金沙县禹谟勘查区9号煤煤质特征分析与评价

张廷学

（贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵州贵阳550000）

1 地质概况

勘查区位于贵州省毕节市金沙县南部及黔西县北部，勘查区南北长约1～22km，东西宽约2～12km，为一不规则多边形，面积约258.72km2。

勘查区含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l），总厚约97.53～131.52m，平均厚约111.12m。二叠系上统龙潭组划分为龙潭组一段和龙潭组二段。

龙潭组一段：上至标二灰岩底部，该段厚度47.56～74.53m，下至P2m顶界。平均厚55.00m。含12、13、15号煤层。可采煤层平均总厚2.30m，可采含煤系数4.18%。

龙潭组二段：底部为灰色中厚层状灰岩（B2），顶部至长兴组深灰色燧石灰岩。该段厚48.16～71.72m，平均厚56.12m。含4、5、7、9号煤层。可采煤层平均总厚4.69m，可采含煤系数8.36%。

二叠系上统龙潭组含煤8～16层，含煤总厚5.31～14.60m，平均总厚11.19m，含煤系数10.07%；可采煤层有（4、7、9、13、15）5层，可采煤层总厚2.67～10.36m，平均总厚6.96m，可采含煤系数6.26%。其中9号煤为全区可采，4号煤、7号煤、15号煤为大部可采，13号煤为局部可采。

9煤层位于龙潭组二段（P3l2）下部，全层厚度1.05～4.06m，平均厚2.49m，少量钻孔含1层夹矸，煤层结构简单，较稳定煤层，全区可采。勘查区范围内，获总资源储量194047.7×104t。9号煤层勘查区煤炭资源总量为64645×104t，占总资源量的33.3%。所以，为了将来煤炭资源的开发利用提供参考利用，总结该煤层煤质变化规律及工业用途是很重要的。

2 煤岩特征

2.1 物理性质

勘查区9号煤层以黑色为主，其次灰黑色。玻璃光泽为主，少量沥青光泽；煤层结构以条带状结构为主。块状为主，少量碎块状、粒状。断口以参差状为主，少量贝壳状、阶梯状；发育较多内生和外生裂隙，方解石以薄膜状、细脉状、网络状充填，少数零星煤层充填星点状黄铁矿结核。真相对密度(TRD)值：1.62g/cm3，视相对密度(ARD)值：1.53g/cm3。

2.2 宏观煤岩成分及类型

禹谟井田在2孔中采了2件9号煤进行煤岩鉴定，化验结果表明：宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹少量镜煤和丝炭条带。所以宏观煤岩类型以半亮型为主，其次半暗型。

2.3 显微煤岩组分

2.3.1 有机组分

9煤层煤岩样进行镜下煤岩鉴定以后，有机组分划分为镜质组和惰质组。含矿物基有机总量值84.64%～93.06%，平均值88.85%；去矿物基有机总量值100.00%。9煤层镜质组高达82.96%～86.76%，平均值84.86%，主要以基质镜质体和透镜状、细条带状的均质镜质体，其次结构镜质体和碎屑镜质体；惰质组仅为17.04%～13.24%，平均值15.14%，主要以透镜状或者不规则状的半丝质体、氧化丝质体为主，其次碎屑惰质体，少许微粒体，还有粗粒体、分泌体散布于基质镜质体之中；综上所述，镜质组与惰质组含量之和大于95%，故煤层显微煤岩类型评定为微镜惰煤。

2.3.2 无机组分

无机组分主要为粘土矿物，石英矿物次之，少许碳酸盐，最少的是黄铁矿。无机组分总量值6.94%～15.36%，平均值11.15%。

（1）粘土类矿物：主要以团块状、浸染状大量产出，其次呈细分散状、斑点状散布在基质镜质体之中，少许呈透镜状和充填胞腔。范围2.47%～7.11%，平均值4.79%。

（2）硫化物组：主要以为微粒状、星点状及细粒状分散状态分布，其次为莓粒状产出，少许充填胞腔，还有充填裂隙。范围0.19%～0.48%，平均值0.34%。

（3）碳酸盐组：主要以强非均质性、闪突起与多色性、双反射为主，多数为细脉状充填在裂隙或裂缝中，少许充填胞腔。范围1.65%～2.05%，平均值1.84%。

（4）氧化物组：主要以微细粒状、细粒状散布在基质镜质体之中，其次为不规则粒状和充填胞腔，其中含有的粒度均匀，分选较好。范围2.66%～5.75%，平均值4.21%。

