西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价 西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价

西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价

  • 期刊名字:中国煤炭地质
  • 文件大小:827kb
  • 论文作者:石彦强,孙鹏杰
  • 作者单位:北京大地高科煤层气工程技术研究院
  • 更新时间:2020-09-18
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论文简介

第25卷12期中国煤炭地质Vol.25 No.122013年12月.COAL GEOLOGY OF CHINADec. 2013do1.0969/j.ssn.1674- 1803.2013.12.09文章编号:1674-1803(2013)12-0041-05.西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价石彦强,孙鹏杰(北京大地高科煤层气工程技术研究院,北京100073)摘要:太原西山煤田赤峪勘查区地层总体为向南南东缓倾的单斜,在此基础上发育有轴向北东的不对称向斜(东社向斜),局部发育短轴背向斜和一系列与主体向斜轴向大致平行的正断层,并向南西收敛。区内主要含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组,主要可采煤层为2.3.4 .8+9号煤层。根据煤岩煤质分析结果,2号煤层为低中灰--中灰特低硫-低硫煤,3号和4号煤层为低中灰--中灰分低硫--中硫分煤,8号和8+9号煤层属低中灰、中高硫煤,9号煤层属中灰、中硫煤。总体来看赤峪地区可采煤层为低灰-中高灰 ,特低硫一中高硫、发热量较高、强一特强粘结性的优质焦煤。全区煤层均为发热量较高、强粘结性的焦煤。关键词:太原组-山西组;可采煤层;煤质特征;赤峪地区中图分类号: P618.11文献标识码: 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赤峪勘查区位于太原西山煤田的南端,区内地1煤层 发育特征层总体为向南南东缓倾的单斜,在此基础上发育有山西组含煤7层,自上而下编号为1上、1.2、2下、主体构造为轴向北东的不对称向斜(东社向斜),局3. .4上、4号煤层等。其中2号.3号、4号煤层为全区部发育短轴背、向斜和一系列与主体向斜轴向大致稳定的可采煤层,1号煤层为不稳定的零星可采煤平行的正断层,且向南西收敛。层,1上2下.4 1号等煤层为不稳定不可采的薄煤层。勘查区属半裸露区,出露地层有奥陶系、石炭本组煤层平均总厚7.26m,含煤系数为12.41%;可采系、二叠系、三叠系,新近系及第四系覆盖在不同时煤层总厚6.15m,可采含煤系数10.59%。代地层之上,地层总体上由西向东由老到新依次出太原组含煤9层,自上而下编号为6上、6.7.8上、露,本区主要的含煤地层为石炭系上统的太原组和8 .9.10、11.12号煤层等。勘查区内大部分区段8号二叠系下统的山西组,含煤16层,自上而下编号为1煤层 及9号煤层合并为8+9号煤层。8.8+9 号煤层上、1.2、2下3、41.4.61、6.7.8上8.9、10、11.12 号煤为全区稳定的可采煤层,6号煤层及9号煤层为较稳层等。含煤地层总厚约161m,煤层平均总厚约定的大部可采煤层,6上8上、10、11及12号煤层为不16.7m, 含煤系数为10.4%;可采煤层总厚12.76m,可稳定的不可采薄煤层。本组煤层平均总厚7.80m,采含煤系数7.9%。含煤系数为9.39%;可采煤层总厚6.63m,可采含煤系数8%(表1)。作者简介:石彦强(1966--),男.山西太谷人,1988年毕业于北京煤2煤质特征炭工业学校煤田地质与矿井地质专业,地质工程师,长期从事煤炭地质与勘查。