利用煤岩分析方法鑒別混煤

『壹』 如何做煤的岩相分析

分析的方法有兩種：

一、宏觀分析

用肉眼或放大鏡（10X）直接觀察研究煤，主要觀察：顏 色，光澤，埠，條痕，硬度等外觀特徵。適於野外勘探、採煤。

按平均光澤強度和煤岩成分不同，將煤劃分四種基本宏觀煤岩類型。

1、光亮煤：煤層中總體光澤最強的類型，主要由鏡、亮煤組成（二者之 和大於 75%） ，只含有少量的暗煤和絲炭，條帶結構不明顯，具有貝 殼狀斷口，內生裂隙發育，脆度大，易破碎。

2、半光亮煤: 煤層中總體光澤較強的類型，主要由鏡、亮煤組成（二者 之和大於 50-75%） ，其餘為暗煤，也夾有絲炭，條帶狀結構明顯，內 生裂隙較發育，常帶有稜角狀或階梯狀斷口。是最常見的宏觀煤岩類型。

3、半暗煤： 煤層中總體光澤較弱的類型， 亮煤二者之和僅為 50-75%， 其餘為暗煤，也夾有絲炭，硬度、韌度和密度都較大。

4、黯淡煤：煤層中總體光澤最弱的類型，鏡、亮煤二者之和 25%以下， 其餘多為暗煤，也夾有絲炭。通常呈塊狀構造，層里不明顯，硬度、 韌度和密度都大。

二、微觀分析

利用光學儀器來研究煤的岩相組分及其特徵，通常採用顯微鏡。 煤岩的顯微研究是指將煤製成煤片以後，在顯微鏡下觀察研究。

在顯微鏡下觀察，按顏色和形態不同，把煤中有機物分成三大顯微組分，即鏡質組、絲質組和殼質組（穩定組）

1、鏡質組（Vitrinite） （凝膠化組分） 煤中主要顯微組分。

主要來源：植物中的木、纖組織經凝膠化作用形成，我國多數煤田鏡質組含量約為 60%-80%。
顏色：

透光下：透明，橙紅， 棕紅（低中度） ，隨 Vdaf增加顏色加深。反光下：深灰， 淺灰，隨 Vdaf顏色逐漸變淺，無突起。

2、絲質組（Inertinite）(惰性組或惰質組) 也是煤中常見顯微組分，另叫惰質組或惰性組。
主要來源：植物木、纖組織經絲炭化作用形成。

顏色：透射光下，黑色，不透明 反射光下，白， 亮黃色（黃白色） ，有較高的突起。隨 Vdaf 變化不明顯。

3、殼質組（Exinite）(穩定組) 來源：植物中的皮殼和分泌物，即生化穩定性高的脂類轉來。
顏色：透光下，黃 ， 橙黃，半透明， 反光下，灰黑 ， 黑灰，具有中高突起在同變質程度煤中其反射率最低。

樹皮體（木栓體） ：呈疊瓦狀和鱗片狀。角質體：角質體存在於植物的葉，枝芽的最外層，呈寬度不等的條帶 狀，外緣光滑，內緣有鋸齒狀。孢子體：呈封閉的扁環形，內緣光滑。樹脂體：由樹脂轉來，呈圓或橢圓形。

(1)利用煤岩分析方法鑒別混煤擴展閱讀

煤層分布標志

①標志層法

有一定特徵、厚度小、橫向變化不大的岩層，均可作為標志層。當厚度穩定、結構及成分特徵明顯時，煤層本身亦可作為對比標志。標志層按其穩定程度可分為區域性標志層、全區性標志層及局部性標志層3類。標志層法是煤田地質勘探中常用的對比方法。

②岩相－旋迴特徵對比法

在對含煤岩系詳細研究基礎上，選擇測繪一個相-旋迴標准剖面。在其他有關剖面上，首先找出若干個控制性旋迴，進而劃分小旋迴，逐步與相-旋迴標准剖面對比。此種方法多用於海陸交替相含煤岩系。

③古生物法

當含煤岩系剖面富含動植物化石時，可根據一定的種屬、具一定特徵的動植物化石或一定組合的動植物化石群進行對比。此種方法不能用於啞地層。

④微古生物法

含煤岩系中含有介形類、輪藻、牙形石等微體古生物時使用的對比方法。

⑤孢粉法

根據含煤岩系中的標准類型孢粉、孢粉組合以及具有特殊孢粉成分的標志層進行對比。此種方法適用於岩漿活動破壞輕微、煤層未受構造強烈破壞、煤化程度較低的煤。 [1]

⑥煤岩特徵對比法

根據煤岩組分、宏觀類型、顯微組分含量及其變化，以及煤層結構等煤的宏觀和微觀特徵進行綜合分析，某些特殊夾石層，如粘土岩夾石有時也可作為對比依據。此種方法可靠，使用較多。

⑦岩礦特

根據岩石的礦物成分、含量變化以及礦物的標型特徵進行對比。有時石灰岩不溶殘渣、粘土染色分析結果和不同粘土礦物的百分含量亦可用於對比。此種方法在掩蓋煤田地質勘探工作中有重要意義。

⑧微量元素法

對含煤岩系岩層和煤灰中微量元素進行光譜分析，根據微量元素共生組合特徵和百分含量進行對比。它是一種輔助方法。但當其他方法達不到預期對比效果時，可作為一種主要方法。 [1]

⑨結核法

結核在含煤建造中的分布有一定規律，其特徵和含煤性有一定關系，特別是同生結核在一定程度上可視為聚煤條件的指標。因此，可利用結核的物質成分、大小、結構、構造、表面特徵、結核與圍岩的分離程度，以及結核系數等特徵或統計數據對比岩、煤層。

