贵州省毕节地区某井田地质特征及煤质研究与评价

贵州省毕节地区某井田地质特征及煤质研究与评价

作者：何树伦

来源：《科学与技术》2014年第07期

[摘要] 毕节地区某井田位于大方背斜东翼南段，含煤地层为二叠系上统龙潭组，可采煤层共九层，主要可采煤层全区可采，煤层较稳定，发热量高、灰分低、有害组分含量低，煤类属无烟煤，是良好的动力用煤。

[关键词]二叠系；龙潭组；含煤地层；断层；无烟煤；发热量；煤质、地质特征

毕节地区某井田位于贵州省毕节地区大方县境内，位于大方背斜东翼南部，本井田煤炭资源丰富，含煤面积广，煤质优，煤炭资源储量达到大型规模。 1 区域地质特征

区域构造发展大致从中奥陶世至中晚石炭世隆起为陆，地层缺失沉积，仅早石炭世在东部有沉积；晚古生代晚期至中生代早期接受沉积后，中生代晚期的白垩纪、第三纪又一次上升为陆，缺失沉积。区内现今构造形迹主要定型于燕山运动，褶皱以北北东向为主，南部有东西向，北部有北东和近南北向褶皱。毕节地区某井田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的南缘，属北东向的大方背斜构造，核部出露茅口组、峨嵋山玄武岩组，两翼为上二叠系至三叠系地层。西翼产状较陡，为15～38°；东翼较缓，为5～20°。 2 井田地质特征 2.1 地层

井田出露地层有二叠系中统茅口组、上统峨嵋山玄武岩组、龙潭组和长兴组；三叠系下统夜郎组、永宁镇组及第四系，见表1。

井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组。主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤层组成，含6上、6中、6下、7、14、24、28、29、33号可采煤层。含腕足类及瓣鳃类动物化石，产大量植物化石，见栉羊齿Pecopteris Brongninart sp.及蕉羊齿Compsopteris Zalessky sp.等。厚度186.48～221.96m，平均202.99m。与下伏地层峨嵋山玄武岩组呈假整合接触。

本组地层根据厚度、岩性及对比标志可分为上段（P3l3）、中段（P3l2）、下段（P3l1）：

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

上段（P3l3）：主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩组成，含6上、6中、6下、7号可采煤层。厚度53.22～86.28m，平均75.03m。发育潮坪相、潮道相及泻湖相，以沉积煤层厚度大、间距小、变化大、硫分高为特征。

中段（P3l2）：由较多薄煤层及较厚的砂岩及泥岩组成，含14号可采煤层。厚度50.24～85.04m，平均61.72m。发育分流河道相、泥炭沼泽相、沼泽相、砂洲砂坝相。

下段（P3l1）：由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及煤组成，含24、28、29、33号可采煤层。厚度51.63～78.66m，平均66.96m。发育前三角洲、三角洲前缘相、砂洲砂坝相、沼泽相。

2.2 井田构造及岩浆岩

井田位于大方背斜东翼南段，地层走向为北东～南西，倾向140°～160°，倾角8°～25°，平均为12°。井田内次一级褶曲不发育，断层主要发育于南西部边界附近及中部，部分断层对井田内含煤地层有一定影响。

井田发育的岩浆岩为峨嵋山玄武岩组玄武岩，属火山喷发沉积岩，分布于矿区北部大方背斜核部，呈似层状产出。该玄武岩组为龙潭组含煤地层的沉积基底，对含煤地层的沉积岩性、岩相及含煤性等影响较大，对含煤地层无破坏作用。

构造复杂程度评定：毕节地区某井田为简单的单斜构造，地层倾角较缓，含煤地层沿走向及倾向的产状变化不大，断层主要分布在毕节地区某井田南东部边缘地带，数量较少，岩浆岩对含煤地层无破坏作用，因此，确定井田构造复杂程度为中等类型。 3 井田煤层特征 3.1 含煤性

