山东省郓城县高庄井田地质特征及开发利用前景

山东省郓城县高庄井田地质特征及开发利用前景作者：张洪波宋东蕴张作礼来源：《经济研究导刊》2013年第04期摘要：山东省郓城县高庄井田主采煤层受岩浆岩影响，各煤层总体以1/3焦煤为主，其次为贫煤，少量气煤，均为炼焦用煤。

主采3煤层煤质优良，属低灰～低中灰、低硫、中磷、高发热量、结焦性好、成焦率高的优质煤品种。

郓城县高庄井田资源可靠，煤层赋存较为稳定，开采条件良好，运输、供电、水源等外部条件有利，项目的开发建设必要且可行。

关键词：井田；地质特征；开发利用；高庄；山东郓城中图分类号：P5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）04-0328-05一、井田地质山东省郓城县高庄井田是菏泽市矿产资源勘探开发中心为寻找新的煤炭资源，在近几年的勘查工作中，取得的重要找煤成果之一。

高庄井田位于山东省西南部，行政区划归郓城县管辖。

北部紧靠黄河，面积57.08km2。

（一）井田地层郓城县高庄井田位于巨野煤田～阳谷—茬平煤田之间。

井田地层自下而上有奥陶系、石炭系、二迭系、新近系和第四系，含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组。

第四系和新近系松散层平均厚度约800.81m。

井田地层由老到新为：奥陶系下统马家沟组（O2m）、月门沟群本溪组（Cyb）、月门沟群太原组（C-PyT）、月门沟群山西组（Py ）、二迭统石盒子组（P ）、新近系（N）、第四系（Q）。

（二）含煤地层高庄井田含煤地层为石炭～二叠系太原组、山西组。

构造复杂程度中等偏复杂。

主要可采及大部可采煤层4层（2、3、16、18上）。

井田整体为一向斜构造，地层倾角一般3～14°。

上覆地层厚约800m，主要煤层埋深一般小于1 200m。

（三）构造高庄井田西靠聊考断裂，北部为汶泗断裂，东部侯集断层为矿体的自然边界边界图上1 000，候集断层上盘即奥陶纪地层完全隐伏出露，煤系地层完全剥蚀，通过物探和钻探资料分析，勘查区构造主要受北东—南西（高庄向斜）和东西方向（胡坑向斜）两个向斜构造控制，两向斜在17勘探线和L11勘探线的交点处相交，形成一个“凹”形的鞍部，并在井田的北部、东部、东南部均出现煤层隐伏露头，候集断层、F1断层、F2断层等是岩浆岩侵入煤系地层的主要通道。

本井田总体构造复杂程度为中等偏复杂。

（四）岩浆岩高庄井田岩浆岩的侵入基本沿重要断裂导入，从岩浆岩厚度变化以及侵入煤层的位置分析，岩浆岩侵入规律为：岩浆岩的形成晚于井田构造的形成年代，岩溶首先沿侯集断层上升，后沿F2断层导入井田，整个侵入体呈岩床侵入，主要侵入层位为3煤层顶底板及15煤层顶板（9灰下部），井田以F2断层为界，下盘（井田北部），岩浆岩呈岩床状侵入主要可采煤层顶底板及下组煤层顶底板等较软层位，主采煤层受到严重破坏，上盘（井田南部），岩浆岩只侵入了下部，且岩体厚度较薄，主采煤层顶底板没有发现岩浆岩侵入现象。

二、煤的物理性质和煤岩特征（一）煤的主要物理性质高庄井田2、3、16、18上煤层均为黑色，条痕黑色、黑褐色；3焦为钢灰色、灰黑色，条痕黑褐色。

各煤层其他物理性质（见表1）。

（二）宏观煤岩特征高庄井田各可采煤层均以亮煤为主，暗煤、镜煤次之，属半亮型煤，2、3煤层个别点暗煤为主，亮煤、丝炭次之，属半暗型煤；各煤层均为条带状结构，块状构造。

