新疆昌吉市小草湖煤矿煤质物理及化学性质分析

张海东

新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探队新疆乌鲁木齐830000

摘要：新疆昌吉市小草湖煤矿，含煤地层为中侏罗统西山窑地层，所含煤层物理性质基本相似，颜色均为黑色，条痕为黑褐色、碎块状及粉末状，节理裂隙发育，可见黄铁矿薄膜和方解石脉沿裂隙充填现象，以弱沥青光泽为主，多为参差状断口，贝壳状及阶梯状断口次之，煤岩成分以暗煤为主，亮煤次之，丝炭少量，各煤层视（相对）密度在1.23～1.47t/m3之间。裂隙发育，沿裂隙面有少量方解石脉充填现象，各煤层视相对密度在1.26～1.34t/m3之间。

关键词：新疆昌吉市；小草湖煤矿；煤质物理；化学性质；分析

1新疆昌吉市小草湖煤矿煤质特征

1.1煤岩特征

1.1.1显微煤岩特征

根据镜下观察，各煤层显微煤岩类型为微镜惰煤。另有少量微泥质煤。

1.1.2显微煤岩组成

各煤层显微煤岩组成均以镜质组分，惰质组分及粘土类为主，其它组分少量。

去矿物基镜质组分含量在8.0～81.0%之间，主要以无结构镜质体中的基质镜质、碎屑镜质体为主，惰质组分含量在15.4～87.8%之间，主要以丝质体和半丝质体为主，可见碎屑惰质体。半镜质组分及壳质组分少量，多小于10%以下，半镜质组分主要为基质半镜质体，壳质组分多为呈蠕虫状分布的小孢子体。矿物组成主要为粘土矿物和碳酸盐含量在0.2～3.0%之间，主要为方解石及菱铁矿薄层，另有少量硫化物类，含量小于0.9%，为生物结构状分布的黄铁矿。

1.3变质阶段及煤的成因类型

1.3.1煤的变质阶段

本区各煤层镜质组最大反射率在0.35～0.64%之间，平均为0.43%，变质阶段均为0阶段，部分为Ⅰ级变质阶段，属低变质阶段。

1.3.2煤的成因类型

由以上结果可知，本区各煤层显微组分主要以镜质组分，惰质组分为主。半镜质组及壳质组分少量，各组分含量因煤层所处层位不同而略有差异，上部的4～5及7号煤层，镜质组分含量远远高于惰质组分含量，中下部的9～10号煤层、14～15号煤层镜质组分含量与惰质组分含量基本相等，下部的15号煤层惰质组分含量高于镜质组分含量，说明本区下部煤层成煤时期的成煤环境是在沼泽只水较浅的氧化环境中形成的，后来随着地壳的逐步缓慢下沉，本区的沼泽积水逐步加深，成煤环境也有，氧化环境逐步转变为覆水较深的还原环境，而下部煤层其矿物质含量明显增高的现象也说明了其对水动力条件较强的成煤环境。

2煤的化学性质及工艺性能

2.1煤的化学性质

2.1.1煤的工业分析

（1）水分：

各煤层原煤空气干燥基水分Mad在2.66～9.61%之间，平均为4.88%，精煤空气干燥基水分Mad含量在2.50-7.57%之间，平均5.14%属低水分煤层。

（2）灰分产率：煤层原煤干燥基灰分产率（Ad）在5.74～38.20%之间，平均为13.91%，精煤干燥基灰分产率在1.99～9.65%之间，平均4.71%，根据GB/T15224.1-94《煤炭灰分分级标准》，本区煤层原煤灰分产率属低中灰分的煤层，经洗选后灰分产率为特低灰煤。

（3）挥发分产率：

原煤干燥无灰基挥发分产率（Vdaf）在26.27～46.52%之间，平均为40.84%，精煤干燥无灰基挥发分产率（Vdaf）在24.63～45.37%之间，平均39.46%，本区煤层挥质分产率属高挥发份煤层。

2.2元素分析

由本区各煤层元素成果可知：各煤层元素含量均以干燥无灰基碳元素含量为主要成份，其含量在70.963～81.55%之间，其次为氧加硫元素的含量，其含量在10.08～23.05%之间，氢元素含量在3.94～5.26%之间，氮元素少量，其含量一般在2%以下。

