西山煤田赤峪勘查區煤巖煤質(zhì)評價(jià)

第25卷12期中國煤炭地質(zhì)Vol.25 No.122013年12月.COAL GEOLOGY OF CHINADec. 2013do1.0969/j.ssn.1674- 1803.2013.12.09文章編號:1674-1803(2013)12-0041-05.西山煤田赤峪勘查區煤巖煤質(zhì)評價(jià)石彥強,孫鵬杰(北京大地高科煤層氣工程技術(shù)研究院,北京100073)摘要:太原西山煤田赤峪勘查區地層總體為向南南東緩傾的單斜,在此基礎上發(fā)育有軸向北東的不對稱(chēng)向斜(東社向斜),局部發(fā)育短軸背向斜和一系列與主體向斜軸向大致平行的正斷層,并向南西收斂。區內主要含煤地層為石炭系太原組和二疊系山西組,主要可采煤層為2.3.4 .8+9號煤層。根據煤巖煤質(zhì)分析結果,2號煤層為低中灰--中灰特低硫-低硫煤,3號和4號煤層為低中灰--中灰分低硫--中硫分煤,8號和8+9號煤層屬低中灰、中高硫煤,9號煤層屬中灰、中硫煤?？傮w來(lái)看赤峪地區可采煤層為低灰-中高灰 ,特低硫一中高硫、發(fā)熱量較高、強一特強粘結性的優(yōu)質(zhì)焦煤。全區煤層均為發(fā)熱量較高、強粘結性的焦煤。關(guān)鍵詞:太原組-山西組;可采煤層;煤質(zhì)特征;赤峪地區中圖分類(lèi)號: P618.11文獻標識碼: ACoal Petrology and Coal Quality Assessment in Chiyu Exploration Area, Xishan CoalfieldShi Yanqiang, Sun Pengjie(Beijing Dadi Gaoke CBM Engineering and Technological Research Institute, Beiing 100073)Abstract: As a whole, the structure in Chiyu exploration area, Xishan coalfeld, Taiyuan is a SSE gently dipping monocline. On this ba-sis developed an asymmetrical syncline (Dongshe syncline) with axial trend NE, locally developed brachyanticline, brachysycline and aseries of normal faults approximately parallel to principal syncline axial trend, and converging toward southwest. Main coal- bearingstrata in the area are Carboniferous Taiyuan Formation and Permian Shanxi Formation; main mineable coal seams have Nos.2, 3, 4 and8+9. Based on coal quality analytic results, coal No.2 is a low medium:low medium- -medium ash, low- -medium sulfur coal; coal Nos.8 and 8+9 are low medium ash, medium high sulfur coal; coal No.9 ismedium ash, medium sulfur coal. As a whole, mineable coal seams in Chiyu area are low- medium high ash, extra low- -medium highsulfur, rather high calorific value, strong- extra strong caking property high quality coking coal.Keywords: Taiyuan Formation-Shanxi Formation; mineable coal seam; coal quality characteristics; Chiyu area赤峪勘查區位于太原西山煤田的南端,區內地1煤層 發(fā)育特征層總體為向南南東緩傾的單斜,在此基礎上發(fā)育有山西組含煤7層,自上而下編號為1上、1.2、2下、主體構造為軸向北東的不對稱(chēng)向斜(東社向斜),局3. .4上、4號煤層等。其中2號.3號、4號煤層為全區部發(fā)育短軸背、向斜和一系列與主體向斜軸向大致穩定的可采煤層,1號煤層為不穩定的零星可采煤平行的正斷層,且向南西收斂。層,1上2下.4 1號等煤層為不穩定不可采的薄煤層?？