南江煤矿Y2 煤层煤岩煤质特征及其清洁利用方式研究

吴元东

（四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621000）

1 工程概况

南江煤矿东西长约5946 m，南北最大宽度3122 m，面积12.124 8 km2。南江煤矿矿区范围由36 个拐点坐标圈定，准许开采三叠系上统须家河组（T3xj）Y2、Y3 煤层，当前主要开采Y2 煤层，允许开采深度为+850～+50 m 标高，生产规模45 万t/a。

2 Y2 煤层特征

南江煤矿Y2 煤层位于须家河组第三段（T3xj3）下部，上距须家河组第四段（T3xj4）底界砾岩层一般31 m 左右，下距Y21 煤层一般约2 m。根据井巷及钻孔揭露，该煤层一般含夹矸1～3 层，夹矸平均厚为0.13 m，岩性为深灰色泥岩或碳质泥岩。煤层平均总厚度1.16 m。在矿区的西端、西部1～3 号勘查线间和东端有三个古河床冲蚀无煤带，走向长分别为1500 m、3600 m、2800 m 左右。煤层可采范围主要集中在矿区中部，即位于主井硐室两侧，在矿区范围内走向长约5000 m，倾向斜宽约2500 m，煤层可采平均厚度为1.21 m。在井下发现陷落柱造成的无煤区，直径在30～40 m 之间。煤层大部地段有伪顶，伪顶厚0～0.30 m，岩性常为深灰色粉砂质泥岩或碳质泥岩；底板常为深灰色泥岩或粉砂质泥岩，含植物根茎化石及煤包体，见有少量的黄铁矿薄膜。

3 Y2 煤层的煤岩特征

3.1 煤的物理性质及煤岩特征

Y2 煤层为黑色，条痕褐黑色；中等硬度，性脆易碎，金刚光泽；内生裂隙发育，具参差状断口；条带状结构，层状-块状构造。据2019 年3 月南江煤矿送样检测，煤层硬度系数2～4，视相对密度为1.55 t/m3，真相对密度为1.58 g/cm3。

3.1.1 宏观煤岩特征

Y2 煤层主要为亮煤，夹少量暗煤和丝炭线理，上部约0.40 m 左右为暗煤，下部为亮煤。煤岩类型属半亮型煤。

3.1.2 显微煤岩组分

Y2 煤层煤岩显微组分鉴定结果：煤层有机组分中主要成分为镜质组，次为惰质组。镜质组主要为无结构镜质体，成分基本均一。惰质组主要为丝质体。镜质组含量为83.67%，惰质组含量为10.18%。无机组分中主要为碳酸盐类矿物，含量为3.22%，次为粘土类和硫酸盐类矿物，含量分别为1.56%、1.37%。

3.2 煤的化学性质

结合以往勘探工作和南江煤矿于井下所采Y2 煤样的化验成果进行综合分析，其主要指标如下分析。

3.2.1 工业分析

水 分（Mad）： 原 煤0.64%～3.06%， 平 均1.26%； 浮 煤0.70%～2.56%， 平 均1.21%。 灰 分（Ad）：原煤17.82%～38.10%，平均29.14%；浮煤4.02%～16.90%，平均9.15%。挥发分（Vdaf）：浮 煤9.34%～13.40%， 平 均11.23%。 固 定 碳（FCd）：原煤51.02%～72.58%，平均60.26%。浮煤73.13%～86.70%，平均80.78%。

3.2.2 元素分析

碳（Cdaf）： 浮 煤90.53%～92.64%， 平 均91.83%。氢（Hdaf）：浮煤1.68%～5.27%，平均为4.09%。氮（Ndaf）：浮煤1.02%～1.33%，平均为1.13%。硫+氧（Sdaf+Odaf）：浮煤2.35%～3.44%，平均为2.90%。

3.2.3 有害组分

Y2 煤层有害元素综合成果见表1。全硫（St，d）：原煤0.25%～0.99%，平均0.65%；浮煤0.10%～0.69%，平均0.44%。磷（P）：原煤0.011%～0.048%，平均0.025%；浮煤0.010%～0.047%，平均0.029%。砷（As）：原煤1～3 μg/g，平均2 μg/g；浮煤平均1 μg/g。氯（Cl）：原煤0.013%～0.019%，平均0.016%。氟（F）：原煤74～155 μg/g，平均112.25 μg/g；浮煤48～165 μg/g，平均106.5 μg/g。

表1 Y2 煤层有害元素综合成果表

3.3 煤的工艺性能

（1）发热量。干燥基高位发热量（Qgr,d）：原煤20.23～29.51 MJ/kg，平均24.58 MJ/kg。

（2）黏结性和结焦性。胶质层厚度（Y 值）：0 mm；黏结指数（GR.I）：均为0。

3.4 煤炭分级分类

根据上述Y2 煤层各主要指标值域，对比国家标准可知：Y2 煤层属中灰（MA）、低挥发分（LV）、低硫（LS）、低磷（IP）、不黏结（BN）、中高发热量（MHQ）煤。

按《中国煤炭分类》（GB/T 5751-2009）：Y2煤层属贫煤（PM），编码（11）。

3.5 煤的可选性

在南江煤矿井下Y2 煤层中采集了一件筛分浮沉试验大样，经中心化验室进行试验，其成果如下。

3.5.1 筛分试验

筛分各粒级产品中，以0.5～0 mm 级质量较好，灰分（Ad）25.75%，全硫含量（St,d）0.52%，发热量25.85 MJ/kg，其它各粒级产率及质量见表2。

表2 Y2 煤层筛分试验成果表

3.5.2 浮沉试验

50～0.5 mm 级浮沉试验产率及质量见表3。

表3 Y2 煤层浮沉试验综合表

依据Y2 煤层50～0.50 mm 级原煤浮沉试验综合表，按《煤炭可选性评定方法》（GB/T 16417-2011），采用“δ±0.1 含量法”进行评定。按炼焦配煤的质量标准，设定精煤灰分10%时，理论分选密度为1.45 g/cm3，“δ±0.1”含量为43.64%，扣除沉矸后“δ±0.1 含量”为57.57%，属极难选煤层。设定精煤灰分14%时，理论分选密度为1.58 g/cm3，“δ±0.1”含量为30%，扣除沉矸后“δ±0.1含量”为39.58%，属难选煤层（表4）。

表4 各密度级比重液δ±0.1 含量法可选性评定一览表

4 煤质及工业用途

南江煤矿Y2 煤层原煤为中灰、低硫、中高热值，原煤质量对比《商品煤质量 发电煤粉锅炉用煤》（GB/T 7562-2018），满足中高发热量-高发热量无烟煤的要求，可用于火力发电、工业锅炉用煤。

Y2 煤层原煤有害元素含量分析如下：氯元素质量分数为0.013%～0.019%，平均值0.016%，以特低氯煤为主，低于中国煤的平均值；氟元素含量为74～155 μg/g，平均值112.25 μg/g，以低氟煤为主；砷含量一般1～3 μg/g，平均2 μg/g，以低砷煤为主。Y2 煤层原煤洁净等级为Ⅲ级，属较好洁净煤；浮煤洁净等级为Ⅱ级，属好洁净煤。氯、氟、砷有害元素含量未超过酿造和食品加工用煤要求，可用作酿造和食品加工的燃烧用煤。目前，矿井所生产的Y2 煤层原煤主要供给热电厂、砖窑和一般民用等。