江西省分宜县洞村煤矿区煤质特征分析

Characteristics Analysis of Coal Quality of Dongcun Mining Area in Fenyi County in Jiangxi Province

摘要: 分宜县洞村煤矿区含煤岩系为二叠系上统乐平组，B₄煤层为矿区基本可采煤矿、A₁煤层为全区大部可采煤层，分别赋存于乐平组老山段下亚段、官山段，煤岩类型以亮煤为主，煤质属于中–高灰低挥发分低硫、中发热量无烟煤二号。

Abstract: The coal bearing rock series in Dongcun coal mine area of Fenyi county is Leping formation of Upper Permian. B₄ coal seams are the basic minable coal seams in the mining area, A₁ coal seams are the most minable coal seams in the mining area, occur in the lower part of Laoshan section and Guanshan section of upper triassic Leping group. The coal rock type is mainly bright coal, and the coal quality belongs to No.2 anthracite with medium high ash, low volatile, low sulfur and medium calorific value.

1. 概况

1.1. 矿区基本情况

洞村矿区位于分宜县城方位35˚，直距30 km处，其行政区隶属分宜县洞村乡与新余市渝水区仁和乡管辖。区内含煤地层以上二叠统乐平组(P₃l)为主，出露于向斜两翼，厚度约500 m左右。乐平组自老至新可细分为官山段(P₃l^g)、老山段(P₃l^l)、王潘里段(P₃l^w)；老山段可细分为下亚段(P₃l^l−1)、上亚段(P₃l^l−2)。老山下亚段为区内B煤组主要赋矿煤层，有煤层1~4层，其中B₄煤层为全区基本可采煤矿，B₃、B₅煤层局部见可采点。官山段为区内次要可采煤层，A煤赋存于此煤层，其中A₁煤层全区大部可采，层位较稳定；A₃、A₂、A₀为偶见可采点 [1]。

1.2. 含煤地层岩性特征

区内含煤地层主要为老山段和官山段。官山段：浅灰~深灰色薄层粉砂岩为主，夹薄煤层2~4层，底部含铁质细粒砂岩，含可采煤层一层即A₁煤层。

老山段：可细分为下亚段、中亚段和上亚段。老山下亚段：灰色~深灰色中厚层状泥岩、粉砂岩，风化后呈黄色，夹钙质泥岩，局部含菱铁质结核及黄铁矿，产腕足类动物化石；含煤1~3层，其中B₄煤层为本区主要可采煤层，B₅为局部可采煤层。老山中亚段：浅灰色至灰色中厚层泥灰岩、粉砂质泥岩,产丰富的腕足类动物化石及其碎片、菊石化石。老山上亚段：灰~深灰色薄层状粉砂岩、粗粉砂岩夹薄层细砂岩，含菱铁质结核以及少量菊石化石、植物化石碎片、腕足类及海百合茎等动物化石。

2. 煤的物理性质

洞村矿区煤以粉煤为主，其次为块煤，呈黑色，玻璃光泽，块煤具有参差状断口，裂隙发育，煤内部发育方解石脉，偶见黄铁矿细条带分布。

3. 煤岩类型

矿区煤岩类型为半亮型煤，以亮煤为主，次为暗煤、镜煤。煤岩鉴定成果显示其成分以有机组分为主(约占91.7%)，次为无机组分(8.3%)。有机组分中以惰质组(59.5%)为主，次为镜质(28.9%)，包括基质镜质体为主和均质镜质体；壳质组分和含量较少约为3.3%，以小孢子体为主，少量树脂体 [2]。

4. 煤质特征

4.1. 煤的工业分析

区内B₅、B₄、A₁煤层40个煤样水分、灰分、挥发分的分析结果详见表1 [1]。

水分：原煤空气干燥基水分为1.04%~8.44%，平均值为12.64%，精煤空气干燥基水分为1.00%~13.30%，平均值为3.69%。

灰分：B₅煤层原煤灰分18.76~39.82%，平均31.67%，属于中高灰煤。B₄煤层原煤灰分15.14~57.36%，平均33.72%，属于中灰至中高灰煤；精煤灰分8.22~30.40%，平均13.73%，精煤灰分降低了19.99%。经过洗选后，煤层的灰分降低了。A₁煤层原煤灰分23.82~56.90%，平均40.92%，属于中高至高灰煤。