辈閰^屬半裸露區，出露地層有奧陶系、石炭本組煤層平均總厚7.26m,含煤系數為12.41%;可采系、二疊系、三疊系,新近系及第四系覆蓋在不同時(shí)煤層總厚6.15m,可采含煤系數10.59%。代地層之上,地層總體上由西向東由老到新依次出太原組含煤9層,自上而下編號為6上、6.7.8上、露,本區主要的含煤地層為石炭系上統的太原組和8 .9.10、11.12號煤層等?？辈閰^內大部分區段8號二疊系下統的山西組,含煤16層,自上而下編號為1煤層 及9號煤層合并為8+9號煤層。8.8+9 號煤層上、1.2、2下3、41.4.61、6.7.8上8.9、10、11.12 號煤為全區穩定的可采煤層,6號煤層及9號煤層為較穩層等。含煤地層總厚約161m,煤層平均總厚約定的大部可采煤層,6上8上、10、11及12號煤層為不16.7m, 含煤系數為10.4%;可采煤層總厚12.76m,可穩定的不可采薄煤層。本組煤層平均總厚7.80m,采含煤系數7.9%。含煤系數為9.39%;可采煤層總厚6.63m,可采含煤系數8%(表1)。作者簡(jiǎn)介:石彥強(1966--)，男.山西太谷人，1988年畢業(yè)于北京煤2煤質(zhì)特征炭工業(yè)學(xué)校煤田地質(zhì)與礦井地質(zhì)專(zhuān)業(yè),地質(zhì)工程師,長(cháng)期從事煤炭地質(zhì)與勘查。2.1宏觀(guān)煤巖特征中國煤化工責任編輯:唐錦秀宏觀(guān)煤巖成YHCN M H G條帶和少中國煤炭地質(zhì)第25卷表1赤峪勘查區煤層發(fā)育特征Table 1 Coal scam development characteristics in Chiyu exploration area地層單位煤層編號/m煤層厚度/m穩定性可采性0~0.756.25-22.35不穩定0.37160.60-4.400~2穩定全區可采1.901.95-13.00山西組0-2.400~11.671.55- 10.80.1.05~5.20258 A1~2大部可采.16.90-32.900.30~2.40~1較穩定1.0821.50-31.900~1.950-1.650.85-3.750-2太原組0~20.600~1.90大部可采0.970~13.400-1.500+93.25~9.601~38+9號煤層合并區5.53量的暗煤,絲炭少見(jiàn)。宏觀(guān)煤巖類(lèi)型以半亮型煤為表2可采煤層密度主,少量的光亮型煤和半暗型煤,暗淡型煤較少。結Table 2 Mineable coal seam density構以細一中條帶狀結構為主,層狀構造。8+9 號煤/g.cm-3層中含黃鐵礦微粒,裂隙中可見(jiàn)黃鐵礦或方解石薄煤層號真密度視密度1.42-1.651.35- 1.65膜。各煤層均呈黑色,條痕棕黑色,玻璃光澤,具階1.43梯狀、貝殼狀斷口,內外生裂隙均比較發(fā)育,性脆易.1.41- 1.561.32~-1.58.41碎。各煤層真密度為1.48~ 1.56g/cm',視密度在1.47~ 1.621.43- 1.541.561.41~ 1.48g/cem',以3號煤層最低,4號煤層最高。1.39~ 1.641.35~- 1.59各煤層真密度、視密度值見(jiàn)表2。1.40~-1.551.41~1.482.2顯微煤巖組成各煤層顯微組分均以鏡質(zhì)組為主，鏡質(zhì)組中多1.43-1.581.37~ 1.521.42基質(zhì)鏡質(zhì)體,均質(zhì)鏡質(zhì)體次之,惰質(zhì)組多半絲質(zhì)體，1.43-1.591.38~1.601.521.46絲質(zhì)體次之,其它組分少見(jiàn)。鏡質(zhì)組含量2.4號煤含量較低,約占60%,8+9號煤含量最高,占73.2%。2.3變質(zhì)程度惰質(zhì)組含量一般<22%。礦物以黏土類(lèi)礦物為主，2、3.4號煤層變質(zhì)程度中等,煤的油浸反射率8.9.8+9號煤層見(jiàn)有微粒狀、浸染狀的黃鐵礦,方解為1.13%~ 1.53% ,煤中可分辨出少量殼質(zhì)組分。8+石呈脈狀,少見(jiàn)硅質(zhì)礦物(表3)。9號煤變質(zhì)程度相對較高,煤的油浸反射率為表3各煤層煤巖顯微組分鑒定成果表Table 3 Maceral identified results of coal seams1%顯微組分礦物煤號鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組粘土類(lèi)硫化鐵類(lèi)碳酸鹽類(lèi)反射率/Ro.m42.8~74.813.6~ 31.90.5~ 36.0~0.459.6 ”19. 52001-B163.7- 71.317.3~ 23.40-7.66.2~13. 10-0.311421311. 