利用煤岩分析方法鉴别混煤

‘壹’ 如何做煤的岩相分析

分析的方法有两种：

一、宏观分析

用肉眼或放大镜（10X）直接观察研究煤，主要观察：颜 色，光泽，端口，条痕，硬度等外观特征。适于野外勘探、采煤。

按平均光泽强度和煤岩成分不同，将煤划分四种基本宏观煤岩类型。

1、光亮煤：煤层中总体光泽最强的类型，主要由镜、亮煤组成（二者之 和大于 75%） ，只含有少量的暗煤和丝炭，条带结构不明显，具有贝 壳状断口，内生裂隙发育，脆度大，易破碎。

2、半光亮煤: 煤层中总体光泽较强的类型，主要由镜、亮煤组成（二者 之和大于 50-75%） ，其余为暗煤，也夹有丝炭，条带状结构明显，内 生裂隙较发育，常带有棱角状或阶梯状断口。是最常见的宏观煤岩类型。

3、半暗煤： 煤层中总体光泽较弱的类型， 亮煤二者之和仅为 50-75%， 其余为暗煤，也夹有丝炭，硬度、韧度和密度都较大。

4、黯淡煤：煤层中总体光泽最弱的类型，镜、亮煤二者之和 25%以下， 其余多为暗煤，也夹有丝炭。通常呈块状构造，层里不明显，硬度、 韧度和密度都大。

二、微观分析

利用光学仪器来研究煤的岩相组分及其特征，通常采用显微镜。 煤岩的显微研究是指将煤制成煤片以后，在显微镜下观察研究。

在显微镜下观察，按颜色和形态不同，把煤中有机物分成三大显微组分，即镜质组、丝质组和壳质组（稳定组）

1、镜质组（Vitrinite） （凝胶化组分） 煤中主要显微组分。

主要来源：植物中的木、纤组织经凝胶化作用形成，我国多数煤田镜质组含量约为 60%-80%。
颜色：

透光下：透明，橙红， 棕红（低中度） ，随 Vdaf增加颜色加深。反光下：深灰， 浅灰，随 Vdaf颜色逐渐变浅，无突起。

2、丝质组（Inertinite）(惰性组或惰质组) 也是煤中常见显微组分，另叫惰质组或惰性组。
主要来源：植物木、纤组织经丝炭化作用形成。

颜色：透射光下，黑色，不透明 反射光下，白， 亮黄色（黄白色） ，有较高的突起。随 Vdaf 变化不明显。

3、壳质组（Exinite）(稳定组) 来源：植物中的皮壳和分泌物，即生化稳定性高的脂类转来。
颜色：透光下，黄 ， 橙黄，半透明， 反光下，灰黑 ， 黑灰，具有中高突起在同变质程度煤中其反射率最低。

树皮体（木栓体） ：呈叠瓦状和鳞片状。角质体：角质体存在于植物的叶，枝芽的最外层，呈宽度不等的条带 状，外缘光滑，内缘有锯齿状。孢子体：呈封闭的扁环形，内缘光滑。树脂体：由树脂转来，呈圆或椭圆形。

(1)利用煤岩分析方法鉴别混煤扩展阅读

煤层分布标志

①标志层法

有一定特征、厚度小、横向变化不大的岩层，均可作为标志层。当厚度稳定、结构及成分特征明显时，煤层本身亦可作为对比标志。标志层按其稳定程度可分为区域性标志层、全区性标志层及局部性标志层3类。标志层法是煤田地质勘探中常用的对比方法。

②岩相－旋回特征对比法

在对含煤岩系详细研究基础上，选择测绘一个相-旋回标准剖面。在其他有关剖面上，首先找出若干个控制性旋回，进而划分小旋回，逐步与相-旋回标准剖面对比。此种方法多用于海陆交替相含煤岩系。

③古生物法

当含煤岩系剖面富含动植物化石时，可根据一定的种属、具一定特征的动植物化石或一定组合的动植物化石群进行对比。此种方法不能用于哑地层。

④微古生物法

含煤岩系中含有介形类、轮藻、牙形石等微体古生物时使用的对比方法。

⑤孢粉法

根据含煤岩系中的标准类型孢粉、孢粉组合以及具有特殊孢粉成分的标志层进行对比。此种方法适用于岩浆活动破坏轻微、煤层未受构造强烈破坏、煤化程度较低的煤。 [1]

⑥煤岩特征对比法

根据煤岩组分、宏观类型、显微组分含量及其变化，以及煤层结构等煤的宏观和微观特征进行综合分析，某些特殊夹石层，如粘土岩夹石有时也可作为对比依据。此种方法可靠，使用较多。

⑦岩矿特

根据岩石的矿物成分、含量变化以及矿物的标型特征进行对比。有时石灰岩不溶残渣、粘土染色分析结果和不同粘土矿物的百分含量亦可用于对比。此种方法在掩盖煤田地质勘探工作中有重要意义。

⑧微量元素法

对含煤岩系岩层和煤灰中微量元素进行光谱分析，根据微量元素共生组合特征和百分含量进行对比。它是一种辅助方法。但当其他方法达不到预期对比效果时，可作为一种主要方法。 [1]

⑨结核法

结核在含煤建造中的分布有一定规律，其特征和含煤性有一定关系，特别是同生结核在一定程度上可视为聚煤条件的指标。因此，可利用结核的物质成分、大小、结构、构造、表面特征、结核与围岩的分离程度，以及结核系数等特征或统计数据对比岩、煤层。