⑩測井曲線法

煤與其他岩石物性上往往有一定差異，因而可以根據測井曲線類型，尋找物性標志層進行煤層或煤組對比。常用的有電阻率曲線、自然電位曲線、密度測井曲線和天然伽馬曲線等。

『貳』 什麼是煤岩分析

煤是一種固體可燃有機岩。煤岩學是把煤作為一種有機岩石，以物理方法為主研究煤的物質成分、結構、性質、成因及合理利用的科學。有以下幾種分類方式：
1.鏡煤
鏡煤的顏色深黑、光澤強，是煤中顏色最深和光澤最強的成分。
鏡煤特點：
①質地純凈，結構均一，具貝殼狀斷口和內生裂隙。②鏡煤性脆，易碎成稜角狀小塊。③在煤層中，鏡煤常呈凸透鏡狀或條帶狀，條帶厚幾毫米至1～2cm，有時呈線理狀存在於亮煤和暗煤之中。
鏡煤的顯微組成單一，主要是植物的木質顯微組織經凝膠化作用形成的。
性質：V、H高，粘結性強，礦物質含量少
2.絲炭
外觀象木炭，顏色灰黑，具明顯的纖狀結構和絲絹光澤，絲炭疏鬆多孔，性脆易碎，能染指。絲炭的胞腔有時被礦物質充填，稱為礦化絲炭，礦化絲炭堅硬緻密，比重較大。
在煤層中絲炭的數量一般不多，常呈扁平透鏡體，在顯微鏡下觀察，絲炭的顯微組成也是單一的，是簡單的煤岩成分，主要是植物木質纖維組織在缺水的多氧環境中緩慢氧化或由於森林火災所形成。
特點：
①在煤層中，絲炭常呈扁平透鏡體沿煤層的層理面分布，厚度多在1～2mm至幾毫米之間，有時能形成不連續的薄層；個別地區，絲炭層的厚度可達幾十厘米以上。
②絲炭的孔隙度大，吸氧性強，絲炭多的煤層易發生自燃。
性質：緻密堅硬、比重大，H低、C高，V低，無粘結性，可選性差，孔隙大。
3．亮煤
亮煤的光澤僅次於鏡煤，一般呈黑色，亮煤的組成比較復雜。它是在覆水的還原條件下，由植物的木質纖維組織經凝膠化作用，並摻入一些由水或風帶來的其它組分和礦物雜質轉變而成。
特點：
①較脆易碎，斷面比較平坦，②比重較小。③亮煤的均一程度不如鏡煤，表面隱約可見微細層理。④亮煤有時也有內生裂隙，但不如鏡煤發育。⑤常呈較厚的分層，有時甚至組成整個煤層。
在煤層中，亮煤是最常見的宏觀煤岩成分。
亮煤的性質接近鏡煤，但質量比鏡煤差。
4．暗煤
暗煤的光澤暗淡，一般呈灰黑色。暗煤的組成比較復雜。它是在活水有氧的條件下，富集了殼質組、惰性組或摻進較多的礦物質轉變而成。含惰性組或礦物質多的暗煤。
特點：
①緻密堅硬，比重大，韌性大，不易破碎，斷面比較粗糙，②一般不發育內生裂隙。③在煤層中，暗煤是常見的宏觀煤岩成分，常呈厚、薄不等的分層，也可組成整個煤層。
性質：取決於各組分的含量，如富含穩定組分，V、H高，粘結性強；富含絲炭化組分，礦物含量高，密度大，V低、弱粘結。
宏觀煤岩類型
按宏觀煤岩成分的組合及其反映出來的平均光澤強度，可劃分為四種宏觀煤岩類型，即：光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤。
1．光亮型煤
為煤層中的光澤最強的分層。
主要由鏡煤和亮煤組成（＞80％），光澤很強。由於成分比較均一，常呈均一狀或不明顯的線理狀結構。內生裂隙發育，脆度較大，容易破碎。光亮型煤的質量最好，中煤化程度時是最好的冶金焦用煤。
2．半亮型煤
亮煤和鏡煤佔多數（50％～80％），含有暗煤和絲炭。光澤強度比光亮型煤稍弱。出於各種宏觀煤岩成分交替出現，常呈條帶狀結構。具稜角狀或階梯狀斷口。
3．半暗型煤
鏡煤和亮煤含量較少（50%～20%），而暗煤和絲炭含量較多，光澤比較暗淡，常具有條帶狀、線理狀或透鏡狀結構。半暗型煤的硬度、韌性和比重都較大，半暗型煤的質量多數較差。
4．暗淡型煤
鏡煤和亮煤含量很少（＜20％），而以暗煤為主，有時含較多的絲炭。光澤暗淡，不顯層理，塊狀構造，呈線理狀或透鏡狀結構，緻密堅硬，韌性大，比重大。暗淡型煤的質量多數很差，但含殼質組多的暗淡型煤的質量較好，且比重小。
煤的有機顯微組分
一）鏡質組
鏡質組是煤中最常見最重要的顯微組分組。它是由植物的根、莖、葉在覆水的還原條件下，經過凝膠化作用而形成。
鏡質組可分為三種顯微組分，即：結構鏡質體、無結構鏡質體和碎屑鏡質體。
二）惰性組
又稱絲質組，是煤中常見的顯微組分組。它是由植物的根，莖、葉等組織在比較乾燥的氧化條件下，經過絲炭化作用後在泥炭沼澤中沉積下來所形成；也可以由泥炭表面經炭化、氧化、腐敗作用和真菌的腐蝕所造成。真菌菌類體在原來植物時就已是惰性組，惰性組還可以由鏡質組和殼質組經煤化作用形成。惰性組在透射光下為黑色不透明，反射光下為亮白色至黃白色；碳含量最高、氫含量最低、氧含量中等；比重為1.5，磨蝕硬度和顯微硬度高。突起高，揮發分低，沒有任何粘結性。
三）殼質組又稱穩定組、類脂組。殼質組包括孢子體、角質體、木栓質體、樹脂體、滲出瀝青體、蠟質體、熒光質體、藻類體、碎屑殼質體、瀝青質體和葉綠素體等。它們是由比較富氫的植物物質，如孢粉質、角質、木栓質、樹脂、蠟、香膠、膠乳、脂肪和油所組成；此外，蛋白質、纖維素和其它碳水化合物的分解產物也可參與殼質組的形成。殼質組含有大量的脂肪族成分，其中脂肪～蠟可溶於有機溶劑，而木栓質～角質則不溶。殼質組組分的氫含量高，加熱時能產出大量的焦油和氣體，粘結性較差或沒有。

『叄』 煤炭如何辨別

煤炭怎麼辨別好壞
煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據:
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為1.05～1.2煙煤為1.2～1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35～1.8。
煤岩組成、煤化程度、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2～2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質、煤岩成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。
7.斷口
是指煤受外力打擊後形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。
8.導電性
是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。

『肆』 煤岩性狀識別定義是什麼

煤岩組成可分為鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭四種。它們在外觀上有很大差別。鏡煤和亮煤都有光澤，但鏡煤的斷口呈貝殼狀，質地較緻密。暗煤和絲炭都無光澤，暗煤的質地堅硬而無層理，絲炭很象碎木屑。煤岩組成對煤的性質和用途有重要影響。

『伍』 怎樣分煤的好壞

一、礦物原料特點

(一) 煤的物理性質
煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現。它是由成煤的原始物質及其聚積條件、轉化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需要在實驗室測定外，其他根據肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據，並用以研究煤的成因、變質機理和解決煤層對比等地質問題。
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為1.05～1.2，煙煤為1.2～1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35～1.8。煤岩組成、煤化程度、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2～2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質、煤岩成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。
7.斷口
是指煤受外力打擊後形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。
8.導電性
是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。

(二) 煤的化學組成
煤的化學組成很復雜，但歸納起來可分為有機質和無機質兩大類，以有機質為主體。
煤中的有機質主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧佔有機質的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質的元素組成，隨煤化程度的變化而有規律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類型有關。碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者構成了有機質的主體。煤炭燃燒時，氮不產生熱量，常以游離狀態析出，但在高溫條件下，一部分氮轉變成氨及其他含氮化合物，可以回收製造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環境，危害植物生產，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時，煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中，冶煉時又轉入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質量，不利於鋼鐵的鑄造和機械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時，各種管道和爐壁會遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用於釀造和食品工業作燃料，砷含量過高，會增加產品毒性，危及人民身體健康。
煤中的無機質主要是水分和礦物質，它們的存在降低了煤的質量和利用價值，其中絕大多數是煤中的有害成分。
另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾……等，它們分別以有機或無機化合物的形態存在於煤中。其中某些元素的含量，一旦達到工業品位或可綜合利用時，就是重要的礦產資源。
通過元素分析可以了解煤的化學組成及其含量，通過工業分析可以初步了解煤的性質，大致判斷煤的種類和用途。煤的工業分析包括對水分、灰分、揮發分的測定和固定碳的計算四項內容。
1.水分
指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、內在水分和結晶水三種存在狀態。一般以煤的內在水分作為評定煤質的指標。煤化程度越低，煤的內部表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質。在煤的貯存過程中，它能加速風化、破裂，甚至自燃；在運輸時，會增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時間，降低生產效率；燃燒時，降低有效發熱量；在高寒地區的冬季，還會使煤凍結，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，需要適量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在規定條件下完全燃燒後剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質經過氧化、分解而來。灰分對煤的加工利用極為不利。灰分越高，熱效率越低；燃燒時，熔化的灰分還會在爐內結成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排渣困難；煉焦時，全部轉入焦炭，降低了焦炭的強度，嚴重影響焦炭質量。煤灰成分十分復雜，成分不同直接影響到灰分的熔點。灰熔點低的煤，燃燒和氣化時，會給生產操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業用途時，必須分析灰成分，測定灰熔點。
3.揮發分
指煤中的有機物質受熱分解產生的可燃性氣體。它是對煤進行分類的主要指標，並被用來初步確定煤的加工利用性質。煤的揮發分產率與煤化程度有密切關系，煤化程度越低，揮發分越高，隨著煤化程度加深，揮發分逐漸降低。
4.固定碳
測定煤的揮發分時，剩下的不揮發物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物，可以用計算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機質的性質有密切關系，因此，根據焦渣的外觀特徵，可以定性地判斷煤的粘結性和工業用途。

(三)煤的工藝性質
為了提高煤的綜合利用價值，必須了解、研究煤的工藝性質，以滿足各方面對煤質的要求。煤的工藝性質主要包括：粘結性和結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、透光率、機械強度和可選性等。
1.粘結性和結焦性
粘結性是指煤在干餾過程中，由於煤中有機質分解，熔融而使煤粒能夠相互粘結成塊的性能。結焦性是指煤在干餾時能夠結成焦炭的性能。煤的粘結性是結焦性的必要條件，結焦性好的煤必須具有良好的粘結性，但粘結性好的煤不一定能單獨煉出質量好的焦炭。這就是為什麼要進行配煤煉焦的道理。粘結性是進行煤的工業分類的主要指標，一般用煤中有機質受熱分解、軟化形成的膠質體的厚度來表示，常稱膠質層厚度。膠質層越厚，粘結性越好。測定粘結性和結焦性的方法很多，除膠質層測定法外，還有羅加指數法、奧亞膨脹度試驗等等。粘結性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和礦物質含量等多種因素的影響。煤化程度最高和最低的煤，一般都沒有粘結性，膠質層厚度也很小。
2.發熱量
是指單位重量的煤在完全燃燒時所產生的熱量，亦稱熱值，常用106J/kg表示。它是評價煤炭質量，尤其是評價動力用煤的重要指標。國際市場上動力用煤以熱值計價。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價為以熱值計價。發熱量主要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關。為便於比較耗煤量，在工業生產中，常常將實際消耗的煤量摺合成發熱量為2.930368×107J/kg的標准煤來進行計算。
3.化學反應性
又稱活性。是指煤在一定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反應能力。它是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標。反應性強弱直接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱。
4.熱穩定性
又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。它是評價氣化用煤和動力用煤的又一項重要指標。熱穩定性的好壞，直接影響爐內能否正常生產以及煤的氣化和燃燒效率。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤、長焰煤等)，在規定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理後，所得溶液對光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區別褐煤、長焰煤和氣煤的重要指標。
6.機械強度
是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機械強度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高的機械強度。
7.可選性
是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質的難易程度。我國現行的選煤方法，詳見第四節。

