广西尧蒙勘查区煤炭地质与煤质特征分析

张嘉宁 杨欣欣

（1.中国煤炭地质总局第二勘探局，河北 涿州 072750；2.黑龙江省能源地质测试研究院，黑龙江 哈尔滨 150046）

广西环江县尧蒙勘查区煤炭资源普查环江县的北西30°方向，距环江县城约50 km，由川山镇至环江县城为四级公路，距川山镇约15 km，有简易公路与川山镇相通，交通比较方便。地理坐标：东经108°01′30″～108°05′45″，北纬25°06′30″～25°10′45″。地貌为低山侵蚀山地，地形中等切割，最低海拔262.0 m，最高海拔837.4 m，相对高差575.4 m，植被较多。属亚热带气候，雨量充足。地表溶洞、漏斗较为发育。大环江从东北角流入矿区，与支流汇合后向东南方向流出矿区。

1 区域地质背景

红山─茂兰含煤盆地位于江南古陆的西南缘，桂北古隆起西南端与桂中凹陷北端的结合部，古地理属早石炭纪早期江南古陆西南红茂～宜山大型聚煤拗陷盆地成煤带。早石炭纪早期江南古陆的隆起控制了本区含煤岩系的形成，印支运动期控制着煤系的形态，燕山造山时期桂北地壳整体上升，煤系地层大多被剥蚀，而桂西北上升相对较小，其内大部分含煤系地层保存较完好，主要保存于茂兰向斜、红山向斜和明伦向斜相互平行北北东向的向斜内[1]。尧蒙勘查区属红茂煤田茂兰向斜东翼东南部，其内主要含煤岩系—下石炭统寺门组（C1s）保存较完好，目前勘查开发程度较低，具有较好前景。

红茂煤田由茂兰煤矿区、红山煤矿区组成，位于我国东部新华厦系第三隆起带南缘，广西山字型构造马蹄盾地的桂西北褶皱带，南丹—河池—环江环形断裂带中部，小环江区域性大断裂西面，主要由北—北北东向排列的二个背斜和三个向斜组成。区域内主要发育北北东走向、北西走向两组断裂，见少量规模较小北东向断层。区域内矿产主要有煤矿，其次为石灰石、滑石、铅锌矿、硫铁矿、褐铁矿及铜矿等矿产分布。区内基岩出露一般，依次出露地层有：下石炭统英塘组（C1yt）、黄金组（C1h）、寺门组（C1s）、罗城组（C1l）、中石炭统大埔组（C2d） 、第四系（Q）。勘查区位于茂兰向斜东翼东南部的尧蒙—白丹一带，红山矿区和跑马滩矿区西南面，总体构造形态为背斜构造，地层走向NE35°，倾角一般在25°～40°之间。受区域构造的影响，该区发育有四条正断层（编号为F1、F2、F3、F4），断层呈北东至南西展布及北西至南东展布。

2 勘查区地层及含煤性特征

勘查区内各段岩性不同，罗城组主要岩性为中厚层状微～细晶灰岩、白云质灰岩，夹钙质泥岩和泥质砂岩，过渡到寺门组相变为薄至中厚层状的灰岩夹泥岩和薄煤或炭质泥岩，而下部黄金组则为灰、黑色的薄层至厚层状灰岩或泥质灰岩和钙质泥岩，英塘组为多重复砂、泥岩沉积旋回组合。根据地层的沉积旋回，罗城组（C1l）作为全区的大对比标志层，罗城组底界作为对比基线，然后根据各组岩性以及地球物理测井曲线等特征进行煤层对比[2]。

勘查区含煤地层主要有下石炭统寺门组（C1s）和英塘组（C1yt）。

（1）寺门组（C1s）含煤地层为勘查区主要含煤地层，本次勘查主要目的层。区内从北东至南西均有分布，岩性以灰色、深灰色中厚～厚层状灰岩、泥灰岩为主，灰色、深灰色、浅灰色泥岩、砂质泥岩次之，灰岩中夹有薄层泥岩，见少量砂岩、炭质泥岩、煤层。该段地层厚200.45～333.45 m，平均约254.00 m。含薄煤层1层（编号Ⅰ煤），含煤系数为0.11%，本次勘查工程点见煤厚度均不可采。Ⅰ煤层为本区寺门组唯一含煤，该煤层位于本段中上部，上距罗城组（C1l）底界约105.60 m，下距黄金组（C1h）顶界约174 m。厚度0～0.31 m，结构简单，层位不稳定，厚度变化大，分布不连续，局部地段相变为炭质泥岩，属不稳定煤层，全区不可采。

（2）英塘组（C1yt）含煤地层，区内分布于F2断层以东，主要以灰色、灰黄色泥岩和砂岩组成的多旋回韵律构造，地层厚度160.00～280.20 m。含煤性差，该段中上部夹3至7层薄层煤线及炭质泥岩，层位不稳定，本区内不可采。该段区域主要分布于明伦向斜和红山向斜中[3]，岩性以灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹灰色、灰白色石英砂岩和煤层等组成。在红山向斜中英塘组（C1yt）下部含数层薄煤线和炭质泥岩，层位不稳定，为不可采煤层；在明伦向斜北部英塘组（C1yt）下部含2～5层薄煤层或煤线，含煤系数约0.58%，含局部可采（E煤层）一层，E煤层在塘甲煤矿、雅京煤矿发育比较好，层位稳定，厚度0～1.72 m，在塘甲、豹山一带达到可采，在本区相变为炭质泥岩或含炭泥岩。