⑩测井曲线法

煤与其他岩石物性上往往有一定差异，因而可以根据测井曲线类型，寻找物性标志层进行煤层或煤组对比。常用的有电阻率曲线、自然电位曲线、密度测井曲线和天然伽马曲线等。

‘贰’ 什么是煤岩分析

煤是一种固体可燃有机岩。煤岩学是把煤作为一种有机岩石，以物理方法为主研究煤的物质成分、结构、性质、成因及合理利用的科学。有以下几种分类方式：
1.镜煤
镜煤的颜色深黑、光泽强，是煤中颜色最深和光泽最强的成分。
镜煤特点：
①质地纯净，结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。②镜煤性脆，易碎成棱角状小块。③在煤层中，镜煤常呈凸透镜状或条带状，条带厚几毫米至1～2cm，有时呈线理状存在于亮煤和暗煤之中。
镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质显微组织经凝胶化作用形成的。
性质：V、H高，粘结性强，矿物质含量少
2.丝炭
外观象木炭，颜色灰黑，具明显的纤状结构和丝绢光泽，丝炭疏松多孔，性脆易碎，能染指。丝炭的胞腔有时被矿物质充填，称为矿化丝炭，矿化丝炭坚硬致密，比重较大。
在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，主要是植物木质纤维组织在缺水的多氧环境中缓慢氧化或由于森林火灾所形成。
特点：
①在煤层中，丝炭常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1～2mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层；个别地区，丝炭层的厚度可达几十厘米以上。
②丝炭的孔隙度大，吸氧性强，丝炭多的煤层易发生自燃。
性质：致密坚硬、比重大，H低、C高，V低，无粘结性，可选性差，孔隙大。
3．亮煤
亮煤的光泽仅次于镜煤，一般呈黑色，亮煤的组成比较复杂。它是在覆水的还原条件下，由植物的木质纤维组织经凝胶化作用，并掺入一些由水或风带来的其它组分和矿物杂质转变而成。
特点：
①较脆易碎，断面比较平坦，②比重较小。③亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。④亮煤有时也有内生裂隙，但不如镜煤发育。⑤常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。
在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分。
亮煤的性质接近镜煤，但质量比镜煤差。
4．暗煤
暗煤的光泽暗淡，一般呈灰黑色。暗煤的组成比较复杂。它是在活水有氧的条件下，富集了壳质组、惰性组或掺进较多的矿物质转变而成。含惰性组或矿物质多的暗煤。
特点：
①致密坚硬，比重大，韧性大，不易破碎，断面比较粗糙，②一般不发育内生裂隙。③在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分，常呈厚、薄不等的分层，也可组成整个煤层。
性质：取决于各组分的含量，如富含稳定组分，V、H高，粘结性强；富含丝炭化组分，矿物含量高，密度大，V低、弱粘结。
宏观煤岩类型
按宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度，可划分为四种宏观煤岩类型，即：光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤。
1．光亮型煤
为煤层中的光泽最强的分层。
主要由镜煤和亮煤组成（＞80％），光泽很强。由于成分比较均一，常呈均一状或不明显的线理状结构。内生裂隙发育，脆度较大，容易破碎。光亮型煤的质量最好，中煤化程度时是最好的冶金焦用煤。
2．半亮型煤
亮煤和镜煤占多数（50％～80％），含有暗煤和丝炭。光泽强度比光亮型煤稍弱。出于各种宏观煤岩成分交替出现，常呈条带状结构。具棱角状或阶梯状断口。
3．半暗型煤
镜煤和亮煤含量较少（50%～20%），而暗煤和丝炭含量较多，光泽比较暗淡，常具有条带状、线理状或透镜状结构。半暗型煤的硬度、韧性和比重都较大，半暗型煤的质量多数较差。
4．暗淡型煤
镜煤和亮煤含量很少（＜20％），而以暗煤为主，有时含较多的丝炭。光泽暗淡，不显层理，块状构造，呈线理状或透镜状结构，致密坚硬，韧性大，比重大。暗淡型煤的质量多数很差，但含壳质组多的暗淡型煤的质量较好，且比重小。
煤的有机显微组分
一）镜质组
镜质组是煤中最常见最重要的显微组分组。它是由植物的根、茎、叶在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。
镜质组可分为三种显微组分，即：结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。
二）惰性组
又称丝质组，是煤中常见的显微组分组。它是由植物的根，茎、叶等组织在比较干燥的氧化条件下，经过丝炭化作用后在泥炭沼泽中沉积下来所形成；也可以由泥炭表面经炭化、氧化、腐败作用和真菌的腐蚀所造成。真菌菌类体在原来植物时就已是惰性组，惰性组还可以由镜质组和壳质组经煤化作用形成。惰性组在透射光下为黑色不透明，反射光下为亮白色至黄白色；碳含量最高、氢含量最低、氧含量中等；比重为1.5，磨蚀硬度和显微硬度高。突起高，挥发分低，没有任何粘结性。
三）壳质组又称稳定组、类脂组。壳质组包括孢子体、角质体、木栓质体、树脂体、渗出沥青体、蜡质体、荧光质体、藻类体、碎屑壳质体、沥青质体和叶绿素体等。它们是由比较富氢的植物物质，如孢粉质、角质、木栓质、树脂、蜡、香胶、胶乳、脂肪和油所组成；此外，蛋白质、纤维素和其它碳水化合物的分解产物也可参与壳质组的形成。壳质组含有大量的脂肪族成分，其中脂肪～蜡可溶于有机溶剂，而木栓质～角质则不溶。壳质组组分的氢含量高，加热时能产出大量的焦油和气体，粘结性较差或没有。

‘叁’ 煤炭如何辨别

煤炭怎么辨别好坏
煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据:
1.颜色
是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。
3.粉色
指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。
煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。
7.断口
是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。
8.导电性
是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。

‘肆’ 煤岩性状识别定义是什么

煤岩组成可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种。它们在外观上有很大差别。镜煤和亮煤都有光泽，但镜煤的断口呈贝壳状，质地较致密。暗煤和丝炭都无光泽，暗煤的质地坚硬而无层理，丝炭很象碎木屑。煤岩组成对煤的性质和用途有重要影响。

‘伍’ 怎样分煤的好坏

一、矿物原料特点

(一) 煤的物理性质
煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色
是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。
3.粉色
指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。
7.断口
是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。
8.导电性
是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。

(二) 煤的化学组成
煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。
煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成，随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人民身体健康。
煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。
另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。
通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。
1.水分
指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。在煤的贮存过程中，它能加速风化、破裂，甚至自燃；在运输时，会增加运量，浪费运力，增加运费；炼焦时，消耗热量，降低炉温，延长炼焦时间，降低生产效率；燃烧时，降低有效发热量；在高寒地区的冬季，还会使煤冻结，造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时，需要适量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难；炼焦时，全部转入焦炭，降低了焦炭的强度，严重影响焦炭质量。煤灰成分十分复杂，成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤，燃烧和气化时，会给生产操作带来许多困难。为此，在评价煤的工业用途时，必须分析灰成分，测定灰熔点。
3.挥发分
指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。
4.固定碳
测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系，因此，根据焦渣的外观特征，可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。

(三)煤的工艺性质
为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。
1.粘结性和结焦性
粘结性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。胶质层越厚，粘结性越好。测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。
2.发热量
是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用106J/kg表示。它是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标。国际市场上动力用煤以热值计价。我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。
3.化学反应性
又称活性。是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。
4.热稳定性
又称耐热性。是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等)，在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后，所得溶液对光的透过率称为透光率。随着煤化程度加深，透光率逐渐加大。因此，它是区别褐煤、长焰煤和气煤的重要指标。
6.机械强度
是指块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时，容易碎成小块和粉末，影响气化炉正常操作。因此，气化用煤必须具备较高的机械强度。
7.可选性
是指煤通过洗选，除去其中的夹矸和矿物质的难易程度。我国现行的选煤方法，详见第四节。

二、用途与技术经济指标

(一) 煤的工业分类
1958年，国家颁布了以炼焦用煤为主的分类方案，为工业部门合理使用煤炭资源创造了有利条件，但在实践中也出现了一些问题。在认真分析研究和吸收国外先进分类方法的基础上，为了使各项分类的技术经济指标最能反映煤的质量特点，达到更加合理地利用煤炭资源的目的，1986年，国家重新颁布了从褐煤到无烟煤的全面技术分类标准，将自然界中的煤划分为14大类，其中，褐煤和无烟煤又分别划分为2个和3个小类(表2.2.1)。这就是我国现行的煤炭分类国家标准。
表 2.2.1中国煤炭分类国家标准 (GB5751-86)

(1) 分类指标及其符号Vr为干燥无灰基挥发分(%)；Hr为干燥无灰基氢含量(%)；GR.I(简记G)为烟煤的粘结指数；Y为烟煤的胶质层最大厚度；PM为煤样的透光率(%)；b为烟煤的奥亚膨胀度(%)；Q-A.GNGW为煤的恒湿无灰基高位发热量(MJ/kg)。
(2) 煤类的编码各类煤用两位阿拉伯数码表示。10位表示煤的挥发分，个位数在无烟煤及褐煤表示煤化程度，在烟煤表示结粘性。

