神府东胜矿区煤层的煤岩特征及煤化程度

.l地球L地质与矿产L神府东胜矿区煤层的煤岩特征及煤化程度◆侯飞龙(陕西省煤田地质局-八五队综合实验室陕西榆林719000)[摘要]通过对神府东胜矿区煤层的物理性质、煤岩组成及煤化程度的分析，段,5-*.52.5-3煤,主要阐述了该区煤的煤岩特征及煤化程度的变化规律，同时研究表明了矿区煤可采煤层是 1-.22.3-类为长焰煤和不粘煤。1.4-.52煤。[关键词]煤层煤岩特征煤化程度煤类神府东胜矿区.12.22.3-煤层在中图分类号] F416.1 [文献码] B [文章编号] 100-4050(2013)-10 -36-3补连区及新庙区大面神府东胜矿区位于内蒙古自治区伊克昭盟伊金霍洛旗南部及积富集 ,4-.52煤层在准格尔旗的西南部至陕西榆林市境内，南北长80Km,东西宽15~新民区大面积发育，55Km,面积2756Km2,探明资源量282.08亿吨。煤类主要为长焰煤其它地区各煤层兼而和不粘煤,部分褐煤(图1)。1矿区地质概况2主要煤层的物神府东胜矿区位于鄂尔多斯地台向斜东翼一-陕北斜破上, 地理 性质及煤岩特征层以极缓的坡度向西倾斜,倾角1°左右。通过对东胜--区内的地层由老至新依次为三叠系上统永坪组(T,),-- -侏罗申木一 大保当等18系下统富县组(Jr)、侏罗系中统延安组(J2)、侏罗系中统直罗组个煤矿 和25个钻孔(J2) .安定组(2)、白垩系下统洛河组(Ku),新近系上新统保德组103 个煤层煤岩样的(Nx)、第四系全新统风积沙(Q.)及冲积层(Q2)。鉴定描述以及选取的研究区含煤地层为侏罗统延安组,一般含8-18层,最多达3095 个宏观类型煤光期1柳府 车事矿区动程区划分用层,其中有对比意义的15层,即第V段,12上12.12F煤;第IN段,2片,45 个宏观类型薄2上、2-煤;第段,3-.3-、3-煤;第II段,42上、4-、4-、4~煤;第I光片和光薄片,66个全层煤样煤砖光片的反光、荧光的煤岩组分描黄铜矿方铅矿、铁闪锌矿充填交代。的同时，同化和交代围岩中Cu .Pb .Zn元素,使富集的含矿热液在矿石构造主要有:有利的构造位置冷却成矿。(1)块状构造:由金属矿物黄铜矿、铁闪锌矿、方铅矿、磁黄铁4.2矿床成因探讨矿.黄铁矿紧密伴生而构成的块状矿石。北东东向是矿区的主要控矿构造,其主要控制了火山岩沉积物(2)角砾状构造:黄铜矿、铁闪锌矿充填、胶结破碎围岩角砾而及碎屑沉积物的分布。F1 断裂两侧见有磁铁矿、 铁闪锌矿等,故为形成角砾状构造。导矿通道;F2星直线式发育,规模较长,其次- -级的构造裂隙、挤压(3)条纹状构造:铜、铅.锌硫化物沿围岩片理或围岩流纹理充片理及构造小透镜体发育,成群、成带,近平行出现,因此是本区的填交代而成。主要储矿场所,控制着矿体的形态、规模、产状等。燕山期大规模的(4)网脉状构造:金属硫化物沿围岩网状裂隙充填交代而形成岩浆喷发及次火山岩脉的侵人提供了大量的热液,含矿热液从深部网脉状构造。沿断裂构造带(F1)上升进人储矿围岩,与围岩发生强烈的硅化、绢(5)浸染状构造:方铅矿、黄铜矿.黄铁矿、磁铁矿呈星散状稀疏云母化 、绿泥石化、叶腊石化、黄铁矿化。成矿热源在运移中不断的嵌布于脉石中。从鹅宅组火山岩地层中萃取铜铅锌等成矿元素，热源在运移中不断4矿床成因初探富集.随着温度和压力的下降,多元成矿物质在容矿构造富集并沉4.1成矿物质来源淀成矿。矿区矿石具有交代残余结构.