大方理化煤矿煤质特征及可选性研究

2011-01-20肖正辉陈朝玉

中国矿业 2011年8期

周娉，崔彬，肖正辉，陈朝玉

(1.中国地质大学(北京)，北京 100083；2.湖南工程学院，湖南湘潭 411104; 3.湖南科技大学，湖南湘潭 411102)

位于黔西北中部的大方县理化煤矿煤炭远景储量数亿万吨，是大方县内最主要的煤矿之一，它对当地的工业、民用和国民经济的发展起着十分重要的作用。然而，通过普查工作发现，该矿区的煤质特征差异较大，而以往没有对硫分、灰分很高的燃煤进行合理利用，更没有对燃煤可选性作过系统分析，一直停留在滥开、滥采、滥用阶段。为有效利用煤炭资源，减轻大气污染，有必要开展理化煤矿煤质特征及可选性研究。

1 理化煤矿地质概况

研究区的大地构造位置位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区内。矿区内构造形迹为一系列北东、北北东向的背斜、向斜。在各背斜、向斜核部，大多发育走向与褶皱轴向平行或近于平行的走向逆断层，部分切穿褶皱一翼，其断距一般较大，断面倾角为45°～65°。在各褶皱翼部，时有走向断层发育。

矿区内地表出露地层均为三叠系，隐伏地层主要为二叠系，即二叠系中统茅口组(P2m)、上统峨眉山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3l)、长兴组(P3c)、大隆组(P3d)，其次是三叠系下统夜郎组一、二、三段(T1y1～3)、嘉陵江组一、二、三、四、五段(T1j1～5)、三叠系中统关岭组一、二段(T2g1～2)和第四系(Q)。

矿区内含煤岩系为上二叠统龙潭组，共含煤16～29层，煤层总厚度17.15 m，含煤率8.71%，其中有可采，局部可采煤层4层，自上而下编号为M4、M6、M12、M16，纯煤总厚度6.95 m。根据各煤层的厚度、结构及煤质变化特点，区内的可采、局部可采煤层中，以M12、M16煤层为稳定煤层，其他为较稳定煤层。

2 理化煤矿燃煤的煤岩煤质特征

2.1 煤岩特征

矿区内煤层的宏观煤岩特征主要表现为：煤层为半暗至半亮型煤，中至宽条带状结构为主，局部为细条带状结构。煤以块状为主，少量呈碎块状、碎粒状。各主采煤层的煤岩显微组分以镜质组为主，平均在70%以上。

2.2 煤质特征

大方理化煤矿各煤层的煤样工业分析结果，如表1所示。可以看出，各主采煤层的硫分含量差异较大。M4煤层原煤灰分平均为24.44%，全硫平均为3.21%，属中灰、富硫煤。M6煤层原煤灰分平均为21.03%，全硫平均为2.24%，属中灰、中硫煤。M12煤层原煤灰分平均为16.42%，全硫平均为0.77%，属中灰、特低硫煤。M16煤层原煤灰分平均为18.05%，全硫平均为1.04%，属中灰、低硫煤。

大方理化煤矿原煤灰成分以硅铝氧化物为主，约占72.05%～82.28%,次为三氧化二铁和氧化钙，占9.13%～200.41%(表2)。

表1 理化煤矿煤层煤样工业分析结果表

表2 理化煤矿各煤层原煤灰成分分析结果表

大方理化煤矿各煤层原煤中形态硫的组成特征，如表3所示。不难看出，M4、M6煤层中的硫主要为黄铁矿硫，占全硫总含量的85%以上，表明黄铁矿对全硫的贡献较大。与M4、M6煤层相比，M12、M16煤层中的黄铁矿硫所占全硫比例有明显降低，而有机硫所占比例则有显著增大。

2.3 煤岩煤质与沉积环境的关系分析

表3 理化煤矿原煤中形态硫组成表

3 煤的可选性

中煤产率是评价煤可选性的一个技术指标[5]。它是指煤样在各级比重液中进行浮沉试验时，1.4～1.8比重级间的浮煤产率。中煤产率愈高，煤的可选性愈差[6]。理化煤矿M4、M6、M12、M16煤层煤芯样的简易浮沉试验结果，如表4所示。不难看出，四个可采煤层的中煤产率为70.04%～89.17%，平均约80%。根据中煤产率评价煤的可选性标准[5-6]，该矿区主采煤层均属极难选煤。造成该矿区煤极难选的原因主要表现在以下几个方面：一是煤中矿物组分一般以细小的黏土矿物为主，黄铁矿次之，且黄铁矿多呈细粒状、细粒浸染状分布，这种煤炭难洗选[6]；二是煤岩组成对煤可选性的影响。从理论上说，镜煤、亮煤多的煤，一般易选，而暗煤、丝炭多的煤一般较难选[7]。该矿区煤层多为半暗至半亮型煤，可能也是其煤极难选的原因之一。