龙潭组含煤地层平均厚度202.99m，含煤25～32层，一般为28层。煤层总厚19.36～30.41 m，平均25.15m，含煤系数12.39%。含可采煤层9层，可采煤层总厚8.18～16.11m，平均11.91m，可采含煤系数5.87%。可采煤层在煤系地层的上、中、下均有分布，以上部及下部较为集中。 3.2 可采煤层

区内可采煤层共有9层，即：6上、6中、6下、7、14、24、28、29、33号煤层，各可采煤层特征见表2。

表2 井田可采煤层稳定性特征表

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

煤层

号 全层厚度 可采性 厚度变化值 可采性 稳定程度 最小值--最大值

平均（m） 见煤点 可采率 N（%） 面积（km2） 可采 指数 P（%） 变异 系数

V（%） 稳定程 度指数 W（%） 总 点 数 可 采

点 总面积 可采 面积

6上 0.36--2.80

1.14（15） 15 10 67 9.28 7.02 76 47.44 27.00 大部可采 较稳定 6中 0.63--5.52

2.96（15） 15 14 93 9.28 9.20 99 34.31 7.54 全区可采 较稳定

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

6下 0.51--2.86

1.21（15） 15 11 73 9.30 7.58 82 42.46 25.73 大部可采 较稳定 7 0.18--1.64

0.83（16） 16 9 56 9.34 5.02 54 37.85 31.16 局部可采 不稳定 14 0.15--2.25

1.15（16） 16 12 75 9.47 7.38 78 49.32 31.49 大部可采 较稳定 24 0.20--1.56

0.77（15） 15 10 67 9.62 5.42 56 36.19 32.38 局部可采 不稳定 28 0.63--1.40

1.12（15） 15 14 93 9.69 9.62 99 16.13 10.67 全区可采 较稳定 29 0.42--0.94

0.76（15） 15 9 60 9.71 4.19 43 18.44 15.56 局部可采 不稳定 33 1.00--2.35

1.80（14） 14 14 100 9.79 9.75 100 17.68 7.60 全区可采 稳定 4 煤质研究与评价 4.1 煤岩特征

区内可采煤层为黑色，粉粒状和块状为主，少量碎块状、粒状，各煤层结构主要为中至细条带状，少量线理状；金属光泽为主，少量似金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽；断口主要为参差状，少量贝壳状、阶梯状、平坦状；内生和外生裂隙较发育，充填薄膜状、网格状、脉状方解石，含较多结核状、透镜状、浸染状、星点状、团块状黄铁矿。6中、28、33号煤层以粉粒状为主，少量块状、碎块状，性脆。6上、6下、7、14、24、29号煤层以块状为主，少量粉粒状和碎块状，较坚硬。

全区各煤层多以亮煤、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，半暗～半亮型煤，少量半亮～半暗型煤和暗淡型煤。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

区内各可采煤层镜煤反射率最小为3.56%（6上煤层），最大为3.67%（33号煤层）；显微硬度最小为32.7%（6上煤层），最大为37.0%（33号煤层），煤的变质阶段为Ⅶ1阶段。 4.2 煤的化学性质

各主要可采煤层煤质化验结果见表3。 4.2.1、水分（Mad）

全区各煤层原煤空气干燥基水分介于0.51%—8.77%之间，平均为1.93%。其中6上煤层平均值为1.95%，6中煤层为1.95%，6下煤层为1.89%，7号煤层为1.89%，14号煤层为1.94%，24号煤层为1.83%，28号煤层为1.76%，29号煤层为2.49%，33号煤层为1.87%，均属特低全水分煤（SLV）。 4.2.2、灰分（Ad）

全区各煤层原煤干燥基灰分产率介于7.31%—41.21%之间，平均为24.34%。其中6上煤层平均值为24.08%，6中煤层为25.53%，6下煤层为27.06%，7号煤层为22.64%，14号煤层为20.36%，24号煤层为19.14%，28号煤层为28.36%，29号煤层为22.94%，33号煤层为26.01%。

根据《煤炭质量分级 第1部分：灰分》（GB/T15224.1-2010）的规定，区内除24号煤层为低灰煤（LA）外，其余煤层均为中灰煤（MA）。 4.2.3、挥发分（Vdaf）