交代网状结构和细脉浸染状、侏罗系上统南园群鹅宅组地层的流纹质英安流纹质晶屑熔结网脉状、条纹状构造等特征,与矿体有关的热液蚀变主要为绿泥石凝灰岩在区内广泛出露,是该区主要贮矿围岩之一。据1:5万云霄化和硅化,黄铁矿化具明显的中温热液蚀变特征。根据以上特征,初矿产图资料”，晶屑熔结凝灰岩微量元素Cu、PbZn.Sn、V、Bi与维步认为本矿床成因类型属于岩浆期后中温热液充填交代成矿。氏同类岩石平均含量对比,其中Cu、Pb .Zn等有富集现象,因此，5结论.②柯木枸等.1:5万《云霄县矿产图》(福建省第七地质大队.矿区物探异常与土壤地球化学浓集中心吻合较好,它们具有同1991 )分布范围,均呈条带状分布,具有规模大.峰值高的特征。围岩普初步认为该地层为矿区铜铅锌多金属矿的形成提供了物质来遍 具较强的硅化绢云母化、绿泥石化绿帘石化、黄铁矿化、磁黄铁源。矿化.钾长石化等,在蚀变强烈处原岩面目全非,围岩蚀变常相伴有但笔者认为,尽管鹅宅组地层的流纹质英安流纹质晶屑熔结铜、铅、锌矿化。经钻探查明矿体产于F1与F2断裂带之间及F2下凝灰岩Cu Pb.Zn .Sn背景值较高，但不可能为铜铅锌多金属矿提盘的构造裂隙的矿化蚀变带内,受构造裂隙控制明显,次级构造裂供主要的成矿物质,无论是岩浆期后热液的萃取、交代都不足于富隙为容矿构造。铜铅锌矿体呈脉状、透镜状,产于陆相火山岩中,严集成工业矿体。格受断层破碎带或片理化带控制。矿床成因类型属于岩浆期后中温在钻孔深部见有较多的闪长(玢)岩(8μ)侵人,其顶底板及其周热液沿火山岩层构造裂隙充填交代成矿,闪长(玢)岩脉与矿体有密围岩石经受强烈震碎,形成了大量震碎角砾岩,并伴随有强烈的围切关 系。中国煤化工岩蚀变和大量的CuPb.Zn矿化体和矿体。因此,确定该岩脉与成参考文献HCNM HG矿有密切关系,闪长(玢)岩脉沿断裂带侵人带来了大量的含矿热液[]吕士炳.浅谈电法在稻建安溪钻山矿区的找矿效采.描趕地成,2008,27 (4)[作者简介]侯飞龙(1961-) ,男， 江苏无锡人，高级工程师，现任[2] 方芳.闽北香炉坪银金矿地质特征及成因探讨，福建地质，2005.24 (1).综合实验室主任研究方向为煤质技术管理及煤质评价。[3]周辉能周宁芹溪铅锌银矿床地质特征及成因初讨，福建地质，2005.24 (1).園地球ITHE EARTH 10期|地球述、定量统计及组分组合类型定量,镜质组反射测定等工作,并结合低，煤质优良,12和5-2煤层煤的活性组分低,灰分稍高,镜质组相神府东胜矿区总体可行性地质研究",煤的物理性质及煤岩特征如对稍差,42煤层介于其中。下2.5显微煤岩类型22.1物理性质表2主要可采煤层显微煤岩类型定量表侏罗系延安组各煤层均呈黑色,条痕褐黑色,断口多为阶梯状、参差状,少量贝壳状、平坦状。中部煤层2.3-+ .42平均光泽类型多为沥青至强沥青光泽，上、下部煤层平均光泽暗淡,平面上由北向86(澧 $45(:量T 408( I南,光泽逐渐增强,1-2.5-2煤层内生裂隙发育程度低于2-2.3-+.4-煤982 (G3■| 8(1量253 (c32|层。常见方解石脉沿煤的裂隙填充,可见黄铁矿薄膜贴附于裂隙面中。1-.5-2煤层以线理状结构为主,次为细条带状,22.3-+ .42煤层以中条带状为主,次为细条带及宽条带,局部可见块状结构,水平层状构造。2- .5-2煤层中部及中.上部含褐色菱铁矿鲕粒或钙泥质结核,直径1-6mm,厚度5-~10mm,硬度较大,密度3.7-4.2,层理明显绕过结表2知,各煤层单组分类型主要以微镜煤、微惰煤为主,微亮核,并富集成层。