二、用途與技術經濟指標

(一) 煤的工業分類
1958年，國家頒布了以煉焦用煤為主的分類方案，為工業部門合理使用煤炭資源創造了有利條件，但在實踐中也出現了一些問題。在認真分析研究和吸收國外先進分類方法的基礎上，為了使各項分類的技術經濟指標最能反映煤的質量特點，達到更加合理地利用煤炭資源的目的，1986年，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的全面技術分類標准，將自然界中的煤劃分為14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為2個和3個小類(表2.2.1)。這就是我國現行的煤炭分類國家標准。
表 2.2.1中國煤炭分類國家標准 (GB5751-86)

(1) 分類指標及其符號Vr為乾燥無灰基揮發分(%)；Hr為乾燥無灰基氫含量(%)；GR.I(簡記G)為煙煤的粘結指數；Y為煙煤的膠質層最大厚度；PM為煤樣的透光率(%)；b為煙煤的奧亞膨脹度(%)；Q-A.GNGW為煤的恆濕無灰基高位發熱量(MJ/kg)。
(2) 煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯數碼表示。10位表示煤的揮發分，個位數在無煙煤及褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結粘性。

(二) 各煤類的主要特徵和用途

1.褐煤
它是煤化程度最低的煤。其特點是水分高、比重小、揮發分高、不粘結、化學反應性強、熱穩定性差、發熱量低，含有不同數量的腐殖酸。多被用作燃料、氣化或低溫干餾的原料，也可用來提取褐煤蠟、腐殖酸，製造磺化煤或活性炭。一號褐煤還可以作農田、果園的有機肥料。
2.長焰煤
它的揮發分含量很高，沒有或只有很小的粘結性，膠質層厚度不超過5mm,易燃燒，燃燒時有很長的火焰，故得名長焰煤。可作為氣化和低溫干餾的原料，也可作民用和動力燃料。
3.不粘煤
它水分大，沒有粘結性，加熱時基本上不產生膠質體，燃燒時發熱量較小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作製造煤氣和民用或動力燃料。
4.弱粘煤
水分大，粘結性較弱，揮發分較高，加熱時能產生較少的膠質體，能單獨結焦，但結成的焦塊小而易碎，粉焦率高。這種煤主要用作氣化原料和動力燃料。
5. 1/2中粘煤
它具有中等粘結性和中高揮發分。可以作為配煤煉焦的原料，也可以作為氣化用煤和動力燃料。
6.氣煤
揮發分高，膠質層較厚，熱穩定性差。能單獨結焦，但煉出的焦炭細長易碎，收縮率大，且縱裂紋多，抗碎和耐磨性較差。故只能用作配煤煉焦，還可用來煉油、製造煤氣、生產氮肥或作動力燃料。
7.氣肥煤
它的揮發分和粘結性都很高，結焦性介於氣煤和肥煤之間，單獨煉焦時能產生大量的氣體和液體化學物質。最適合高溫干餾製造煤氣，更是配煤煉焦的好原料。
8.肥煤
具有很好的粘結性和中等及中高等揮發分，加熱時能產生大量的膠質體，形成大於25mm的膠質層，結焦性最強。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但這種焦炭橫裂紋多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小塊。由於粘結性強，因此，它是配煤煉焦中的主要成分。
9. 1/3焦煤
它是介於焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強的粘結性和中高等揮發分，單獨用來煉焦時，可以形成熔融性良好、強度較大的焦炭。因此，它是良好的配煤煉焦的基礎煤。
10.焦煤
具有中低等揮發分和中高等粘結性，加熱時可形成穩定性很好的膠質體，單獨用來煉焦，能形成結構緻密、塊度大、強度高、耐磨性好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但因其膨脹壓力大，易造成推焦困難，損壞爐體，故一般都作為煉焦配煤使用。
11.瘦煤
具有較低揮發分和中等粘結性。單獨煉焦時，能形成塊度大、裂紋少、抗碎強度較好，但耐磨性較差的焦炭。因此，用它加入配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度和強度。
12.貧瘦煤
揮發分低，粘結性較弱，結焦性較差。單獨煉焦時，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化劑的作用。故可作煉焦配煤使用，同時，也是民用和動力的好燃料。
13.貧煤
具有一定的揮發分，加熱時不產生膠質體，沒有粘結性或只有微弱的粘結性，燃燒火焰短，煉焦時不結焦。主要用於動力和民用燃料。在缺乏瘦料的地區，也可充當配煤煉焦的瘦化劑。
14.無煙煤
它是煤化程度最高的煤。揮發分低、比重大、硬度高、燃燒時煙少火苗短、火力強。通常作民用和動力燃料。質量好的無煙煤可作氣化原料、高爐噴吹和燒結鐵礦石的燃料，以及製造電石、電極和炭素材料等。

(三) 工業用煤的質量要求
煤的工業用途非常廣泛，歸納起來主要是冶金、化工和動力三個方面。同時，在煉油、醫葯、精密鑄造和航空航天工業等領域也有廣闊的利用前景。各工業部門對所用的煤都有特定的質量要求和技術標准。簡要介紹如下：
1.煉焦用煤
煉焦是將煤放在干餾爐中加熱，隨著溫度的升高(最終達到1 000℃左右)，煤中有機質逐漸分解，其中，揮發性物質呈氣態或蒸汽狀態逸出，成為煤氣和煤焦油，殘留下的不揮發性產物就是焦炭。焦炭在煉鐵爐中起著還原、熔化礦石，提供熱能和支撐爐料，保持爐料透氣性能良好的作用。因此，煉焦用煤的質量要求，是以能得到機械強度高、塊度均勻、灰分和硫分低的優質冶金焦為目的。國家對冶金焦用煤有專門的質量標准，見表2.2.2。
表 2.2.2冶金焦用煤質量標准 (GB397-65)見上圖
2氣化用煤
煤的氣化是以氧、水、二氧化碳、氫等為氣體介質，經過熱化學處理過程，把煤轉變為各種用途的煤氣。煤氣化所得的氣體產物可作工業和民用燃料以及化工合成原料。常用的制氣方法有兩種：①固定床氣化法。目前國內主要用無煙煤和焦炭作氣化原料，製造合成氨原料氣。要求作為原料煤的固定碳＞80%，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)≤2%，要求粒度要均勻，25～75mm,或19～50mm,或13～25mm，機械強度＞65%，熱穩定性S+13＞60%，灰熔點(T2)＞1 250℃，揮發分不高於9%，化學反應性愈強愈好。②沸騰層氣化法。對原料煤的質量要求是：化學反應性要大於60%，不粘結或弱粘結，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)＜2%，水分(WQ)＜10%，灰熔點(T2)＞1 200℃，粒度＜10mm，主要使用褐煤、長焰煤和弱粘煤等。
3.煉油用煤
一般以褐煤、長焰煤為主，弱粘煤和氣煤也可以使用，其要求取決於煉油方法。①低溫干餾法，是將煤置於550℃左右的溫度下進行干餾，以製取低溫焦油，同時還可以得到半焦和低溫焦爐煤氣。煤種為褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤、氣煤。對原料煤的質量要求是：焦油產率(Tf)＞7%，膠質層厚度＜9mm，熱穩定性S+13＞40%，粒度6～13mm,最好為20～80mm 。②加氫液化法，是將煤、催化劑和重油混合在一起，在高溫高壓下使煤中有機質破壞，與氫作用轉化成低分子液態或氣態產物，進一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要為褐煤、長焰煤及氣煤。要求煤的碳氫化(C/H)＜16，揮發分＞35%，灰分(Ag)＜5%，煤岩的絲炭含量＜2%。
4.燃料用煤
任何一種煤都可以作為工業和民用的燃料。不同工業部門對燃料用煤的質量要求不一樣。蒸汽機車用煤要求較高，國家規定是：揮發分(Vr)≥20%，灰分(Ag)≤24%，灰熔點(T2)≥1 200℃，硫分(SgQ)長隧道及隧道群區段≤1%，低位發熱量2.09312×107～2.51174×107J/kg以上。發電廠一般應盡量用灰分(Ag)＞30%的劣質煤，少數大型鍋爐可用灰分(Ag)20%左右的煤。為了將優質煤用於發展冶金和化學工業，近年來，我國在開展低熱值煤的應用方面取得了較快的進展，不少發熱量僅有8 372.5J/ kg左右的劣質煤和煤矸石也能用於一般工廠，有的發電廠已摻燒煤矸石達30%。
煤的其他用途還很多。如，褐煤和氧化煤可以生產腐殖酸類肥料；從褐煤中可以提取褐煤蠟供電氣、印刷、精密鑄造、化工等部門使用；用優質無煙煤可以製造碳化硅、碳粒砂、人造剛玉、人造石墨、電極、電石和供高爐噴吹或作鑄造燃料；用煤瀝青製成的碳素纖維，其抗拉強度比鋼材大千倍，且重量輕、耐高溫，是發展太空技術的重要材料；用煤瀝青還可以製成針狀焦，生產新型的電爐電極，可提高電爐煉鋼的生產效率等等。總之，隨著現代科學技術的不斷進步，煤炭的綜合利用技術也在迅速發展，煤炭的綜合利用領域必將繼續擴大。

