贵州省镇宁县大营煤矿硫分特征及沉积环境研究

刘学武

摘要：介绍了大营煤矿区地质、含煤地层岩相组合、煤层及煤质特征概况，对可采煤层硫元素质量分级、可采煤层形态硫、硫分在垂向及水平面上的变化规律等方面进行煤中硫元素的分析，并结合矿区黄铁矿赋存状态对该区煤矿的沉积环境进行讨论，指出区内可采煤层在成煤时处于与海水有关的三角洲、泻湖等泥炭沼泽环境。

关键词：煤矿;煤层;煤质特征;煤中硫;沉积环境

贵州是我国统一规划的云贵煤炭生产基地的主要省份，该基地煤炭大部分可以调出供应周边的中南及东部沿海地区。煤炭资源的勘查与研究对资源的开发与生态环境的保护起到积极的作用，笔者通过对大营煤矿的勘探工作，对煤中硫分进行分析评价，对矿区煤炭的沉积环境进行讨论。

1.矿区地质概况

矿区在大地构造单元上属扬子陆块黔北隆起六盘水断陷威宁北西向构造变形区东侧，大煤山背斜中段南西翼，背斜呈北北西向展布，矿区内地层倾向南西，倾角8°-20°，发育两条正断层（F1、F2），对可采煤层有破坏。矿区出露地层有二叠系上统峨眉山玄武岩组、龙潭组、长兴一大隆组，三叠系下统夜郎组第一段及第四系。出露岩性主要为玄武岩类、碳酸盐岩类及碎屑岩类。

2.含煤地层岩相组合特征

区内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P31），底部与峨眉山玄武岩呈假整合接触，顶与长兴组整合接触。中上部为灰、深灰、灰黑色薄至中层粘土岩、粉砂质粘土岩，灰色中至厚层粉砂岩、含钙质细粒岩屑砂岩夹含砾砂岩、灰岩及煤层;底部为灰、深灰色中厚层中灰岩夹深灰色薄层状粘土岩及煤线。具条带、条纹构造，发育水平层理、波状层理、脉状层理、透镜状层理。有稳定或较稳定的灰岩标志层4层，含煤12层-20层，其中可采煤层3层，均位于龙潭组中部，即C7、C10、C17煤层。该组厚度460m-5lOm，平均厚486m。主要由泥炭沼泽相、分流河道相、前三角洲、三角洲前缘相及沼泽相组成。垂相上，分为三种岩性组合，煤系地层底界至C17煤层底，平均厚146.69m，为前三角洲相和三角洲前缘相组成，不含可采煤层;C17煤层底至B1标志层底，此段平均厚度169.75m，由前三角洲相及泥炭沼泽相组成，含可采煤层3层;B1标志层顶至长兴一大隆组底界，平均厚度98.60m，为三角洲的废弃期，发育潮坪相、潮道相及泄湖相，不含可采煤层。

3.煤层特征

矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P31），共含煤（线）12层-20层，煤层平均总厚10.5lm，含煤系数0.023%;含可采煤层3层，煤层平均总厚5.3lm，可采含煤系数0.01%，其中单层厚度大于0.8m的全区可采煤层3层，可采煤层编号由上至下编号为C7、C10、C17。各可采煤层稳定性参数、评价情况、分布及组合特征详见表1。

4.煤质特征

区内煤的颜色为黑色一灰黑色，光泽以玻璃光泽为主，次为沥青光泽，少量似金属光泽;形状以碎块状、粉状为主;结构以细一中条带状结构;硬度为半坚硬、松软状;内生和外生裂隙发育，充填有薄膜状及网格状方解石;断口以参差状为主，少数为平坦状及贝壳状;黄铁矿为结核状、星散状，分布不均。宏观煤岩类型：区内各煤层多以半亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤和丝炭条带，煤岩类型主要为半亮型煤、半暗型煤，少量半亮一半暗型煤和暗淡型煤。煤的显微煤岩组分由有机组分和无机组分组成，有机组分主要分为镜质组和惰质组两大类;无机组分主要以氧化物类矿物为主，粘土类及硫化物类矿物次之，含少量的碳酸盐类矿物;各煤层变质程度均为贫煤（PM）。区内可采煤层属中灰分、低挥发份、高硫煤、中热值发热量煤，各可采煤层的煤质特征详见表2。

5.煤中硫分分析与评价

5.1可采煤层硫元素质量分级

各可采煤层硫分特征、降硫率及质量分级统计见表3。

从表3得出，原煤干燥基含硫量为1. 84%-18.41%，全区平均值为5.62%。浮煤干燥基含硫量为1.39% -5.29%，全区平均值为3.02%。根据《煤炭质量分级》GB/T15224-2010第2部分：硫分的规定，矿区内可采煤层均属高硫煤，浮煤全硫与原煤全硫的比值（Sop）为0.53-0.55，全区为0.54。各煤层降硫率为45%-47%，全区平均降硫率为46%。区内可采煤层理论脱硫的预测参数Sop为0.54，可获得46%的脱硫率，因此区内可采煤层属较难脱硫煤。

5.2可采煤层形态硫分析

全区形态硫分析统计见表4。

在分析形态硫的31件样品中，全硫（St，d）平均含量为4.7go-/o，硫化铁硫（Sp，d）含量为3.85%，占总硫分的80.37%，硫酸盐硫（Ss，d）含量为0.17%，占总硫分的3.56%，有机硫（So，d）含量为0.77%，占总硫分的16.07%。说明原煤中的硫主要以硫化铁的形态存在，说明原煤中的硫易洗选。

5.3可采煤层硫分变化规律

（1）硫分在垂向上的变化规律。大营煤矿区可采煤层硫分垂向上变化关系见图1。由图1可看出上部煤层硫分含量较低，中部煤层硫分较高，C10煤层以下硫分降低，变化较大。

（2）硫分在水平面上的变化规律。C7煤层硫分为2.57% -6.95%，平均为3.94%，属高硫煤。全区大部分为高硫煤，硫分分布在平面上变化较小;C10煤层原煤硫分为2.07% -10.00%，平均6.20%，属高硫煤，硫分分布趋势在平面上表现为矿区中部高，往北西、南东变低;C17煤层原煤硫分为1 .84%-18.41%，平均5.65%，属高硫煤，硫分分布趋势在平面上表现为矿区中部低，往北西增高。

6.成煤环境讨论

通常认为煤中硫与沉积环境相关，陆相区煤中硫含量最低，海陆交互相次之，海相区则更高。矿区内煤层均属高硫煤，硫的存在形式以硫化物硫为主，硫化物矿物为黄铁矿，黄铁矿以结核状、细脉状、微细粒浸染状赋存于煤层中。硫铁矿的形成是在泥炭化过程中，S042-在还原细菌作用下还原成H2S，H2S再与泥炭中Fe2+结合形成硫铁矿，可见在泥炭化早期海水的浸入是高硫煤形成的重要条件。从各可采煤层硫分特征及分布规律中可得出，区内煤层的成煤环境主要是与海水有关的三角洲相、泻湖相等的泥炭沼泽环境。

7.结语

贵州省镇宁县大营煤矿可采煤层均属高硫煤，煤中的硫主要以硫化铁的形态存在，易洗选。在今后开发过程中应采取相关洗选措施，从源头减少S02的排放，以达到资源开发与生态环境保护相协调的目的;区内煤层的成煤环境主要是与海水有关的三角洲相、泻湖相等的泥炭沼泽环境。

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