太原煤气化东河煤矿煤岩煤质特征综合研究
时间：2023-01-26 09:10:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
周卫博
(山西省矿业联合会，山西 太原 030001)
1.1 煤系地层发育特征
太原煤气化东河煤矿位于霍西煤田西南部，含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s)。山西组为一套陆相含煤地层，含煤4层，由上而下编号为1、2、2下、3号煤层；
太原组为一套海陆交互相含煤地层，含煤11层，自上而下编号为4、5、5下、6、7、8、9、10上、10、10下、11号煤层。区内山西组、太原组含煤地层平均总厚129.72m ，煤层平均总厚7.83 m，含煤系数6.04%；
其中2、10上、10下、11号可采煤层平均总厚4.06 m，可采含煤系数3.13%。2号煤层厚度0.35～2.20 m，平均1.60 m，属中厚煤层，可采性指数为0.94；
10上号煤层厚度0.00～2.30 m，平均0.65 m，属薄煤层，可采性指数为0.47；
10下号煤层厚度0.00～2.40 m，平均0.76 m，为薄煤层，可采性指数为0.53，为较稳定大部可采煤层；
11号煤层厚度0.00～3.30 m，平均1.05 m，为薄煤层，可采性指数为0.35，为不稳定局部可采煤层。
1.2 构造特征
东河煤矿位于霍西煤田西南边缘地带、山西断隆的西南部。井田总体为一较宽缓的褶曲构造，向、背斜相间排列，井田内共发现褶曲9条，地层较平缓，倾角一般1°～14°，仅在S4背斜和S7向斜的北翼地层产状突然增大，最大达35°。井田内目前共发现断层195条，均为正断层，落差大于等于5 m的断层14条，其余均为落差较小的层间小断层。矿区三维地震勘探成果显示，井田内存在2个陷落柱，分别位于井田中东部和北部。区内无岩浆岩侵入现象。
基于钻孔取心和井下工作面取样测试分析，重点对2、10上、10下、11号可采煤层进行综合研究，查明各煤层的煤岩煤质特征。
2.1 煤岩分析
煤岩学特征：各煤层的宏观煤岩类型以半亮煤-半暗煤为主。其中2号煤多为半暗煤，宏观煤岩组分以暗煤为主，亮煤次之，少量镜煤及丝炭；
10上、10下和11号煤以半亮煤为主，宏观煤岩组分以亮煤为主，其次为暗煤，镜煤丝炭呈条带或透镜状夹杂。各煤层的物理性质大体相同，玻璃光泽，硬度一般为2～3，有一定韧性，断口多为贝壳状、参差状，内生裂隙较为发育。
显微煤岩特征：显微煤岩观测显示，2号煤层镜质组含量介于49.4%～52.2%，惰质组38.2%～40.4%，壳质组7.0%～7.4%，矿物含量平均为5.4%，粘土以分散状和充填状居多，碳酸盐类矿物为方解石，同时可见黄铁矿；
10上、10下和11号煤镜质组含量为57.4%～66.1%，惰质组24.6%～28.3%，壳质组4.8%～5.5%，矿物含量平均为13.2%，粘土以分散状、浸染状和充填状为主，部分团块状，黄铁矿主要为结核状。
煤变质程度：2号煤层主要为1/3焦煤，个别气煤，肥煤；
10上号煤层主要为1/3焦煤、肥煤和气煤，个别气肥煤和焦煤；
10下号煤层主要为1/3焦煤、肥煤和气煤，个别气肥煤；
11号煤层主要为1/3焦煤，个别气煤。
2.2 煤的工业分析
对2、10上、10下和11号煤层86个煤样开展工业分析，结果见表1。
表1 各可采煤层煤质特征
①水分：原煤水分平均值介于1.03%～1.43%，其中11号原煤水分平均值最高，2号原煤次之，10上和10下原煤最低。经过浮选，各煤层浮煤水分均有所降低。总体来看，各煤层均属于低水分煤。②灰分：各煤层原煤灰分介于4.55%～45.38%，变化范围大；
2号原煤属特低灰-低灰煤，10上号原煤属低灰-高灰煤，10下号原煤属特低灰-特高灰煤，11号原煤属低灰-中灰煤。随着埋深增加，各煤层的灰分平均含量呈现先升高后降低的规律，10上和10下号煤层利用时要注意降灰。对比图1和图2可知，各煤层通过浮选显著降低了灰分含量，能够满足精煤的要求。③挥发分：原煤挥发分平均值33.80%～35.96%，彼此相差不大。