2.1宏观煤岩特征中国煤化工责任编辑:唐锦秀宏观煤岩成YHCN M H G条带和少中国煤炭地质第25卷表1赤峪勘查区煤层发育特征Table 1 Coal scam development characteristics in Chiyu exploration area地层单位煤层编号/m煤层厚度/m稳定性可采性0~0.756.25-22.35不稳定0.37160.60-4.400~2稳定全区可采1.901.95-13.00山西组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较稳定1.0821.50-31.900~1.950-1.650.85-3.750-2太原组0~20.600~1.90大部可采0.970~13.400-1.500+93.25~9.601~38+9号煤层合并区5.53量的暗煤,丝炭少见。宏观煤岩类型以半亮型煤为表2可采煤层密度主,少量的光亮型煤和半暗型煤,暗淡型煤较少。结Table 2 Mineable coal seam density构以细一中条带状结构为主,层状构造。8+9 号煤/g.cm-3层中含黄铁矿微粒,裂隙中可见黄铁矿或方解石薄煤层号真密度视密度1.42-1.651.35- 1.65膜。各煤层均呈黑色,条痕棕黑色,玻璃光泽,具阶1.43梯状、贝壳状断口,内外生裂隙均比较发育,性脆易.1.41- 1.561.32~-1.58.41碎。各煤层真密度为1.48~ 1.56g/cm',视密度在1.47~ 1.621.43- 1.541.561.41~ 1.48g/cem',以3号煤层最低,4号煤层最高。1.39~ 1.641.35~- 1.59各煤层真密度、视密度值见表2。1.40~-1.551.41~1.482.2显微煤岩组成各煤层显微组分均以镜质组为主,镜质组中多1.43-1.581.37~ 1.521.42基质镜质体,均质镜质体次之,惰质组多半丝质体,1.43-1.591.38~1.601.521.46丝质体次之,其它组分少见。镜质组含量2.4号煤含量较低,约占60%,8+9号煤含量最高,占73.2%。2.3变质程度惰质组含量一般<22%。矿物以黏土类矿物为主,2、3.4号煤层变质程度中等,煤的油浸反射率8.9.8+9号煤层见有微粒状、浸染状的黄铁矿,方解为1.13%~ 1.53% ,煤中可分辨出少量壳质组分。8+石呈脉状,少见硅质矿物(表3)。9号煤变质程度相对较高,煤的油浸反射率为表3各煤层煤岩显微组分鉴定成果表Table 3 Maceral identified results of coal seams1%显微组分矿物煤号镜质组惰质组壳质组粘土类硫化铁类碳酸盐类反射率/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中国煤化工:64.8-83.713.0~ 20.80473.23-16.43.3- 16.4YHCNMHG1L54.12期石彦强,等:西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价131.43%~ 1.60%(表3)。3.1水分.各煤层原煤空气干燥基水分一般在0.24~3煤的工业分析区内主要可采煤层有2.3.4.8+9号煤层,下面1.34%,水分含量相差不大。其中8+9号煤的水分平分别对可采煤层煤质特征进行详细分析(表4)。均含量为0.98% ,稍高于其它各煤层。表4主要可采煤层煤质化验表Table 4 Coal quality tested results of main mineable coal seams19原煤浮煤煤层号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号煤层在勘查区南部局部地区为中高硫。根据“煤炭质量分级、煤炭灰分分级(GB/T 6 号和9号煤层均属于中硫煤;8+9号煤层属中高硫15224 1-94)2 号煤层属低中灰-中灰分煤。平面分煤。整体看来,研究区山西组煤层的硫含量整体要布南部以低中灰煤为主,北部以中灰分煤为主。3低于太原组各煤层的硫含量,全区主要为特低硫-.号煤层和6号煤层同属于低中灰-中灰分煤。一般.低硫煤(图2)。以低中灰煤为主,3号煤层东南部的4064-103 及北从上图(图3)可以看出垂向上各可采煤层灰部802 .902孔为中灰分煤,而6号煤层中部以低中灰分、硫分及挥发分的变化关系:各可采煤层挥发分自煤为主,南部及北部以中灰煤为主;8号煤层和8+9下而上整体呈增加的趋势,说明随着埋深的增加,煤号煤层属低中灰煤,其中8+9号煤层平面上分布以的变质程度有所增加;各可采煤层灰分分布规律不东社向斜轴部及中部灰分较低,为低中灰煤,北部较明显,4号煤层的灰分高于2号和3号煤层,10号煤高,属中灰分煤;9号煤层属于中灰煤(图1)。