原煤干燥无灰基挥发分产率为5.15-16.96%。平均8.06%。其中6上煤层平均值为8.10%，6中煤层为9.01%，6下煤层为7.89%，7号煤层为7.29%，14号煤层为7.42%，24号煤层为8.06%，28号煤层为8.01%，29号煤层为8.77%，33号煤层为7.96%。根据《煤的挥发分产率分级》MT/T849-2000的规定，全区各主要可采煤层均属于特低挥发分煤（SLV）。 4.2.4、全硫（St，d）

各煤层原煤干燥基全硫为0.24-7.32%。平均1.55%。其中6上煤层平均值为2.86%，6中煤层为1.89%，6下煤层为1.56%，7号煤层为1.69%，14号煤层为2.19%，24号煤层为2.11%，28号煤层为0.64%，29号煤层为1.36%，33号煤层为0.41%。根据《煤炭质量分级 第2部分：硫分》（GB/T15224.2-2010）规定，6上、14和24煤为中高硫煤（MHS），6中、6下、7和29煤为中硫煤（MS），28煤为低硫煤（LS），33煤为特低硫煤（SLS）。 表3 可采煤层煤质特征表

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

煤 层

号 工业分析（%） 全硫（%） 发热量（MJ/kg） 有 害 元 素 煤类 Mad Ad Vdaf St，d Qgr. d Qnet.d As （10-6） F （10-6） Cl （%） P （%） 6上 0.70-3.33

1.95（10） 17.04-33.89 24.08（10） 6.61-11.67 8.10（10） 1.22-7.32 2.86（10） 22.14-29.24 26.50（10） 21.39-28.49 25.75（10） 1.3-7.1 3.9（5） 72-110 81（5） 0.009-0.044 0.019（5） 0.005-0.013 0.009（5） WY3 6中 0.61-3.41

1.95（14） 15.12-41.21

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

25.53（14） 7.40-16.96 9.01（14） 1.30-3.11 1.89（14） 18.77-33.69 26.03（14） 18.02-32.94 25.28（14） 0.7-5.9 3.3（8） 56-136 80（8） 0.009-0.052 0.016（8） 0.008-0.050 0.019（8） WY3 6下 0.65-2.92

1.89（10） 15.48-35.58 27.06（10） 6.55-9.05 7.89（10） 0.60-3.31 1.56（10） 22.03-29.61 25.38（10） 21.28-28.86 24.63（10） 1.1-5.0 3.2（5） 43-71 58（5） 0.009-0.016 0.013（5） 0.008-0.016 0.011（5） WY3 7 0.59-2.81

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

1.89（10） 18.18-31.03 22.64（10） 6.76-8.29 7.29（10） 0.52-3.44 1.69（10） 23.69-29.20 27.16（10） 22.94-28.45 26.41（10） 0.6-3.7 2.0（5） 43-89 57（5） 0.008-0.016 0.012（5） 0.006-0.013 0.010（5） WY3 14 0.91-2.90

1.94（13） 7.31-36.00 20.36（13） 6.25-8.76 7.42（13） 0.37-4.38 2.19（13） 21.93-29.77 27.03（13） 21.18-29.02 26.28（13） 1.1-14.4 5.4（8） 55-86 73（8） 0.009-0.018 0.014（8） 0.007-0.019 0.012（8） WY3 24 1.05-2.86

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

1.83（8） 14.47-23.59 19.14（8） 7.18-9.31 8.06（8） 1.50-3.02 2.11（8） 26.88-30.23 28.34（8） 26.13-29.48 27.59（8） 1.9-5.3 3.2（5） 63-84 71（5） 0.010-0.023 0.015（5） 0.006-0.010 0.008（5） WY3 28 0.51-2.85

1.76（14） 19.41-40.33 28.36（14） 7.15-9.53 8.01（14） 0.32-1.89 0.64（14） 20.84-28.40 25.06（14） 20.09-27.65 24.31（14） 0.5-2.4 1.3（9） 68-136 94（9） 0.009-0.029 0.014（9） 0.009-0.019 0.015（9） WY3 29 0.96-8.77

