沁水煤田马壁预查区煤层煤质特征浅析

张朝辉

（山西省煤炭地质114勘查院，山西长治046001）

沁水煤田马壁预查区煤层煤质特征浅析

张朝辉*

（山西省煤炭地质114勘查院，山西长治046001）

马壁预查区位于沁水复式向斜南部的核部，面积551.275km2。区内稳定可采煤层共有2层，即3号、15-2号煤层。3号煤层为低灰、特低挥发分、特低硫、高发热量、中等软化温度灰之无烟煤；15-2号煤层为低灰、特低挥发分、高硫、高发热量、较高软化温度灰之无烟煤。

马壁预查区；稳定可采煤层；无烟煤；煤质

马壁预查区位于山西省安泽县东南部，沁水县北部，行政隶属安泽县马壁乡及沁水县苏庄乡、郑庄乡、十里乡、固县乡所辖，面积551.275km2。南距曲（沃）—辉（县）公路约15km，距候（马）—月（山）铁路约20km，北距省道326线（长治—安泽）公路约15km，山西省中南铁路通道由西向东、安泽至沁水高速项目由北向南穿过预查区，目前均在建设中。总体而言，区内交通条件尚称便利。

1　预查区地质概况

预查区位于沁水复式向斜南部的核部，东部为太行山复式背斜隆起带，西部为霍山背斜。

1.1地层

区内地层出露条件较好，出露地层为三叠系中统二马营组（T2er）、三叠系下统和尚沟组（T1h）、刘家沟组（T1l），第四系不整合覆盖于不同时代的地层之上。

主要含煤地层为二叠系下统山西组（P1s）和石炭系上统太原组（C3t），含煤地层总厚平均为167.14m，含煤13层，平均煤厚14.49m，可采煤层平均厚12.19m。

1.2构造

总体为中部低，东西部高的向斜，南部比北部稍高，以沁水复式向斜为中心，两边地势逐渐变高，西翼倾角一般为1°～8°，局部达到12°～17°，东翼倾角为3°～9°，局部达到13°～19°，西部产状较东部稍缓。

在此基础上发育了次一级近南北向宽缓褶曲34条，其中背斜19条，向斜15条（向斜延伸长度大的较多，背斜相对延伸长度小的较多）。未发现断层、陷落柱存在和岩浆岩的侵入，构造类型属简单类。

2　煤层

区内稳定可采煤层共有2层，即3号、15-2号煤层（见表1），分述如下。

表1　可采煤层特征一览表

2.1号煤层

位于山西组（P1s）的下部，上距K8砂岩平均38.92m，下距K7砂岩平均8.20m。煤层平均厚5.95m，结构简单，含夹矸0～1层，夹矸平均厚0.09m，均为泥岩。煤层顶板为深灰色泥岩、砂质砂岩为主，局部为粉砂质泥岩。底板为黑色泥岩、砂质泥岩。

2.215-2号煤层

位于太原组（C3t）下段顶部，上距K2石灰岩平均1.11m，下距K1砂岩平均20.11m。平均厚4.19m，结构简单，含夹矸1～2层，夹矸均厚0.47m，岩性为泥岩或砂质泥岩，煤层结构具有一定规律。顶板为石灰岩，局部为薄层的炭质泥岩、深灰色泥岩，底板为灰黑色砂质泥岩、泥岩。

3　煤质

3.1物理性质

煤层物理性质基本相同，均为黑色，条痕为灰黑—黑色，似金属、玻璃光泽，内生裂隙发育，阶梯状及贝壳状断口。

3.2煤岩特征

3.2.1宏观煤岩特征

宏观煤岩类型均以半亮—光亮型煤为主，宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带。煤层主要为中—细条带状结构，层状构造，3号煤层裂隙中常充填方解石薄膜，一般下部较松软；15-2号煤层常含大量黄铁矿团块及薄层。

3.2.2显微煤岩特征

镜质组以均质镜质体、基质镜质体居多，其次为结构镜质体，有部分碎屑镜质体。惰性组主要为氧化体、丝质体、粗粒体和惰屑体。矿物含量以粘土类为主，以分散状、充填状为主，少量团块状。详见表2。

表2　3、15-2号煤层显微组分定量统计一览表

3.2.3煤变质阶段

区内3号和15-2号煤层镜质组最大反射率见表3，煤变质程度属无烟煤阶段。

在垂向上，15-2号煤层的镜质组最大率（Romax）值均比3号煤层的大，说明深度越大，变质程度越高。

表3　3、15-2号煤层镜质组最大反射率R0max（%）统计一览表

3.3煤质（表4）

3.3.13号煤层

为低灰（LA），局部为中灰（MA），见图1、特低挥发分（SLV）、特低硫（SLS），见图2，高发热量（HQ）、高固定碳、低磷（P-2）、中氟（MF）、特低氯（CL-1），特低砷煤（As-1）。灰熔融性（ST）为1280℃～1500℃以上，平均大于1394℃，为中等软化温度灰（MST）。经1.4比重液浮选后，浮煤回收率属良好。

以有机硫为主，其次为硫化物硫，硫酸盐硫成分最少。因此，洗选后煤中硫分含量略有升高。

图1　3号煤层原煤灰分等值线图

3.3.215-2号煤层

为低灰（LA），见图3，特低挥发分（SLV）、高硫（HS），见图4、高发热量（HQ）、高固定碳、特低磷（P-1）、中氟（MF）、特低氯（CL-1），特低砷煤（As-1）。灰熔融性（ST）为1467℃～1500℃以上，平均大于1487℃，为较高软化温度灰（RHST）。经1.4比重液浮选后，浮煤回收率属良好。

表4　可采煤层煤质化验汇总表

图2　3号煤层原煤硫分等值线

图3　15-2号煤层原煤灰分等值线图

以有机硫和硫化物硫为主。洗选后煤中有机硫含量升高，硫化物硫含量降低，总体硫分含量略有降低。

3.3.3各煤层综合煤质特征

（1）煤质在垂直方向上变化明显，浮煤挥发分由上至下逐渐降低，受深成变质作用影响，煤的埋深越大，浮煤挥发分越低，其变质程度越高；

（2）原煤灰分、硫分沿垂向由上至下逐渐增高；

（3）煤层越深，磷（Pd）、氟（F）含量越小；经浮选后磷（Pd）含量有不同程度的降低，而氟（F）含量降低幅度较大；

（4）煤层越深，氯（Cl）、砷（As）含量越高；经浮选后降低幅度较大。

表5　3号煤层各种硫测试结果统计表

表6　15-2号煤层各种硫测试结果统计表

表7　3号、15-2号煤层煤炭分类指标

图4　15-2号煤层原煤硫分等值线图

4　煤类及工业用途评价

4.1煤类的确定

由表7，以浮煤挥发分产率（Vdaf）900℃测定值为主要分类指标，浮煤氢（Hdaf）含量为辅助指标划分煤类为无烟煤三号（WY3）。

4.2工业用途评价

3号煤层具有提供燃煤质量稳定、提高热能利用率的优点，因此多用于动力用煤、动力配煤。还可作为民用型煤的原料煤以及烧结用煤。

15-2号煤层洗选后可作为动力用煤和煤基合成油用煤。

［1］张朝辉，等.山西省沁水煤田沁水县马壁勘查区煤炭预查地质报告［R］.长治：山西省煤炭地质114勘查院，2014.

P618

A

1004-5716（2016）03-0173-04

2015-03-12

张朝辉（1986-），男（汉族），河南宝丰人，工程师，现从事煤炭地质勘查工作。