(二) 各煤类的主要特征和用途

1.褐煤
它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。
2.长焰煤
它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过5mm,易燃烧，燃烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。
3.不粘煤
它水分大，没有粘结性，加热时基本上不产生胶质体，燃烧时发热量较小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作制造煤气和民用或动力燃料。
4.弱粘煤
水分大，粘结性较弱，挥发分较高，加热时能产生较少的胶质体，能单独结焦，但结成的焦块小而易碎，粉焦率高。这种煤主要用作气化原料和动力燃料。
5. 1/2中粘煤
它具有中等粘结性和中高挥发分。可以作为配煤炼焦的原料，也可以作为气化用煤和动力燃料。
6.气煤
挥发分高，胶质层较厚，热稳定性差。能单独结焦，但炼出的焦炭细长易碎，收缩率大，且纵裂纹多，抗碎和耐磨性较差。故只能用作配煤炼焦，还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。
7.气肥煤
它的挥发分和粘结性都很高，结焦性介于气煤和肥煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学物质。最适合高温干馏制造煤气，更是配煤炼焦的好原料。
8.肥煤
具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分，加热时能产生大量的胶质体，形成大于25mm的胶质层，结焦性最强。用这种煤来炼焦，可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但这种焦炭横裂纹多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小块。由于粘结性强，因此，它是配煤炼焦中的主要成分。
9. 1/3焦煤
它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤，具有很强的粘结性和中高等挥发分，单独用来炼焦时，可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。因此，它是良好的配煤炼焦的基础煤。
10.焦煤
具有中低等挥发分和中高等粘结性，加热时可形成稳定性很好的胶质体，单独用来炼焦，能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。但因其膨胀压力大，易造成推焦困难，损坏炉体，故一般都作为炼焦配煤使用。
11.瘦煤
具有较低挥发分和中等粘结性。单独炼焦时，能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好，但耐磨性较差的焦炭。因此，用它加入配煤炼焦，可以增加焦炭的块度和强度。
12.贫瘦煤
挥发分低，粘结性较弱，结焦性较差。单独炼焦时，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化剂的作用。故可作炼焦配煤使用，同时，也是民用和动力的好燃料。
13.贫煤
具有一定的挥发分，加热时不产生胶质体，没有粘结性或只有微弱的粘结性，燃烧火焰短，炼焦时不结焦。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区，也可充当配煤炼焦的瘦化剂。
14.无烟煤
它是煤化程度最高的煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。通常作民用和动力燃料。质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料，以及制造电石、电极和炭素材料等。

(三) 工业用煤的质量要求
煤的工业用途非常广泛，归纳起来主要是冶金、化工和动力三个方面。同时，在炼油、医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。各工业部门对所用的煤都有特定的质量要求和技术标准。简要介绍如下：
1.炼焦用煤
炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1 000℃左右)，煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准，见表2.2.2。
表 2.2.2冶金焦用煤质量标准 (GB397-65)见上图
2气化用煤
煤的气化是以氧、水、二氧化碳、氢等为气体介质，经过热化学处理过程，把煤转变为各种用途的煤气。煤气化所得的气体产物可作工业和民用燃料以及化工合成原料。常用的制气方法有两种：①固定床气化法。目前国内主要用无烟煤和焦炭作气化原料，制造合成氨原料气。要求作为原料煤的固定碳＞80%，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)≤2%，要求粒度要均匀，25～75mm,或19～50mm,或13～25mm，机械强度＞65%，热稳定性S+13＞60%，灰熔点(T2)＞1 250℃，挥发分不高于9%，化学反应性愈强愈好。②沸腾层气化法。对原料煤的质量要求是：化学反应性要大于60%，不粘结或弱粘结，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)＜2%，水分(WQ)＜10%，灰熔点(T2)＞1 200℃，粒度＜10mm，主要使用褐煤、长焰煤和弱粘煤等。
3.炼油用煤
一般以褐煤、长焰煤为主，弱粘煤和气煤也可以使用，其要求取决于炼油方法。①低温干馏法，是将煤置于550℃左右的温度下进行干馏，以制取低温焦油，同时还可以得到半焦和低温焦炉煤气。煤种为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤、气煤。对原料煤的质量要求是：焦油产率(Tf)＞7%，胶质层厚度＜9mm，热稳定性S+13＞40%，粒度6～13mm,最好为20～80mm 。②加氢液化法，是将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化成低分子液态或气态产物，进一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要为褐煤、长焰煤及气煤。要求煤的碳氢化(C/H)＜16，挥发分＞35%，灰分(Ag)＜5%，煤岩的丝炭含量＜2%。
4.燃料用煤
任何一种煤都可以作为工业和民用的燃料。不同工业部门对燃料用煤的质量要求不一样。蒸汽机车用煤要求较高，国家规定是：挥发分(Vr)≥20%，灰分(Ag)≤24%，灰熔点(T2)≥1 200℃，硫分(SgQ)长隧道及隧道群区段≤1%，低位发热量2.09312×107～2.51174×107J/kg以上。发电厂一般应尽量用灰分(Ag)＞30%的劣质煤，少数大型锅炉可用灰分(Ag)20%左右的煤。为了将优质煤用于发展冶金和化学工业，近年来，我国在开展低热值煤的应用方面取得了较快的进展，不少发热量仅有8 372.5J/ kg左右的劣质煤和煤矸石也能用于一般工厂，有的发电厂已掺烧煤矸石达30%。
煤的其他用途还很多。如，褐煤和氧化煤可以生产腐殖酸类肥料；从褐煤中可以提取褐煤蜡供电气、印刷、精密铸造、化工等部门使用；用优质无烟煤可以制造碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和供高炉喷吹或作铸造燃料；用煤沥青制成的碳素纤维，其抗拉强度比钢材大千倍，且重量轻、耐高温，是发展太空技术的重要材料；用煤沥青还可以制成针状焦，生产新型的电炉电极，可提高电炉炼钢的生产效率等等。总之，随着现代科学技术的不断进步，煤炭的综合利用技术也在迅速发展，煤炭的综合利用领域必将继续扩大。

三、矿业简史

(一) 古代煤矿业简史
我国是世界上发现、利用煤炭最早的国家。1973年，在辽宁省沈阳市北陵附近新石器时代的新乐遗址下层发现了为数不少的精煤制品。其中有：圆泡形饰25件，耳（王当）形饰6件，圆珠15件，和这些煤制品同时出土的还有碎煤精、精煤半成品和煤块97块。这些煤制品，经过前辽宁省煤田地质勘探公司科研所鉴定，“呈弱油脂光泽，均一状结构，硬度、韧性均很大为其特点”，很容易用火柴点燃，燃烧时发出明亮而带黑烟的火焰，并发出一种烧橡皮的气味。经过工业分析和元素分析证明，其原料就是烛煤。这是世界上用煤最早的确凿证据，也是说明我国早在六七千年前就已发现并开始利用煤炭的历史见证。
50年代中期和70年代中期，考古工作者先后在陕西省4处西周墓中出土了煤雕制品，其中，宝鸡市茹家庄一处就出土了200余枚之多。据此可以判断，早在西周时期，作为当时全国政治、经济中心的陕西地区，煤炭已经被开采利用。
战国时期，除继续利用煤炭雕刻生活用品外，还在当时的着作中出现了关于煤的记载。先秦时期的地理着作《山海经》就有3处有关石涅的记载：一处见于该书的《西山经》，“女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅”；另二处见于《中山经》，“岷山之首，曰女几之山，其上多石涅”，“又东一百五十里，曰风雨之山，其上多白金，其下多石涅”。据有关专家考证，女床之山，女几之山，风雨之山，分别位于今陕西凤翔、四川双流、什邡和通江、南江、巴中一带。古今对照，以上各地均有煤炭产出，证明《山海经》的记载基本是对的，同时，说明当时这些地方的煤炭已被发现，而且已积累了一些找煤的初步地质知识。
西汉至魏晋南北朝，出现了一定规模的煤井和相应的采煤技术，煤的用途，不仅用作生产燃料，而且还用于冶铁；不仅能够利用原煤，而且还把粉煤进行成型加工成煤饼，从而提高了煤炭的使用价值。煤的产地不仅在北方，而且在南方，甚至新疆也都有了产煤的记载。同时，煤雕工艺在这时已初步普及。
隋、唐至元代，煤炭开发更为普遍，用途更加广泛，冶金、陶瓷等行业均以煤作燃料，煤炭成了市场上的主要商品，地位日益重要，人们对煤的认识更加深化。特别应该指出的是，唐代用煤炼焦开始萌芽，到宋代，炼焦技术已臻成熟。1978年秋和1979年冬，山西考古研究所曾在山西省稷山县马村金代砖墓中发掘出大量焦炭。1957年冬至 1958年4月，河北省文化局文物工作队在河北峰峰矿区的砚台镇发掘出3座宋、元时期的炼焦炉遗址。焦炭的出现和炼焦技术的发明，标志着煤炭的加工利用已进入了一个崭新的阶段。
从明朝到清道光20年(1840年)的时间里，当时的封建统治者比较重视煤炭的开发，对发展煤炭生产采取了一些措施，矿业管理政策也发生了某些利于煤业的变化，煤炭行业的各个环节，比以前都有较大的进步。煤炭开发技术得到了发展，形成了丰富多彩的中国古代煤炭科学技术。尽管当时都是手工作业煤窑，但因其开采利用早于其他国家，因此，17世纪以前，中国煤炭技术和管理许多方面都处于世界领先地位，这是值得我们自豪的。但是，日益衰败腐朽的封建制度终于阻碍了古代煤业的继续前进，这就导致了中国近代煤矿的诞生。