3 勘查区煤质特征

3.1 煤的物理性质

I煤层：灰黑色～黑色，条痕为灰黑色，似金属光泽，属半亮煤，硬度较大，结构简单，以镜煤或亮煤为主，贝壳状断口，均一状结构为主，层状构造。视密度为1.41～1.90 t/m3，平均1.64 t/m3。

3.2 煤的化学性质

本勘查区主要煤层为Ⅰ煤，其工业分析结果为：Ⅰ煤原煤空气干燥基水分（Mad）为0.76%～5.76%，平均2.48%。Ⅰ煤浮煤空气干燥基水分（Mad）为0.40%～6.78%，平均2.50%。Ⅰ煤属低水分煤。Ⅰ煤原煤干燥基灰分（Ad）为12.59%～43.81%，平均27.11%。Ⅰ煤浮煤干燥基灰分（Ad）为4.29%～14.11%，平均11.11%。Ⅰ煤层属中灰煤。Ⅰ煤原煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）为7.51%～43.81%，平均28.46%。Ⅰ煤浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）为7.53%～38.43%，平均18.69%。Ⅰ煤层属中高挥发分煤。本勘查区内Ⅰ煤层属于低水分、中灰、中高挥发分煤。当Ⅰ煤层干燥基原煤低位发热量（Qnet.d）为21.5 MJ/kg时，浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）平均为7.53%～9.78%，Ⅰ煤层煤类为烟煤（YM）。

本次勘查工作对可见煤层抽取6个样品进行了元素分析。获得Ⅰ煤层的元素分析结果，其中煤中碳（Cad）的含量为44.49%～77.90%，平均值为56.87%；氢（Had）的含量1.72%～3.20%，平均值为2.44%；氮（Nad）的含量为0.50%～0.72%，平均值为0.57%；氧（Oad）的含量为0.53%～19.60%，平均值为8.14%。

勘查区内煤中有害元素主要为硫、磷、砷等元素，这些元素随煤层的开采和利用，对人畜和生态及工农业生产都有不同程度的影响[4]。其中原煤全硫（St,d）含量为1.02%～5.98%，平均值为2.99%，属中高硫煤（浅部煤层含硫稍高）（MHS）；煤中有机硫（So,d）成分平均为0.54%，其中的有机硫部分洗选也不能排除，煤燃烧后以氧化硫气体形式排放至大气中，一定程度地造成空气污染。其中煤中磷（P,d）的范围0.001%～0.018%，平均值0.008%，属于特低磷煤（LP）；煤中砷（As,d）的范围为3×10-6～12×10-6，平均值为6.33×10-6，属于二级含砷煤，普遍低于燃烧用煤对砷含量的限制。据钻孔测井资料，勘查区内各组地层岩石天然放射性强度一般在0.12～2.18 Pa/kg之间，煤层0.66～1.03 Pa/kg之间，煤层及煤矸石的天然放射性不会对人体造成影响。

经对Ⅰ煤层样品测试获得Ⅰ煤层干燥基原煤低位发热量（Qnet.d）为15.90～30.13 MJ/kg，平均值20.69 MJ/kg；高位发热量（Qgr.d）为16.46～30.81 MJ/kg，平均值21.25 MJ/kg，属于低热值煤。煤层的煤灰成分以SiO2为主，约占65.17%～9.98%，平均37.69%；其次是CaO（19.29%）、Fe2O3（15.10%）、AL2O3（11.97%）、SO3（11.26%）；MgO（2.32%）、TiO2（0.77%）和P2O5（0.07%）的含量较少。煤层的灰熔点较高，Ⅰ煤层变形温度（DT）平均为1133 ℃，软化温度（ST）平均为1228 ℃，流动温度（FT）平均为1314 ℃，属较低软化温度灰（RLST）、中等流动温度灰煤（MFT）[5]。

4 煤层顶、底板岩性及地温特征

本区煤层顶底板岩性以薄层层状泥岩或厚层灰岩为主，局部地段为粉砂质泥岩。泥岩RQD值为30.70%～64.51%，岩石质量劣的～好的，岩体完整性差～较完整，属软弱岩石；灰岩RQD值为87.10%～92.45%，岩石质量极好的，岩体完整，坚硬岩类。总体上，顶板属泥岩地段，吸水膨胀，易变形垮塌，顶板属于易冒落～中等冒落岩石，易发生底鼓。

根据测温结果分析，地温梯度平均为2.96℃/100 m，属正常地温梯度，无异常区。勘查区40～100 m为恒温区，温度平均为22.15 ℃，100 m以下为增温带，深度为500 m时地温为33.60 ℃，属正常温区。

5 结论

（1）初步查明了尧蒙勘查区位于红茂煤田茂兰向斜东翼东南部，总体构造形态为背斜构造，地层走向北东至南西向，倾角一般25～35°；局部由于受构造影响，地层产状有所变化。

（2）初步查明了寺门组（C1s）发育1层煤线或炭质泥岩，厚度均达不到可采，分布不连续不稳定，局部地段相变为炭质泥岩。

（3）本勘查区断裂较发育，构造复杂，寺门煤系地层沉积厚度大于红山矿区和明伦矿区寺门煤系地层，岩性相变为以灰岩为主，含煤性变差，勘查主要煤层Ⅰ煤层连续性差，属不稳定煤层。