南票煤田煤质特征及其变化规律

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【摘要】通过对南票煤田矿区地层、构造和煤质变化特征的分析，研究了其矿区的煤质变化规律和变质成因，为南票煤田地质工作及煤岩资源的开发利用提供有益的探索经验。

【关键词】南票煤田；煤质特征；变化规律

1、矿区概况

1.1研究区位置

研究区位于辽宁省葫芦岛市南票区及凌海市班吉塔镇境内，南距葫芦岛市70公里、东北距锦州市45公里处，该煤田自西向东依次为：三家子矿、苇子沟矿、大窑沟矿、邱皮沟矿、小凌河矿。

1.2地层

南票煤田为金岭寺——羊山盆地东南翼的一部分，出露的地层比较全。煤田出露地层由老至新有奥陶系、石碳系、二迭系、侏罗系和第四系。该煤田主要含煤地层为石碳系上统太原组（C3t）及二迭系下统山西组（P1s），含煤地层特征如下：石炭系上统太原组（C3t）厚度大约0.0～41.55米，分上、下两段。上段为主要含煤段含6、7、8三个煤组，以煤层分布广、厚度大、变化大、层数多为特征。二叠系下统山西组（P1s）地层全区广泛出露，与下伏石炭系地层平行不整合接触。厚度大约6.84～72.53米。含有3、4、5三个煤组，5煤组是主要可采煤层。

1.3构造

南票煤田位于华北地台的东北部（Ⅰ），燕辽台褶带（Ⅱ），辽西坳陷（Ⅲ），金岭寺～羊山盆地（Ⅳ）的东南翼，与头台子—黄土坎—杨家杖子断隆带（Ⅳ）接触。中生界构造层为南票向斜，西北为其林堡背斜。上古生界石炭、二迭系含煤地层呈单斜构造，称南票单斜，地层走向北35～60°东，倾向北西，倾角20～70°。断裂有两组：一组走向北40～60°西，倾角70～80°的正断层，另一组走向北30～60°东的逆冲断裂，两组断裂主要发育在苇子沟井田及大窑沟井田。

2、煤质变化特征

在南票煤田内有气煤、弱粘结煤、贫煤、天然焦均有分布。南票煤田煤质化验结果看，以气煤为主，次为弱粘结煤，少量的贫煤及天然焦。

2.1煤岩学特征

2.1.1宏观煤岩特征和显微煤岩特征

宏观特征：呈黑色，条痕（亮煤）为褐黑色，光泽脂肪状到玻璃状、粒状状。煤层结构为线理状、条带状、透镜～线理状、煤质较脆，方解石脉呈网状或脉状沿裂隙穿插在煤层中，并有大小不等的黄铁矿结核。煤层局部受后期火成岩侵入体的影响，颜色变浅，光泽增强，比重和硬度均有增大，结构被破坏，变质呈钢灰色的天然焦。微观特征：显微组分以镜煤化物质为主，其次是角质化物质，丝炭化物质和矿物杂质。

2.1.2水分

本区原煤空气干燥，煤水份含量较小。以大窑沟为例：原煤水份最高2.94%，最低0.81%，平均1.92%。岩浆侵入煤层受接触变质作用，煤变为天然焦后，柱状节理发育，毛细孔增多，其水份含量增高，可见焦水份含量比原煤水份含量增加了。

2.1.3灰分

原煤灰分产率最低为3煤26.41%，最高为8煤35.99%，平均32.61%。3煤组为中灰煤，其余各煤层均为中高灰煤。净煤灰分产率最低为5煤6.97%，最高为8煤13.98%，平均10.61%。原煤灰分在垂向上，从山西组3煤至太原组6煤组，有增高的趋势，从6煤组至8煤组，无明显变化，

2.1.4挥发分

各可采煤层原煤挥发分最低为8煤21.77%，最高为5煤43.81%，平均33.61%。净煤挥发分产率最低为8煤28.09%，最高为5煤42.42%，平均值34.57%，为中高挥发分煤。山西组的3煤组到5煤组，挥发分产率有升高趋势；太原组的6煤组到8煤组，挥发分产率有降低趋势。