三、礦業簡史

(一) 古代煤礦業簡史
我國是世界上發現、利用煤炭最早的國家。1973年，在遼寧省沈陽市北陵附近新石器時代的新樂遺址下層發現了為數不少的精煤製品。其中有：圓泡形飾25件，耳（王當）形飾6件，圓珠15件，和這些煤製品同時出土的還有碎煤精、精煤半成品和煤塊97塊。這些煤製品，經過前遼寧省煤田地質勘探公司科研所鑒定，「呈弱油脂光澤，均一狀結構，硬度、韌性均很大為其特點」，很容易用火柴點燃，燃燒時發出明亮而帶黑煙的火焰，並發出一種燒橡皮的氣味。經過工業分析和元素分析證明，其原料就是燭煤。這是世界上用煤最早的確鑿證據，也是說明我國早在六七千年前就已發現並開始利用煤炭的歷史見證。
50年代中期和70年代中期，考古工作者先後在陝西省4處西周墓中出土了煤雕製品，其中，寶雞市茹家莊一處就出土了200餘枚之多。據此可以判斷，早在西周時期，作為當時全國政治、經濟中心的陝西地區，煤炭已經被開采利用。
戰國時期，除繼續利用煤炭雕刻生活用品外，還在當時的著作中出現了關於煤的記載。先秦時期的地理著作《山海經》就有3處有關石涅的記載：一處見於該書的《西山經》，「女床之山，其陽多赤銅，其陰多石涅」；另二處見於《中山經》，「岷山之首，曰女幾之山，其上多石涅」，「又東一百五十里，曰風雨之山，其上多白金，其下多石涅」。據有關專家考證，女床之山，女幾之山，風雨之山，分別位於今陝西鳳翔、四川雙流、什邡和通江、南江、巴中一帶。古今對照，以上各地均有煤炭產出，證明《山海經》的記載基本是對的，同時，說明當時這些地方的煤炭已被發現，而且已積累了一些找煤的初步地質知識。
西漢至魏晉南北朝，出現了一定規模的煤井和相應的採煤技術，煤的用途，不僅用作生產燃料，而且還用於冶鐵；不僅能夠利用原煤，而且還把粉煤進行成型加工成煤餅，從而提高了煤炭的使用價值。煤的產地不僅在北方，而且在南方，甚至新疆也都有了產煤的記載。同時，煤雕工藝在這時已初步普及。
隋、唐至元代，煤炭開發更為普遍，用途更加廣泛，冶金、陶瓷等行業均以煤作燃料，煤炭成了市場上的主要商品，地位日益重要，人們對煤的認識更加深化。特別應該指出的是，唐代用煤煉焦開始萌芽，到宋代，煉焦技術已臻成熟。1978年秋和1979年冬，山西考古研究所曾在山西省稷山縣馬村金代磚墓中發掘出大量焦炭。1957年冬至 1958年4月，河北省文化局文物工作隊在河北峰峰礦區的硯台鎮發掘出3座宋、元時期的煉焦爐遺址。焦炭的出現和煉焦技術的發明，標志著煤炭的加工利用已進入了一個嶄新的階段。
從明朝到清道光20年(1840年)的時間里，當時的封建統治者比較重視煤炭的開發，對發展煤炭生產採取了一些措施，礦業管理政策也發生了某些利於煤業的變化，煤炭行業的各個環節，比以前都有較大的進步。煤炭開發技術得到了發展，形成了豐富多彩的中國古代煤炭科學技術。盡管當時都是手工作業煤窯，但因其開采利用早於其他國家，因此，17世紀以前，中國煤炭技術和管理許多方面都處於世界領先地位，這是值得我們自豪的。但是，日益衰敗腐朽的封建制度終於阻礙了古代煤業的繼續前進，這就導致了中國近代煤礦的誕生。

(二) 近代煤礦業簡史

1840年鴉片戰爭以後，中國的門戶被迫開放，進入了半封建半殖民地社會，開始出現近代航運業和機器工業，需要大量煤炭，而舊式手工煤窯生產已遠遠不能適應需要，因此，清廷洋務派積極醞釀引進西方先進的採煤技術和設備，於是近代煤礦開始出現。近代煤礦的主要標志，一是資本主義經營方式；二是在提升、通風、排水三個生產環節上使用以蒸汽為動力的提升機、通風機和排水機，其他生產環節仍然靠人力和畜力。這種技術狀況差不多一直延續到1949年，其中即或有所變化，也只是局部的、微小的。這是近代煤礦區別於古代手工煤窯和現代機械化礦井的主要技術特徵。
我國最早的近代煤礦是台灣的基隆煤礦和河北的開平煤礦。基隆煤礦是清政府兩江總督沈葆禎僱用英國煤師開辦的，1876年興建，1878年出煤，年產量約3～5萬t，因經營管理不善，投產不久產量就日漸下降，1884年中法戰爭時，礦井被炸，停止生產。開平煤礦是直隸總督李鴻章1876年命唐廷樞等籌建的，1877年籌辦，1881年建成唐山礦，以後又建成林西、西山等礦，到1894年，平均日產達到1 500t，最高日產達2 000t。這期間還先後開辦了規模大小不同、壽命長短不一的近代煤礦14個，或官辦，或官商合辦，或官督商辦，都有官僚資本主義性質。因管理不善、資金不足、規模很小，大多數都歸於失敗。
1894年中日甲午戰爭之後，中國國勢益衰，列強乘勢接踵而來，外國資本大量侵入中國煤礦。1898年4月，中德簽訂的《膠澳租借條約》規定：「德國在山東境內自膠州灣修築南北兩條鐵路，鐵路沿線兩旁各三十華里(15km)以內的礦產，德商有開采權。」此後，英、俄、法、日相繼攫得了類似的權利。據不完全統計，從1895～1912年間，帝國主義攫取中國煤礦權的條約、協定和合同共42項(包括其他礦藏)，涉及遼、吉、黑、滇、桂、川、皖、閩、黔、魯、浙、晉、冀、熱、豫、鄂、藏、新等19省。開辦了開平、灤州、焦作、孟縣、平定州(現平定縣)、潞安、澤州、平陽府屬煤礦、本溪湖、臨城等規模較大的煤礦。外資煤礦的產量佔中國當時近代煤礦總產量的83.2%，基本上控制了中國的煤炭工業。帝國主義的侵略激起了中國人民的反抗，從1903年起，掀起了收回礦權運動，1911年達到高潮。中國的愛國紳商，不滿利源外流，在人民開展收回礦權的斗爭的運動中，集資開辦了一批煤礦。官僚買辦見開煤礦有利可圖，不願坐失良機，亦想方設法開辦煤礦。於是，從1895～1936年中國近代煤礦呈現出發展的趨勢。
1937年「七·七」事變後，日本帝國主義侵佔了我國的絕大多數煤礦，包括外資經營的，都陸續被其霸佔，開采方式完全是掠奪性的。從1931～1945年，日本共霸佔我國大小煤礦200多處，掠奪煤炭4.2億t，被其破壞的煤炭資源不計其數。
抗日戰爭時期，國民政府資源委員會直轄煤礦29處，還採取資助經費等辦法，鼓勵私人開辦煤礦，共59處，年總產量約為600多萬t。在解放區，也辦了一些小煤窯，供當地軍民作燃料。據戰後統計，晉、察、冀邊區共有小煤窯473個，日產煤炭共計2 739t。
1945年抗日戰爭勝利後，日本霸佔的煤礦小部分由解放區人民政府接管，大部分被國民黨政權接管。解放戰爭初期，受政治、軍事形勢多變的影響，有些煤礦幾經易手，處於停產或半停產狀態。1947年以後，國民政府逐步崩潰，直到1949年新中國誕生，這些煤礦才陸續回到人民政府手中，但已遭到嚴重的破壞。

(三) 現代煤礦業簡史

據不完全統計，新中國建國時，各地人民政府從舊中國共接收了約40個煤礦企業，200處礦井和少數幾個露天礦。它們主要分布在東北、華北和華東的山東、安徽兩省，除少數幾處外，規模都很小，設備簡陋，技術落後，加上長期戰爭的破壞，已是千瘡百孔，一片衰微破敗的景象。例如，山西大同煤礦9對礦井全部被水淹沒，機器設備破壞無遺，井下沒有一個完好的工作面，地面沒有一間完整的廠房，沒有一部機器可以正常運轉，沒有一條巷道可以正常通車，生產完全停頓；遼寧撫順煤礦的西露天礦和龍鳳礦井已被水淹，基本停產；河南焦作煤礦18個坑口中11個完全破壞，7個僅剩井架，已完全停產；山東淄博、棗庄，山西陽泉等較大的煤礦也是一片廢墟。新中國的煤礦業就是在這樣一個爛攤子上起步的。