受岩浆岩影响的3焦具有气孔、结晶质结构，坚硬，性脆，无光泽或暗淡光泽。

（三）显微煤岩特征1.煤。

高庄井田2、3、16、18上煤层含量以镜质组为主，其次为惰质组、稳定组。

镜质组多以基质镜质体为主，其次是均质镜质体、结构镜质体（胞壁多膨胀变形，胞腔多较破碎，胞腔可见充填粘土等矿物），少数团块镜质体、碎屑质镜质体，部分煤粒可见受热产生的微粒体化；惰质组以丝质体、半丝质体为主，其次是碎屑惰质组，少数粗粒体、微粒体，少见菌类体；稳定组多见小孢子体、薄壁角质体，少数树脂碎屑壳质体。

各煤层有机组分含量（见表2）。

2.天然焦。

高庄井田天然焦多以镶嵌结构为主，其次为各向同性体，各向异性体最少。

镶嵌结构多以中粒镶嵌结构、细粒镶嵌结构为主，少数纤维状结构及粗粒镶嵌结构，可见少数流纹状结构、片状结构，多具气孔，部分可见呈圆形、近圆、椭圆形气孔，可见较大气孔多呈破碎状，气孔多中空，少数可见充填粘土等矿物；各向同性体多为各向同性结构体、各向同性丝质体及碎片体，可见少数各向同性的细粒镶嵌结构；各向异性体多以各向异性结构体居多，少数各向异性丝质体。

3焦有机组分含量（见表3）。

三、煤的化学性质（一）煤的化学组分主要煤层煤质指标垂向上的变化（见下页图2）从垂向图上可以明显看出2、3、16、18上煤层水分、灰分、挥发分、氢含量、发热量、磷含量、焦油产率、碳含量、浮煤回收率相差不大；2、3煤层全硫含量、粘结指数、胶质层厚度低于16、18上煤层。

灰分与发热量基本呈反比关系，与视密度呈正比关系。

3焦水分、灰分、磷含量、碳含量、视密度均高于各煤层，挥发分、粘结指数、氢含量、发热量、焦油产率、浮煤回收率则低于各煤层。

水分（Mad）：各煤层原煤水分两极值为0.48%～4.78%，平均值分别为1.73%、2.31%、1.25%、1.07%；浮煤两极值为0.14%～2.66%，平均值分别为0.97%、1.28%、0.81%、0.85%。

3焦原煤两极值为1.59～6.68%，平均值为2.95%。

灰分（Ad）：根据《GB/T15224.1-2010》国家标准，2、3、16煤层原煤灰分两极值为7.96%～26.66%，属特低灰～中灰煤；18上煤层为12.2%～24.4%，属低灰～中灰煤。

2、3、16、18上煤层原煤灰分平均值分别为15.44%、16.77%、11.84%、17.71%，均属低灰煤。

3焦原煤灰分两极值为15.74%～35.1%，属低灰～中高灰，平均值为23%，属中灰。

经-1.4密度液洗选后，各煤层浮煤灰分有所下降，2、3、16煤层浮煤灰分平均值分别为9.27%、9.49%、6.22%，属特低灰煤；18上煤层为10.11%，属低灰煤。

2、3、16、18上煤层洗选后脱灰率分别为40%、43%、47%、43%%，洗选法脱除煤中灰分效果良好。

灰成分：各煤层灰成分均以酸性的二氧化硅、三氧化二铝为主，这两种成分占煤灰的58%以上，2煤层高达80%以上，其次为碱性的三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等成分（见表4）。

根据煤灰成分计算的结渣指数：2、3煤层及3焦为低度，16、18上煤层为中度；结污指数：2、3、18上煤层为低度，3焦、16煤层为中度。

硫分：根据《GB/T15224.2-1994》国家标准，2煤层原煤硫分两极值为0.35～1.33%，属特低硫～低中硫煤；3煤层为0.38～0.96%，属特低硫～低硫分煤；16煤层为0.48～5.53%，属特低硫～高硫分煤；18上煤层为0.61～7.92%，属低硫分～高硫分煤；3焦为0.12～0.98%，属特低硫～低硫分。

