2008年第5期西部探礦工程127新安煤田二1煤層煤化學(xué)特征分析孫玉震(義煤集團(tuán)永興工程有限責(zé)任公司,河南義馬472300)摘要:通過(guò)對(duì)二煤層物理和化學(xué)特征的論述,闡述了二1煤層煤質(zhì)特征,對(duì)指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)和對(duì)煤炭進(jìn)一步深加工利用具有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:煤巖特征;發(fā)熱歪;工藝性能;煤質(zhì)中圖分類號(hào):P618.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004-5716(2008)05-0127-04新安煤田位于河南省西部,西與陜澠煤田相鄰北表1二1煤機(jī)械性能測(cè)定結(jié)果表東以黃河為界,東南隔洛陽(yáng)盆地與偃龍煤田、宜洛煤田測(cè)定級(jí)別靜止角摩擦角散煤重相望,南北長(zhǎng)41km,東西寬15km,總面積約560km2,(t/m3分布于新安洛陽(yáng)、宜陽(yáng)澠池等地。原煤27.035.70.954主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組,主要可采煤層33.027為山西組底部二1煤層。本區(qū)生產(chǎn)礦井近50個(gè),中型以34.20.938上礦井主要為新安煤礦、新義煤礦、義安煤礦、孟津煤礦。通過(guò)分析研究,弄清了二1煤層的煤化學(xué)特征,找出了煤質(zhì)變化規(guī)律,對(duì)指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)和對(duì)煤炭進(jìn)行深加工二1煤層顯微煤巖組分定量結(jié)果煤中有機(jī)顯微組利用具有重要的指導(dǎo)意義。分以鏡質(zhì)組為主次為情質(zhì)組鏡質(zhì)組:以無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體為主,且多為均質(zhì)鏡質(zhì)體,1物理性質(zhì)和煤巖特征結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體次之,基質(zhì)鏡質(zhì)體少量。1.1煤的物理性質(zhì)二1煤顏色為黑色,條痕灰黑色,具玻璃光澤,參差情質(zhì)組:以絲質(zhì)體為主粗粒體和微粒體次之,含少狀斷口。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單組織疏松機(jī)械強(qiáng)度極低,多呈粉狀量碎屑惰質(zhì)體,可見(jiàn)菌類體。絲質(zhì)體為氧化絲質(zhì)體。產(chǎn)出。二1煤的視密度1.46,真密度1.51二1煤層顯微煤巖組分中,煤的無(wú)機(jī)顯微組分煤巖成分,以亮煤為主暗煤次之,其中夾微量絲炭以粘土礦物為主,次為硫化物及碳酸鹽。粘土礦物和少許鏡煤呈薄層或條帶狀分布.宏觀煤巖類型屬半大多充填在有機(jī)質(zhì)胞腔中,少量膠結(jié)碎屑有機(jī)質(zhì)形亮型煤。經(jīng)原煤機(jī)械性能測(cè)定結(jié)果:靜止角27°,摩擦成團(tuán)塊。黃鐵礦呈浸染狀、結(jié)核狀、星點(diǎn)狀、莓狀集角357°散煤0.954t/m,不同煤粒機(jī)械性能測(cè)定結(jié)合體分布在有機(jī)質(zhì)和粘土礦物中?？梢?jiàn)少量方解石充填在裂隙中。果見(jiàn)表1。二煤顯微煤巖組分定量結(jié)果見(jiàn)表21.2顯微煤巖特征表2二煤顯微煤巖組分定量結(jié)果表有機(jī)組分(%)無(wú)機(jī)組分(%)有機(jī)物礦別鏡質(zhì)組半鏡質(zhì)組惰質(zhì)組粘土類硫化鐵類碳酸鹽類其它(‰新安煤礦55.505.7011.132687.5012.50新義煤礦9.801.100.3088.80義安煤礦15.80401.80孟津煤礦76.909.60中國(guó)煤化工渠里煤礦砂鍋窯煤礦704.01.0CNMHG黃砂坪煤礦5.80.2128西部探礦工程2008年第5期二1煤中有機(jī)組分含量平均為87.87%其中鏡質(zhì)灰分煤,個(gè)別點(diǎn)灰分大于30%屬中高灰分煤。