『陸』 混煤怎麼用肉眼區分好壞

一、礦物原料特點

(一) 煤的物理性質
煤的物理性質是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現。它是由成煤的原始物質及其聚積條件、轉化過程、煤化程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重和導電性需要在實驗室測定外，其他根據肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質可以作為初步評價煤質的依據，並用以研究煤的成因、變質機理和解決煤層對比等地質問題。
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質含量越多，光澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為1.05～1.2，煙煤為1.2～1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35～1.8。煤岩組成、煤化程度、煤中礦物質的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2～2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質、煤岩成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質程度的煤中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。
7.斷口
是指煤受外力打擊後形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。
8.導電性
是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增。煙煤是不良導體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時急劇下降，而具良好的導電性。

『柒』 晚二疊世煤礦區煤質及煤岩綜合特徵

1.晚二疊世煤礦區煤質及煤岩綜合特徵

（1）煤質化驗綜合特徵

按新《煤炭地質勘查規范》說明，一個礦區（井田）煤層的最高灰分（或硫分），是指該煤層全部可采見煤點的灰分（或硫分）平均值。昭通地區晚二疊世煤層之煤質，在東部海陸交互區為中灰、中高 高硫煤，向西過渡為陸相沉積區後，為中高-高灰、低-特低硫煤。煤類以無煙煤為主，東部小部分（新莊煤礦區）為貧煤，如表6-18所示。

圖6-14 丁木樹煤礦區地質圖

表6-17 丁木樹煤礦區煤質化驗成果表

表6-18 各礦區分煤層平均煤質化驗成果匯總表

續表

續表

續表

續表

續表

續表

煤質變化規律。昭通晚二疊世鎮雄煤田和鹽津煤田煤層之主要煤質變化，由東部海陸交互相區向西部過渡為陸相區時，灰分由低變高、硫分由高變低。在洛旺向斜（不含洛旺）以東海陸交互相沉積的主要礦區，以20.01%～30.00%的中灰煤為主，一般灰分為22%，少數為10.01%～20.00%的低中灰煤，其中，新莊向斜北翼C₅煤層灰分最低，為15%左右，鎮雄、以古礦區 C₅煤層也低於20%；母享、則底煤礦區因煤層較薄，灰分略超過30%，為中高灰煤。洛旺向斜及其以西的廟壩、興隆等煤礦區，因接近沉積邊緣陸源物質供給區，煤層灰分增高，為30.01%～40.00%的中高灰煤，灰分26.20%～38.99%，平均31.50，再向西至綏江五角堡礦區所開採的2～4層煤中，灰分41.29%～45.26%，平均43.04%，為高灰煤。一般在一層煤中，上、下部灰分較高，中部灰分較低。煤的硫分，大致以洛旺礦區南界—廟壩煤礦區一線為界，以西為低硫 特低硫區，但興隆向斜中部以東幾層可採煤層有低硫也有中高硫，反映其局部仍受海水影響。此線以東鎮雄煤田各礦區，為中高硫—高硫煤層。所採煤樣化驗結果，多為中高硫煤，也有低硫煤點；已勘查的墨黑煤礦C₅煤層20個樣中，全硫2.43%～8.84%，平均4.12%，目前勘查的觀音山礦段302鑽孔所採的煤層樣全為高硫煤。一般在一層煤中，上、下部含硫較高，中部含硫較低。最典型的宏觀可見的黃鐵礦結核，是木卓鄉坡上煤礦C₅煤層上部0.50m含大量黃鐵礦結核，似礫石狀結構，堅硬如石板，稱蓬炭或打鐵炭，向東南至石坎向斜六井煤礦，C₅煤頂部也見扁豆狀蝌蚪狀結核。可見各煤礦區在平面上和煤層垂向上，硫的分面不均勻，這是由於濱海平原網狀河潮坪沼澤環境的不均勻性造成，網狀河道是潮汐通道，受微地形影響，在普遍受海水影響的高硫煤大背景下，也有局部低硫煤存在，高、低硫帶的方向大致為北西向，有待以後勘探時注意證實。

全區主要可採煤層C₅、C₆，具有下部的C₆煤層灰分較高、硫分低，向上至C₅煤層灰分降低，硫分增高的明顯規律。

（2）煤岩鑒定特徵

宏觀煤岩特徵。以半暗型—半亮型為主，一般都具有條帶狀及線理狀結構，光亮條帶與暗淡條帶常呈互層狀出現。長透鏡狀結構也常見，它往往是絲炭層以大小不等的透鏡狀、扁豆狀順層分布形成的。煤層外生及內生裂隙均較發育，普遍有摩擦痕跡及滑動鏡面出現，表明該地區的煤層普遍經受過較強地殼應力作用。絲炭體及煤裂隙中普遍具礦化現象，多數為方解石礦化充填，少數為黃鐵礦礦化。絲炭體普遍礦化，且礦化後變硬，密度增大，這是本區煤炭的一個特點。

顯微煤岩特徵。有機組分：顯微煤岩組分中的鏡質組、惰質組以及殼質組均可見到，但以鏡質組占絕大多數，佔80%以上，惰質組含量不多，以半絲質體及絲質體為主，一般約佔2%～4%。殼質組一般較惰質組為多，這些樣品其變質程度雖然介於貧煤—無煙煤間，但殼質組分在反射光下的色調和反射力仍然與其他組分可以區別，所以單獨將它們鑒別出來，為了區別於煙煤變質階段的正常殼質組分，故在該組分前面冠以「變」字，以示本區該組分的特點。無機組分：粘土類、硫化物類、碳酸鹽類及氧化硅類均有出現。其中以黏土類為主，其次是硫化物（黃鐵礦），碳酸鹽類和氧化硅類含量較少，由於黃鐵礦是影響本區硫含量高的主體因素，本書專對它的特徵進行分析，如表6-19所示。

表6-19 煤質化驗及煤岩鑒定成果表

續表

煤中黃鐵礦賦存狀況及特徵分析。宏觀煤岩鑒定中的黃鐵礦賦存狀況。煤層是塊粉混合狀出現者較多，完整塊狀層及細碎的粉狀層均較少，樣品的大部分（約佔90%）所含黃鐵礦均未形成明顯的獨立分層，也未見在頂部、底部或夾矸層中成小層獨立出現。基本上是以肉眼辨別不出的形態在有機質中隱蔽出現。但在暗淡型或半暗型煤中，約有10%的樣品內肉眼可見黃鐵礦顆粒或黃鐵礦被地下水淋濾後留下的氧化鐵膜痕跡。說明在暗淡型或半暗型煤中黃鐵礦可能存著相對集中的趨勢。肉眼可辨黃鐵礦可分為三類：一類以結核狀出現，其較小者2～20mm，較大結核20mm×60mm，一般以約10mm×30mm的長透鏡狀出現在暗淡分層中；第二類在裂隙、節理縫中以充填狀出現；第三類是星點狀結晶體狀（0.5～1mm）散布於暗淡的煤分層或絲炭層中（如鎮雄梨子梗）。肉眼可辨別的這部分黃鐵礦在洗選中較易去掉。

（3）顯微煤岩鑒定中的黃鐵礦綜合分析

各礦點的所有樣品均普遍見到數量不等、形態各異的黃鐵礦微粒。這可能與該區屬瀉湖潮坪相成煤、成煤時泥炭沼澤受海水影響直接有關。黃鐵礦是與有機質緊密共生的。其在有機質中的形態有：①莓粒狀、微粒狀、微結核狀或自形晶體狀、細胞腔充填狀和微裂隙充填狀，粒狀體的大小在4～50μm間，一般10～40μm。②礦化有機質的團塊，呈似層狀延伸，顯微層厚和延伸長度為（10～35）μm×（100～200）μm。據目前已獲得的資料分析來看，調查區內煤中硫是以黃鐵礦硫為主（大部分樣品的全硫成分中還含有約10%～30%的有機硫），黃鐵礦在煤中的嵌布及賦存形態存在差異，除極少數為結核狀的黃鐵礦很容易剔除外，絕大多數是以顯微鏡才可以識別的微粒形態與有機質緊密共生的，這就給選煤脫硫提出了需要重點攻關的課題。調查區的煤層存在隨樣品粒度的減小全硫含量逐漸降低的趨勢。因而選煤脫硫的工藝似應在小粒度級別上進行研究。以找出回收率要高、脫硫效果又要好的先進的工藝方法。

