宁县勘查区煤质特征

鄂尔多斯盆地早、中侏罗世沉积了一套厚约300m的含煤岩系，其下部为富县组，以含灰白色石英砂岩和紫红色泥岩为特征，无可采煤层；上部为延安组，以砂、泥岩互层为主，含煤性好。据前人的分析，可将延安组划分为五个成因地层单元，自下而上依次为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V¨J。宁县中部勘查区位于鄂尔多斯盆地南部，主要含煤地层为侏罗系延安组，可采煤层有3层，自上而下编号分别为煤2、煤5、煤8。煤2形成于Ⅲ单元地层，煤层厚度0．08～3．66m，平均厚度1．51m；煤5形成于Ⅱ单元地层，煤层总厚0．10～5．79m，平均厚度1．9811；煤8聚煤期构造活动相对较弱，聚煤作用强烈，煤层厚度0．05～l7．70m，平均厚度7．18m，分布较广，属于较稳定煤层，为本区的主要计量煤层。各煤层煤类较简单，根据中国煤炭分类国家标准(GB／T5751—2009)，主要为弱粘煤。

1煤质特征及成煤环境

1．1煤质特征

煤岩特征：①宏观煤岩特征。各煤层均呈黑一暗黑色，条痕呈黑褐色，弱沥青光泽，少量为弱玻璃光泽，以条带状结构为主，线理状结构次之。煤层内、外生裂隙较发育，裂隙充填方解石薄膜，偶见少量黄铁矿薄膜。煤层以暗淡型煤为主，个别点上为半暗型、半亮型煤。煤岩成分大部分以均状暗煤，含少量条带状镜煤和亮煤；②显微煤岩组分。对可采煤层的样品显微煤岩组分鉴定分析表明(表1)，镜质组含量为49．07％～53．41％，以基质镜质组为主，均质镜质组次之，少量结构镜质体。惰质组含量为40．37％～45．99％，以丝质体、半丝质体为主，少量粗粒体、碎屑体、微粒体。无机组分主要以碳酸盐为主，粘土矿物和硫化物次之。根据上述煤岩鉴定结果，镜质体和惰质组之和占有机组分的99．0％以上，可采煤层煤的显微煤岩类型为微镜惰煤。从表1中可以看出，有机显微组分镜质组由下而上减小，而惰质组由下而上增大；镜质组最大反射率由上向下呈增大的趋势，说明随着煤层埋藏深度的加深，变质程度加大，属于区域变质类型。

1．2煤质特征与成煤环境的关系

煤中微量元素富集和分布的因素可分为原生、次生和后生三种因素。原生因素是在泥炭沼泽形成开始到结束过程中，对沼泽中微量元素迁移、富集起控制作用的地质因素，包括成煤环境。就本区来说，各煤层煤岩特征所反映出成煤时期是一个封闭的还原的沼泽环境，各煤层富含镜质组和惰质组，而且镜质组由下向上减少，而惰质组由下向上增多。煤8位于延安组下部，与上部的煤5、煤2相比，由于煤8成煤期水动力条件更强，流水携带的氧越易破坏硫聚集的还原环境，所以煤中含硫较低，一般小于1％，表现出淡水沼泽中硫聚集与水介质条件的密切关系。总体来说，本区可采煤层均形成于淡水环境，各煤层中硫分的分布变化明显体现出沼泽微环境的演化，在近于封闭的局限湖，水介质逐渐咸化，氧化还原电位降低，硫离子浓度增加，由煤8的低硫煤(s=0．67％)变为煤5的中硫煤(S：1．46％)、煤2中高硫煤(S：l。66％)。

2工业分析与元素分析

2．1工业分析

水分、灰分产率：从煤样工业分析汇总表表2可以看出，原煤水分为1．10％～8．20％，平均值为2．50％。原煤灰分为7．42％～40．84％，平均值为15．58％，根据《煤炭质量分级、第1部分：灰分》(GB／T15224．1—2004)标准，区内煤从特低灰煤一高灰煤都有分布，其中特低灰煤占10．4％，低灰煤占56．9％，中灰煤占28．1％，高灰煤占4．6％。精煤灰分2．86％～11．89％，平均值为5．39％，比原煤灰分下降了约为65％，说明勘查区煤可选。挥发分产率：同镜质组反射率一样，挥发分是煤变质程度考察中的另一个重要指标，所不同的是其属于化学性质指标，许多国家及国际的煤炭煤类方案都是以挥发分作为第一分类指标的。煤的挥发分越高，则煤的变质程度越低l_2''''3j。从表2可以看出，本区煤的挥发分28．68％～44．57％，平均挥发分35．17％，主要为中高挥发分煤和高挥发分煤，其中中高挥发分煤占79．6％，高挥发分煤占20．4％。根据煤的R一和，之间的关系I6推算出区内煤的～约为0．85％，较实测值大，究其原因，本区煤含更多惰质组，使得挥发分产率偏低所致。煤的干燥无灰基高位发热量为27．42～28．52MJ／kg，根据GB／T15224．3—2004标准，煤层属于高热值煤，可以用做动力用煤。煤灰中灰成分：对本区煤灰成分进行了大量测试(表3)，可以看出，煤灰中含量较高的有si0、A12O、Fe：O3、CaO，其中A12O3与灰熔融性温度的相关密切程度最高，且成正相关性。本区煤灰中A1：O，质量分数较我国平均质量分数28．2％低，受此影响，煤灰的平均熔化温度降至1246~C～1284~C，根据《煤灰流动温度分级》(MT／T853．2—2000)，区内煤灰属较低流动温度灰一中等流动温度灰。目前国内较为常用的煤结渣性能最有效预测方法有4类：即单一指数判别法、综合指数判别法、综合评判法和模糊聚类法，生产中常用综合指数法判断煤的结渣特性(表4)。根据测试结果与判断标准指标相比可知，本区煤的结渣倾向为中等结渣。

2．2元素分析

本区煤主要为弱粘煤，属于低变质煤，根据区内可采煤层的元素分析(表6)，碳含量83％左右，氢含量在4．8％左右，氮含量平均为1．15％，全硫含量0．67％～1．66％。根据《煤炭质量分级、第2部分：硫分》(GB／T15224．2—2004)标准，本区煤从特低硫煤～高硫煤均有，其中特低硫煤25．1％，低硫煤31．2％，中硫煤17．5％，中高硫煤24．0％。从硫分的组成来看，硫铁矿硫含量最高，有机硫次之。结合煤8层硫分分布图(图1)，认为成煤植物类型对硫聚集作用影响较小，含硫量随着沼泽类型的不同而变化，停滞沼泽利于中高硫煤的形成，而流水沼泽利于特低硫煤和低硫煤的形成。根据表6数据可计算出自由氢含量为3．54％～3．65％，氢碳原子比0．68～0．70，小于0．8，故本区煤不适于液化。

3结论

(1)本区延安组含煤地层是在稳定的大地构造控制下，聚煤环境为近于封闭的局限泥炭沼泽条件下形成，随着泥炭沼泽水介质的逐渐咸化和水动力条件的逐渐减弱，煤岩煤质在垂向上显示出一定的分带性。

(2)通过煤质特征分析表明本区煤变质程度低，属低一中灰、特低一中高硫、高热值弱粘煤，结渣性中等，是很好的动力用煤。75m第三次周期来压以后位移曲线，可见随着工作面的不断推进，位移裂隙不断向顶板纵深发展。这样，裂隙带范围的不断增加，就为卸压后的瓦斯气体的抽采提供了条件。