邢金春 王世新
新疆维吾尔自治区矿产资源储量评审中心 新疆 乌鲁木齐 830005
摘要：库木苏矿区位于新疆三塘湖煤田三塘湖勘查区西南地区，矿区距离巴里坤县城110km，面积为452.55km2。9号煤层呈现出条带状构造，块状构造，半坚硬，断口呈贝壳状或眼球状，内生裂隙比较发育，易碎，具有沥青-玻璃光泽，宏观上以亮煤为主，含少量暗煤，属半亮煤。显微结构煤岩类别主要是由镜质组和惰质组构成,镜质组的分布范围比惰质组少。9号煤具有低水分、低灰分、超低灰分、高挥发分、超低硫、超低硫、超低磷、高热量、高热稳定性、次生含砷煤、超低氯、低氟、属于高含油量煤层。这是一个相对稳定的煤层，属于全部可采煤层。可用于工业发电、煤化工等行业，还能够用作工业锅炉燃煤和公民日常用煤。
关键词：三塘湖煤田；库木苏矿区；9号煤层；煤质特征
Analysis on coal quality characteristics of kumusu No.9 coal seam in Santanghu
Abstract: Kumusu mining area is located in the southwest of Santanghu exploration area, Santanghu coalfield, Xinjiang. The mining area is 110km away from bamikun County, with an area of 452.55km2. No.9 coal is banded structure, massive structure, semi hard, fracture shell shape, eyeball shape, endogenetic fracture is relatively developed, fragile, with Asphalt Glass luster, macro bright coal, containing a small amount of dark coal, belongs to semi bright coal. The microscopic coal rock types are mainly composed of vitrinite and inertinite, and the distribution of vitrinite is less than that of inertinite. No.9 coal has low moisture, low ash, ultra-low ash, high volatile, ultra-low sulfur, ultra-low sulfur, ultra-low phosphorus, high heat, high thermal stability, secondary arsenic bearing coal, ultra-low chlorine, low fluorine and belongs to high oil content coal seam. This is a relatively stable coal seam, belonging to all mineable coal seams. It is a high quality coal for electric power, coal chemical industry and other industries. It can also be used as industrial boiler coal and civil coal.
Key words: Santanghu coalfield, Kumusu mining area, No. 9 coal seam, coal quality characteristics
引言
新疆位于祖国的西北部，地域广阔无垠，全疆的主要的资源矿产有煤、石油和天然气等，疆内地域分布有27个含煤盆地，总占地面积约为7.8×104km2，新疆的煤岩主要为侏罗纪煤岩，其中长焰煤、不粘煤和弱粘煤等高质煤种居于总数的九成以上，兼有储藏量大，煤质相对优秀的优势，是很好的动力用煤出产地。2010年，我国煤炭产量达3.24×109t，而新疆已经连续两年煤炭产量超过1.0×108t大关，并且在2011年实现“疆煤东运”2.0×107t的任务，在更深程度上对甘肃、宁夏等地区的国民经济建设进行了支持。据统计，新疆规模以上工业企业煤炭消费量为5.23×107t，全社会煤炭消费量约6.0×107t，占产量的68%。因此，三塘湖矿区煤炭外运势在必行。本文通过对新疆三塘湖煤田库木苏勘查区煤炭进行综合评价，为库木苏矿区后续生产和开发提供理论依据。