全區(qū)平組為6610%情質(zhì)組為59%。無(wú)機(jī)組分含量平均為均灰分為19.89%屬低中灰分煤。經(jīng)1.4密度級(jí)浮選1l13%,其中粘土礦物含量為10.43%占無(wú)機(jī)組分總后,浮煤灰分平均為8.27%降灰率為58%量的93.74%。硫化鐵類為1.08%其它礦物含量很二1煤層灰成分分析結(jié)果灰成分以SO、AL2O3為少主,二者占灰成分的79.35%以上,其次為FeO3和1.3煤的變質(zhì)程度根據(jù)鏡質(zhì)體最大反射率、浮煤干燥基揮發(fā)分,確定據(jù)灰熔融性測(cè)試結(jié)果,軟化溫度(ST)>1400℃二1煤層屬煙煤Ⅵ變質(zhì)階段。各測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。二1煤灰熔融性較高,為髙熔灰分。二1煤層灰分、灰成分分析結(jié)果見(jiàn)表5。表3二:煤鏡質(zhì)體最大反射率測(cè)定結(jié)果表測(cè)定項(xiàng)目新安新義義安孟津黃砂坪變質(zhì)表5二1煤層灰分灰成分分析結(jié)果表煤礦煤礦煤礦煤礦煤礦階段灰分、灰成分新安煤礦新義煤礦義安煤礦孟津煤礦R。(%)2.212.112.302.422.20ⅥAd(%)原煤20.0117.7221.4220.74V(%)14.1112.8013.6711.73浮煤8.078.178.392化學(xué)性質(zhì)、工藝性能及煤類AlOFer O11.7010.165.284.92生質(zhì)2.1化學(xué)性SO5.222.1.1元素組成14001400>1400>1400煤中有機(jī)質(zhì)的組成,主要是碳?xì)涞?、氧和硫等元素。根?jù)浮煤分析結(jié)果,二1煤中碳含量平均為(2)硫分:根據(jù)測(cè)定結(jié)果,二1煤層原煤全硫最低為9162%氫為4.06%氮為1.33%氧和硫的含量為285%,與原媒分析結(jié)果相比較,浮煤中碳的含量有所2.25%,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果原煤硫分151%~2.00%的頻增加,而氧和硫的含量相對(duì)減少。二煤層原浮煤元素率為79%,101%~1.50%的頻率為11%二煤應(yīng)屬分析結(jié)果見(jiàn)表4。中硫分煤。經(jīng)1.4密度液浮選后,浮煤全硫有所降低。二1煤浮煤全硫平均為1.04%,脫硫率為54%表4二煤層元素分析結(jié)果表原煤各種硫的測(cè)定結(jié)果,二1煤以硫化鐵硫?yàn)榈V別 Cdaf Hdaf Ndaf(O+S)daf主,占56.0%,其次為有機(jī)硫,占43.8%,硫酸鹽新安煤礦原煤88.504.261.395.85浮煤90.504.221.453.83硫含量甚微。硫化鐵硫主要來(lái)源于黃鐵礦結(jié)核,洗新義煤礦原煤88.344.051.37選時(shí)容易剔除浮煤90.993.861.41據(jù)浮煤各種硫測(cè)定結(jié)果,二1煤層以有機(jī)硫?yàn)橹?約義安煤礦原煤占全硫總和的84%左右硫化物硫已基本脫除。二1煤浮煤92.784.151.16層硫分測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6孟津煤礦原煤90.274.111.494.13浮煤92.214.021.30表6二1煤層硫分測(cè)定結(jié)果表t分新安煤礦新義煤礦義安煤礦孟津煤礦2.1.2發(fā)熱量St,d原煤2.012.133.3059二煤原煤干燥基高位發(fā)熱量最高為32.66M/kg,浮煤1.011.221.290.64最低為23.88MJ/kg,平均為26.86MJ/kg。煤的發(fā)熱量隨著煤的灰分的增加而降低。二1煤收到基低位發(fā)熱3)磷、氯、砷氟:據(jù)原煤測(cè)定結(jié)果,二1煤中磷含量最低為24.91MJ/kg,最高為29.25MJ/kg,平均為量為0.020%屬低磷煤。