2.1.5硫分

本区各可采煤层原、净全硫含量变化不大。原煤全硫含量最低为3煤0.67%，最高为8煤1.99%，平均1.05%；净煤全硫含量最低为3煤0.53%，最高为7煤1.00%，平均0.70%；为低～中硫分煤。

煤中形态硫：硫铁矿硫含量为0.02～1.19%，平均为0.34%；硫酸盐硫含量为0.00～0.39%，平均为0.09%；有机硫含量为0.02～1.32%，平均为0.58%。

煤田各煤层硫含量以硫铁矿硫和有机硫为主，硫酸盐硫含量较少。全硫含量从山西组的3煤组至太原组的8煤组有增高趋势。

2.1.6磷

本区各可采煤层原煤磷含量最低为7煤0.019%，最高为6煤0.079%，平均0.051%；净煤磷含量最低为3煤0.016%，最高为5煤0.080%，平均0.045%。为低磷分煤～中磷分煤。

2.1.7煤的元素组成

可采煤层元素分析结果为：碳（Cdaf）含量最低为5煤80.96%，最高为6煤85.37%，平均83.38%；氢（Cdaf）含量最低为8煤4.20%，最高为5煤5.39%，平均4.95%；氮（Ndaf）含量最低为5煤1.12%，最高为7煤1.57%，平均1.43%；氧（Odaf）含量最低为6煤7.30%，最高为5煤11.69%，平均9.25%；碳氢比（C/H）为17/1。

2.1.8煤的发热量

本区煤为中热值煤，山西组灰分较低，发热量较高，而太原组灰分较高，发热量较低。

2.1.9煤的粘结性和结焦性

本区共测试26个层点样品的粘结指数，最低是7煤组1.1，最高是6煤层39.8，平均为17.3，为弱粘结煤。

3、煤类分布及变质规律

（1）该区在走向上、倾向上、垂向上，三度空间方向上煤的煤化程度比较均衡，其煤的变质程度基本上是一致的单一气煤。

煤种由气煤变质为弱粘结煤、贫煤、天然焦。主要原因是燕山期火成岩侵入体的影响，有如下特点：

酸性火成岩～花岗斑岩多以层间侵入为主，破坏性较大。总的规律是火成岩向上影响煤层成焦厚度大于火成岩体向下影响煤层成焦厚度。火成岩于煤层顶部，岩浆热向下影响：岩体厚度在3米以下，影响煤层变质范围在3.35米以下，岩体厚度在3米以上者，影响煤层变质成焦、弱粘结煤、贫煤的范围在3.8～4.35米之间。

火成岩位于煤层底部，岩浆热向上影响：岩体厚度小于2米者，影响煤层变质成焦、贫煤、弱粘结煤的距离在3米以内。岩体厚度大于2米，影响煤层变质成焦、贫煤、弱粘结煤的距离在5.5～6.90米。

（2）接触变质作用是影响该煤层煤质的另一个因素。在大窑沟井田深部燕山期酸性花岗斑岩沿煤层侵入，致使部分煤层被吞蚀、变薄，使煤层结构变为复杂。岩浆带来的高温和压力使煤层发生接触变质，煤变质为天然焦，其特理特征和化学性质发生明显变化。

4、结论

南票煤田煤种较多，以气煤为主，次为弱粘结煤，少量的贫煤及天然焦。产生原因为后期火成岩侵入的影响。主要的变质作用类型为区域变质，其次为接触变质。通过对南票煤田矿区地层、构造和煤质变化特征的分析，研究了其矿区的煤质变化规律和变质成因，为南票煤田地质工作及煤岩资源的开发利用提供有益的探索经验。

参考文献

[1]东北煤田地质局.辽宁省煤炭资源潜力评价报告2010.

[2]东北煤田地质局155勘探队.辽宁省葫芦岛市南票煤田煤普查地质报告，2011.

作者简介

李树成.1963年生人.1983年浙江煤田职工地质学院.毕业后一直从事煤田地质工作。