影响山西潞安集团漳村煤矿煤质的控制因素

　

(1.成都理工大学地球科学学院　四川　成都　610059) (2.山西潞安矿业集团漳村煤矿　山西　长治　046000)

一、前言

太原组早期，海平面开始下降，气候温暖潮湿，植物生长茂盛，由于陆源碎屑物质大量输入，导致潟湖逐渐充填淤浅、废弃，逐渐沼泽化最终形成泥炭沼泽[1]，形成了15#煤。太原组中期，海侵海退频繁，在一次海侵结束之后，形成了泥坪，并在泥坪的基础上发育泥炭沼泽，随后形成12-1#煤层。太原组的晚期，随着北侧大陆板块边缘的活动性逐渐的增强，于是在这一时期便开始了盆地范围的海退，障壁——潟湖沉积体系开始向河控三角洲体系发展，8-2#煤层形成于下三角洲平原的分流间湾的基础上。

15#煤既受到海水影响，也受陆源碎屑物质的影响；12-1#煤层受海水影响较大；8-2#煤层受陆源碎屑物质的影响较大。

通过对研究区太原组垂向上15-3#、15-2#、15-1#、14#、12-1#、8-2#煤层煤质的变化规律进行分析之后，结合沉积环境的不同得到结论：

二、煤层煤质规律

(一)太原组各煤层煤质存在不同的规律

12-1#煤层中的硫酸盐硫、有机硫、铀、五氧化二钒、镓、钍含量明显低于15#煤与8-2#煤层，全硫分、硫化物硫、挥发分、磷分含量明显高于15#煤与8-2#煤层，灰分高于14#煤层与8-2#煤层而略低于15-3#、15-2#、15-1#煤层；而8-2#煤层的各元素含量则大致接近于15#煤；研究区碳含量在90%左右，氢在4.5%左右，氮在0.5%左右，锗在1g/t-2g/t之间，各煤层均为特低全水分煤，含量变化较小，分布较为稳定。

(二)研究区太原组15-3#煤层煤质变化具有如下规律

研究区中部区域的锗和硫化物硫含量最高，五氧化二钒最低，并向四周各个方向呈规律性递减或递增趋势，水分从中部向北西、北东方向呈增大趋势，全硫分由中部的两个中高硫煤区域向西北部接近矿井边界的一个特低硫煤区域和东南方向降低；碳、氢、磷从东南部向北西方向递增的趋势，氮和硫酸盐硫、有机硫均是由东南部向北西方向呈递减趋势；镓整体呈“U”字型分布，由西北部向南西、南东、北东方向呈递增趋势，灰分由西南部及中部的一个北西-北东方向“V”字形分布的中灰分煤区域向北东、北西、南东三个方向呈递减的趋势；钍总体由一个带型区域和漳-82孔及其附近区域分别向两侧呈递减趋势，挥发分由西向东增高，铀总体是由南部、西南部、北部的三个铀元素含量较高区域共同向中部的较低区域呈递减趋势。

三、沉积环境对煤质的影响

(一)沉积环境对有机硫、硫酸盐硫、铀、五氧化二钒、钍、镓的影响

太原早期第一次大规模海侵的发生，终止了15#煤层泥炭的堆积，此次海侵延续时间很长。泥炭沼泽遭受海水覆盖，海水中富含硫酸盐，海水为泥炭沼泽中硫酸盐的输入提供了物质保证，海水还造成了低Eh和高pH的还原环境。富硫酸盐的海水在还原条件下对下伏煤层的淋滤使15#煤层硫酸盐硫含量较高。而有机硫含量高则是由于成煤过程中，硫酸盐与植物分解产物作用而成。

镓在与15-3#、15-2#、15-1#、14#、8-2#煤层中含量基本一致，只有在12-1#煤层中较低，可能受陆源碎屑物质的影响很大，才使得镓在15-3#、15-2#、15-1#、14#、8-2#煤层中较高，且含量较稳定。铀的含量变化与15#煤层中镓元素大致一样，所以可能是陆源碎屑中同样富含这种元素，使得15#煤层中铀含量同样很高。

(二)沉积环境对硫化物硫、全硫分、挥发分的影响

12-1#煤层是在潮坪之后泥潭沼泽的基础上形成的，成煤原始植物中含有大量的海生藻类物质，加之当时的煤炭沉积的沼泽覆水程度较好，有利于凝胶化作用的进行，凝胶化组分会使得硫化物聚集，同时使得煤岩组分中的镜质组含量较高，惰质组含量较少，植物原始结构破坏更彻底，而煤岩组分中镜质组的挥发分仅次与壳质组的挥发分，所以研究区太原组12-1#煤层中硫化物硫、挥发分略高；研究区全硫分主要为硫化物硫，所以受硫化物硫影响的全硫分含量也较高。

(三)沉积环境对灰分、磷分的影响

富氧的溢岸水流与酸性的沼泽水中和会促进泥炭的生物降解作用，形成泥炭中的无机组分，促使煤层中的灰分增高，所以，12-1#煤层中灰分含量较高；形成时研究区地势较低，地下水位有时高于泥炭沼泽表面，致使沉积较多无机组分，所以15-3#、15-2#、15-1#煤层中的灰分含量较高；

磷分只存在于15-3#、15-2#、15-1#、12-1#煤层，这4个煤层都是受到海水的影响，而在14#、8-2#煤层基本不含磷分，说明煤层中的磷分在沉积时主要受到海水的影响，而陆源物质对煤中的磷分影响很小或者无影响。

(四)沉积环境对15-3#煤层煤质的影响

15#煤成煤时的海侵是由南东向北西方向[2]，而煤质在沉积时受海水影响最大的是硫酸盐硫和有机硫，从15-3#煤层的硫酸盐硫和有机硫等的钻孔数据可以看出，15-3#煤层中的硫酸盐硫和有机硫的展布规律由东南部向北西方向呈递减趋势，明显受到了海水影响。

四、顶底板岩性对煤质的影响

泥岩与细粒砂岩相比，泥岩一般作为隔水层，细粒砂岩作为含水层。在成岩作用中或者成岩之后，顶板长期与煤岩接触，可能在扩散作用和水流的渗透影响下，顶板中的物质运移到煤岩中，使得顶板为细粒砂岩的煤岩中水分、灰分、挥发分、钍富集，全硫分、硫化物硫含量相对较低；锗属于煤中的可溶组分，可能由循环水将其从煤层中带出，所以顶板为细粒砂岩的煤岩中锗含量较低。

五、结束语

针对我国煤炭利用方式粗放、能效低的问题，研究煤炭的沉积环境，可以有效预测煤层煤质，从而有选择性的开采高价值煤层，做到环境保护与资源开放的齐头并进。