层的灰分高于9号和8号煤层,而2号煤层灰分高于3.3挥发分3号煤层是由于区域动态泥炭沼泽被大面积破坏,根据《煤的挥发分产率分级(MT/T 849- -2000),物源碎屑 再次发育侵入所致;各可采煤层硫分平均2号和3号煤层属中等挥发分煤,4号和6号煤层属值自下而上总体呈降低趋势,整体上山西组煤层由于低挥发分- -中等挥发分煤。8号.9号和8+9号煤于形成于陆相环境,硫分含量稍低于形成于海陆过层同属低挥发分煤。从表中可以看出,山西组各煤渡相环境的太原组煤层,其中8号煤层为海湾渴湖层干燥无灰基挥发分普遍高于太原组各煤层,表明相,受到海水的影响,有机硫含量较高,导致8号煤在垂向上煤的挥发分随煤层埋藏深度加深呈降低的层硫含量高于其他煤层。趋势;在平面分布上,以北部较低,南部较高。4元素分析3.4全硫按《煤炭质量分级第二部分:硫分》(GB/T各煤层浮煤元素分析结果是:碳(Ca)为15224.2- 2004),2 号煤层全硫平均含量0.48%,均83.12% ~90.07% ,以9号煤最高;氢(Has)为4.51%~属特低硫一低硫分煤(除4-204孔稍高外),第6勘4.96% ;氮(Nax)为1.22%~1.52% ;氧(Oua)为2.71%~查线一第7勘查线之间为低硫分煤,其他范围均为4. 86%,下部煤层氧(Ou)含量明显低于上煤组,反.特低硫煤。3号和4号煤层均属于低硫- -中硫分煤,映煤化程度有所增高。磷、氯、砷含量分别不超过0.5%、0.3% 、8x1中国煤化工素平均含在南部及近向斜核部为低硫分煤,5-202孔为中高YHCNMH G44中国煤炭地质第25卷2号煤层4号煤层6号煤层"\8号煤层9号煤层8+9号煤层图1煤层灰分等值线图Figure 1 Isogram of coal ash content量值均未超标。其它微量元素如锗镓、铀、钍、钒未赤峪区 以中高、高发热量煤为主。发热量与煤灰分达工业品位,无利用价值。各煤层中的磷含量为产率有较大相关性,一般灰分产率高,发热量值较0.01%~0.046% ,多属于低磷煤。低,灰分产率低,发热量高;垂向上不具明显规律性。5煤的工艺性质5.2煤的可磨性哈氏可磨性指数2、3.4 .8+9.9号煤层均大于5.1煤的发热量区内各主要可采煤层原煤干燥基高位发热量均100,属极易磨煤。大于16.70MJ/kg,各主要可采煤层原煤高位发热量5.3煤的粘结性区内各煤层粘结指数为于39.9~ 87.6,变化较平均为25.03~33.03MJ/kg, 9号煤最高,为33.03MJ/大,总体上看,各煤层粘结指数均属于中强一特强粘kg,4号煤最低,为25.03MJ/kg(表4)。按《煤炭质量结煤,以强粘结煤为主各世层粘结指数自下而上有分级第3部分:发热量》(GB/T 15224.3-2010)评价,增加的趋势(表5中国煤化工YHCNM HG12期.石彦强,等:西山煤田赤峪勘查区煤岩煤质评价45N2号煤层3号煤层4号煤层6号煤层8号煤层8+9号煤层图2煤层硫分等值线图Figure 2 Isogram of coal sulfur content表5各煤层粘结指数统计◆挥发分 ■灰分 ▲硫分Table 5 Statistics of coal seams caking indices煤层粘结指数1%胶质层厚/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图3煤层挥发分、灰分、硫分与煤层埋深的关系Figure 3 Relationship between coal volatile matter, ash,sulfur co中国煤化工sTY HCNMHG转第63页)12期张立才等:河北唐山某老采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价63以防地基产生不均匀沉降。[2]金连生,牟金锁建筑物水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤②老采空区缓慢的残余沉降在建筑物荷载影响开采规程[M.北京:煤炭工业出版社,2000.下,可能会进一步缩小或压实,因此,评价区的残余[3]黄熙龄,藤延京,王铁宏,等建筑地基基础设计规范(GB50007-沉陷还会存在。