14~ 166.620.210.00.148.3- 69.616.1 ~ 30.00~ 7.29.7~27.90~0.959.4g1.816.80221.14-1.5356.5- 73.010.5~ 27.90~3.39.2~21.40~1.01. 17~ 165 420.00.613.51.17~1.55中國煤化工:64.8-83.713.0~ 20.80473.23-16.43.3- 16.4YHCNMHG1L54.12期石彥強,等:西山煤田赤峪勘查區煤巖煤質(zhì)評價(jià)131.43%~ 1.60%(表3)。3.1水分.各煤層原煤空氣干燥基水分一般在0.24~3煤的工業(yè)分析區內主要可采煤層有2.3.4.8+9號煤層,下面1.34%,水分含量相差不大。其中8+9號煤的水分平分別對可采煤層煤質(zhì)特征進(jìn)行詳細分析(表4)。均含量為0.98% ,稍高于其它各煤層。表4主要可采煤層煤質(zhì)化驗表Table 4 Coal quality tested results of main mineable coal seams19原煤浮煤煤層號M.VauQwMJ.kg-'A。VuQ元sMJ.kg~ '0.08~0.87 11.22~ 39.04 20.03 ~ 29.8820~32.60.18~1.18 5.97~ 14.89 19.45 ~ 27.0622.7~ 34.30.473 (48) 21.17 ( 48)25.04 ( 48)27.9 ( 48)0.44 (48)8.79 (48)23.75 ( 48 )0.34~0.95 9.59~33.24 21.35~28.54 19.48~30.84 0.11~0.85 6.98~ 18.46 21.71~ 25.62，27.75 ~ 33.890.59(48) 18.56(48) 25.124826.92 (48) 0.50(48) 0.37 (48)23.99 (48)30.67(46)0.22~0.9118.86~38.99 19.38~31.62 19.89~28.66 0.27~ 1.037.45~25.36 18.02 ~ 28.1225.6二33.50.52 (45) 27.53 (45)23.77 (34) 25.03 ( 33 )0.48 (45) 13.22 (45 )22.49 (45 )31.6(32)0.20~ 1.0 12.38 ~ 37. 5 717.08 ~ 27.88 22.1 ~ 31.750.16~0.94 5.11~ 15.030.61~ 34.950.54 (35) 20.67 ( 35 )21.84(35) 28.5 ( 28 )0.52 (35) 8.95 ( 35 )20.19 (35)32.69(19)I 6.58~ 22 313.78- 33.991 9.3(12)17.202002730.761 2)0.24-0.78 12.64-34.87 12.85-26.61 15.77-33.10 0.21-0.82 4.32- 15.95，15.02-23.3030.0-34.70.43(11)17.47(11)8+0.37~4.18 11.29~37.20 18.99~24.50 17.55~32.58 0.29~1.34 4.79~ 16.0114.91~21.7020.0-34.50.98 (33) 18.07 (33 )二21.52(33) 28.17 (33)_ 0.62 (33) 7.67 ( 33 )19.26 (33)31.33)3.2灰分硫煤。4號煤層在勘查區南部局部地區為中高硫。根據“煤炭質(zhì)量分級、煤炭灰分分級(GB/T 6 號和9號煤層均屬于中硫煤;8+9號煤層屬中高硫15224 1-94)2 號煤層屬低中灰-中灰分煤。平面分煤。整體看來(lái),研究區山西組煤層的硫含量整體要布南部以低中灰煤為主,北部以中灰分煤為主。3低于太原組各煤層的硫含量,全區主要為特低硫-.號煤層和6號煤層同屬于低中灰-中灰分煤。一般.低硫煤(圖2)。以低中灰煤為主，3號煤層東南部的4064-103 及北從上圖(圖3)可以看出垂向上各可采煤層灰部802 .902孔為中灰分煤,而6號煤層中部以低中灰分、硫分及揮發(fā)分的變化關(guān)系:各可采煤層揮發(fā)分自煤為主,南部及北部以中灰煤為主;8號煤層和8+9下而上整體呈增加的趨勢,說(shuō)明隨著(zhù)埋深的增加,煤號煤層屬低中灰煤,其中8+9號煤層平面上分布以的變質(zhì)程度有所增加;各可采煤層灰分分布規律不東社向斜軸部及中部灰分較低,為低中灰煤,北部較明顯,4號煤層的灰分高于2號和3號煤層,10號煤高，屬中灰分煤;9號煤層屬于中灰煤(圖1)。層的灰分高于9號和8號煤層,而2號煤層灰分高于3.3揮發(fā)分3號煤層是由于區域動(dòng)態(tài)泥炭沼澤被大面積破壞，根據《煤的揮發(fā)分產(chǎn)率分級(MT/T 849- -2000)，物源碎屑 再次發(fā)育侵入所致;各可采煤層硫分平均2號和3號煤層屬中等揮發(fā)分煤,4號和6號煤層屬值自下而上總體呈降低趨勢,整體上山西組煤層由于低揮發(fā)分- -中等揮發(fā)分煤。