[S].北京：中国标准出版社，2008．

5 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.2-2010煤炭质量分级第2部分：硫分[S].北京：中国标准出版社，2010．

6 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T20475.1-2006煤中有害元素含量分级第1部分：磷[S].北京：中国标准出版社，2006.

7 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T20475.3-2012煤中有害元素含量分级第3部分：砷[S].北京：中国标准出版社，2012.

8 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T20475.2-2006煤中有害元素含量分级第2部分：氯[S].北京：中国标准出版社，2006.

9 国家发展和改革委员会.MT/T966-2005煤中氟含量分级[S].北京：中国标准出版社，2005.

10 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T15224.3-2010煤炭质量分级第3部分：发热量[S].北京：中国标准出版社，2010.

11 中华人民共和国国家安全生产监督管理局.MT/T560-2008煤的热稳定性分级[S].北京：中国标准出版社，2008.

12 中华人民共和国国家安全生产监督管理局.MT/T852-2000煤的哈氏可磨性指数分级标准[S].北京：中国标准出版社，2000.

13 中华人民共和国国家安全生产监督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性软化温度ST（℃）[S].北京：中国标准出版社，2000.

14 中华人民共和国国家安全生产监督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性软化温度FT（℃）[S].北京：中国标准出版社，2000.

15 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T16417-2011煤炭可选性评定方法[S].北京：中国标准出版社，2011.

16 中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.标准GB/T5751-2009中国煤炭分类[S].北京：中国标准出版社，2011.

Analysis and Evaluation of Coal Quality Characteristics of Coal Seam 17-2in Digua No.2 Minefield

Huang Xin
(Geological Survey and Research Institute of Coalfield Geology Bureau of Guizhou Province, Guiyang 550006, China)

Digua No.2 Minefield is located in the south of Pu'an County, Guizhou Province. The coal-bearing strata are located in the middle of the middle section of Longtan Formation. 17-2coal seam thickness of 0.47～13.98 m, an average of 3.58 m, the region can be adopted, the macro-coal type for the semi-bright type, micro-coal type for the micro-mirror lime.The coal is characterized by gray, low volatile, medium and high fixed carbon, medium and high sulfur, low phosphorus,special low arsenic, low fluoride, high calorific value of anthracite, can be used as civilian, chemical and other coal. The coal seam of No.17-2is the main recoverable coal seam with the largest amount of resources. It is of great significance to analyze and study its coal quality and industrial use, and it is of great significance to mine construction and coal development and utilization.

Digua No.2 Minefield; 17-2coal seam; No.3 anthracite; coal quality

P618.11

A

1008-9500(2017)07-0108-05

2017-05-19

黄鑫（1983-），女，四川资阳人，硕士研究生，工程师，从事煤炭资源与煤层气资源评价工作。