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汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤炭的煤巖學特征

文檔作者：王貝，王震威，王檔良文檔來源： 1．寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局 2．中國礦業(yè)大學，		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月09日
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26 能源技術與管理 2011年第6期
doi：10．3969~issn．1672-9943．201 1．06．01 1
汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤炭的煤巖學特征
王貝 ，王震威 ，王檔良
(1．寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局，寧夏銀川750011；2．中國礦業(yè)大學，江蘇徐州221008)
[摘 要] 通過煤巖學的方法研究了寧夏回族自治區(qū)汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤炭的煤巖學特征，
結果顯示汝箕溝礦區(qū)的環(huán)保型煤炭宏觀煤巖組分以鏡煤為主，少量暗煤和絲炭次
之。顯微煤巖特征具有高鏡質(zhì)組，低惰性組的特點。在此基礎上著重分析了二煤的
成煤環(huán)境，為該區(qū)煤炭的洗選、煉焦、液化、氣化等方面提供有益參考。
[關鍵詞] 汝箕溝礦區(qū)；環(huán)保型煤炭：煤巖學
[中圖分類號]P618．1[文獻標識碼]B [文章編號]1672-9943(201 1)06-00264)3
0 引 言
煤炭是我國的主要能源，而燃煤帶來了嚴重
的環(huán)境污染問題。為此，大力開發(fā)環(huán)保型煤炭資
源，降低燃煤帶來的環(huán)境污染顯得尤為迫切和必
要。環(huán)保型煤炭也叫綠色煤炭，是指對生物圈、大
氣層及各工業(yè)生產(chǎn)無(低)污染、無(低)危害、高發(fā)
熱量煤炭資源，具體指標要求：干燥基灰分 ≤
15％；干燥基全硫(．sf， ≤1．O％；收到基低位發(fā)熱
量(p f， ≥21 MJ／kg或干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,
≥22 MJ／kg?。
寧夏回族自治區(qū)全區(qū)保有環(huán)保型煤炭資源或
儲量164．5億t，占全區(qū)累計探明煤炭資源量的
43％。環(huán)保煤炭產(chǎn)地共有6處，其中以汝箕溝礦
區(qū)、碎石井礦區(qū)、鴛鴦湖礦區(qū)為最有利開發(fā)區(qū)?。
通過對汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤炭進行煤巖學分析，
闡述其特征規(guī)律，為今后該區(qū)煤的洗選、煉焦、液
化、氣化等方面提供有益參考，對采用環(huán)保型煤炭
資源降低燃煤帶來的環(huán)境污染有著重要意義_2_。
1 研究區(qū)概況
汝箕溝礦區(qū)位于賀蘭山脈中段，屬寧夏回族
自治區(qū)平羅縣管轄，西與內(nèi)蒙古自治區(qū)毗鄰，距銀
川市約100 km。以煤層露頭構成礦區(qū)邊界，呈北
東～南西走向的狹長條形展布，面積約32．5 kmz，
包括白芨溝井田、大峰溝井田和大嶺井田。礦區(qū)總