(二) 近代煤矿业简史

1840年鸦片战争以后，中国的门户被迫开放，进入了半封建半殖民地社会，开始出现近代航运业和机器工业，需要大量煤炭，而旧式手工煤窑生产已远远不能适应需要，因此，清廷洋务派积极酝酿引进西方先进的采煤技术和设备，于是近代煤矿开始出现。近代煤矿的主要标志，一是资本主义经营方式；二是在提升、通风、排水三个生产环节上使用以蒸汽为动力的提升机、通风机和排水机，其他生产环节仍然靠人力和畜力。这种技术状况差不多一直延续到1949年，其中即或有所变化，也只是局部的、微小的。这是近代煤矿区别于古代手工煤窑和现代机械化矿井的主要技术特征。
我国最早的近代煤矿是台湾的基隆煤矿和河北的开平煤矿。基隆煤矿是清政府两江总督沈葆祯雇用英国煤师开办的，1876年兴建，1878年出煤，年产量约3～5万t，因经营管理不善，投产不久产量就日渐下降，1884年中法战争时，矿井被炸，停止生产。开平煤矿是直隶总督李鸿章1876年命唐廷枢等筹建的，1877年筹办，1881年建成唐山矿，以后又建成林西、西山等矿，到1894年，平均日产达到1 500t，最高日产达2 000t。这期间还先后开办了规模大小不同、寿命长短不一的近代煤矿14个，或官办，或官商合办，或官督商办，都有官僚资本主义性质。因管理不善、资金不足、规模很小，大多数都归于失败。
1894年中日甲午战争之后，中国国势益衰，列强乘势接踵而来，外国资本大量侵入中国煤矿。1898年4月，中德签订的《胶澳租借条约》规定：“德国在山东境内自胶州湾修筑南北两条铁路，铁路沿线两旁各三十华里(15km)以内的矿产，德商有开采权。”此后，英、俄、法、日相继攫得了类似的权利。据不完全统计，从1895～1912年间，帝国主义攫取中国煤矿权的条约、协定和合同共42项(包括其他矿藏)，涉及辽、吉、黑、滇、桂、川、皖、闽、黔、鲁、浙、晋、冀、热、豫、鄂、藏、新等19省。开办了开平、滦州、焦作、孟县、平定州(现平定县)、潞安、泽州、平阳府属煤矿、本溪湖、临城等规模较大的煤矿。外资煤矿的产量占中国当时近代煤矿总产量的83.2%，基本上控制了中国的煤炭工业。帝国主义的侵略激起了中国人民的反抗，从1903年起，掀起了收回矿权运动，1911年达到高潮。中国的爱国绅商，不满利源外流，在人民开展收回矿权的斗争的运动中，集资开办了一批煤矿。官僚买办见开煤矿有利可图，不愿坐失良机，亦想方设法开办煤矿。于是，从1895～1936年中国近代煤矿呈现出发展的趋势。
1937年“七·七”事变后，日本帝国主义侵占了我国的绝大多数煤矿，包括外资经营的，都陆续被其霸占，开采方式完全是掠夺性的。从1931～1945年，日本共霸占我国大小煤矿200多处，掠夺煤炭4.2亿t，被其破坏的煤炭资源不计其数。
抗日战争时期，国民政府资源委员会直辖煤矿29处，还采取资助经费等办法，鼓励私人开办煤矿，共59处，年总产量约为600多万t。在解放区，也办了一些小煤窑，供当地军民作燃料。据战后统计，晋、察、冀边区共有小煤窑473个，日产煤炭共计2 739t。
1945年抗日战争胜利后，日本霸占的煤矿小部分由解放区人民政府接管，大部分被国民党政权接管。解放战争初期，受政治、军事形势多变的影响，有些煤矿几经易手，处于停产或半停产状态。1947年以后，国民政府逐步崩溃，直到1949年新中国诞生，这些煤矿才陆续回到人民政府手中，但已遭到严重的破坏。

(三) 现代煤矿业简史

据不完全统计，新中国建国时，各地人民政府从旧中国共接收了约40个煤矿企业，200处矿井和少数几个露天矿。它们主要分布在东北、华北和华东的山东、安徽两省，除少数几处外，规模都很小，设备简陋，技术落后，加上长期战争的破坏，已是千疮百孔，一片衰微破败的景象。例如，山西大同煤矿9对矿井全部被水淹没，机器设备破坏无遗，井下没有一个完好的工作面，地面没有一间完整的厂房，没有一部机器可以正常运转，没有一条巷道可以正常通车，生产完全停顿；辽宁抚顺煤矿的西露天矿和龙凤矿井已被水淹，基本停产；河南焦作煤矿18个坑口中11个完全破坏，7个仅剩井架，已完全停产；山东淄博、枣庄，山西阳泉等较大的煤矿也是一片废墟。新中国的煤矿业就是在这样一个烂摊子上起步的。

‘陆’ 混煤怎么用肉眼区分好坏

一、矿物原料特点

(一) 煤的物理性质
煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色
是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。
3.粉色
指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05～1.2，烟煤为1.2～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.35～1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～2.5；无烟煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。
7.断口
是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。
8.导电性
是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。

‘柒’ 晚二叠世煤矿区煤质及煤岩综合特征

1.晚二叠世煤矿区煤质及煤岩综合特征

（1）煤质化验综合特征

按新《煤炭地质勘查规范》说明，一个矿区（井田）煤层的最高灰分（或硫分），是指该煤层全部可采见煤点的灰分（或硫分）平均值。昭通地区晚二叠世煤层之煤质，在东部海陆交互区为中灰、中高 高硫煤，向西过渡为陆相沉积区后，为中高-高灰、低-特低硫煤。煤类以无烟煤为主，东部小部分（新庄煤矿区）为贫煤，如表6-18所示。