3 工业分析

3.1 水分

勘查区原煤水分化验煤样33件，化验数据表明，水分值范围0.29%～3.28%，平均值1.73%。浮煤化验煤样33件，水分值范围0.28%～2.83%，平均值1.01%。原、浮煤皆划分为特低全水分煤。

3.2 灰分

3.3 灰成分

勘查区原煤煤灰成分化验煤样15件，化验结果详见表1，从表1可以看出，SiO2、Al2O3、Fe2O3含量之和占总灰分成的88.56%，其余含量所占比例很小，最小的为MgO，仅仅只有0.51%。

3.4 挥发分产率及固定碳

表1 原煤灰成分

勘查区原煤及浮煤挥发分产率及固定碳化验煤样33件，由化验结果得出，干燥无灰基挥发分的产率范围4.89%～11.80%，平均值7.11%。浮煤的干燥无灰基挥发分的产率范围4.29%～7.04%，平均值5.72%。按《煤的挥发分产率分级》MT/T 849-2000规范，原浮煤划分为特低挥发分煤。

原煤的干燥基固定碳具有57.04%～84.59%，平均值高达76.81%。按照《煤的固定碳分级》MT/T 561-2008规范，划分为高固定碳煤。

4 元素分析

勘查区进行了原浮煤测试煤样5件和浮煤测试煤样6件，化验结果见表2。

表2 原、浮煤元素分析表

从表2可以看出，原浮煤的Cdaf平均值分别91.30%、92.98%；原浮煤的（Ndaf）平均值分别为0.97%、1.15%；原浮煤的[(O+S)]daf平均值分别为4.35%、2.52%；原浮煤的（Hdaf）平均值3.38%、3.01%。所以，每项化验参数浮动变化小，皆较稳定。

4.1 有害元素

4.1.1硫

勘查区化验原煤煤样33件进行干燥基全硫化验，化验参数表明，原煤干燥基全硫的含量范围0.39%～5.84%，平均值1.93%。浮煤的干燥基全硫含量范围0.41%～1.50%，平均均值0.76%。依据《煤炭质量分级第2部分：硫分》GB/T 15224.2-2010规范，由动力煤硫分的分级标准，把原煤划分为中硫煤。

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勘查区硫分浮动变化不大，主要以分布于中部及南部的中硫煤为主；其次，位于勘查区北东部、北部、中部、东部，是高硫煤分布场所；再次，位于西部及北西部，仅仅少许分布低硫煤；另外，位于北西部，含零星分布状态的特低硫煤。见图1。

勘查区对28件煤样化验形态硫，化验结果见表3。

从表3易知，在全硫的总含量1.88%之中，占比例最大的是硫化铁硫（74.47%），其次是有机硫（24.47%），最少的是硫酸盐硫（1.06%）。

综上所述，无机硫化铁硫含量占原煤中的硫的统治地位，其次硫酸盐硫，有机硫甚微。因黄铁矿硫在9号煤原煤硫分之中为主，故洗选脱硫的效果佳。浮煤的全硫与原煤的全硫比值（Sop）39.38%，煤层脱硫率值60.62%，煤层的理论脱硫预测指标值Sop≤45%，可获得大于55%脱硫率，故煤层划分为容易脱硫煤。

4.1.2 其它有害元素

勘查区对有害元素进行20件原煤煤样化验，化验结果见表4。

从表4得出，原煤磷是低磷分煤；原煤砷是一级含砷煤；原煤氯是特低氯煤；原煤氟是低氟煤。

4.2 稀散、放射性元素

表3 9号煤硫分化验表

表4 9号煤层有害元素化验表

表5 9号煤层稀散、放射性元素元素化验表

勘查区对稀散、放射性元素进行24件原煤煤样化验，化验结果见表5。从表5得出，锗是低锗煤，镓平均值11×10-6。铀平均值5×10-6。钍平均值5×10-6。五氧化二钒平均值86×10-6，所以，煤层中的锗、铀、钍、五氧化二钒达不到工业利用品位，没有工业利用价值。