1. 概况
库木苏位于新疆东北部，矿区属于巴里坤哈萨克自治县，位于巴里坤县城以北110km，面积为452.55km2。三塘湖盆地是一个以二叠-石炭系为基底的中新生代沉积盆地，地层由老至新主要有石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）、新近系（N）、第四系（Q）。主要含煤地层有中侏罗统西山窑组（J2x）和下侏罗统八道湾组（J1b）[1]。
9号煤层位于西山窑组下段中部，可采总厚度1.55-16.47m，平均的厚度为7.97m，地层结构特征相对比较简单，地层一般来说包含2-4层矸石,岩性为炭质泥岩或泥岩，含煤的面积280km2，属完全可采煤层，能采厚度系数为1，全区地层稳定。
.png)
2. 煤岩特征
2.1物理性质
9号煤层主要为亮煤，含少量暗煤，颜色为黑色，黑褐色条痕，条带状结构，块状构造，半坚硬，断口贝壳状、眼球状，内生裂隙较发育，性质较脆，表面呈现沥青-玻璃光泽，为半亮-光亮型煤。
2.2煤岩组分及类型
矿区内9号煤层主要为亮煤，含有少量暗煤，为半亮-光亮型煤。9号煤层有机组成主要有镜质组和惰质组，镜质组含量为83%-88.17%，平均85.58%，镜质组是无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体，基质镜质体油浸反射色为深灰色，不完全显示细胞结构，无定形，表面纯净，结构不完整，无凸起。惰质组含量为10.73%-15.8%，平均13.26%。惰质组结构保存不完整，油浸反射色为深灰色，凸起度较高。根据上述煤岩鉴定结果，9号煤层的镜质组和惰质组含量总和大于95%，为微镜惰煤。
3. 工业分析
3.1水分
区域内各原煤、浮煤整体来说以低含水量为主，每一个取样点间的原煤空气干燥基含水量在0.74%～9.58%间，各地层的原煤空气干燥基含水量Mad在2.98%～3.35%间；每一个取样点的浮煤空气干燥基含水量在0.30%～7.80%间，各地层的浮煤空气干燥基含水量Mad在3.43-4.09%间。对9号煤层的原、浮煤样品进行分析，原煤空气干燥基水分0.86-7.65%，平均为3.00%，浮煤空气干燥基含水率在0.33-7.44%之间，平均为3.55%，属于低水分煤层。
3.2灰分
区内各煤层原煤、浮煤均以低灰为主。各采样点的原煤干燥基灰分产率2.94%～37.57%，各煤层原煤干燥基灰分产率平均13.97%～16.90%；各采集点的浮煤干燥基灰分产出率0.01%～13.92%，各地层浮煤干燥基灰分产出率平均值5.90%～6.73%。9号地层的原煤干燥基灰分产出率（Ad）在5.03-36.56%之间，平均值为13.97%，浮煤干燥基灰分产出率在0.05-9.64%之间，平均值为5.92%，该地层灰分产出率主要是低灰，特低灰其次，在地层中隐约可见小-中灰区及极少数中-高灰地层点，由煤炭产品质量分级CB/T15224.1-2010规范可知，该地层是属于低灰分地层。
3.3挥发分
区内各煤层总体以高挥发分煤层为主，各采样点的原煤挥发分在27.28-60.25%之间，各煤层的原煤挥发分在43.72-50.21%之间；各采样点的浮煤挥发分在26.90-60.78%之间，各煤层的浮煤挥发平均值在43.80-49.93%，9号煤层:原煤干燥无灰基挥发分产出率(Vdaf)在31.16~57.55%间，平均数50.18%，浮煤干燥无灰基挥发分产出率(Vdaf)在30.28~57.03%间，平均数49.93%，煤层挥发分产率以特高挥发分煤层为主，高挥发分煤层次之，可见少量的中高挥发分煤层点，根据MT/T849-2000评价标准，总体属特高挥发分煤。
.png)
4. 元素分析
该区主要可采煤层原煤碳元素在70.96～80.27%之间，平均值在77.37%,变化不大，O+S含量次之，其它少量。浮煤碳元素在73.40～82.04%之间，平均值在78.06%，变化不大，O+S含量次之，其它少量。原煤碳元素与浮煤碳元素反应了本区各煤层煤质基本相似，煤化程度相对较低。9号煤岩的煤质干燥的无灰基中碳的含量在75.49-79.96%间，平均数为77.60%。再者为干燥的无灰基氧加硫元素的含量，其含量在13.34-17.04%之间，平均值15.20%，氢元素含量在4.04-7.11%之间，平均值6.00%，含有少量的氮元素，平均值1.16%，详见表4-1。