图6-14 丁木树煤矿区地质图

表6-17 丁木树煤矿区煤质化验成果表

表6-18 各矿区分煤层平均煤质化验成果汇总表

续表

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煤质变化规律。昭通晚二叠世镇雄煤田和盐津煤田煤层之主要煤质变化，由东部海陆交互相区向西部过渡为陆相区时，灰分由低变高、硫分由高变低。在洛旺向斜（不含洛旺）以东海陆交互相沉积的主要矿区，以20.01%～30.00%的中灰煤为主，一般灰分为22%，少数为10.01%～20.00%的低中灰煤，其中，新庄向斜北翼C₅煤层灰分最低，为15%左右，镇雄、以古矿区 C₅煤层也低于20%；母享、则底煤矿区因煤层较薄，灰分略超过30%，为中高灰煤。洛旺向斜及其以西的庙坝、兴隆等煤矿区，因接近沉积边缘陆源物质供给区，煤层灰分增高，为30.01%～40.00%的中高灰煤，灰分26.20%～38.99%，平均31.50，再向西至绥江五角堡矿区所开采的2～4层煤中，灰分41.29%～45.26%，平均43.04%，为高灰煤。一般在一层煤中，上、下部灰分较高，中部灰分较低。煤的硫分，大致以洛旺矿区南界—庙坝煤矿区一线为界，以西为低硫 特低硫区，但兴隆向斜中部以东几层可采煤层有低硫也有中高硫，反映其局部仍受海水影响。此线以东镇雄煤田各矿区，为中高硫—高硫煤层。所采煤样化验结果，多为中高硫煤，也有低硫煤点；已勘查的墨黑煤矿C₅煤层20个样中，全硫2.43%～8.84%，平均4.12%，目前勘查的观音山矿段302钻孔所采的煤层样全为高硫煤。一般在一层煤中，上、下部含硫较高，中部含硫较低。最典型的宏观可见的黄铁矿结核，是木卓乡坡上煤矿C₅煤层上部0.50m含大量黄铁矿结核，似砾石状结构，坚硬如石板，称蓬炭或打铁炭，向东南至石坎向斜六井煤矿，C₅煤顶部也见扁豆状蝌蚪状结核。可见各煤矿区在平面上和煤层垂向上，硫的分面不均匀，这是由于滨海平原网状河潮坪沼泽环境的不均匀性造成，网状河道是潮汐通道，受微地形影响，在普遍受海水影响的高硫煤大背景下，也有局部低硫煤存在，高、低硫带的方向大致为北西向，有待以后勘探时注意证实。

全区主要可采煤层C₅、C₆，具有下部的C₆煤层灰分较高、硫分低，向上至C₅煤层灰分降低，硫分增高的明显规律。

（2）煤岩鉴定特征

宏观煤岩特征。以半暗型—半亮型为主，一般都具有条带状及线理状结构，光亮条带与暗淡条带常呈互层状出现。长透镜状结构也常见，它往往是丝炭层以大小不等的透镜状、扁豆状顺层分布形成的。煤层外生及内生裂隙均较发育，普遍有摩擦痕迹及滑动镜面出现，表明该地区的煤层普遍经受过较强地壳应力作用。丝炭体及煤裂隙中普遍具矿化现象，多数为方解石矿化充填，少数为黄铁矿矿化。丝炭体普遍矿化，且矿化后变硬，密度增大，这是本区煤炭的一个特点。

显微煤岩特征。有机组分：显微煤岩组分中的镜质组、惰质组以及壳质组均可见到，但以镜质组占绝大多数，占80%以上，惰质组含量不多，以半丝质体及丝质体为主，一般约占2%～4%。壳质组一般较惰质组为多，这些样品其变质程度虽然介于贫煤—无烟煤间，但壳质组分在反射光下的色调和反射力仍然与其他组分可以区别，所以单独将它们鉴别出来，为了区别于烟煤变质阶段的正常壳质组分，故在该组分前面冠以“变”字，以示本区该组分的特点。无机组分：粘土类、硫化物类、碳酸盐类及氧化硅类均有出现。其中以黏土类为主，其次是硫化物（黄铁矿），碳酸盐类和氧化硅类含量较少，由于黄铁矿是影响本区硫含量高的主体因素，本书专对它的特征进行分析，如表6-19所示。

表6-19 煤质化验及煤岩鉴定成果表

续表

煤中黄铁矿赋存状况及特征分析。宏观煤岩鉴定中的黄铁矿赋存状况。煤层是块粉混合状出现者较多，完整块状层及细碎的粉状层均较少，样品的大部分（约占90%）所含黄铁矿均未形成明显的独立分层，也未见在顶部、底部或夹矸层中成小层独立出现。基本上是以肉眼辨别不出的形态在有机质中隐蔽出现。但在暗淡型或半暗型煤中，约有10%的样品内肉眼可见黄铁矿颗粒或黄铁矿被地下水淋滤后留下的氧化铁膜痕迹。说明在暗淡型或半暗型煤中黄铁矿可能存着相对集中的趋势。肉眼可辨黄铁矿可分为三类：一类以结核状出现，其较小者2～20mm，较大结核20mm×60mm，一般以约10mm×30mm的长透镜状出现在暗淡分层中；第二类在裂隙、节理缝中以充填状出现；第三类是星点状结晶体状（0.5～1mm）散布于暗淡的煤分层或丝炭层中（如镇雄梨子梗）。肉眼可辨别的这部分黄铁矿在洗选中较易去掉。

（3）显微煤岩鉴定中的黄铁矿综合分析

各矿点的所有样品均普遍见到数量不等、形态各异的黄铁矿微粒。这可能与该区属泻湖潮坪相成煤、成煤时泥炭沼泽受海水影响直接有关。黄铁矿是与有机质紧密共生的。其在有机质中的形态有：①莓粒状、微粒状、微结核状或自形晶体状、细胞腔充填状和微裂隙充填状，粒状体的大小在4～50μm间，一般10～40μm。②矿化有机质的团块，呈似层状延伸，显微层厚和延伸长度为（10～35）μm×（100～200）μm。据目前已获得的资料分析来看，调查区内煤中硫是以黄铁矿硫为主（大部分样品的全硫成分中还含有约10%～30%的有机硫），黄铁矿在煤中的嵌布及赋存形态存在差异，除极少数为结核状的黄铁矿很容易剔除外，绝大多数是以显微镜才可以识别的微粒形态与有机质紧密共生的，这就给选煤脱硫提出了需要重点攻关的课题。调查区的煤层存在随样品粒度的减小全硫含量逐渐降低的趋势。因而选煤脱硫的工艺似应在小粒度级别上进行研究。以找出回收率要高、脱硫效果又要好的先进的工艺方法。

‘捌’ 煤岩与煤质特征

(一)宏观煤岩特征

为了分析煤储层静态地质因素对煤粉产出的影响,在韩城象山煤矿井下对3号、5号和11号煤层进行了分层、测量、描述和采样。韩城区块主力开发煤层为3号、5号和11号煤,宏观煤岩类型以半暗型煤为主,暗淡型煤次之。3号煤层以半暗型煤为主,半亮型煤次之,厚度较薄,夹有镜煤条带和炭质泥岩夹矸,割理较发育;5号煤层以半暗型煤为主,光泽较暗,密度较大,割理较发育,煤体遭受后期破坏较严重;11号煤层上部以半亮型煤为主,下部以半暗型煤为主,完整性好,硬度较大。