煤、微暗煤含量较低，双组分类型以微镜惰煤为主,少量微粘土矿化2.2宏观煤岩组分22.3+ .42煤层宏观煤岩组分含量由高至底为亮煤、暗煤、丝煤和三组分微三合煤等。炭、镜煤。而12.52煤岩为暗煤亮煤、丝炭、镜煤。丝炭普遍含量高，煤的显微煤岩类型组合比较单一,1- .52煤层微镜煤含量较呈丝绢光泽,纤维状结构,并以长条带状或透镜体分布于各类型的低,微惰煤则较高,微粘土矿化煤和微黄铁矿化煤3%左右;2-3-+层面或交互分层,厚度1~3mm,可见到破碎程度不等的炭化植物叶煤层微镜煤含量高,微惰煤则相反,说明煤质优良。片和茎干薄片赋存于层理面。2-2.3-煤层中部及底部常见镜煤厚度2.6主要可采煤层的煤岩特征达1Scm左右,几乎全由无结构基质镜质体和薄层分布的角质体组2.6.11-煤层:煤层结构简单,一-般含0~2层泥岩或炭质泥岩夹矸。以暗淡煤和半暗煤为主,半亮煤很少,呈细条带线理状结构。成。纵观煤层剖面下部亮，上部暗，丝炭呈簿层透镜状出现,一.般厚1~2.3宏观煤岩类型22.3-1.4-2煤层以半亮煤为主,其次为半暗煤,12煤层主要为半2.5毫米,显微组份中镜质组含量低,-般为25.1-44.5%。丝质组含量高，多在45.9-52.2%之间，并以结构镜质体和结构丝质体占优暗煤,部分暗淡煤,5-2煤层为暗淡煤及少量半暗煤。平面上，东胜以北唐公沟高头窑- -带以暗淡煤为主, 少量半暗势， 植物组织腔中多为空洞,少量被粘土充填。矿物以粘士为主,可煤。内生裂隙及不发育,在空气中该煤很快失水龟裂,具褐煤性质。见到次棱角状石英颗粒。其显微组分含量在区域内变化见图2。神木以北以半暗煤、暗淡煤为主,次为半亮煤;神木~大保当一带以补连区活鸡免区柠条塔区半暗煤、半亮煤为主。2.4显微煤岩特征60%镜质组:以结构镜质体和无结构镜质体为主,在无结构镜质体中,多为不均匀基质镜质体,有少量镜质团块和均匀基质镜质体。30惰质组:主要是结构丝质体.无结构丝质体,其次是碎屑丝质体,微粒体,丝炭化孢子体等,结构丝质体的细胞腔多为空洞,保存VSVIEMVSVI E MvSVIEM形态不一。V-镜质组SV-半镜质组1-惰质组 E-壳质组 M-矿物质壳质组:有小孢子体、角质体、大孢子体、木栓体树脂体,还有藻类体等。图2 1”煤显微组分含量直方图无机矿物质主要是粘土矿物和碳酸盐矿物,次为硫化物,氧化2.6.222煤层:煤层结构简单，且较稳定，煤层中夹矸为0-3物甚少，粘土矿物呈棕色粒状和灰色粒状两种形态分布于各基质层,厚为0.1~0.5em,多为黑色泥岩。以半亮煤为主,其次是半暗煤和中,碳酸盐矿物为方解石、菱铁矿矿、菱镁矿及白云石,硫化物以黄.少量光亮煤。在煤层中,煤岩成份变化不甚明显,其镜质组中多为结铁矿薄膜和星散状形成分布于裂隙面或混染状与菱铁矿混生,氧化构镜质体和基质镜质体，木质组织细胞由镜质体和粘土矿物充填，物为石英颗粒呈稀硫状分布有机质的胞腔中。惰质组中的结构丝质体由组织胞腔保存完整程度不同，多为空腔,表1主要可采煤层显微组分定量表少量被粘土矿物充填(多为高岭石)。其显微组份含量在区域内的变m化见图3。25■45 1524175量8005|9%6里需9751:0震505| 09四卫| 040D325姜血区石地台区378904 7504 50504| 0804 96904| 1504 0504 057141 094680457821| 421 3139121| 021| 97921| 1321| 05[29| 03921| 0537210量$475853524129■4201■x90250544患80VWIEMYWIEMVW18m89981|y-镜表难23-半镜质难 1-精项堆 日-元南道 -矿物收47502 85021 39521 0521 968102 29(2 102 0921 0呵421團3“课显酸组分含量直方图2.6.3 3-1煤中国煤化工广,且稳定。