體構造為一盆狀向斜構造，位于南北向逆沖構造
帶的賀蘭山復向斜的中部。向斜軸走向為NE
SW，兩翼傾角不對稱，西翼傾角為25。～30o，東翼
傾角為l2。一20。。至南端部傾向北東而閉合，至北
端部抬高收口，兩翼局部有一些小型褶皺，煤層沿
煤田四周出露于地表，向斜核部地層為中侏羅統(tǒng)
直羅組。
汝箕溝礦區(qū)含煤地層為中生代侏羅系中統(tǒng)的
延安組(J2v)，平均地層厚度265．57 m。本區(qū)延安組
為一套灰白色細、粗粒砂巖與黑色頁巖、泥巖不等
厚互層，地層巖石類型豐度如表1所示。其中砂巖
在延安組分為上下兩段，下段以細砂巖、粗砂巖為
主，上段粗砂巖較為發(fā)育，多位于下部，每段在剖
面上自下而上石英含量增加，長石、巖屑、雜基含
量減少，膠結類型也由基底式向孔隙式、接觸式變
化，砂巖成分，結構成熟度增高。總的趨勢是上段
巖石成分、結構成熟度要比下段高。
表1 汝箕溝礦區(qū)延安組地層巖石類型豐度
巖石類型 粗砂巖中砂巖細砂巖粉砂巖泥質(zhì)巖 煤
百分比／％ 28．58 5．80 19．34 15．12 16．74 14．42
延安組含煤7—10層，可采或局部可采煤層
7～8層，可采煤層總厚38．52 1TI，有益厚度24．65 ITI，
可采含煤系數(shù)9．66％，其中以二、三、五、七煤為主
要可采煤層，為高變質(zhì)的無煙煤。該區(qū)所有煤層都
達到引言所述的環(huán)保煤指標，如表2所示。
其中，二 煤為穩(wěn)定煤層，煤層厚度變化東薄
西厚，最厚處達12．99 In；二 煤為穩(wěn)定巨厚煤層，
結構簡單，厚度變化不大；三煤屬較穩(wěn)定煤層，結
表2 汝箕溝礦區(qū)環(huán)保煤煤質(zhì)特征
2011年第6期 王貝，等汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤炭的煤巖學特征 27
構較復雜；五煤屬較穩(wěn)定煤層，結構較簡單；七
煤由于受基底不平控制，煤多呈不連續(xù)分布而為
不穩(wěn)定的局部可采煤層，可采煤僅分布于大風溝
地段的向斜西翼。該區(qū)煤層一般含夾矸O～2層，局
部含較多夾矸，煤層間距變化大，為6～58 m。
2 煤巖學特征
煤巖學特征是反映煤層成因最直接、最可靠
的標志之一，煤巖學成因標志包括煤巖成分及其
組合上的標志和煤層的結構一構造特征邸]。
2。1 宏觀煤巖特征
宏觀煤巖類型是根據(jù)煤的平均光澤強度劃分
的煤層的基本單位，包括光亮型、半亮型、半暗型
和暗淡型4種基本類型，各種類型的分層在煤層
中往往交替出現(xiàn)，構成不同的組合形式。汝箕溝礦
區(qū)各煤層平均光澤較強，總體表現(xiàn)為光亮的鋼灰
色，致密堅硬，比重大，不染手，金屬光澤或金剛光
各煤層均呈線理狀一條帶狀結構。光亮煤鏡面發(fā)
育，線理條帶狀結構明顯。條帶寬10～300 mm。宏
觀煤巖組分以鏡煤為主，少量暗煤和絲炭，鏡煤多
呈寬條帶，而絲炭則為薄層線理。
2_2 顯微煤巖特征
煤的顯微煤巖組分主要有鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、穩(wěn)
定組和過渡組4種基本類型[3]。顯微煤巖組分的
種類和含量是反映煤層成因的基本標志。研究區(qū)
內(nèi)環(huán)保型煤層均以鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組為主。有機質(zhì)
以凝膠化物質(zhì)為主，次為絲炭化物質(zhì)，凝膠化物質(zhì)
以凝膠化基質(zhì)半凝膠化物占20％一25％，個別為半
凝膠化菌類體。無機質(zhì)主要為粘土、碳酸鹽。汝箕
溝環(huán)保煤具有高鏡質(zhì)組，低隋性組的特點。鏡質(zhì)組