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2.49（9） 17.81-28.93 22.94（9） 6.49-11.61 8.77（9） 0.38-3.03 1.36（9） 21.33-28.56 25.68（9） 20.58-27.81 24.93（9） 2.6-8.1 4.4（6） 64-125 94（6） 0.009-0.017 0.012（6） 0.009-0.017 0.013（6） WY3 33 0.56-3.40

1.87（14） 18.17-35.84 26.01（14） 5.15-10.26 7.96（14） 0.24-0.75 0.41（14） 21.48-28.81 25.02（14） 20.73-28.06 24.27（14） 0.6-5.1 2.2（10） 58-222 145（10） 0.007-0.017 0.012（10） 0.012-0.018 0.014（10） WY3

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

全区 0.51-8.77 1.93（103） 7.31-41.21 24.34（103） 5.15-16.96 8.06（103） 0.24-7.32 1.55（103） 18.77-33.69 26.12（103） 18.02-32.94 25.28（103） 0.5-14.4 3.4（61） 43-222 89（61） 0.007-0.052 0.014（61） 0.005-0.050 0.013（61） WY3 4.2.5、有害元素

（1）原煤磷（P）：含量为0.005-0.050%，平均含量0.013%，根据《煤中有害元素含量分级 第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）规定：6上和24号煤层为特低磷煤（P-1），其余可采煤层为低磷分煤（P-2）。

（2）原煤氯（Cl）：含量为0.007-0.052%。平均含量0.014%，根据《煤中有害元素含量分级 第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）规定：各可采煤层均属特低氯煤（Cl-1）。 （3）原煤砷（As）：含量为0.5-14.4×10-6，平均含量3.4×10-6，根据《煤中砷含量分级》（MT/T803-1999）标准规定：14和29号煤层为一级含砷煤（ⅠAs），其余可采煤层为二级含砷煤（ⅡAs）。

（4）原煤氟（F）：含量为43-222×10-6，平均含量89×10-6。根据《煤中氟含量分级》MT/T966-2005的规定：区内6上、6中、28和29号煤层为低氟煤（LF），6下、7、14和24号煤层为特低氟煤（SLF），33号煤层为中氟煤（MF）。 4.3 灰分、硫分在垂向和平面上的变化规律

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

（1）灰分：原煤灰分在垂向上煤层自上而下，变化规律不明显，各煤层灰分产率差距不大，只14和24号煤层骤然减小，而在28号煤层其值增大，达28.36%。浮煤灰分在垂向上煤层自上而下，变化规律与原煤相似，仍在28号煤层处灰分略增大，但同一煤层灰分相较原煤明显减小。见图1。

（2）硫分：原煤硫分在垂向上煤层自上而下，大体上有逐渐减小的趋势，但在28和33号煤层硫分剧减。浮煤硫分变化规律与原煤相似，，因原煤中硫主要以硫铁矿硫形式存在，经洗选后易脱除，所以同煤层浮煤硫分小于原煤，且原煤硫分较大的煤层经洗选后减少的硫分越多。见图2。 4.4 煤 类

区内各可采煤层以浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）为标准来划分煤类，区内各可采煤层均为无烟煤三号（WY3），变质阶段为无烟煤Ⅶ1阶段。 图1 灰分垂向关系变化图图 图2 硫分垂向关系变化图 5 煤的加工技术性能 5.1 煤的工艺利用性能 5.1.1、煤的发热量

干燥基低位发热量平均值；6上煤25.75 MJ/kg 、6中煤25.28 MJ/kg、6下煤24.63 MJ/kg、7号煤26.41 MJ/kg、14号煤26.28 MJ/kg、24号煤27.59 MJ/kg、28号煤24.31 MJ/kg、29号煤24.93 MJ/kg、33号煤24.27 MJ/kg。

根据《煤炭质量分级 第3部分：发热量》GB/T 15224.3—2010的规定，区内除24号煤为高发热量煤（HQ）之外，其余煤层均为中高发热量煤（MHQ）。 5.1.2 煤灰熔融性