8號.9號和8+9號煤于形成于陸相環(huán)境,硫分含量稍低于形成于海陸過(guò)層同屬低揮發(fā)分煤。從表中可以看出,山西組各煤渡相環(huán)境的太原組煤層,其中8號煤層為海灣渴湖層干燥無(wú)灰基揮發(fā)分普遍高于太原組各煤層,表明相,受到海水的影響，有機硫含量較高,導致8號煤在垂向上煤的揮發(fā)分隨煤層埋藏深度加深呈降低的層硫含量高于其他煤層。趨勢;在平面分布上,以北部較低，南部較高。4元素分析3.4全硫按《煤炭質(zhì)量分級第二部分:硫分》(GB/T各煤層浮煤元素分析結果是:碳(Ca)為15224.2- 2004),2 號煤層全硫平均含量0.48%,均83.12% ~90.07% ,以9號煤最高;氫(Has)為4.51%~屬特低硫一低硫分煤(除4-204孔稍高外),第6勘4.96% ;氮(Nax)為1.22%~1.52% ;氧(Oua)為2.71%~查線(xiàn)一第7勘查線(xiàn)之間為低硫分煤,其他范圍均為4. 86%,下部煤層氧(Ou)含量明顯低于上煤組,反.特低硫煤。3號和4號煤層均屬于低硫- -中硫分煤，映煤化程度有所增高。磷、氯、砷含量分別不超過(guò)0.5%、0.3% 、8x1中國煤化工素平均含在南部及近向斜核部為低硫分煤,5-202孔為中高YHCNMH G44中國煤炭地質(zhì)第25卷2號煤層4號煤層6號煤層"\8號煤層9號煤層8+9號煤層圖1煤層灰分等值線(xiàn)圖Figure 1 Isogram of coal ash content量值均未超標。其它微量元素如鍺鎵、鈾、釷、釩未赤峪區 以中高、高發(fā)熱量煤為主。發(fā)熱量與煤灰分達工業(yè)品位，無(wú)利用價(jià)值。各煤層中的磷含量為產(chǎn)率有較大相關(guān)性,一般灰分產(chǎn)率高,發(fā)熱量值較0.01%~0.046% ,多屬于低磷煤。低,灰分產(chǎn)率低,發(fā)熱量高;垂向上不具明顯規律性。5煤的工藝性質(zhì)5.2煤的可磨性哈氏可磨性指數2、3.4 .8+9.9號煤層均大于5.1煤的發(fā)熱量區內各主要可采煤層原煤干燥基高位發(fā)熱量均100,屬極易磨煤。大于16.70MJ/kg,各主要可采煤層原煤高位發(fā)熱量5.3煤的粘結性區內各煤層粘結指數為于39.9~ 87.6,變化較平均為25.03~33.03MJ/kg, 9號煤最高,為33.03MJ/大,總體上看,各煤層粘結指數均屬于中強一特強粘kg,4號煤最低,為25.03MJ/kg(表4)。按《煤炭質(zhì)量結煤,以強粘結煤為主各世層粘結指數自下而上有分級第3部分:發(fā)熱量》(GB/T 15224.3-2010)評價(jià)，增加的趨勢(表5中國煤化工YHCNM HG12期.石彥強,等:西山煤田赤峪勘查區煤巖煤質(zhì)評價(jià)45N2號煤層3號煤層4號煤層6號煤層8號煤層8+9號煤層圖2煤層硫分等值線(xiàn)圖Figure 2 Isogram of coal sulfur content表5各煤層粘結指數統計◆揮發(fā)分 ■灰分 ▲硫分Table 5 Statistics of coal seams caking indices煤層粘結指數1%膠質(zhì)層厚/mm .252~969.0~ 24.052 ~98I9 ~ 1004.0~ 33.057~925.0~207~ 843~132燥3燦4煤8煤9煤10煤11.6~92 .6.1 ~ 20.0圖3煤層揮發(fā)分、灰分、硫分與煤層埋深的關(guān)系Figure 3 Relationship between coal volatile matter, ash,sulfur co中國煤化工sTY HCNMHG轉第63頁(yè))12期張立才等:河北唐山某老采煤沉陷區建設場(chǎng)地地基穩定性評價(jià)63以防地基產(chǎn)生不均勻沉降。[2]金連生,牟金鎖建筑物水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤②老采空區緩慢的殘余沉降在建筑物荷載影響開(kāi)采規程[M.北京:煤炭工業(yè)出版社,2000.下,可能會(huì )進(jìn)一步縮小或壓實(shí),因此,評價(jià)區的殘余[3]黃熙齡,藤延京,王鐵宏,等建筑地基基礎設計規范(GB50007-沉陷還會(huì )存在。建設用地建筑物基礎形式宜采用鋼.2002)S].北 京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.[4]常士驃，張蘇民,項勃,等工程地質(zhì)手冊(第四版)[M]北京:中國筋混凝土筏板基礎，同時(shí)應適當提高基礎上部結構建筑工業(yè)出版社,2007.的剛度和強度,對建筑物抵抗地表變形比較有利。