(二)显微煤岩特征

煤岩显微组分是指在显微镜下可辨认观察到的煤的最小有机颗粒。显微煤岩类型是煤的显微组分及矿物的天然组合,不同的显微煤岩类型能够反映煤的不同地质成因、成煤原始物质、煤相和煤的化学工艺性质(韩德馨,1996;李增学等,2005)。煤的显微硬度用显微硬度计测定,在同一煤级中,惰质组的显微硬度最大,次为镜质组,壳质组最小。煤的脆度主要是指煤受外力作用而破碎的性质,表现为抗压强度和抗剪强度,脆度越大越易破碎。同煤级中显微脆度由大到小依次为镜质组、惰质组、壳质组(杨起等,1990;陈家良等,2004)。韩城区块主力开发煤层为3号、5号和11号煤层,从象山煤矿3个煤层分层采得17个样品,其煤岩显微组分定量结果如图3-2所示。结合韩城区块内4口探井煤岩显微组分定量的结果(图3-3)可知,主力开发的三套煤层的煤岩显微组分均以镜质组为主,其平均含量占到70%以上。镜质组具有高显微脆度和低显微硬度的特性(苏现波等,2003;李同林等,2000),割理在镜质组含量高的煤层中相对较发育,富含镜质组分的煤岩容易受力破碎,形成裂缝或者产生煤粉。煤中黏土矿物的含量均占到10%以上,且黏土矿物对骨架颗粒附着力差,矿物晶体之间结合力弱,具有吸水膨胀分散性,在高速流体的剪切应力作用下,黏土矿物集合体容易从骨架颗粒上脱落,形成易于迁移的细粒煤粉。

图3-2 象山煤矿3号、5号和11号煤显微组分平均含量

图3-3 4口探井3号、5号和11号煤显微组分平均含量

(三)工业分析

煤是由大量有机质和少量无机质组成,由C、H、O、N、S等元素组成。有机质是煤的主要组成部分,煤中无机质包括矿物杂质和水分。煤的灰分是指煤中可燃物质完全燃烧,煤中矿物质在一定温度下产生分解、化合等复杂反应后剩下的残渣,主要来自于煤中的矿物质,在一定程度上反映煤中矿物质的含量,而矿物质含量的多少影响煤粉的产生。挥发分与煤岩成分和煤化程度有关,在同一煤层中,镜煤、亮煤的挥发分最高,暗煤次之,丝炭最低。显微组分中,壳质组挥发分最高,次为镜质组,最低是惰质组;相同煤岩成分,煤化程度不同,随煤阶的增高,各煤岩组分的挥发分都在减少,但速度各不相同。

韩城区块主力开发煤层为3号、5号和11号煤,3号煤层镜质体反射率(R_o)一般为1.85%～2.05%,灰分产率为9.78%～38.42%,平均为14.08%,硫分一般小于1.35%,发热量平均为35.39MJ/kg,原煤挥发分为7.58%～23.43%,平均为16.68%,黏结性好,煤质工业牌号以瘦煤、贫煤为主。在下峪口井田浅部尚有少量焦煤及瘦煤。5号煤层镜质体反射率(R_o)一般为1.9%～2.12%,灰分产率为14.04%～38.20%,平均为28.13%,硫分平均为1.43%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号主要为贫煤。11号煤镜质体反射率(R_o)一般为1.89%～2.07%,灰分产率为11.95%～36.17%,平均为16.50%,硫分一般为3%～5%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号为贫煤。

对象山煤矿3号、5号和11号煤共计16个样品进行工业分析,结果如表3-2所示。3号煤水分为0.93%～1.18%,挥发分为12.25%～12.72%,灰分为5.15%～15.72%,固定碳为70.6%～81.2%;5号煤水分为0.77%～0.86%,挥发分为10.99%～13.35%,灰分为12.76%～26.49%,固定碳为60.67%～73.09%;11号煤水分为1.12%～1.21%,挥发分为11.72%～13.76,灰分为6.83%～11.58,固定碳为74.30%～79.04%。

表3-2 象山煤矿3号、5号和11号煤工业分析数据表单位：%

‘玖’ 不同煤体结构煤储层物性差异分析

李松 汤达祯 许浩 陶树 蔡佳丽

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(40730422);国家科技重大专项课题34(2011ZX05034);中央高校基本科研业务费专项资金资助

作者简介:李松,1985年生,男,江苏省沛县人,博士研究生,从事能源地质方面的研究。E-mail:[email protected]

(中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)

摘要:本次研究以不同煤体结构的煤储层物性的差异分析为切入点,运用各种实验测试手段,探讨了煤体结构和煤储层物性的耦合关系。结果表明:煤岩随着应力的增强,吸附能力不断增大,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,有利于煤层气的吸附、解吸和扩散。渗流孔隙和微裂隙随着应力的增强在初碎裂煤阶段骤减,而后增加,在碎裂煤阶段最为发育,而到了糜棱煤阶段,煤岩发生塑性变形,其发育程度再次减小,碎裂煤对煤层气的产出最为有利。煤体结构变形可分为五个阶段,包括裂隙闭合阶段、微裂隙产生阶段、宏观裂隙产生阶段、沿某破裂面破坏阶段和流变破坏阶段,表述了各阶段煤岩渗透率的变化规律。

关键词:煤体结构 储层物性 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

我国的含煤盆地具有复杂的构造演化史,尤其在中国南方地区,煤层受多期构造运动的叠加改造,不仅导致煤盆地结构发生变化,也使煤层结构发生了强烈变形,煤储层物性发生了根本性的变化,煤储层非均质性增强,从而加大了我国煤层气勘探和开发的难度(姜波等,1998;琚宜文等,2002;傅雪海等,1999)。目前我国在对构造煤储层物性特征方面缺乏深入研究和探讨,由于构造复杂,甚至将构造煤视为煤层气开发的“禁区”(杨陆武等,2001)。针对这一问题,本次研究采集了不同煤体结构的煤岩样品进行了各种测试及实验,以不同煤体结构的煤储层物性的差异分析为切入点,力求在煤体结构和煤储层物性的相互关系方面取得突破。

样品采自云南省老厂地区箐地沟煤矿,样品涵括了原生结构煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤。为了对具有不同煤体结构煤岩样品的物性特征进行多技术综合表征,本次研究设计并开展了多项测试及实验,对采集煤样的孔裂隙系统及物性参数进行了系统的分析。首先,从四种不同煤体结构的煤岩样品中分别钻取2个直径约25mm的岩心柱样,一套柱样用于压汞孔隙测试,另一套用于煤岩常规孔渗分析;然后将钻取柱样时剩余的块状样品用于制作煤岩光片,进行煤岩显微裂隙测定;剩余的颗粒状样品用于煤岩液氮比表面、孔径测试、工业分析和甲烷等温吸附实验。

1 煤储层孔隙结构特征

1.1 吸附孔隙结构特征

煤的吸附孔是指孔径小于100nm的孔隙,包括小孔、微孔等孔隙空间(ХоДоТBB et al.,1996)。液氮吸附法能够非常有效地区分吸附孔中的微孔和小孔,对研究煤储层吸附孔径结构具有一定的优势(陈萍等,2001)。四块煤样的液氮吸附实验结果呈现出很好的规律性(表1),原生结构煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤所受到的构造应力依次增大,随着应力条件的增强,各煤岩样品的BET比表面积和BJH总孔体积依次升高。微孔和小孔含量也随着应力的增大发生相应的变化,箐地沟煤矿煤的演化程度已经达到无烟煤阶段,因此该煤矿的原生结构煤的微孔含量较高,达83.3%,随着应力作用的增强,微孔趋于闭合,小孔变为更小的孔隙,部分大中孔变为小孔,相对来说,微孔数量的减少要大于小孔数量的减少,因此小孔含量相对增加。从原生结构煤到糜棱煤小孔含量从16.7%变为65.4%,平均孔直径也从10.6nm增大到17.8nm。