『捌』 煤岩與煤質特徵

(一)宏觀煤岩特徵

為了分析煤儲層靜態地質因素對煤粉產出的影響,在韓城象山煤礦井下對3號、5號和11號煤層進行了分層、測量、描述和采樣。韓城區塊主力開發煤層為3號、5號和11號煤,宏觀煤岩類型以半暗型煤為主,暗淡型煤次之。3號煤層以半暗型煤為主,半亮型煤次之,厚度較薄,夾有鏡煤條帶和炭質泥岩夾矸,割理較發育;5號煤層以半暗型煤為主,光澤較暗,密度較大,割理較發育,煤體遭受後期破壞較嚴重;11號煤層上部以半亮型煤為主,下部以半暗型煤為主,完整性好,硬度較大。

(二)顯微煤岩特徵

煤岩顯微組分是指在顯微鏡下可辨認觀察到的煤的最小有機顆粒。顯微煤岩類型是煤的顯微組分及礦物的天然組合,不同的顯微煤岩類型能夠反映煤的不同地質成因、成煤原始物質、煤相和煤的化學工藝性質(韓德馨,1996;李增學等,2005)。煤的顯微硬度用顯微硬度計測定,在同一煤級中,惰質組的顯微硬度最大,次為鏡質組,殼質組最小。煤的脆度主要是指煤受外力作用而破碎的性質,表現為抗壓強度和抗剪強度,脆度越大越易破碎。同煤級中顯微脆度由大到小依次為鏡質組、惰質組、殼質組(楊起等,1990;陳家良等,2004)。韓城區塊主力開發煤層為3號、5號和11號煤層,從象山煤礦3個煤層分層採得17個樣品,其煤岩顯微組分定量結果如圖3-2所示。結合韓城區塊內4口探井煤岩顯微組分定量的結果(圖3-3)可知,主力開發的三套煤層的煤岩顯微組分均以鏡質組為主,其平均含量佔到70%以上。鏡質組具有高顯微脆度和低顯微硬度的特性(蘇現波等,2003;李同林等,2000),割理在鏡質組含量高的煤層中相對較發育,富含鏡質組分的煤岩容易受力破碎,形成裂縫或者產生煤粉。煤中黏土礦物的含量均佔到10%以上,且黏土礦物對骨架顆粒附著力差,礦物晶體之間結合力弱,具有吸水膨脹分散性,在高速流體的剪切應力作用下,黏土礦物集合體容易從骨架顆粒上脫落,形成易於遷移的細粒煤粉。

圖3-2 象山煤礦3號、5號和11號煤顯微組分平均含量

圖3-3 4口探井3號、5號和11號煤顯微組分平均含量

(三)工業分析

煤是由大量有機質和少量無機質組成,由C、H、O、N、S等元素組成。有機質是煤的主要組成部分,煤中無機質包括礦物雜質和水分。煤的灰分是指煤中可燃物質完全燃燒,煤中礦物質在一定溫度下產生分解、化合等復雜反應後剩下的殘渣,主要來自於煤中的礦物質,在一定程度上反映煤中礦物質的含量,而礦物質含量的多少影響煤粉的產生。揮發分與煤岩成分和煤化程度有關,在同一煤層中,鏡煤、亮煤的揮發分最高,暗煤次之,絲炭最低。顯微組分中,殼質組揮發分最高,次為鏡質組,最低是惰質組;相同煤岩成分,煤化程度不同,隨煤階的增高,各煤岩組分的揮發分都在減少,但速度各不相同。

韓城區塊主力開發煤層為3號、5號和11號煤,3號煤層鏡質體反射率(R_o)一般為1.85%～2.05%,灰分產率為9.78%～38.42%,平均為14.08%,硫分一般小於1.35%,發熱量平均為35.39MJ/kg,原煤揮發分為7.58%～23.43%,平均為16.68%,黏結性好,煤質工業牌號以瘦煤、貧煤為主。在下峪口井田淺部尚有少量焦煤及瘦煤。5號煤層鏡質體反射率(R_o)一般為1.9%～2.12%,灰分產率為14.04%～38.20%,平均為28.13%,硫分平均為1.43%,發熱量平均為35.18MJ/kg,無黏結性,煤質工業牌號主要為貧煤。11號煤鏡質體反射率(R_o)一般為1.89%～2.07%,灰分產率為11.95%～36.17%,平均為16.50%,硫分一般為3%～5%,發熱量平均為35.18MJ/kg,無黏結性,煤質工業牌號為貧煤。

對象山煤礦3號、5號和11號煤共計16個樣品進行工業分析,結果如表3-2所示。3號煤水分為0.93%～1.18%,揮發分為12.25%～12.72%,灰分為5.15%～15.72%,固定碳為70.6%～81.2%;5號煤水分為0.77%～0.86%,揮發分為10.99%～13.35%,灰分為12.76%～26.49%,固定碳為60.67%～73.09%;11號煤水分為1.12%～1.21%,揮發分為11.72%～13.76,灰分為6.83%～11.58,固定碳為74.30%～79.04%。

表3-2 象山煤礦3號、5號和11號煤工業分析數據表單位：%

『玖』 不同煤體結構煤儲層物性差異分析

李松 湯達禎 許浩 陶樹 蔡佳麗

基金項目:國家自然科學基金重點資助項目(40730422);國家科技重大專項課題34(2011ZX05034);中央高校基本科研業務費專項資金資助

作者簡介:李松,1985年生,男,江蘇省沛縣人,博士研究生,從事能源地質方面的研究。E-mail:[email protected]

(中國地質大學(北京)能源學院 北京 100083)

摘要:本次研究以不同煤體結構的煤儲層物性的差異分析為切入點,運用各種實驗測試手段,探討了煤體結構和煤儲層物性的耦合關系。結果表明:煤岩隨著應力的增強,吸附能力不斷增大,煤中吸附孔隙類型由封閉型孔變為開放型孔,有利於煤層氣的吸附、解吸和擴散。滲流孔隙和微裂隙隨著應力的增強在初碎裂煤階段驟減,而後增加,在碎裂煤階段最為發育,而到了糜棱煤階段,煤岩發生塑性變形,其發育程度再次減小,碎裂煤對煤層氣的產出最為有利。煤體結構變形可分為五個階段,包括裂隙閉合階段、微裂隙產生階段、宏觀裂隙產生階段、沿某破裂面破壞階段和流變破壞階段,表述了各階段煤岩滲透率的變化規律。

關鍵詞:煤體結構 儲層物性 孔隙 裂隙

Coal Reservoir Property Differences Analysis of Different Coal Structure

LI Song TANG Dazhen XU Hao TAO Shu CAI Jiali

(School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

Abstract: This paper focused on the influence of coal structure types on the coal reservoir properties, using a variety of testing methods studied the connection between coal structure types and properties. The results showed that: with the stress increasing, the coal reservoir adsorption capacities improved, and the adsorption pores changed from enclosed types to open pores which are concive to the adsorption, desorption and diffusion of the coalbed methane. Seepage pores and microfracures firstly sharply decreased with the stress increasing in the proto- cataclastic coal stage, then increased and most developed in the cataclastic coal stage, while in the mylonitic coal stage the seepage pores and microfractures reced again, thus, the cataclastic coals are most favorable to the proction of coalbed methane. The evolution of the coal structure can be divided into five stages, including the closing stages of fractures, the microfractures development stage, cracks development stage, damage along cer- tain fracture plane and rheological destruction stage.

keywords: coal structure;reservoir properties; porosity; cracks

我國的含煤盆地具有復雜的構造演化史,尤其在中國南方地區,煤層受多期構造運動的疊加改造,不僅導致煤盆地結構發生變化,也使煤層結構發生了強烈變形,煤儲層物性發生了根本性的變化,煤儲層非均質性增強,從而加大了我國煤層氣勘探和開發的難度(姜波等,1998;琚宜文等,2002;傅雪海等,1999)。目前我國在對構造煤儲層物性特徵方面缺乏深入研究和探討,由於構造復雜,甚至將構造煤視為煤層氣開發的「禁區」(楊陸武等,2001)。針對這一問題,本次研究採集了不同煤體結構的煤岩樣品進行了各種測試及實驗,以不同煤體結構的煤儲層物性的差異分析為切入點,力求在煤體結構和煤儲層物性的相互關系方面取得突破。

樣品采自雲南省老廠地區箐地溝煤礦,樣品涵括了原生結構煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤。為了對具有不同煤體結構煤岩樣品的物性特徵進行多技術綜合表徵,本次研究設計並開展了多項測試及實驗,對採集煤樣的孔裂隙系統及物性參數進行了系統的分析。首先,從四種不同煤體結構的煤岩樣品中分別鑽取2個直徑約25mm的岩心柱樣,一套柱樣用於壓汞孔隙測試,另一套用於煤岩常規孔滲分析;然後將鑽取柱樣時剩餘的塊狀樣品用於製作煤岩光片,進行煤岩顯微裂隙測定;剩餘的顆粒狀樣品用於煤岩液氮比表面、孔徑測試、工業分析和甲烷等溫吸附實驗。