氯的含量為0.040%砷和氟276M/kg.按照煤炭發(fā)熱量分級(jí)》(GB/T52.的含中國(guó)煤化工人體無(wú)影響。3—94)標(biāo)準(zhǔn),二1煤應(yīng)屬髙熱值一特高熱值煤。CNMHG果見(jiàn)表72.1.3有害組份2.2工藝性機(jī)(1)灰分:二1煤層原煤灰分大部分屬低中灰一中2.21粘結(jié)性2008年第5期西部探礦工程129表7二1煤尸磷砷氟氟測(cè)定結(jié)果表入量見(jiàn)表8。成分新安煤礦新義煤礦義安煤礦孟津煤礦P(%)0.0170.012表8配煤方案20320.0.0890.031峰峰礦萍鄉(xiāng)礦五陽(yáng)礦資興礦觀音堂焦地礦勝利礦方案肥煤肥煤焦煤焦煤肥煤瘦煤貧煤F(ppm)135151010二1煤層浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分為10.87%335152014.20%,一般為12%左右,焦渣特征為2~4,粘結(jié)指數(shù)3515300~2。綜合各項(xiàng)指標(biāo),二煤應(yīng)屬低揮發(fā)分弱粘結(jié)性煤。5351530102.2.2配煤煉焦試驗(yàn)本區(qū)曾先后委托武漢鋼鐵公司對(duì)勝利煤礦二1煤層作了單獨(dú)煉焦試驗(yàn)及6個(gè)配煤方案。煉焦試驗(yàn)上述6個(gè)配煤方案,成焦后,焦炭的理化特征見(jiàn)表結(jié)果為不結(jié)焦,配煤試驗(yàn)證明,二1煤層之配入量一°般為5%~20%。配煤煉焦所采用的煤種、產(chǎn)地、配根據(jù)6種不同配煤方案得出下列結(jié)論:表9焦炭的理、化特征表焦炭工業(yè)分析50kg100轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓氣孔率總裂紋方案來(lái)M求X%)Ad%)VK為)sd(XO)>4m<10m0>4m<1om(%)(mm0.5769255.412.037.170.122211.720.5263.86.648.643.40.148211.520.5759.849.80.121712.290.580.5217.040.7173656.412.530.660.7470.07.857613244430.111.260.6855.214.047.620.1426(1)配煤第一方案,當(dāng)本區(qū)二1煤(貧煤)配入5%,根據(jù)上述不同配煤方案,本區(qū)二1煤的磨損強(qiáng)度是與峰峰煤(肥煤)35%,萍鄉(xiāng)煤(肥煤)15%,資興煤(焦隨著用量增加而降低。因此,在配煤煉焦中,只能配λ煤)30%,西銘煤(瘦煤)15%,混合G成焦后焦炭Mad少量為4.20%Ad為11.09%,Vdaf為0.57%St,d為2.3煤類0.53%。經(jīng)50kg100轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后,大于4mm級(jí)的焦按照《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》(GB5751-86),本塊為69.20%,小于10mm級(jí)粉焦6.40%,抗碎強(qiáng)度及區(qū)二1煤層浮煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分為10.87%磨損強(qiáng)度較好14.20%平均為1280%粘結(jié)指數(shù)為0~2,確定本區(qū)(2)在配煤第二方案中將本區(qū)二煤再增加5%配二煤為貧煤入量,其焦炭的抗碎強(qiáng)度下降6%左右磨損強(qiáng)度無(wú)顯3可選性著變化3.1篩分試驗(yàn)第三方案將本區(qū)二煤用量增至20%,與第經(jīng)對(duì)勝利煤礦二1煤層篩分試驗(yàn)結(jié)果表明各級(jí)煤方案比較,抗碎強(qiáng)度下降9.4%磨損強(qiáng)度經(jīng)25轉(zhuǎn)鼓的自然粒度由大到小產(chǎn)率逐漸增加。