挥发分：B₅煤层原煤挥发分2.34~9.58%，平均7.12%；B₄煤层原煤挥发分1.82~16.76%，平均6.34%；精煤挥发分1.91~10.77%，平均3.61%，精煤挥发分降低了13.15%。A₁煤层原煤挥发分2.19~13.19%，平均7.20%。精煤挥发分3.07~4.31%，平均3.53%，精煤挥发分降低了3.67%。经过洗选后，各煤层的挥发分均有所降低。

Table 1. Industrial analysis of coal seams

表1. 各煤层工业分析

4.2. 煤的元素分析

常规元素C、H、O，和有害元素Cl、氟、磷、砷等元素的见表2 [3]。

常规元素：B₄煤层的碳元素含量为82.59%~97.83%，平均90.11%；氢元素含量为0.59%~0.99%，平均0.79%；氮元素含量为0.36%~0.80%，平均0.58%。A₁煤层仅化验了一个样品，碳元素含量为96.01%；氢元素含量为0.66%，氮元素含量为0.41%。

有害元素：① 全硫。B₅煤层原煤全硫0.25~1.16%，平均0.54%，属于低硫煤。B₄煤层原煤全硫0.14~2.71%，平均0.69%，属于低硫煤；精煤全硫0.08~1.78%，平均0.41%，洗选后硫分有所降低。A₁煤层原煤全硫0.18~6.25%，平均1.23%，属于低~中硫煤。② 其他有害元素：各煤层Cl元素含量为0.001%~0.026%，均为特低Cl煤；氟元素含量为102.8~591.8 ppm，平均含量为409.96，大于200 ppm，属于高氟煤；磷元素含量为0.011%~0.294%，均属于中磷煤；砷元素含量在2~104 g/T，平均含量为21.02 g/T，相对而言，B₄煤层的As含量4.00~104.00 g/t，平均20.54 g/t，属低砷煤，A₁煤层的As含量2.00~76.00 g/t，平均25.45 g/t，属中砷煤。

Table 2. Elemental analysis of coal seams

表2. 各煤层元素分析特征

4.3. 煤的工艺性能

煤灰成分：占煤灰成分的70.0%以上，其成分以Al₂O₃、SiO₂为主，次为CaO、MgO、Fe₂O₃等(见表3)。

原煤发热量：12.59~28.36 MJ/kg，平均20.44 MJ/kg；精煤发热量：22.68~30.91 MJ/kg，平均28.77 MJ/kg② 煤灰熔融性：洞村矿区煤灰的熔融性实验数量很少，仅对钻孔中的4个煤样进行测试，其中B₄煤层测试3个样，灰熔点DT = 1203℃~1279℃，ST = 1212℃~1329℃，HT=1235℃~1370℃，FT = 1300℃~1444℃，为高熔灰分；A₁煤层测试一个样，灰熔点DT = 1252℃，ST = 1270℃，HT = 1295℃，FT = 1483℃，为高熔灰分 [4]。

Table 3. Analysis of coal ash composition

表3. 煤灰成分分析

4.4. 煤类

洞村矿区B₄、A₁煤层的精煤挥发分分别为3.51%、3.53%，B₄、A₁煤层均属无烟煤二号(WY2)。

4.5. 风氧化特征

根据红利煤矿现开采的资料结果以及本区煤层在40~60m深所取的样品中均未出现风氧化带特征，各项煤质化验指标亦未发现煤的风化和氧化现象。

5. 构造及岩浆岩特征

5.1. 构造

洞村矿区位于萍乐坳陷带西部的袁水复向斜北翼，北邻蒙山背斜，南倚武功山隆起，东部与花鼓山矿区相望。

萍乐坳陷带西部构造形态为：褶皱多为背斜狭窄，向斜宽缓的隔挡式复式褶皱。从北往南依次为锦江复向斜、蒙山复背斜、袁水复向斜。褶皱都有向东西二端收敛，向中心放宽之势。断裂多为走向断裂，规模较大，斜向断裂次之，横向断裂不太发育，规模亦小。

5.2. 岩浆岩

区域内岩浆岩主要分布在大断裂带及坳陷中的隆起带附近，多为印支和燕山期产物，少量燕山中晚期脉状岩体侵入含煤地层。

6. 结论

1) 二叠系上统乐平组为洞村煤矿区的含煤岩系，B₄煤层为区基本可采煤矿、A₁煤层为全区大部可采煤层分别赋存于乐平组老山段下亚段、官山段，煤岩类型以亮煤为主。

2) 区内B₄和A₁均属中灰–高灰分低挥发分低硫中发热量无烟煤二类。

NOTES

^*第一作者。

^#通讯作者。