2.3有害元素

本区煤的有害元素包括硫、磷、氟、砷、氯等元素，通过本次采样工作证实，本区各煤层有害元素含量均较低。

（1）硫（原煤干基全硫）St.d。含量在0.07～1.34%之间，平均含量为0.49%，属特低硫煤层，个别点为低硫～低中硫分煤层，煤层中硫的主要成分为硫化物硫和有机硫，硫化物硫含量在0.06～0.99%之间，有机硫含量一般在0.01～0.51%之间。含量平均为0.13%，硫酸盐硫少量。

（2）磷：原煤干燥基磷（Pd）含量在0.002～0.144%之间，平均为））0.03%，属低磷分煤，个别点达高磷分煤。

（3）氯：原煤干燥基氯（Cld）含量在0.001～0.084%之间，平均0.044%，根据规范为特低氯煤。

（4）砷（As）：原煤空气干燥基砷（As，ad）含量在1～15ug/g之间，平均为5ug/g。属二级含砷煤。

根据以上结果，本区煤层有害元素含量均较低，可满足作为民用及工业动力用煤的需要。但需要注意的是，个别地段的个别点由于种种原因，会造成有害元素的局部富集，将有可能给大气环境及地下水造成一定污染，希望煤炭生产部门及使用单位采取相应措施，尽最大可能消除或减轻这些危害的发生。

2.4工艺性能

2.4.1煤的燃烧性：

（1）发热量：各煤层原煤干基弹筒发热量（Qb，d）在18.97～29.97MJ/Kg之间，平均为26.36MJ/Kg，属高发热量煤，经洗选后，其精煤干燥无灰基弹筒发热量一般在31.06～32.27MJ/Kg之间，平均为31.61MJ/Kg，属特高发热量煤。

（2）煤的可磨性：根据本次所作的煤的可磨性试验成果可知，本区煤层可磨性指数在53～65%，平均56%，属较难磨煤层。

（3）灰成分：本区煤层灰成份主要以酸性SiO2、Al2O3含量为主，其镒为碱性物的Fe2O3及CaO含量。SiO2含量一般在14.90～64.03%之间，Al2O3含量在7.41～31.31%之间，Fe2O3含量一般在2.50～34.60%，CaO含量一般在2.04～23.24%，其它MgO、SO3、TiO2含量少量，多小于10%以下。

煤灰熔融性软化温度（ST）在1070～1400℃之间，平均为1270℃。为中等软化温度灰。流动温度（FT）在1130～1400℃之间，平均为1310℃，属中等流动温度灰煤层。

2.4.2煤的低温干馏

主要可采煤层焦油产率（Tar，ad）在4.4～11.5%之间，平均7.9%，根据规范，属高油煤，半焦产率CRad在69.0～72.6%之间，煤气+损失8.6～10.1%之间。

2.5可采煤层的煤类

2.5.1煤类确定的依据

根据本区主要煤层变质程度较低，多为低变质的长焰煤的特征，依照《中国煤炭分类国家标准》（GB5751-86）规定，本区煤类确定的主要指标为：

（1）煤的干燥无灰基挥发分产率Vdaf（%）；

（2）煤的粘结指数GR.1；

（3）精煤透光率PM（%）；

2.5.2煤类确定方法

本阶段煤质工作，针对主要可采煤层做了煤类确定指标的测试，确定了本区煤层的煤类，达到了勘探阶段煤质工作的要求。

具体煤类确定方法为：

当煤的粘结指数小于5，干燥无灰基挥发份产率Vdaf≤37%时，该煤层为不粘煤，当Vdaf≥37%，透光率PM＞50%，该煤层为长焰煤。本区主要可有煤煤类见表5-2-6

2.5.3本区可采煤层煤类分布

通过对各煤样挥发份产率、粘结指数及透光率的测试本区各煤层均为长焰煤。

本区除9－10、15号煤层为不粘煤（31BN）外，其它煤层均为长焰煤（41CY）。

3结语

本区各煤层属低水、低中灰、高挥发份、低有害元素、高发热量富油的无粘结性的低变质煤层，主要可采煤层煤类为41号长焰煤及31号不粘煤。是良好的民用煤及工业用煤，也可作为低温干馏用煤之原料。

参考文献：

[1]王凤娟.安徽省淮北龙王庙煤矿煤质特征浅析[J].煤质技术，2017（02）：12-14+17.

[2]刘太琴，闵康，唐显贵，罗细梅，杨剑波.贵州省晴隆县洞湾煤矿煤质特征分析[J].煤质技术，2017（05）：11-14.