大塊煤(+50mm試驗(yàn)后,下降2%級(jí))為289%中塊煤(50~13mm級(jí))為11.55%,小塊(4)第四方案,以五陽(yáng)煤代替資興焦煤,試驗(yàn)結(jié)果與煤(13~3mm)為20.47%粉煤(3~0mm級(jí))為第三方案比較抗碎強(qiáng)度增加13%,但磨損強(qiáng)度下降65.09%。3%5omm級(jí)煤的灰分產(chǎn)中國(guó)煤化〔5)觀音堂和焦地煤在配煤中與資興煤相比較,抗碎率分為16.31%之后強(qiáng)度稍好一些,但磨損強(qiáng)度不如資興煤。與五陽(yáng)煤相比隨著粒CNMH硫含量隨之降低較抗碎強(qiáng)度稍差,但磨損強(qiáng)度較好,同時(shí)硫分略有增加3.2浮沉試驗(yàn)(下轉(zhuǎn)第132頁(yè))132西部探礦工程2008年第5期1999~2000年為解決該區(qū)人畜飲水和農(nóng)灌問(wèn)題n4%)1r(%先后在B剖面的1、2、3、4、10、11號(hào)點(diǎn)處布井勘探,其中12、11號(hào)點(diǎn)三眼供水井單井涌水量均大于125L/d3號(hào)點(diǎn)涌水量大于80L/d,4號(hào)、10號(hào)點(diǎn)單井涌水量均小于30L/d。綜合電參數(shù)解釋推斷與鉆探施工結(jié)果相吻合,電法找水優(yōu)化組合顯示出強(qiáng)大的生命力。3結(jié)束語(yǔ)在探測(cè)隱伏構(gòu)造方面,多參數(shù)綜合指標(biāo)較單一指標(biāo)圖52號(hào)點(diǎn)激電參數(shù)圖效果更好,結(jié)果更可靠。多參數(shù)綜合物探方法,不僅能揭示隱伏構(gòu)造,而且能劃分清地層巖性結(jié)構(gòu),預(yù)測(cè)地層賦水性,有助于鉆探工作的開展n%)1r%大量事實(shí)證明,山丹盆地?cái)鄬痈浇?00~200m范圍內(nèi),地層泥質(zhì)含量高顆粒細(xì)賦水性弱涌水量小,不宜農(nóng)田灌溉井布設(shè)。參考文獻(xiàn):[1]陳居和找水新法—激發(fā)極化法[M水利電力出版社T/m1000[2]全學(xué)民偏離度參數(shù)在激電找水中的應(yīng)用效果[物探化圖64號(hào)點(diǎn)激電參數(shù)圖探,1993(4)(上接第129頁(yè))根據(jù)1956年可選性大樣一、二三次篩分浮沉試驗(yàn)比較三次篩分浮沉試驗(yàn)結(jié)果,第一次篩分(原煤資料結(jié)果當(dāng)分選比重液密度釆用14時(shí),浮煤回收率50~1mm級(jí))可選性效果較好,第二次篩分(+50mm破為4388%,灰分為673%;中煤量為4.84%,灰分為碎50~1mm級(jí))次之第三次篩分(+13mm級(jí)破碎至18.04%,應(yīng)屬中等很難選煤。若分選比重液密度為1.513~1mm級(jí))較差時(shí),其浮煤產(chǎn)率為71.78%灰分為9.51%;中煤量為二1煤洗選時(shí),分選密度15較為合適。二1煤層浮16.46%,灰分25.55%屬優(yōu)等中等可選煤。沉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。表10二1煤層浮沉試驗(yàn)匯總表分選篩分浮煤產(chǎn)率(%)中煤量(%)密度順序占木級(jí)占全樣Ad等級(jí)占本級(jí)占全樣Ad等級(jí)1.40第一次6223.821778很難選第二次36.200.599.12低等47.241.2219.03很難選第三次26.002.257.34低等48914.2319.25很難選合計(jì)43.88中等4.8429271804很難選1.50第一次73.9240.019.27優(yōu)等158.5625.31中等可選第二次64.421.11.38良等0.3126.07中等可選第三次55.5948111.10良等19.321.6726.67中等可選合計(jì)71.7845.879.51優(yōu)等16.4610.5425.55中等可選煤質(zhì)及工業(yè)用途評(píng)價(jià)什YH中國(guó)煤化工二1煤層屬低中一中灰分、中硫、低磷、高熔融性粉CNMH用煤和民用煤狀貧煤,屬非煉焦用煤。經(jīng)1.4密度液洗選后,浮煤灰