建设用地建筑物基础形式宜采用钢.2002)S].北 京:中国建筑工业出版社,2002.[4]常士骠,张苏民,项勃,等工程地质手册(第四版)[M]北京:中国筋混凝土筏板基础,同时应适当提高基础上部结构建筑工业出版社,2007.的刚度和强度,对建筑物抵抗地表变形比较有利。[5]李本军,陈峰,刘海新.老采空区上建设项目地质灾害危险性评估[].河北工程大学学报(自然科学报),2007,(01).参考文献:[6]王泽山,孔令珍迟波,等铁轨下采空区上覆地基稳定性分析J].[川张永波,孙雅洁,卢正伟,等老采空区建筑地基稳定性评价理论中国煤 炭地质.2010, 20(03).与方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.(上接第45页)6结论学技术出版社, 1997:223-226.赤峪勘查区地层总体向南南东缓倾,其上发育[2]韩德馨.中国煤岩学[M].江苏徐州:中国矿业大学出版社,1996:175-191.呈近南北向展布的褶曲及- - 系列北北东向断层。太[3] 李振祥煤炭常用标准汇编M.北京:煤炭工业出版社20原组和山西组含主要可采煤层4层。其中全区可采[4] 煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院MTT 1072 2008煤质资的2号煤层属低中灰一中灰分、特低硫一低硫分煤,料汇编技术导则[S].北京:煤炭工业出版社,2009.全区可采的3号煤层属低中灰一中灰煤、低硫- -中[5]蒲伟马兰2号煤层夹矸微量与稀土元素地球化学特征及其地质硫分煤,大部分可采的6号煤层属低中灰一-中灰 、中意义([],煤炭学报,2012.37( 10).[6]肖华云.山西省西山煤田一霍西煤田石炭 二叠系主要含煤段沉积硫分煤,8号煤层和8+9号煤层属低中灰、中高硫煤,格架的研究[]地球科学, 1984,04.9号煤层属于中灰、中硫分煤。总体评价赤峪地区[7]邱续发.西山煤田8#煤中硫的赋存特征研究[J].西山科技, 200..可采煤层为低灰- -中高灰,特低硫一-中高硫 ,发热量[8] 孙蓓蕾.西山煤田马兰矿区8号煤及其夹矸的微量与稀土元素地较高,强一-特强粘结性的优质焦煤。球化学特征]煤炭学报,2012,35(1).[9]石彦强.动态聚煤模式一兼论成煤植物在聚煤环境中的主导作用[小.中国煤炭地质,2009,21(S01):6- 8,39.[1]尚冠雄.华北地台晚古生代煤地质学研究[M].山西太原:山西科. (上接第51页)3结论中国矿”业大学学报2001.305);433-437.①研究区太原组15号煤层主要为低-中灰分、[3] 高和群,丁安徐,韦重韬,等延川南地区煤储层特征及煤层和井区优选评价[J.中国煤炭地质,2012.中硫、高发热量的贫煤,煤层整体厚度变化不大,煤[4) 琚宜文,姜波, E桂梁,侯泉林构造煤结构及储层物性(M.江苏徐层分布稳定且全区可采,部分地区出现煤层变厚或州:中国矿业大学出版社2005.者变薄的环形区域。[5]希颖王一.阳泉矿区聚煤作用分析[].河北煤炭200():7-10.②研究区15号煤层含气量较高,但是储层压力[6] Evans.H,Brown,K.M.Coal structures in outbursts of coal and fire-damp conditions.The Mining Engineer,1973,132(148):171-179.梯度较低,为欠压地层,临储比较低,使得开采难度[7]姚多喜,吕劲淮南谢一矿 煤的孔隙研究[].中国煤田地质.1996,8增加;该煤层渗透率也较低,需要进行水力压裂,使():31-33.气体更容易扩散和渗流至井筒,增强产气量。[8]傅雪海,秦勇,韦重韬.煤层气地质学[M].江苏徐州:中国矿业大学出版社2007.[9]王乐平,张国华,王现强煤层气的储层特征及其对煤层气解吸的田琚宜文.构造煤结构演化与储层物性特征及其作用机理[D.江苏影响煤 炭技20.202;156-1585徐州:中国矿业大学,2003.[2]姜波,秦勇,范炳恒.等淮北地区煤储层物性及煤层气勘探前景[].中国煤化工MHCNM HG

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