华北平原新密煤田二叠系山西组煤化学特征分析及工业评价

一、区域地质特征

新密煤田属华北平原分区豫西地层分区之嵩箕小区。整个煤田属半掩盖型，南、西部露头较好，区域地层自老而新依次有太古宇登封群，古元古界嵩山群，中元古界五佛山群，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系，新生界新近系、第四系等。其中二叠系山西组为本区含煤地层。煤层主要位于山西组中部，煤层的厚度在1.31～8.00m，中间偶夹泥岩或炭质泥岩。煤层人工伽玛曲线一般峰值较高。厚层呈箱状，薄层呈笔状，有夹矸者呈多峰笔状，视电阻率曲线峰值亦较高。

二、煤的工业特征

（一）煤工业分析。山西组煤层样品整体呈煤样灰分为7.82～13.91%，平均11.21%，为低灰煤（评价依据GB/T 15224—2010）。经1.40密度液洗选，浮煤灰分（Ad）4.01～5.91%，平均5.01%，降灰率为55.3%。浮煤回收率30.3～54.3%，平均45.38%，浮煤回收率中等。浮煤的挥发分产率14.51～15.68%，平均15.16%，属低挥发份煤（评价依据MT/T 849—2000）。

（二）元素分析。山西组煤层样品浮煤碳元素（Cdaf）含量为89.25～91.13%，平均为90.44%。氢元素（Hdaf）含量为3.94～4.82%，平均为4.38%。氮元素（Ndaf）含量为1.41～1.70%，平均为1.52%。

（三）有害元素。山西組煤层样品原煤全硫（St，d）含量0.28～0.32%，平均0.30%；浮煤全硫（St，d）含量0.31～0.33%，平均0.32%。据煤炭资源评价硫分分级标准，属特低硫煤；硫分以有机硫为主，次为硫化物硫。原煤磷（Pd）含量0～0.0101%，平均0.003%，为特低磷煤（据GB/T 20475.1—2006）。原煤氯含量0.009～0.027%，平均0.023%，属特低氯煤（据GB/T 20475.2—2006）；原煤砷含量0×10-6～1×10-6，平均1×10-6，属一级含砷煤（据MT/T803—1999）；原煤氟含量61×10-6～67×10-6，平均64×10-6。上述有害元素含量均较低，对煤的综合利用影响较小。

（四）发热量。山西组煤层样品原煤干燥基高位发热量（Qgr.d）30.86～33.48MJ/kg，平均32.05MJ/kg；干燥基低位发热量（Qnet. d）30.11～32.67 MJ/kg ，平均31.40MJ/kg，属特高发热量煤（GB/T15224.3-2010）。毫米级热稳定性值为45.1～73.6，平均60.9%，据煤的热稳定性分级标准（MT/T 560-2008）划分，应属低-中高热稳定性煤。不宜做气化用煤。

（五）煤的可磨性和粘度。研究区内对5个钻孔的山西组煤层样品采用哈特葛罗法测得可磨性指数（HGI）为85～136，平均105。可磨性极好，属极易磨煤（评价依据MT/T852—2000煤的哈氏可磨性指数分级）。当要求煤灰粘度小于25泊时，温度要求1334～1689℃，温度变化范围巨大，总体看来，不适宜液体排渣。

（六）煤类。山西组煤层样品浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）含量13.97～16.38%，平均15.04%；粘结指数（GRI）2个测点为0～16，胶质层最大厚度0～24；干燥无灰基氢含量为3.94～4.82%，平均为4.38%；镜质组平均最大反射率（ max）为1.792～2.035%，平均1.940%。根据《煤炭质量分级（GB/T15224-2010）》认为该煤层属中高变质贫煤或贫瘦煤（PM/11或PS/12）。

（七）工业用途评价及资源量。山西组煤应属低灰分、低挥发分、特低硫、特低磷、特高发热量。经1.40密度液洗选后，灰分为5.01%，回收率为45.38%，高热稳定性，二氧化碳的反应性弱之煤层，其工业利用方向可考虑做炼焦配煤，也可以做动力及民用煤。研究区山西组构造复杂程度为中等构造类型，山西组煤层为全区可采煤层，煤层厚度为0.86～30.04m，平均6.27m。煤层厚度稳定程度为较稳定类型。根据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T 0215-2002），以1000m基本线距和小于1000m孔距及其相应控制程度圈定控制的内蕴经济资源量（332）；以2000m的线距、小于2000m孔距及相应控制程度圈定推断的内蕴经济资源量（333）。在（332）资源量分布区的断层两侧（或一侧）划出50m的范围作为推断内蕴经济资源量（333）。

三、结论及建议

新密油田二叠系山西组煤总体上属于低灰分、低挥发分、特低硫、特低磷、特高发热量。工业利用方向可考虑做炼焦配煤，也可以做动力及民用煤。本次工作所采瓦斯样品瓦斯含量较小，据邻区大磨岭煤矿、王行庄煤矿、赵家寨煤矿均为瓦斯突出矿井，在未来勘探工作和矿山开发时还应加强瓦斯研究工作。（作者单位为1. 河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院 ；2.安徽省地质矿产勘查局325地质队）