平均含量為90．34％，惰質(zhì)組為11．14％，由于煤化
程度甚高，殼質(zhì)組光性與鏡質(zhì)組光性趨于一致，二
者極難區(qū)分。該礦區(qū)環(huán)保型煤層的煤巖學特征如
表3所示。從表3中可看出，各煤層中的無機質(zhì)含
澤。宏觀煤巖類型以半亮、光亮型為主，有少量半 量tf~(90％)，這是該區(qū)
暗型，暗淡型薄層，但多不穩(wěn)定，延長2～3 m尖滅。 煤層中顯微煤巖組分的突出特點。
表3 汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤層煤巖特征
2．3 煤巖成因結構特征
按照研究手段的不同，可以把煤層成因標志
劃分為煤巖學標志、古植物學標志、地球化學標志
及沉積學標志4大類。本文對環(huán)保型煤層成因是
在系統(tǒng)總結其煤層成因標志的基礎上以煤巖學標
志為依據(jù)進行的。一般認為鏡質(zhì)組前身是高等植
物遺體在一種潮濕的還原條件下，經(jīng)過凝膠化作
用形成的。惰質(zhì)組前身是高等植物遺體在相對干
燥的氧化條件下經(jīng)絲炭化作用形成的 ]。因此，鏡
質(zhì)組號隋質(zhì)組之~g(vn)，則是成煤泥炭遭受氧化
程度的重要參數(shù)。同時，這一參數(shù)可以較為直觀地
反映沼澤覆水程度及氣候干濕情況，如表4所示。
表4 汝箕溝礦區(qū)環(huán)保型煤層鏡惰比統(tǒng)計
3 成煤環(huán)境分析
以汝箕溝礦區(qū)白芨溝井田的二煤為例。二煤
煤層總厚達23．59 111，一般分為上分層(薄煤層～
中厚煤層)、中分層(巨厚煤層)、下分層(薄煤層
中厚煤層)、夾矸為大的凸鏡體。煤層頂板為巨厚
灰白色石英粗砂巖，底板為含菱鐵礦的炭泥巖。成
煤原始植物：在二、三煤之間發(fā)現(xiàn)的主要植物化石
以真蕨綱的Coniopteris burejeusis最多， 尚有
cladophlebis．sp，其次為節(jié)蕨綱的Equisetites；在
三、四煤層之間有裸子植物門的Sphenobieia。真蕨
植物有木本和草木，節(jié)蕨植物的Equisetites為草
本喜濕植物，而裸子植物屬高大的木本植物。根據(jù)
不同沼澤類型植物群落的組合 ]，認為該煤層形
成于低位沼澤環(huán)境中。因為低位沼澤環(huán)境中的植
物是多種多樣的，且主要為森林植物和草類。而高
位沼澤中植物比較單一，主要以苔蘚植物和矮小
28 能源技術與管理 2011年第6期
的植物為主。所以上述蕨類和裸子植物不可能出
現(xiàn)在高位沼澤中。另外，顯微觀察可見煤層中有保
存完好的、形態(tài)較大的木質(zhì)結構，絲質(zhì)年輪，木質(zhì)
鏡煤絲炭等，說明成煤原始植物為高等植物。
礦化特征：煤中除有機顯微組分外，還有多種
礦物質(zhì)。煤的灰分和硫分等主要由礦物質(zhì)組成，它
們對煤的用途有極其不良的影響。煤中礦物按其
成因可分為碎屑礦物和自生礦物兩種類型。碎屑
礦物主要是由外部搬運到泥炭沉積場所沉積的。
因此，煤中碎屑礦物含量的多少，可以反映泥炭沉
積時受外界水流的影響程度，自生礦物是泥炭堆
積期間或堆積以后在沼澤中形成的礦物，可以反
應泥炭沼澤的地球化學條件。二煤中礦物含量很
少，種類是以化學成因為主，陸源碎屑礦物少見，
說明沼澤水體與外界水流沒有通道，不能隨水流
從外界攜來大量礦物雜質(zhì)，而是沼澤水體中所固
有的一些礦物溶解于水，或水的蒸發(fā)引起的pH
值的變化，從膠體溶液中沉淀出來的一些化學成
因的不同礦物。由此可見，沼澤較完整，為封閉型
沼澤。
水介質(zhì)氧化～還原條件：該煤層構造屬水平
層理構造。顯微層理為水平微波狀層理，平均光澤