2、3煤层原煤硫分平均值分别为0.56%、0.61%，属低硫分煤；16、18上煤层分别为3.38%、3.86%，属高硫分煤；3焦为0.38%，属特低硫。

挥发分产率（Vdaf）：2、3、18上煤层原煤干燥无灰基挥发分产率两极值为12.43%～39.52%，属低挥发分～高挥发分煤；16煤层为33.17%～43.99%，属中等挥发分～高挥发分煤；3焦为5.1%～23.94%，属特低挥发分～中等挥发分。

2、33、18上煤层原煤干燥无灰基挥发分产率平均值分别为29.27%、29.12%、33.25%，属中高挥发分煤；16煤层为37.68%，属高挥发分煤；3焦为10.88%，属低挥发分。

（二）元素分析2、3、16、18上煤层浮煤干燥无灰基碳含量（Cdaf）平均值变化在85.1%～86.82%之间，氢含量（Hdaf）变化在4.91%～5.48%之间，氮含量（Ndaf）变化在1.43%～1.65%之间；各煤层间元素成分变化不大。

磷分（Pd）：2、3煤层原煤磷分两极值为0.004%～0.038%，属特低磷～低磷分煤；16、18上煤层为0.001%～0.065%，属特低磷～中磷分煤；3焦为0.022%～0.057%，属低磷分～中磷分。

2、3、16、18上煤层原煤磷分平均值分别为0.021%、0.017%、0.016%、0.027%，均属低磷分煤；3焦为0.039%，属低磷分。

有害元素（氯、砷、氟、铜、铅、锌）：氯（Cld）：根据《MT/T597-1996》国家标准，各煤层原煤氯含量两极值为0.016%～0.164%，为特低氯～中氯煤。

2、3煤层原煤氯含量平均值分别为0.033%、0.038%，属特低氯煤；16、18上煤层分别为0.065%、0.112%，属低氯煤。

砷（Asd）：各煤层砷含量两极值为1～13μg/g（仅17-13钻孔的16煤层和15-17钻孔的18上煤层砷含量大于8μg/g分别为9μg/g、13μg/g），属一级～三级含砷煤；平均值为1～6μg/g，属一级～二级含砷煤。

因此，砷含量基本符合酿造和食品工业用煤小于8μg/g的用煤要求。

氟（Fd）：根据《MT/T966-2005》国家标准，2煤层氟含量两极值为73～145μg/g，属低～中氟煤；3煤层为50～168μg/g，属特低～中氟煤；16煤层为51～218μg/g，属特低～高氟煤；18上煤层为171～367μg/g，属中～高氟煤。

2、3、16、18上煤层氟含量平均值分别为92μg/g、105μg/g、107μg/g、161μg/g，2、3、16煤层为低氟煤，18上煤层为中氟煤。

氟是煤中含量较高的微量元素，煤在燃烧时，其中的氟化物将发生分解，大部分以HF、SiF4等气态污染物形式排入大气，不仅严重腐蚀锅炉和烟气净化设备，而且造成大气氟污染和生态环境的破坏，应当引起高度重视。

铜、铅、锌最高含量分别为270μg/g、170μg/g、320μg/g，均符合工业用煤要求。

四、煤的工艺性能2、3煤层粘结指数（GR·I）两极值为0～99，属不粘结～特强粘结煤；16、18上煤层为72～104，属强粘结～特强粘结煤。

2、3、16、18上煤层粘结指数平均值分别为53、35、91、96，2煤层属中强粘结煤，3煤层属中粘结煤，16、18上煤层属特强粘结煤。

2、16、18上煤层胶质层厚度（Y）两极值为0～44mm之间，属弱～强粘结煤；3煤层为0～17.8mm，属弱～中等粘结煤。

2煤层胶质层厚度平均值为11mm，属中等粘结煤；3煤层为9mm，属弱粘结煤；16、18上煤层分别为26.7mm、20.6mm，属强粘结煤结。

从上述各煤层的粘结性指标和成焦率变化在62.62%～79.93%、葛金干馏的半焦产率变化在75.08%～92.6%、焦渣特征为2～8，16、18上煤层都显示出具有一定的结焦性能（见表5）。