青海省绿草沟煤矿石门沟组G煤组煤岩煤质特征研究

鲍文广，刘 腾，王雪莹

(1.青海煤炭地质勘查院，青海 西宁 810001；2.青海煤炭地质局，青海 西宁 810001)

经过多年的煤田地质勘探，地质工作者对柴北缘石门沟组含煤地层的沉积地层、聚煤规律等进行了系统研究，并取得了较为丰富的成果[1-3]。然而，由于绿草沟煤矿地质构造条件复杂，矿区的聚煤规律和控煤构造研究程度较低[4-6]，特别是对矿区内石门沟组主要可采煤层(G煤组)的煤岩煤质特征研究比较薄弱。本文通过收集本区以往各类地质勘查报告中的煤样测试报告，并对本次采集的石门沟组G煤组煤岩煤样进行了系统整理和详细分析，全面

阐述了绿草沟煤矿石门沟组G煤组的煤岩、煤质特征。

1 地质背景

绿草沟煤矿位于青海省海西州境内，柴北缘中段，行政隶属大柴旦行委管辖。总体位于达肯大坂山前逆冲带上，构造形态为被数条逆冲断层组成的叠瓦式逆冲断层系统切割控制的北翼倒转的不对称向斜[6]。研究区东西长约7.46 km，南北宽约0.80 km，面积5.96 km2，见图1。(据云启成等2017年修编)。

根据区域地质资料与钻孔揭露情况，研究区地层由老至新为下元古界、中生界侏罗系、古近系、新近系及第四系。其中，中生界中侏罗统为研究区主要含煤地层，可划分2个组4个岩段，分别为中侏罗统大煤沟组含煤段(J2d2)，含可采的F煤组，揭露厚度45.30～153.95 m；中侏罗统石门沟组含煤段(J2s1)，含主要可采煤层G煤组，厚度175.98～377.06 m，与下伏中侏罗统大煤沟组为整合接触，或直接不整合接触于基底之上[4-6]。

图1 研究区地质构造简图

2 采样与分析

本次研究在各项工程实施过程中加强了对各类样品的采集和测试工作。主要通过施工的钻孔及槽探工程，采取煤样80件，并收集以往在研究区预查和普查工作中采集的煤样28件及3个钻孔煤质资料(ZK17～1、ZK21～1、ZK21～2)进行系统总结和分析研究。

采样测试完全遵循《煤样的制备方法》(GB/T 474-2008)、《煤炭资源勘查煤质评价规范》(MT/T1090-2009)、《煤的工业分析方法》(GB/T 212-2008)、《煤中全硫的测定方法》(GB/T 214-2007)、《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》(GB/T 6948-1998)等现行国家标准进行。所有煤样由具备青海省资质认定证书、计量认定证书CMA资质及司法鉴定许可证书的青海省煤炭产品质量监督检验站完成测试。检测报告质量合格，数据准确可靠。

3 煤的物理性质

石门沟组G煤组为研究区主要可采煤层，由浅至深分为G3、G2上、G2下、G1等4层煤层，各煤层物理特征如下。

3.1 G3煤层

黑色，弱沥青光泽，内生裂隙不发育，条带均一状结构，块状构造为主，层状构造次之，参差状断口，条痕色为灰褐色，煤质地较坚硬。

3.2 G2上煤层

黑色，弱沥青光泽，条痕色为黑褐色，内生裂隙不发育，条带状结构，粉末状-碎块状，阶梯状断口，松软易破碎，易染指。

3.3 G2下煤层

黑色，沥青光泽，粉末状-块状，条痕色为黑褐色，内生裂隙不发育，条带状结构，块状构造，阶梯状断口，结构均一，性脆，易染指。

3.4 G1煤层

黑色，沥青光泽，粉末-碎粒状，表面见有少量黄铁矿晶粒，性脆、松软易破碎。该煤层含1～5层夹矸。

4 宏观煤岩类型

研究区内各煤层宏观煤岩组成以亮煤为主，暗煤次之，其宏观煤岩类型为半亮型煤。其中：G3煤层以亮煤为主，暗煤次之，为半暗型煤；G2上煤层以亮煤为主，含少量暗煤，为半亮型煤；G2下煤层以亮煤为主，暗煤次之，为半亮型煤；G1煤层以亮煤为主，为半亮型煤。

5 煤质特征及变化规律

研究区原煤、浮煤的灰分按(GB/T 15224.1-2018)进行评价，挥发分按《中华人民共和国煤炭行业标准》(MT/T 849-2000)进行评价，硫分按(GB/T15224.2-2010)进行评价。

5.1 化学组成

G3煤层：原煤灰分值(Ad)变化范围为5.05%～23.36%，平均为13.28%，属低灰煤；浮煤挥发分(Vdaf)变化范围为37.38%～44.61%，平均为41.42%，属于高挥发分煤；原煤全硫(St.d)为0.18%～2.61%，平均为0.93%，属低硫煤。