表1 液氮吸附实验测试数据表

四块煤样的液氮吸/脱附曲线呈现不同的形态,尤其糜棱煤与其他煤样存在较大的差异(图1)。糜棱煤的吸附曲线从压力接近P₀时开始迅速增加,曲线变陡,吸附量迅速增大,最大吸附量可达2.0mL/g;而原生结构煤、初碎裂煤和碎裂煤的最大吸附量较小,均在0.6mL/g以下,吸附曲线整体比较平缓,吸附能力糜棱煤>碎裂煤>初碎裂煤>原生结构煤。随着应力的增加,煤岩小孔含量逐渐高于微孔,煤储层的BET比表面,BJH总孔体积和平均孔直径相对增高,煤岩吸附能力随之增大。糜棱煤和碎裂煤的吸/脱附曲线都存在较为明显的吸附回线,反映的孔隙类型是开放型的圆筒孔和平行板状孔;而原生结构煤和初碎裂煤的吸/脱附曲线近乎重合,孔隙多为一端封闭型孔。总体而言,随着应力的增强,煤岩吸附能力不断增大,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,应力的增大使得煤岩吸附孔隙的吸附能力和孔隙类型变好,有利于煤层气的吸附、解吸和扩散。

图1 典型液氮孔隙模型

1.2 渗流孔隙结构特征

煤储层中孔径大于100nm的孔隙为渗流孔隙,主要由大孔和中孔组成,其孔径结构对煤的渗透性及开发阶段煤层气的产出具有重要意义。本文研究煤储层渗流孔隙结构采用了压汞测试方法,压汞法可以定量得到孔径大于3.75nm的孔隙参数,这种方法在测试煤的大孔和中孔的孔径结构上具有一定的优势^[7]。煤样的压汞测试结果表明:四块煤样的微小孔含量基本相当,但大中孔含量差异较大(表2),表明应力作用对煤岩的渗流孔隙的发育具有较强的控制作用。其中煤岩大孔含量碎裂煤>糜棱煤>原生结构煤>初碎裂煤,碎裂煤的大孔含量最高,达15.53%,其他三块样品的大孔含量均低于5%,原生结构煤的大孔含量为3.53%,初始的应力使得部分大孔转化为中孔,初碎裂煤的大孔含量相对减少,为2.97%,随着应力的增大,煤岩开始破裂,产生大量裂隙和大孔径孔隙,大孔含量明显增高,为15.53%,随着应力的进一步增大,煤岩变为糜棱煤,煤岩结构被严重破坏,大孔含量再次减少到4.71%。

表2 压汞孔隙测试数据表

在通过压汞测试的进、退汞曲线形态分析煤的渗流孔隙结构时,发现四块样品的压汞测试的进、退汞曲线形态显示出较大的差异(图2)。碎裂煤的进汞饱和度和退汞效率最高,而其他样品的进汞饱和度都较低,在30%左右,糜棱煤退汞效率最低,为32.35%,而其他样品的退汞效率均在60%左右。排驱压力碎裂煤糜棱煤<初碎裂煤<原生结构煤。碎裂煤的进汞饱和度和退汞效率都较高,排驱压力低,渗流条件最好,而糜棱煤的进汞饱和度和退汞效率都较低,排驱压力高,渗流条件最差,原生结构煤和初碎裂煤基本相当,渗流条件一般。研究表明煤岩中孔径大于1000nm的大孔对煤层气渗流的贡献要优于其他孔隙,碎裂煤的大孔含量最高,对煤层气的开发最为有利。

图2 典型压汞曲线类型

2 煤储层微裂隙结构特征

微裂隙是沟通孔隙与宏观裂隙的桥梁,其发育程度影响煤储层的渗透性能,借助于光学显微镜可直观地观测到煤岩中微裂隙的大小与形态。微裂隙可划分为A、B、C和D四种类型(Yao,Y.B. et al.,2009):类型A(宽度w>5μm且长度L>10mm)是宏观能清晰辨认的裂隙;类型B(w>5μm且10mm≥1>1mm)是连续且较长的裂隙;类型C(w<5μm且1mm≥1>300μm)是时断时续的裂隙;类型D(w<5μm且≤1300μm)是短裂隙。实验方法是首先将煤岩样品抛光制作成规格为30mm×30mm的煤岩光片,然后在50倍荧光显微镜下将该煤岩光片划分成10mm×10m的9个微区,分别统计各级别微裂隙的发育程度。

2.1 微裂隙密度

四块煤岩样品的微裂隙发育密度差别较大,微裂隙以D型为主,C型和B型次之,而A型微裂隙极少见(表3)。其中,碎裂煤的微裂隙密度最大,可达165条/9cm²;初碎裂煤的微裂隙发育密度最小,仅为14条/9cm²;糜棱煤为25条/9cm²;而原生结构煤的微裂隙密度为67条/9cm²。原生结构煤和初碎裂煤都未见A型裂隙发育;碎裂煤和糜棱煤中存在A型裂隙,研究表明后期的构造应力作用是产生A型裂隙的主要因素。

表3 微裂隙类型和密度统计表

图3 微裂隙的显微镜下特征

2.2 微裂隙特征

原生结构煤以D型微裂隙和C型微裂隙为主,两者交叉分布,联通性一般;初碎裂煤的微裂隙密度非常小,镜下特征显示为几条孤立存在的D型裂隙,B和C型裂隙极少,未见A型裂隙发育,连通性最差;碎裂煤的微裂隙相对较发育,且裂隙方向杂乱无章,分布极不规律,但裂隙之间的连通性非常好,有利于煤层气的渗流;糜棱煤的微裂隙多呈树枝状,其中类型B宽度较大,多为树枝状裂隙的树干部分,而裂隙C多较细而且延伸远,为树枝状裂隙的树枝部分。

3 煤储层吸附性和渗流能力

3.1 煤储层吸附性

通常用等温吸附实验的兰氏(Langmuir)参数来评价煤储层的吸附性能,常用参数有兰氏体积和兰氏压力(姚艳斌等,2007;张群等,1999):兰氏体积是煤层气储层的极限吸附量,代表煤层气储层的吸附能力;兰氏压力是实际吸附量达到极限吸附量50%时的压力,代表煤层气储层吸附气体的难易程度。等温吸附测试结果表明:四块煤岩的原煤兰氏体积在26.87~30.96m³/t之间,可燃基兰氏体积在30.45~38.94m³/t之间,兰氏压力在1.22~2.37MPa之间(表4)。煤的变质程度对煤的吸附性能具有决定性的作用,四块煤样的变质程度高,因此煤岩兰氏体积普遍较高,随煤级增高,煤中孔隙结构发生规律性变化,其中大孔、中孔逐渐闭合,而小孔和微孔逐渐增加,大量的小孔和微孔为甲烷气体提供了更多的吸附空间,提高了煤的吸附能力。碎裂煤的可燃基兰氏体积最低,原生结构煤、初碎裂煤和糜棱煤依次增高,糜棱煤最大,达到38.94m³/t。而原煤兰氏体积糜棱煤最低,为26.87m³/t,这是因为该块样品灰分含量极高,达到27.73%,显着高于其他样品,影响了其煤岩整体吸附能力。碎裂煤、原生结构煤、初碎裂煤和糜棱煤的兰氏压力依次升高,其煤岩吸附难易程度依次降低。

表4 等温吸附和工业分析数据表

3.2 煤储层渗流能力

原生结构煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤的渗透率依次为0.0078mD、0.0028mD、3.53mD和0.00037mD,其中碎裂煤的渗透率最高,而其他煤样的渗透性较差。大孔含量、微裂隙密度与煤岩渗透率存在较好的正相关关系,大孔含量越高,微裂隙越发育,煤岩渗透性越好(图4)。碎裂煤的气测渗透率值为3.53mD,裂隙广泛发育是导致该样品的实测渗透率较高的主要原因。