.png)
4.1有害元素
4.1.1硫
区内原煤、浮煤全硫含量变化较小，个别见煤点大于1.00%，原煤干燥基全硫St.d含量在0.11%-1.84%，一般小于1.00%，以特低硫为主，属特低-低硫。9号煤层的原煤干燥基全硫在0.13-1.17%之间，平均值为0.41%；浮煤干燥基全硫在0.12-0.76%中间，平均值为0.34%。本煤层原煤总体以特低硫、低硫为主，仅出现个别中硫煤点，按照煤中有危害要素的含量等级划分GB/T20475.1-2006，本煤岩整体来说属特低磷-低磷煤。
4.1.2磷
9号煤层的精煤干燥基磷（Pd）占比在0.000-0.201%间，平均数为0.035；浮煤干躁基磷（Pd）占比在0.000-0.098%间，平均值为0.021%。经洗选后，浮煤的干燥基磷含量大大降低，原煤以特低磷、低磷为主，可见个别中磷和高磷煤层点，依照煤中有危害元素的含量等级分类GB/T20475.1-2006，本煤层整体来说属特低磷-低磷煤。
4.1.3其它有害元素
9号煤层的原煤空气干燥基Fad占比在13-259Ug/g间，平均数78Ug/g,浮煤空气干燥基Fad占比在17-83Ug/g间，均值42Ug/g。氟占比整体来说较低。原煤空气干燥基Fad占比在13-259Ug/g间，平均数78Ug/g，浮煤空气干燥基Fad占比在17-83Ug/g间，平均数42Ug/g。氟含量总体较低，详见表4-2。
.png)
5. 工艺性能
5.1煤的燃烧性
5.1.1发热量
9号煤层原煤干基高位发热量（Qgr.ad）在20.36-31.80MJ/Kg之间，平均值为27.88MJ/kg；经洗选后，浮煤空气干基高位发热量（Qgr.ad）27.36-32.26MJ/Kg之间，平均值30.29MJ/kg；9号煤层以高发热量煤为主，中高发热量煤次之，可看得出少部分的中热值煤、特高热值煤层点，少许低中热值煤，根据煤炭质量分级GB/T15224.3-2010评价标准，属高热值煤层，详见图5.1。
.png)
5.1 9号煤发热量分级图
5.1.2灰成分
9号煤层的SiO2含量在17.02-52.47%之间，平均值36.77%。Al2O3含量在8.83-27.35%之间，平均值20.25%。Fe2O3含量在2.77-17.99%之间，平均值6.63%。CaO含量在3.83-31.60%之间，平均值15.37%。MgO含量在0.94-8.27%之间，平均值3.28%。SO3含量在1.74-11.12%之间，平均值4.77%。TiO2含量在0.51-1.51%，平均值1.07%，详见表5-1
.png)
5.1.3煤灰熔融性
9号煤层的灰渣融熔性其软化的温度（ST）在1188-＞1400℃间，平均数＞1304℃。属中等水平软化的温度灰。灰渣移动的温度（FT）在1211-＞1400℃，平均数＞1330℃，属中等水平移动的温度灰。
5.2煤的焦油产率
根据全区的资料分析研究，本区煤的焦油产率为4.60-24.40%，平均值为14.42%，各煤岩的焦油产出率主要是高油煤，再者为富油煤，偶而有含油煤点，大致上是属于高油煤。随着挥发分的增高，煤层焦油产率也呈现增高趋势。
.png)
5.3煤的粘结性
本矿区的粘结指数一般在0-29之间，属于不粘结煤，仅在个别孔出现气煤点，粘结指数＞35；粘结指数在垂向上变化较大，随着埋深的增加粘结指数不断增大。
6. 结语
(1)9号煤是低灰-特低灰、高挥发分、特低硫-低硫、特低磷-低磷、高热量、高热稳定性、二级含砷煤、特低氯、低氟、煤层含油率比较高的煤层。
(2)9号煤层的性质比较稳定，属于全部可采煤层，可用于工业发电、煤化工等行业，也可以作为工业锅炉燃煤和人民生活用煤。
参考文献：
[1]安庆,马飞宙.新疆三塘湖煤田条湖勘查区9号煤层煤质特征分析[J].煤质技术,2013(01):11-13.
[2]周梓欣,张伟,李瑞明,李赛歌.三塘湖煤田9号煤层主要煤质指标分布特征研究[J].煤质技术,2017,(03):1-5.
[3]陈玲.浅析新疆三塘湖盆地煤层气储层特征[J].工业,2016,000(003):P.50-50.
[4]王忠萍.浅析新疆煤炭煤质特征及利用方向[J].煤质技术,2009,06:6-9.
[5]王生维，段连秀，张 明，等.煤储层评价原理、技术方法及应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2012.