煤层一由表1可看出,1-2 .5-2煤层镜质组含量多小于50%，惰质组含般无夹矸,个别CNMHG半亮煤和半暗煤。煤量大于40%,无机矿物含量- - 般在3%左右;2-2.3-1 .42煤层镜质组+0H.半镜质组含量均大于60%,2.3-+煤层大于70% ,惰质组小于40%。层底部往往是半亮煤。显微组份中镜质组含量在新民南区--般为矿物质含量均为2%左右。表明2-.3-+ 煤层活性组分含量高,灰分50.0-62.0%,惰质组含量在35%以下,镜质组中以无结构镜质体和地球3团⊥地球l地质与矿产L结构镜质体为主,其中无结构镜质体中多为基质镜质体,是新民南区有别于其它地区的一大特征。壳质组含量低为0.1-1.8%,个别地区壳质组可达3.1%,以叶角质体为主,其次是小孢子体。显微组分含量在区域内的变化见图4。VW1T圈6 r“傅显鹰组升食量直方图煤为39.3~46.1 ,微隋煤为38.6-44.0微粘土矿化煤和微黄铁矿矿化WWIEN专SEEMVIIEN VWEEN WWIEM煤、微碳盐矿化煤分别为5.0和3.8%,表明这两层煤的煤质略差,27-镜质组59-半镜质组 1:情质相 甘克质组 物质煤和4-2煤的煤质居中,形成中间煤层煤质优，向上向下有逐渐变差图4了煤品常组分含量直方国之趋势。2.6.4 4~2煤层:煤层结构复杂,一-般含1-4层夹矸,厚0.5~10m,3煤的煤化程度及煤类多为泥岩和粉砂质炭质泥岩,以半亮煤和半暗煤为主,其次是暗淡3.1煤化程度。区内各煤的煤化程度差异不大,但由北向南有逐煤，呈细条带状和线理状结构,有少数中宽镜煤条带,丝炭呈薄层出渐升高的趋势。 主要煤质指标范围如下:镜质最大平均反射率.现,厚为0.1-0.15cm,煤受敲击往往沿丝炭薄层碎裂。其显微组分特0.410-0.679之间;干燥无灰基挥发份32~40%;干燥基灰分5~10%;征镜质组与22煤区分不大。壳质组中,主要是孢子体和角质体,惰空气干燥基水分 6-18%;干燥无灰基碳含量73-84%;干燥无灰基.质组中是由结构丝质体和无结构丝质体组成。各显微组分含量在区氧含量10~21%;燃料比1.48-2.31%之间。以上指标表明本区煤属内的分布有一-定的差异。显微组分在区内的变化见图5。烟煤I煤化阶段,即长焰煤阶段。内蒙东胜北的唐公沟一带反射率小于0.5,透光率为47%(长焰煤大于50%),恒湿无灰基高位发热量23.90MJ/kg(长焰煤大于24.0 MJ/kg),几个指标均在褐煤及长焰煤的边界,而且在煤岩鉴定中,观察到具有较多干缩裂纹等,说明此Fll Elan FIn.10n_3n_区具有明显的褐煤性质,属于褐煤至长焰煤的过渡煤化阶段。WIEM VWIEM3.2煤类。东胜以南的新庙区,煤化程度亦较低,反射率为0.41~0.50,透光率为66~70%,属较低的长焰煤煤化阶段。神北.新民区均圆6 4"谋显范组分含重血方国属长焰煤阶段。在神木县以南的大保当区煤中的碳含量均达80%以2.6.5 5-2煤层:煤层结构复杂,含矸石一般2~5层,厚为0.2~上,氢、氮含量也有增高,粘结性也明显增强,这是煤化程度增高和6m。