（1）灰熔融性软化温度（ST）：各可采煤层煤灰软化温度介于1100℃—1490℃之间，平均为1305℃。根据《煤灰软化温度分级标准》MT/T853.1-2000的规定，6上、6下、14、28和33为中等软化温度灰（MST），6中和7煤为较高软化温度灰（RHST），24和29号煤层为较低软化温度灰（RLST）。

（2）灰熔融性流动温度（FT）：煤灰融性流动温度为1190—>1500℃，平均为1372℃。根据《煤灰流动温度分级标准》MT/T853.2-2000的规定，6上、14、24、28、29和33号煤层为中等流动温度灰（MFT），6中、6下和7号为较高流动温度灰（RHFT）。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

5.1.3 煤对二氧化碳反应性（α）

煤对二氧化碳反应性是在规定条件下还原二氧化碳为一氧化碳的能力。全区内6中、6下、7、14、24、28和33号煤层二氧化碳转化率（950℃）分别为17.50%、16.90%、16.10%、17.50%、18.60%、19.60%和18.30%，均对CO2的还原性较低，为弱还原性煤。 5.1.4 可磨性指数（HGI）

全区共测煤样可磨性指数5件，各可采煤层可磨性指数介于41-57之间，平均值为51。根据《煤的哈氏可磨性指数分级》MT/T852-2000标准规定，6上、6中、24、28煤和33号煤层为较难磨煤（RDG）。 5.1.5 结渣性

本次详查对6上、6中、7、14、24、28、29和33号煤层进行了煤的结渣性测试，见图3。

从图3可以看出，全区内各可采煤层均属弱—中等结渣区域，结合煤灰成分分析，6上、6中、6下、7、24、28和33号煤层属弱结渣区，14和29号煤层属中等结渣区。 1：强结渣区；2：中等结渣区；3：弱结渣区 图3 煤层结渣性强度区域图 5.2 煤的可选性 5.2.1 煤的浮煤回收率

区内各可采煤层浮煤回收率平均值为34.35%，6上、6中、6下、7、14、24、28、29和33号煤层平均值分别为34.62%，36.55%，23.21%，32.91%，39.38%，45.16%，29.57%，31.07%和37.01%。按煤的理论浮煤回收率评价区内可采煤层煤的浮煤回收率为良等。 5.2.2 简易筛分试验

6中煤层13-0.5mm产率为91.05%，灰分21.16%，硫分1.65%。 5.2.3 煤的简易可选性

全区在6中煤层中采取简易可选性样。当灰分为12%时，理论分选密度为1.59g/cm3，小于1.70 g/cm3，浮物产率为44.64%，此时所求得的δ±0.1含量（44.64%）应当扣除沉矸沉矸数值为5.95%，故δ±0.1含量为47.46%，为极难选煤。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

当灰分为18%时，理论分选密度为1.91g/cm3，大于1.70 g/cm3，浮物产率为7.13%，此时所求得的δ±0.1含量（0.05%）应当扣除低密度物，低密度物数值为42.04%，故δ±0.1含量为12.30%，为中等可选煤。

综上所述，当灰分为12%时，扣除沉矸后的δ±0.1含量为47.46%，属极难选煤；当灰分为18%时，扣除低密度物后的δ±0.1含量为12.30%，属中等可选煤。 图4 6中煤层可选性曲线图

综上所述，贵州省毕节地区某井田煤炭赋存于二叠系上统龙潭组，含6上、6中、6下、7、14、24、28、29和33号共9层可采煤层，煤层总体较稳定，以中厚煤层为主，均为无烟煤三号（WY3），各煤层属于中灰分、中硫、中高发热量、中高固定碳、低挥发分煤，低磷、特低氯、一级含砷、低氟煤，弱还原性煤，低结污，中等结渣煤。 区内各煤层具有广泛用途，可用于动力用煤，民用煤，火力发电，一般工业锅炉用煤，气化用煤，可作冶金喷吹燃料，可用于小型高炉炼铁、竖式石灰窑烧制石灰，水泥回转窑用煤等，具有广阔的市场前景。