图1 原煤工业分析特征 图2 浮煤工业分析特征
2.3 煤的元素分析
各煤层煤样的有害元素测试结果显示，2号煤层磷含量为0.006%～0.021%，平均0.010%，属特低磷-低磷煤；
氟含量为49～254 g/t，平均130 g/t，属特低氟-高氟煤；
砷含量一般<1～3 g/t，属一级含砷煤；
氯含量0.016%～0.136%，平均0.098%，属特低氯-低氯煤；
全硫为0.29%～2.34%，平均0.7%，属特低硫-中高硫煤。
10上号煤层：磷含量0.006%～0.052%，平均0.024%，属特低磷-中磷煤；
氟含量85～308 g/t，平均187 g/t，属低氟-高氟煤；
砷含量<1～61 g/t，一般值<1～2 g/t，个别点(B9-1号孔)为61 g/t，一般属一级-二级含砷煤；
氯含量为0.044%～0.165%，平均0.086%，属特低氯-中氯煤；
全硫为0.75%～6.55%，平均3.00%，属低硫-高硫煤。
10下号煤层：磷含量0.006%～0.050%，平均0.024%，属特低磷-低磷煤；
氟含量76～297g/t，平均164 g/t，属特低氟-高氟煤；
砷含量<1～6 g/t，属一级-二级含砷煤；
氯0.030%～0.137%，平均0.088%，属特低氯-低氯煤；
全硫为0.35%～4.05%，平均1.54%，属特低硫-高硫煤。
11号煤层：磷含量0.010%～0.222%，平均0.075%，属特低磷-高磷煤；
氟176～479 g/t，平均268 g/t，属中氟-高氟煤；
砷含量1～5 g/t，平均2 g/t，属一级-二级含砷煤；
氯含量0.068%～0.164%，平均0.108%，属低氯-中氯煤；
全硫为0.44%～2.51%，平均0.92%，属特低硫-中高硫。
此外，对所有钻孔中的可采煤层均进行了微量元素含量测试，结果见表2。各可采煤层中锗(Ge)、镓(Ga)、铀(U)、钍(Th)、钒(V)含量很低，未达工业品位。
表2 煤层微量元素含量测试成果表
2.4 煤的工艺性能
各煤层的工艺性能参数见表1。①2号煤层属高-特高发热量煤，发热量整体上明显高于其他3层煤；
10下号煤层发热量浮动大，属中低-特高发热量煤；
10上号和11号属中-高发热量煤；
通过浮选，浮煤发热量明显高于原煤。②2、10上、10下、11号煤层粘结指数平均值在79～90之间，各煤层均为中粘结-强粘结煤。③各煤层的焦渣特征差别不大。④各煤层胶质层最大厚度(Y值)平均值介于16.5～30.78 mm，10上号煤层最大，10下号煤层次之，2号和11号煤层较为接近。⑤2号煤层浮煤回收率级别属良，10上、10下、11号煤层浮煤回收率级别均属低等。⑥煤样的灰熔融性测试结果显示：2号煤层煤灰熔融性(ST)1150->1 500℃，属较低软化温度灰-高软化温度灰；
10上号煤层煤灰熔融性(ST)1 120～1 320℃，属较低软化温度灰-中等软化温度灰；
10下号煤层煤灰熔融性(ST)1 200～1 350℃，属较低软化温度灰-中等软化温度灰。
(1)井田内可采煤层为山西组2号煤层和太原组10上、10下、11号煤层，其中2号煤层为稳定大部可采煤层，11号煤层为不稳定局部可采煤层，10上、10下号煤层为较稳定大部可采煤层。各煤层宏观煤岩类型以半亮煤—半暗煤为主。
(2)2号煤层主要为1/3焦煤，个别气煤，肥煤，可作炼焦用煤；
10上号和10下号煤层主要为1/3焦煤、肥煤和气煤，个别气肥煤和焦煤，降灰脱硫后可作炼焦配煤；
11号煤层主要为1/3焦煤，个别气煤，可作炼焦配煤。各煤层中微量元素含量很低，未达工业品位。
(3)2号煤层属高-特高发热量煤，发热量整体上明显高于其他3层煤；
各煤层均为中粘结-强粘结煤，焦渣特征差别不大；
2号煤层浮煤回收率级别属良，其他煤层浮煤回收率级别均属低等。