属半暗煤和暗淡煤,呈线理--- 细 条带状结构,可见中宽镜煤条沉积过 程中还原程度相对增强的结果。从煤系剖面上看,由上而下带。方解石多呈薄膜或脉状充填在裂歇中。纵观煤层剖面,上部暗，煤化 程度亦有增加,但变化幅度不大。从各煤层元索分析比较可以下部亮。其显微组分特征与1-2煤类似。矿物含量0.9-6.0%,平均看出 各区煤层从上到下碳含量在逐渐增加而氧含量却在逐渐减少。为3.3%。表明该煤层的灰分偏高,但个别地方也有变化,如神木大4结论砭窑一带镜质含量高,惰质组含量低,矿物多为粒状,易洗选,故煤由于本区煤化程度及沉积环境相对稳定,区内煤的牌号变化不质比较好。显微组分在区内的变化见图6。大,东胜以南至神木北部主要为长焰煤,当煤岩显微组分中惰质组综上所述本区五个主要可采煤层中,3-1煤层的镜质组多大于含量高时则为不粘煤。 东胜以北，有少量褐煤~长焰煤的过渡类型60%.,惰质组中,无结构丝质体占优势,微镜煤>60%,微隋煤为24%煤,从东胜至神木以南主要是长焰煤及不粘煤,局部有弱粘煤,未发左右,矿物含量平均为1.9% ,微粘土矿化煤平均为2.2%。壳质组也现气煤。高于其它煤层,是本矿区煤质最优的煤层。12 和5-2煤层其镜质组参考文献为37.8-47.6%,惰质组为39.6~50.6%,矿物含量为3.1-3.6%,微镜[1]林林文英.神府东胜矿区总体可行性地质也质研究[M].陕西:科学技术出版社，1987.[2] 615589-1995，5显微煤岩类型分类[SI] .(上接第120页)不变色即为滴定终点。平行测定3次,计算试样中Fe的含量。称取一定质量的矿样在250- -300C下用硫磷混酸溶解后,加入盐酸加热--会。待溶液稍冷后将溶液转移置于250mL三角烧瓶中,w(F0)/% .4-路)x02000x 100然后加入5mL盐酸羟胺(NH20H.HCI)将Fe定量还原Fe*,此时的反式中,v为滴定试样溶液消耗的重铬酸钾标准滴定溶液的体积,应控制在30-50C中进行。mL;vo为滴定空白溶液消耗的重铬酸钾标准滴定溶液的体积,mL;m3结束语为称取试样量.;0.0020为为与1.00mL重铬酸钾标准滴定溶液相当虽然氯化汞重铬酸钾法具有快速、准确和容易掌握的优点,但的铁的质量,g/mL。采用盐酸羟胺-重铬酸钾无汞法测定铁矿石操作危险系数高,对环境污染+分严重,有数据显示-份测试废液要中铁含量的话,也可以达到上述效果。加10t水稀释以后才能达到排放标准。文中介绍的两种测定铁矿石测定原理:用硫磷混酸溶解矿样,将矿样中的铁转化为Fe*。加.中铁含量的方法不但操作简单、准确度高.符合分析要求,而且安全适量的盐酸羟胺(NH2OH.Hcl)将Fe+定量还原为Fe+,滴加二苯胺磺环保，是一种值得推荐的分析方法，相信将会随着应用的广泛而得到酸钠作:为指示剂。用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈现紫红色即为不断改进,从而变得日益完善,成熟,可靠。滴定终点。其反应如下:参考文献.的+290:→[9(P0)]°[川孙亦静，重铬酗中国煤化工国环境保护优秀论文集4F* +2NHLC E°205) (下册)+N,0↑+4H". HO[2] 王艳,任春生,张爱MYHCN MH G中的应用[A.中国计6F2” .Cr↓148'-682*"◆2C/" +7H,0量协会冶金分会2009 .[3]乔凤霞,康永胜。王孟歌.无汞法测定铁矿石中铁含量的实验改进田].保定学院学2.4测定步骤报, 2008 (04)圆地球