[5]李本軍,陳峰,劉海新.老采空區上建設項目地質(zhì)災害危險性評估[].河北工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)報),2007,(01).參考文獻:[6]王澤山,孔令珍遲波,等鐵軌下采空區上覆地基穩定性分析J].[川張永波,孫雅潔,盧正偉,等老采空區建筑地基穩定性評價(jià)理論中國煤 炭地質(zhì).2010, 20(03).與方法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.(上接第45頁(yè))6結論學(xué)技術(shù)出版社, 1997:223-226.赤峪勘查區地層總體向南南東緩傾,其上發(fā)育[2]韓德馨.中國煤巖學(xué)[M].江蘇徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996:175-191.呈近南北向展布的褶曲及- - 系列北北東向斷層。太[3] 李振祥煤炭常用標準匯編M.北京:煤炭工業(yè)出版社20原組和山西組含主要可采煤層4層。其中全區可采[4] 煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工研究分院MTT 1072 2008煤質(zhì)資的2號煤層屬低中灰一中灰分、特低硫一低硫分煤，料匯編技術(shù)導則[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.全區可采的3號煤層屬低中灰一中灰煤、低硫- -中[5]蒲偉馬蘭2號煤層夾矸微量與稀土元素地球化學(xué)特征及其地質(zhì)硫分煤,大部分可采的6號煤層屬低中灰一-中灰 、中意義([],煤炭學(xué)報,2012.37( 10).[6]肖華云.山西省西山煤田一霍西煤田石炭 二疊系主要含煤段沉積硫分煤,8號煤層和8+9號煤層屬低中灰、中高硫煤，格架的研究[]地球科學(xué), 1984,04.9號煤層屬于中灰、中硫分煤?？傮w評價(jià)赤峪地區[7]邱續發(fā).西山煤田8#煤中硫的賦存特征研究[J].西山科技, 200..可采煤層為低灰- -中高灰,特低硫一-中高硫 ,發(fā)熱量[8] 孫蓓蕾.西山煤田馬蘭礦區8號煤及其夾矸的微量與稀土元素地較高,強一-特強粘結性的優(yōu)質(zhì)焦煤。球化學(xué)特征]煤炭學(xué)報,2012,35(1).[9]石彥強.動(dòng)態(tài)聚煤模式一兼論成煤植物在聚煤環(huán)境中的主導作用[小.中國煤炭地質(zhì),2009,21(S01):6- 8,39.[1]尚冠雄.華北地臺晚古生代煤地質(zhì)學(xué)研究[M].山西太原:山西科. (上接第51頁(yè))3結論中國礦”業(yè)大學(xué)學(xué)報2001.305);433-437.①研究區太原組15號煤層主要為低-中灰分、[3] 高和群,丁安徐,韋重韜,等延川南地區煤儲層特征及煤層和井區優(yōu)選評價(jià)[J.中國煤炭地質(zhì),2012.中硫、高發(fā)熱量的貧煤,煤層整體厚度變化不大,煤[4) 琚宜文,姜波, E桂梁,侯泉林構造煤結構及儲層物性(M.江蘇徐層分布穩定且全區可采,部分地區出現煤層變厚或州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社2005.者變薄的環(huán)形區域。[5]希穎王一.陽(yáng)泉礦區聚煤作用分析[].河北煤炭200():7-10.②研究區15號煤層含氣量較高,但是儲層壓力[6] Evans.H,Brown,K.M.Coal structures in outbursts of coal and fire-damp conditions.The Mining Engineer,1973,132(148):171-179.梯度較低,為欠壓地層,臨儲比較低,使得開(kāi)采難度[7]姚多喜,呂勁淮南謝一礦 煤的孔隙研究[].中國煤田地質(zhì).1996,8增加;該煤層滲透率也較低,需要進(jìn)行水力壓裂,使():31-33.氣體更容易擴散和滲流至井筒,增強產(chǎn)氣量。[8]傅雪海,秦勇,韋重韜.煤層氣地質(zhì)學(xué)[M].江蘇徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社2007.[9]王樂(lè )平,張國華,王現強煤層氣的儲層特征及其對煤層氣解吸的田琚宜文.構造煤結構演化與儲層物性特征及其作用機理[D.江蘇影響煤 炭技20.202;156-1585徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2003.[2]姜波，秦勇,范炳恒.等淮北地區煤儲層物性及煤層氣勘探前景[].中國煤化工MHCNM HG