5 工艺性质

5.1 发热量

勘查区对原煤煤样33件和浮煤煤样4件进行发热量化验，化验后指标如表6所示。

从表6得出，原煤的干燥基高位发热量平均值28.80MJ/kg，原煤的干燥基低位发热量平均值28.26MJ/kg，浮煤的干燥基高位发热量平均值为32.56MJ/kg。依据《煤炭质量分级、第3部分：发热量》GB/T 15224.3-2010规范，该煤层划分为高发热量煤。

表6 9号煤层发热量化验表

5.2 其它工艺性质

（1）热稳定性。勘查区对2件煤样进行化验，TS+6为74.2%～88.8%，平均值81.5%。依据《煤的热稳定性分级》MT/T 560-2008规范，9煤层划分为高热稳定性煤（HTS）。

（2）煤对CO2化学反应性。勘查区对2件煤样进行化验，化验结果表明，当温度于950℃，α范围20.0%～26.2%，平均值23.1%；当温度于1000℃，α范围25.3%～35.0%，平均值30.15%。

故温度在950℃和1000℃时，化验的α值皆小于50%，说明该煤层对CO2还原率是比较低的，故本区煤层是弱还原性煤。

（3）灰熔融性。勘查区对15件煤样化验，化验结果表明，煤灰软化温度范围值1160℃～＞1500℃，平均值1399℃，是较高软化温度灰。煤灰流动温度范围值1250℃～＞1500℃，平均值1453℃，是较高流动温度灰。

（4）煤灰粘度。勘查区对9号煤层进行了煤灰粘度化验，化验结果见表7。

表7 9煤层煤灰粘度特性试验成果表

从表7易知，只有温度大于1500℃，9号煤层在炉口才能顺利排渣。但是当温度大于1400℃，9号煤既可用于液态排渣锅炉用煤，又可用于固定床煤气化炉用煤。

（5）结渣性。勘查区对9煤层进行了结渣性化验，化验结果显示，若鼓风强度值为0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s的时候，化验的结渣率值为29.8%、45.6%、25.1%，故该煤层是中等结渣区和中等结渣煤层。

（6）可选性。勘查区对9号煤层进行筛分浮沉大样一件，筛分实验结果见表8。

表8 9煤层筛分实验试验成果表

浮沉实验：该煤层13～0.5mm级在小于1.50g/cm3低密度级时，浮物产率为58.34%。在当灰分为10.0%时，理论分选密度为1.59g/cm3（小于1.70g/cm3），±0.1含量为38.1%，扣除沉矸（大于2.00g/cm3）4.2%，得±0.1含量为39.8%，为难选煤。

当灰分为13.0%时，理论分选密度为1.90g/cm3（大于1.70g/cm3），±0.1含量为2.5%，扣除低密度物（小于1.50g/cm3）58.3%，得±0.1含量为6.0%，为易选煤（见图2）。

图2 9号煤层简易可选性曲线图

6 煤类

9煤层浮煤干燥无灰基挥发分的平均产率值5.72%。浮煤干燥无灰基氢含量平均值3.38%。依据《中国煤炭分类》GB/T 5751-2009规范，划定为无烟煤三号。

7 结束语

9号煤层属于低灰煤、低挥发分、高固定碳、中硫、高热值、高热稳定性、易选性、洗选脱硫效果好、一级含砷、特低氯、低磷、低氟无烟煤。因勘查区内该煤层全区可采，平均全程厚度2.49m，且其它煤层（除7号煤中硫煤）均属于中高硫—高硫煤，故9号煤层具有广阔的开发利用前景。

[1]张仁贵.贵州省金沙县禹谟煤炭整装勘查报告[R].2015.

[2]中国国家标准化管理委员会.GB/T 15224.1-2010煤炭质量分级第一部分：灰分[S].北京:中国标准化出版社,2010.

[3]中国国家标准化管理委员会.GB/T 15224.2-2010煤炭质量分级第一部分:硫分[S].北京:中国标准化出版社，2010.

[4]中国国家标准化管理委员会.GB/T 15224.3-2010.煤炭质量分级第一部分:发热量[S].北京:中国标准化出版社,2010.

[5]中国国家标准化管理委员会.GB5751-2009中国煤炭分类国家标准[S].北京:中国标准化出版社,2009.