1 煤儲層孔隙結構特徵

1.1 吸附孔隙結構特徵

煤的吸附孔是指孔徑小於100nm的孔隙,包括小孔、微孔等孔隙空間(ХоДоТBB et al.,1996)。液氮吸附法能夠非常有效地區分吸附孔中的微孔和小孔,對研究煤儲層吸附孔徑結構具有一定的優勢(陳萍等,2001)。四塊煤樣的液氮吸附實驗結果呈現出很好的規律性(表1),原生結構煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤所受到的構造應力依次增大,隨著應力條件的增強,各煤岩樣品的BET比表面積和BJH總孔體積依次升高。微孔和小孔含量也隨著應力的增大發生相應的變化,箐地溝煤礦煤的演化程度已經達到無煙煤階段,因此該煤礦的原生結構煤的微孔含量較高,達83.3%,隨著應力作用的增強,微孔趨於閉合,小孔變為更小的孔隙,部分大中孔變為小孔,相對來說,微孔數量的減少要大於小孔數量的減少,因此小孔含量相對增加。從原生結構煤到糜棱煤小孔含量從16.7%變為65.4%,平均孔直徑也從10.6nm增大到17.8nm。

表1 液氮吸附實驗測試數據表

四塊煤樣的液氮吸/脫附曲線呈現不同的形態,尤其糜棱煤與其他煤樣存在較大的差異(圖1)。糜棱煤的吸附曲線從壓力接近P₀時開始迅速增加,曲線變陡,吸附量迅速增大,最大吸附量可達2.0mL/g;而原生結構煤、初碎裂煤和碎裂煤的最大吸附量較小,均在0.6mL/g以下,吸附曲線整體比較平緩,吸附能力糜棱煤>碎裂煤>初碎裂煤>原生結構煤。隨著應力的增加,煤岩小孔含量逐漸高於微孔,煤儲層的BET比表面,BJH總孔體積和平均孔直徑相對增高,煤岩吸附能力隨之增大。糜棱煤和碎裂煤的吸/脫附曲線都存在較為明顯的吸附回線,反映的孔隙類型是開放型的圓筒孔和平行板狀孔;而原生結構煤和初碎裂煤的吸/脫附曲線近乎重合,孔隙多為一端封閉型孔。總體而言,隨著應力的增強,煤岩吸附能力不斷增大,煤中吸附孔隙類型由封閉型孔變為開放型孔,應力的增大使得煤岩吸附孔隙的吸附能力和孔隙類型變好,有利於煤層氣的吸附、解吸和擴散。

圖1 典型液氮孔隙模型

1.2 滲流孔隙結構特徵

煤儲層中孔徑大於100nm的孔隙為滲流孔隙,主要由大孔和中孔組成,其孔徑結構對煤的滲透性及開發階段煤層氣的產出具有重要意義。本文研究煤儲層滲流孔隙結構採用了壓汞測試方法,壓汞法可以定量得到孔徑大於3.75nm的孔隙參數,這種方法在測試煤的大孔和中孔的孔徑結構上具有一定的優勢^[7]。煤樣的壓汞測試結果表明:四塊煤樣的微小孔含量基本相當,但大中孔含量差異較大(表2),表明應力作用對煤岩的滲流孔隙的發育具有較強的控製作用。其中煤岩大孔含量碎裂煤>糜棱煤>原生結構煤>初碎裂煤,碎裂煤的大孔含量最高,達15.53%,其他三塊樣品的大孔含量均低於5%,原生結構煤的大孔含量為3.53%,初始的應力使得部分大孔轉化為中孔,初碎裂煤的大孔含量相對減少,為2.97%,隨著應力的增大,煤岩開始破裂,產生大量裂隙和大孔徑孔隙,大孔含量明顯增高,為15.53%,隨著應力的進一步增大,煤岩變為糜棱煤,煤岩結構被嚴重破壞,大孔含量再次減少到4.71%。

表2 壓汞孔隙測試數據表

在通過壓汞測試的進、退汞曲線形態分析煤的滲流孔隙結構時,發現四塊樣品的壓汞測試的進、退汞曲線形態顯示出較大的差異(圖2)。碎裂煤的進汞飽和度和退汞效率最高,而其他樣品的進汞飽和度都較低,在30%左右,糜棱煤退汞效率最低,為32.35%,而其他樣品的退汞效率均在60%左右。排驅壓力碎裂煤糜棱煤<初碎裂煤<原生結構煤。碎裂煤的進汞飽和度和退汞效率都較高,排驅壓力低,滲流條件最好,而糜棱煤的進汞飽和度和退汞效率都較低,排驅壓力高,滲流條件最差,原生結構煤和初碎裂煤基本相當,滲流條件一般。研究表明煤岩中孔徑大於1000nm的大孔對煤層氣滲流的貢獻要優於其他孔隙,碎裂煤的大孔含量最高,對煤層氣的開發最為有利。

圖2 典型壓汞曲線類型

2 煤儲層微裂隙結構特徵

微裂隙是溝通孔隙與宏觀裂隙的橋梁,其發育程度影響煤儲層的滲透性能,藉助於光學顯微鏡可直觀地觀測到煤岩中微裂隙的大小與形態。微裂隙可劃分為A、B、C和D四種類型(Yao,Y.B. et al.,2009):類型A(寬度w>5μm且長度L>10mm)是宏觀能清晰辨認的裂隙;類型B(w>5μm且10mm≥1>1mm)是連續且較長的裂隙;類型C(w<5μm且1mm≥1>300μm)是時斷時續的裂隙;類型D(w<5μm且≤1300μm)是短裂隙。實驗方法是首先將煤岩樣品拋光製作成規格為30mm×30mm的煤岩光片,然後在50倍熒光顯微鏡下將該煤岩光片劃分成10mm×10m的9個微區,分別統計各級別微裂隙的發育程度。

2.1 微裂隙密度

四塊煤岩樣品的微裂隙發育密度差別較大,微裂隙以D型為主,C型和B型次之,而A型微裂隙極少見(表3)。其中,碎裂煤的微裂隙密度最大,可達165條/9cm²;初碎裂煤的微裂隙發育密度最小,僅為14條/9cm²;糜棱煤為25條/9cm²;而原生結構煤的微裂隙密度為67條/9cm²。原生結構煤和初碎裂煤都未見A型裂隙發育;碎裂煤和糜棱煤中存在A型裂隙,研究表明後期的構造應力作用是產生A型裂隙的主要因素。

表3 微裂隙類型和密度統計表

圖3 微裂隙的顯微鏡下特徵

2.2 微裂隙特徵

原生結構煤以D型微裂隙和C型微裂隙為主,兩者交叉分布,聯通性一般;初碎裂煤的微裂隙密度非常小,鏡下特徵顯示為幾條孤立存在的D型裂隙,B和C型裂隙極少,未見A型裂隙發育,連通性最差;碎裂煤的微裂隙相對較發育,且裂隙方向雜亂無章,分布極不規律,但裂隙之間的連通性非常好,有利於煤層氣的滲流;糜棱煤的微裂隙多呈樹枝狀,其中類型B寬度較大,多為樹枝狀裂隙的樹幹部分,而裂隙C多較細而且延伸遠,為樹枝狀裂隙的樹枝部分。

3 煤儲層吸附性和滲流能力

3.1 煤儲層吸附性

通常用等溫吸附實驗的蘭氏(Langmuir)參數來評價煤儲層的吸附性能,常用參數有蘭氏體積和蘭氏壓力(姚艷斌等,2007;張群等,1999):蘭氏體積是煤層氣儲層的極限吸附量,代表煤層氣儲層的吸附能力;蘭氏壓力是實際吸附量達到極限吸附量50%時的壓力,代表煤層氣儲層吸附氣體的難易程度。等溫吸附測試結果表明:四塊煤岩的原煤蘭氏體積在26.87~30.96m³/t之間,可燃基蘭氏體積在30.45~38.94m³/t之間,蘭氏壓力在1.22~2.37MPa之間(表4)。煤的變質程度對煤的吸附性能具有決定性的作用,四塊煤樣的變質程度高,因此煤岩蘭氏體積普遍較高,隨煤級增高,煤中孔隙結構發生規律性變化,其中大孔、中孔逐漸閉合,而小孔和微孔逐漸增加,大量的小孔和微孔為甲烷氣體提供了更多的吸附空間,提高了煤的吸附能力。碎裂煤的可燃基蘭氏體積最低,原生結構煤、初碎裂煤和糜棱煤依次增高,糜棱煤最大,達到38.94m³/t。而原煤蘭氏體積糜棱煤最低,為26.87m³/t,這是因為該塊樣品灰分含量極高,達到27.73%,顯著高於其他樣品,影響了其煤岩整體吸附能力。碎裂煤、原生結構煤、初碎裂煤和糜棱煤的蘭氏壓力依次升高,其煤岩吸附難易程度依次降低。