類型以半亮煤(37．2％)和光亮煤(20％)為主；顯微
組分有機質(zhì)以凝膠化物質(zhì)居多(81．7％)，絲炭化
物質(zhì)較少(18．3％)。說明沼澤覆水較深，氧的供應
受到限制，植物遺體在還原條件下得到了充分的
凝膠化作用。
在垂向上的特征：煤層底板為含菱鐵礦的炭
質(zhì)泥巖，較穩(wěn)定，因此其上沉積了原地生成的厚煤
層，煤層所含夾矸巖性較細，為砂泥巖、粉砂巖等。
頂板為有沖刷接觸的石英砂巖，煤層顯微組分在
垂向上特征是下部煤層絲質(zhì)化物質(zhì)少，中部含帶
狀結構的絲炭化物質(zhì)稍多，上部含絲質(zhì)碎片較多，
反映了沉積環(huán)境由下到上趨于不穩(wěn)定。
綜上所述，二號煤層的形成環(huán)境為深覆水、滯
流、還原條件下的森林濕地沼澤相，煤層自下而上
趨勢是還原程度由強到弱、沉積環(huán)境由穩(wěn)定到不
穩(wěn)定。
4 結論
(1)汝箕溝礦區(qū)的環(huán)保型煤炭宏觀煤巖組分
以鏡煤為主，少量暗煤和絲炭、鏡煤多呈寬條帶，
而絲炭則為薄層線理。
(2)汝箕溝礦區(qū)環(huán)保煤炭顯微煤巖特征具有
高鏡質(zhì)組，低惰性組的特點。
(3)以汝箕溝礦區(qū)白芨溝井田的二煤為例，采
用煤巖學等方法分析了二煤成煤環(huán)境，認為其形
成環(huán)境為深覆水、滯流、還原條件下的森林濕地沼
澤相，煤層自下而上趨勢是還原程度由強到弱、沉
積環(huán)境由穩(wěn)定到不穩(wěn)定。
[參考文獻]
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[3]韓德馨．中國煤巖學[M]．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，
1996
[4]許福美，黃文輝，吳傳始．頂峰山礦區(qū)39號煤層的煤
巖學與煤相特征[J]．煤炭學報，2010，35(4)：623—628
[作者簡介]
王貝(1975一)，男，工程師，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學煤田
地質(zhì)專業(yè)，長期從事煤田資源勘查工作。
『收稿日期：2011—08—02]
(上接第13頁)將框架撐成45。的斜面，一組擋欄
由兩架組成，間距6—8 m。
(2)壓風自救。設置2組可供所有作業(yè)人員
同時使用的壓風自救裝置，每人供風量應不得小
于0．1 m3／min，一組距工作面頭距離不得大于40 m，
為活動組，隨工作面進尺前進跟至規(guī)定位置；另一
組為固定組，設置在反向風門外新鮮風流內(nèi)。
(3)反向風門。在開門點全風壓處設置至少
兩道反向風門，兩風門間間距不得小于4．0 m，每
道風門安裝正、反向風門。反向風門必須使用料石
砌筑，周邊扣槽加固，保證其牢固性。
施工作業(yè)期間反向風門必須處于開啟狀態(tài)，
待無人員作業(yè)及放炮時關閉。
8 防突措施效果檢驗
通過實施上述步驟工作面施工前探鉆孔預測
存在突出危險，打鉆期間鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛扔稍?
100％降低至1．O％以下，瓦斯壓力由原始壓力值
降低至0?，F(xiàn)采取遠距離爆破作業(yè)已成功揭開該
石門工作面。
[作者簡介]
崔崇明(1964一)，男，畢業(yè)于鶴崗工學院采礦工程專
業(yè)，現(xiàn)任龍煤礦業(yè)集團鶴崗分公司南山煤礦抽放區(qū)區(qū)長。
『收稿日期：2011—03—09]

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