煤体结构变形可分为五个阶段,包括AB段(裂隙闭合阶段)、BC段(微裂隙产生阶段)、CD段(宏观裂隙产生阶段)、DE段(沿某破裂面破坏阶段)和EF段(流变破坏阶段)(图5)。AB段(裂隙闭合阶段):煤岩在应力作用下裂隙受压闭合,其应力相对较小,而煤岩应变量较大,渗透率降低;BC段(微裂隙产生阶段):初期除产生弹性变形外,还表现为部分微裂隙摩擦滑动,开始不稳定扩展破裂,微裂隙的出现使得渗透率增大,随后随着应力作用的增强,煤岩非弹性体积增长,微裂隙大量出现并扩展,此阶段对应碎裂煤形成阶段,是渗透率增加速率最大阶段;CD段(宏观裂隙产生阶段):当扩容发生到一定程度时,煤岩便开始产生肉眼可以识别的宏观裂隙,此阶段对应碎裂煤,是渗透率极大值阶段;DE段(沿某破裂面破坏阶段):被贯通裂隙分割后煤岩沿贯通裂隙发生滑移,并有新裂隙面扩展贯通,此阶段对应碎裂煤晚期和碎粒煤早期,渗透率开始降低;EF段(流变破坏阶段):裂隙面不断扩展,形成流变破坏,对应糜棱煤阶段,渗透率急剧降低。

图4 渗透率的控制因素

图5 不同煤体结构煤岩渗透率变化特征

4 结论

将煤体结构变形分为五个阶段,包括裂隙闭合阶段、微裂隙产生阶段、宏观裂隙产生阶段、沿某破裂面破坏阶段和流变破坏阶段;原生结构煤、初碎裂煤、碎裂煤和糜棱煤所受的应力依次增大,随着应力的增强,煤岩吸附能力不断增大,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,有利于煤层气的吸附、解吸和扩散。渗流孔隙和微裂隙随着应力的增强在初碎裂煤阶段骤减,而后增加,在碎裂煤阶段最为发育,而到了糜棱煤阶段,煤岩发生塑性变形,其发育程度再次减小,碎裂煤对煤层气的产出最为有利。碎裂煤、原生结构煤、初碎裂煤和糜棱煤的兰氏压力依次升高,其煤岩吸附难易程度依次降低;煤岩大孔含量及微裂隙密度与渗透率有较好的正相关关系。

参考文献

陈萍,唐修义.2001.低温氮吸附法与煤中微孔隙特征的研究[J].煤炭学报,26(5):552~556

傅雪海,陆国祯,秦杰等.1999.利用测井响应值进行煤层气含量拟合和煤体结构划分的研究.测井技术,23(2):112~11

姜波,秦勇,宋党育等.1998.高煤级构造煤的XRD结构及其构造地质意义.中国矿业大学学报,27(2):115~118

琚宜文,王桂梁.2002a.煤层流变及其与煤矿瓦斯突出的关系.地质论评,48(1):96~105

杨陆武,孙茂远.2001.中国煤层气藏的特殊性及其开发技术要求.天然气工业,21(6):17~19

姚艳斌,刘大锰,黄文辉,汤达祯,唐书恒.2006.两淮煤田煤储层孔-裂隙系统与煤层气产出性能研究[J].煤炭学报,31(2):163~168

姚艳斌,刘大锰.2007b.华北重点矿区煤储层吸附特征及其影响因素.中国矿业大学学报,(3):308~314

张群,杨锡禄.1999.平衡水分条件下煤对甲烷的等温吸附特性研究.煤炭学报,24(6):566~570

ХоДоТBB.宋世钊,王佑安译.1996.煤与瓦斯突出[M].北京:中国工业出版社,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’ 煤岩煤质特征

(一)宏观煤岩特征

韩城矿区内煤层均为腐殖煤,变质程度达到中高煤级烟煤。根据宏观煤岩类型的划分标准,煤炭开采区及煤层气开发区主采煤层宏观煤岩特征如下:

1.煤炭开采区

2号煤层以半亮型煤为主,部分煤矿井田出现光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤含量少,具有条带状结构,层状构造明显,具有水平层理。

3号煤层以半亮型煤和暗淡型煤为主,其次为光亮型煤和半暗淡型煤。

5号煤层以半亮型煤为主,其次为暗淡型煤,具有条带状结构,水平层理发育,煤层中下部断续发育黄铁矿结核层。

11号煤层的宏观煤岩特征因井田不同而有所差异。象山井田、下峪口井田以半亮型煤为主,其次为暗淡型煤;桑树坪井田以光亮型煤为主,其次为暗淡型煤;马沟渠矿区以半亮型煤为主,其次为光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤。

2.煤层气开发区

韩城区块煤层气开发以3号、5号、11号煤层为主力开发层段,三煤层热演化程度均比较高,达到瘦煤—无烟煤,均可作为良好的烃源岩。

3号煤:黑灰色,条痕深灰色,似金属光泽,暗淡-半暗岩心样品,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭,间夹少量镜煤线理条带。煤心呈碎块状和柱状,其中柱状煤心中可见内生割理8条/5cm～12条/5cm,裂隙充填方解石薄膜。

5号煤:黑色,条痕深灰色—褐黑色,似金属光泽,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭和少量镜煤。煤心呈块状,局部碎块状。外生裂隙欠发育,局部发育两组内生裂隙,呈网状分布,可见内生割理15条/5cm,裂隙充填方解石薄膜。

11号煤:黑色、褐黑色,似金属光泽,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭。煤心破碎,局部块状、柱状煤心中可见内生割理7条/5cm至8条/5cm。

(二)显微煤岩特征

韩城区块内太原组的煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组次之,壳质组含量极少,矿物组分以黄铁矿含量较高。山西组的煤岩显微组分以镜质组为主,矿物组分以黄铁矿含量较少,石英、黏土矿物含量较高。山西组、太原组煤层的显微组分较相近,镜质组含量较高,一般在75%～85%。

(三)煤质

韩城区块内煤变质作用类型主要以区域变质作用为主,煤质变化规律明显,总体特征为:沿煤层倾斜方向,煤变质程度逐渐增高,煤质水平分带明显;沿纵深方向,下部煤层变质程度比上部煤层偏高,煤质牌号以贫煤为主,瘦煤次之,兼有少量的瘦焦煤及焦煤(王双明等,2008)。

3号煤层镜质体反射率(R_o)一般在1.85%～2.05%之间,灰分产率为9.78%～38.42%,平均为14.08%,含硫一般小于1.35%,发热量平均为35.39MJ/kg,原煤挥发分为7.58%～23.43%,平均为16.68%,黏结性好。煤质工业牌号以瘦煤、贫煤为主。在下峪口井田浅部尚有少量焦煤及瘦焦煤。表2-3为WL1井组测井解释出3号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。

表2-3 3号煤工业分析数据表单位：%

5号煤层镜质体反射率(R_o)一般在1.9%～2.12%,灰分产率为14.04%～38.20%,平均为28.13%,含硫平均为0.0135%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号主要为贫煤。表2-4为WL1井组测井解释出5号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。

表2-4 5号煤工业分析数据表单位：%

11号煤镜质体反射率(R_o)一般在1.89%～2.07%,灰分产率为11.95%～36.17%,平均为16.50%,含硫一般为3%～5%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号为贫煤。表2-5为WL1井组测井解释出11号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。

表2-5 11号煤工业分析数据表单位：%