表4 等溫吸附和工業分析數據表

3.2 煤儲層滲流能力

原生結構煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤的滲透率依次為0.0078mD、0.0028mD、3.53mD和0.00037mD,其中碎裂煤的滲透率最高,而其他煤樣的滲透性較差。大孔含量、微裂隙密度與煤岩滲透率存在較好的正相關關系,大孔含量越高,微裂隙越發育,煤岩滲透性越好(圖4)。碎裂煤的氣測滲透率值為3.53mD,裂隙廣泛發育是導致該樣品的實測滲透率較高的主要原因。

煤體結構變形可分為五個階段,包括AB段(裂隙閉合階段)、BC段(微裂隙產生階段)、CD段(宏觀裂隙產生階段)、DE段(沿某破裂面破壞階段)和EF段(流變破壞階段)(圖5)。AB段(裂隙閉合階段):煤岩在應力作用下裂隙受壓閉合,其應力相對較小,而煤岩應變數較大,滲透率降低;BC段(微裂隙產生階段):初期除產生彈性變形外,還表現為部分微裂隙摩擦滑動,開始不穩定擴展破裂,微裂隙的出現使得滲透率增大,隨後隨著應力作用的增強,煤岩非彈性體積增長,微裂隙大量出現並擴展,此階段對應碎裂煤形成階段,是滲透率增加速率最大階段;CD段(宏觀裂隙產生階段):當擴容發生到一定程度時,煤岩便開始產生肉眼可以識別的宏觀裂隙,此階段對應碎裂煤,是滲透率極大值階段;DE段(沿某破裂面破壞階段):被貫通裂隙分割後煤岩沿貫通裂隙發生滑移,並有新裂隙面擴展貫通,此階段對應碎裂煤晚期和碎粒煤早期,滲透率開始降低;EF段(流變破壞階段):裂隙面不斷擴展,形成流變破壞,對應糜棱煤階段,滲透率急劇降低。

圖4 滲透率的控制因素

圖5 不同煤體結構煤岩滲透率變化特徵

4 結論

將煤體結構變形分為五個階段,包括裂隙閉合階段、微裂隙產生階段、宏觀裂隙產生階段、沿某破裂面破壞階段和流變破壞階段;原生結構煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤所受的應力依次增大,隨著應力的增強,煤岩吸附能力不斷增大,煤中吸附孔隙類型由封閉型孔變為開放型孔,有利於煤層氣的吸附、解吸和擴散。滲流孔隙和微裂隙隨著應力的增強在初碎裂煤階段驟減,而後增加,在碎裂煤階段最為發育,而到了糜棱煤階段,煤岩發生塑性變形,其發育程度再次減小,碎裂煤對煤層氣的產出最為有利。碎裂煤、原生結構煤、初碎裂煤和糜棱煤的蘭氏壓力依次升高,其煤岩吸附難易程度依次降低;煤岩大孔含量及微裂隙密度與滲透率有較好的正相關關系。

參考文獻

陳萍,唐修義.2001.低溫氮吸附法與煤中微孔隙特徵的研究[J].煤炭學報,26(5):552~556

傅雪海,陸國禎,秦傑等.1999.利用測井響應值進行煤層氣含量擬合和煤體結構劃分的研究.測井技術,23(2):112~11

姜波,秦勇,宋黨育等.1998.高煤級構造煤的XRD結構及其構造地質意義.中國礦業大學學報,27(2):115~118

琚宜文,王桂梁.2002a.煤層流變及其與煤礦瓦斯突出的關系.地質論評,48(1):96~105

楊陸武,孫茂遠.2001.中國煤層氣藏的特殊性及其開發技術要求.天然氣工業,21(6):17~19

姚艷斌,劉大錳,黃文輝,湯達禎,唐書恆.2006.兩淮煤田煤儲層孔-裂隙系統與煤層氣產出性能研究[J].煤炭學報,31(2):163~168

姚艷斌,劉大錳.2007b.華北重點礦區煤儲層吸附特徵及其影響因素.中國礦業大學學報,(3):308~314

張群,楊錫祿.1999.平衡水分條件下煤對甲烷的等溫吸附特性研究.煤炭學報,24(6):566~570

ХоДоТBB.宋世釗,王佑安譯.1996.煤與瓦斯突出[M].北京:中國工業出版社,27~30

Yao, Y.B., Liu, D.M., Tang, D.Z., Tang, S.H., Huang, W .H., Liu, Z. H., Che, Y., 2009.Fractal char-acterization of seepage-pores of coals from China: an investigation on permeability of coals [J] .Computer & Geosciences 35(6),1159～1166

『拾』 煤岩煤質特徵

(一)宏觀煤岩特徵

韓城礦區內煤層均為腐殖煤,變質程度達到中高煤級煙煤。根據宏觀煤岩類型的劃分標准,煤炭開采區及煤層氣開發區主採煤層宏觀煤岩特徵如下:

1.煤炭開采區

2號煤層以半亮型煤為主,部分煤礦井田出現光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤含量少,具有條帶狀結構,層狀構造明顯,具有水平層理。

3號煤層以半亮型煤和暗淡型煤為主,其次為光亮型煤和半暗淡型煤。

5號煤層以半亮型煤為主,其次為暗淡型煤,具有條帶狀結構,水平層理發育,煤層中下部斷續發育黃鐵礦結核層。

11號煤層的宏觀煤岩特徵因井田不同而有所差異。象山井田、下峪口井田以半亮型煤為主,其次為暗淡型煤;桑樹坪井田以光亮型煤為主,其次為暗淡型煤;馬溝渠礦區以半亮型煤為主,其次為光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤。

2.煤層氣開發區

韓城區塊煤層氣開發以3號、5號、11號煤層為主力開發層段,三煤層熱演化程度均比較高,達到瘦煤—無煙煤,均可作為良好的烴源岩。

3號煤:黑灰色,條痕深灰色,似金屬光澤,暗淡-半暗岩心樣品,以半亮煤-暗煤為主,次為絲炭,間夾少量鏡煤線理條帶。煤心呈碎塊狀和柱狀,其中柱狀煤心中可見內生割理8條/5cm～12條/5cm,裂隙充填方解石薄膜。

5號煤:黑色,條痕深灰色—褐黑色,似金屬光澤,以半亮煤-暗煤為主,次為絲炭和少量鏡煤。煤心呈塊狀,局部碎塊狀。外生裂隙欠發育,局部發育兩組內生裂隙,呈網狀分布,可見內生割理15條/5cm,裂隙充填方解石薄膜。

11號煤:黑色、褐黑色,似金屬光澤,以半亮煤-暗煤為主,次為絲炭。煤心破碎,局部塊狀、柱狀煤心中可見內生割理7條/5cm至8條/5cm。

(二)顯微煤岩特徵

韓城區塊內太原組的煤岩顯微組分以鏡質組為主,惰質組次之,殼質組含量極少,礦物組分以黃鐵礦含量較高。山西組的煤岩顯微組分以鏡質組為主,礦物組分以黃鐵礦含量較少,石英、黏土礦物含量較高。山西組、太原組煤層的顯微組分較相近,鏡質組含量較高,一般在75%～85%。

(三)煤質

韓城區塊內煤變質作用類型主要以區域變質作用為主,煤質變化規律明顯,總體特徵為:沿煤層傾斜方向,煤變質程度逐漸增高,煤質水平分帶明顯;沿縱深方向,下部煤層變質程度比上部煤層偏高,煤質牌號以貧煤為主,瘦煤次之,兼有少量的瘦焦煤及焦煤(王雙明等,2008)。

3號煤層鏡質體反射率(R_o)一般在1.85%～2.05%之間,灰分產率為9.78%～38.42%,平均為14.08%,含硫一般小於1.35%,發熱量平均為35.39MJ/kg,原煤揮發分為7.58%～23.43%,平均為16.68%,黏結性好。煤質工業牌號以瘦煤、貧煤為主。在下峪口井田淺部尚有少量焦煤及瘦焦煤。表2-3為WL1井組測井解釋出3號煤層的灰分、揮發分、固定碳和水分的含量。

表2-3 3號煤工業分析數據表單位：%

5號煤層鏡質體反射率(R_o)一般在1.9%～2.12%,灰分產率為14.04%～38.20%,平均為28.13%,含硫平均為0.0135%,發熱量平均為35.18MJ/kg,無黏結性,煤質工業牌號主要為貧煤。表2-4為WL1井組測井解釋出5號煤層的灰分、揮發分、固定碳和水分的含量。

表2-4 5號煤工業分析數據表單位：%

11號煤鏡質體反射率(R_o)一般在1.89%～2.07%,灰分產率為11.95%～36.17%,平均為16.50%,含硫一般為3%～5%,發熱量平均為35.18MJ/kg,無黏結性,煤質工業牌號為貧煤。表2-5為WL1井組測井解釋出11號煤層的灰分、揮發分、固定碳和水分的含量。

表2-5 11號煤工業分析數據表單位：%