G2上煤层：原煤灰分值(Ad)变化范围为2.24%～27.48%，平均为14.19%，属低灰煤；浮煤挥发分(Vdaf)变化范围为35.49%～45.47%，平均为39.92%，属于高挥发分煤；原煤全硫(St.d)为0.26%～3.55%，平均为1.01%，属中硫煤。

G2下煤层：原煤灰分值(Ad)变化范围为2.79%～26.88%，平均为14.17%，为低灰煤；浮煤挥发分(Vdaf)变化范围为25.50%～51.72%，平均为39.14%，属于高挥发分煤；原煤硫分值(St.d)变化范围在0.13%～2.98%，平均0.77%，属低硫煤。

G1煤层：原煤灰分值(Ad)变化范围为6.64%～27.16%，平均为14.73%，属低灰煤；浮煤挥发分(Vdaf)变化范围为32.77%～57.72%，平均为40.38%，属于高挥发分煤；原煤全硫(St.d)变化范围在0.12%～1.42%，平均为0.59%，属低硫煤。

总体G煤组的各煤层化学性质指标变化不大，其中G1煤层原煤灰分(Ad)较其他各煤层偏高，原煤挥发分(Vdaf)较其他各煤层偏低，见表1。从G煤组各煤层硫分值变化范围，看各煤层原煤以低硫煤为主，仅G2上煤层原煤全硫(St.d)为0.26%～3.55%，平均为1.01%，属中硫煤[7-10]。

表1 煤质分析成果

5.2 发热量

发热量是评价煤炭的重要工业指标，据煤炭发热量标准(GB/T 15224.3-2010)，本次对采集的煤样发热量测试结果进行了系统分析，结合收集并换算的以往部分见煤点发热量成果数据，对研究区G煤组的各煤层分述如下，见表2。

表2 发热量测试综合成果

G3煤层原煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为19.22～28.10 MJ/kg，平均为24.88 MJ/kg，属中高发热量煤。

G2上煤层原煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为21.92～28.73 MJ/kg，平均为25.83 MJ/kg，属中高发热量煤。

G2下煤层原煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为19.85～31.27 MJ/kg，平均为25.57 MJ/kg，属中高发热量煤。

G1煤层原煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为17.90～29.04 MJ/kg，平均为24.95 MJ/kg，属中高发热量煤。

5.3 粘结性

本次对研究区内G煤组38件煤样进行了粘结指数测试，各煤层的焦渣特征均在2～4之间，粘结指数均为0，均属不粘结煤。

6 煤 类

参照现行《中国煤炭分类》方案中的浮煤干燥无灰基挥发分、焦渣特征、粘结指数等煤类划分指标，结合本次煤样化验测试成果，将绿草沟煤矿G煤组各煤层煤类做如下划分：

G3煤层浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)为37.38%～44.61%，粘结指数平均为0，属长焰煤。

G2上煤层浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)为35.49%～45.47%，平均值39.92%，粘结指数平均为0，属长焰煤。

G2下煤层浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)25.50%～51.72%，平均值为39.19%，粘结指数平均为0，属长焰煤，局部不粘煤。

G1煤层浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)32.77%～57.72%，平均值为40.38%，粘结指数平均为0，属长焰煤，局部不粘煤。

7 结 语

1) 根据可采煤层煤质指标确定，绿草沟煤矿G煤组各煤层宏观煤岩类型以半亮型煤为主(G2上、G2下、G1煤层)，显微煤岩组分以惰质组为主，属于低-中镜质组、低阶烟煤，G3煤层为半暗型煤。从G煤组各煤层硫分值变化范围看各煤层原煤以低硫煤为主，仅G2上煤层原煤全硫(St.d)为0.26%～3.55%，平均为1.01%，属中硫煤。

2) G3煤层为低灰(5.05%～23.36%)、高挥发分(37.38%～44.61%)、低硫分(0.18%～2.61%)的中高发热量(19.22～28.10 MJ/kg)长焰煤；G2上煤层为低灰(2.24%～27.48%)、高挥发分(35.49%～45.47%)、中硫分(0.26%～3.55%)的中高发热量(21.92～28.73 MJ/kg)长焰煤；G2下煤层为低灰(2.79%～26.88%)、高挥发分(25.50%～51.72%)、低硫分(0.13%～2.98%)的中高发热量(19.85～31.27 MJ/kg)长焰煤、不粘煤；G1煤层为低灰(6.64%～27.16%)、高挥发分(32.77%～57.72%)、低硫分(0.12%～1.42%)的中高发热量(17.90～29.04 MJ/kg)长焰煤、不粘煤。