煤田地质勘探中的煤质工作探究

摘 要:众所周知,煤质工作是煤田地质勘探工作中十分重要的环节,是煤田地质勘探中一项技术性很强的综合性工作,同时也是煤田地质报告编写的重要组成部分.若勘探区的地质报告中缺少煤的灰分、硫分、发热量、煤质牌号等主要煤质指标资料,那么就无法对该区煤炭资源的开发和合理利用作出客观的评价.因此对煤田地质勘探工作提出了新的更高的要求,所以一定要扎扎实实地做好煤质工作.

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一、煤样的代表性问题

在煤田地质勘探中如何选取有代表性的煤样,是正确评价勘探区煤质特征及其变化规律的关键.采集钻芯煤样时,煤芯采取率越高,煤样的代表性就越强,一般采取率在80%-92%以上为宜.如果采取率过低(炼焦煤的采取率低于70%,动力煤的采取率低于60%),煤样代表性就会变差,其煤质检验结果与矿井开采以后的煤层煤样的检测结果会有较大差别.例如煤的真相对密度、视相对密度对样品采取率较为敏感,当样品采取率较低时,代表性可能会很差,将会直接影响测定结果的准确性,从而导致计算其储量时产生较大偏差.另外,在钻取煤样过程中的煤层受到钻头的摩擦而发热氧化甚至发生部分燃烧时,煤样的代表性就会更差.例如,焦煤在采样过程中如发生部分燃烧氧化,检测后得出的牌号可能变为瘦煤甚至贫煤.此外,在采取钻芯煤样时混入了泥浆等杂质时,煤样灰分就会增高.反之,为了消除泥浆的影响,而把煤样用水清洗时,可能把溶于水的钾、钠等碱性矿物质冲洗掉而使煤样的灰分偏低,或把煤粉冲走而影响其它煤质指标的准确性.所以遇到此种情况时,尽量不要用水去漂洗,可用刷子轻轻地刷去煤芯表面的泥皮.如果煤芯完全破碎,可设法刮去明显的泥浆,即使如此处理,也难免会损失少量样品.

二、煤质分析检测项目的合理选定问题

（一）预测找煤、煤田普查、矿区详查或精查阶段应测定的项目:原煤水分(Mad)、灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、发热量、煤灰成分、有害元素、微量元素等.如地质报告中需要提出C级以上(A+B+C)的储量,应测定煤芯煤样的原煤真相对密度和视相对密度.对某些高灰分煤或特殊地区的煤还应测定煤中碳酸盐CO2含量.

（二）褐煤、长焰煤、弱黏煤、不黏煤、贫煤和无烟煤对非炼焦用煤,应测定的项目:原煤水分(Mad)、灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、发热量(Qgr,d)、元素分析等.

(三)炼焦用煤.

除测定水分(Mad)、灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)及焦渣特征、全硫(St,d)、发热量(Qgr,d)以外,还需测定浮煤(或Ad不大于10%的原煤)的工业分析和黏结性、结焦性等项目.对于全硫含量大于1%的炼焦用煤,应适当地取部分有代表性的原煤来检测各种硫的组成,硫分越高,检测各种硫的煤样比例也应适当增加.

(四)用于确定煤牌号.

无论是无烟煤还是烟煤或褐煤(用重液分选容易“泥化”的某些特别年轻的褐煤除外),都需要检测浮煤挥发分(Vdaf).烟煤的分选密度原则上选定在1.4g/cm3,某些高灰难选煤选后灰分仍大于10%时,分选密度则应降至1.35g/cm3,以浮煤灰分降至10%以下为准.一般以Ad在5%~10%为最好.无烟煤分选密度,应根据其纯煤的真相对密度而确定,一般在1.4~1.8g/cm3.褐煤的分选密度,原则上也按纯煤的真相对密度来确定.但需注意的是褐煤的纯煤真相对密度变化较大,一般为1.1~1.4g/cm3以上.在测定浮煤挥发分的同时,应检测浮煤分析水分、灰分、全硫以及根据煤种的不同而分别测定黏结指数、胶质层,透光率、最高内在水分和恒湿无灰基高位发热量.对褐煤还应适当地测定腐植酸和褐煤蜡.

(五)动力煤.

对动力用煤,选择部分有代表性的煤芯煤样测定煤灰成分,煤灰熔融性.在精查阶段,检测样品比例数可适当增加,最终普查报告检测样品的比例数也不宜过少.

三、地质报告中煤质分析部分的编写问题

在对煤质分析数据进行综合分析研究和处理过程中,首先对煤样的代表性和正确性进行审定,合理取舍,避免作出人为的不正确结论.比如发现灰分结果偏高,应首先了解是否由于混入钻探泥浆,或者是否由于钻孔的位置刚好布置在断层带或火成岩侵入严重的地段,或者是否由于钻孔处于煤层变薄或接近边缘地带,致使煤的灰分增高.在排除了以上因素之后,就可进一步质疑是否在送样、制样和检测过程把煤样搞错,再检查送样单是否有抄错样号等情况.即使煤样已选定,并进行了化学分析,检测室还需要复查该样的检测结果,以确定煤样确实具有代表性.比如,发现硫分反常,也应该从钻孔的代表性等因素考虑.再如发现挥发分和黏结指数偏低时,应考虑钻孔过程中是否有烧焦煤样,钻孔是否位于火成岩侵入严重的地带或在断层上,致使煤样挥发分降低,黏结性下降,甚至无黏结性.

总之,煤样检测结果发生异常时,第一步是寻找勘探过程有无问题,然后考虑制样和检测过程中可能发生的偏差.如果确认是煤样代表性不强后,应把有异常的煤样检测结果舍去,不参加平均值的计算.如果认为检测过程中出现偏差的可能性较大,应采用复查后的正确结果进行计算.发现某煤样的某项检测结果反常时,可根据煤质指标之间的相互关系和有关煤田地质资料综合分析,进行审查.

根据钻孔分布位置,将一些重要的煤质检测项目,如灰分(Ad)、硫分(St,d)、浮煤挥发分(Vdaf)、黏结指数(GR.I)、胶质层厚度(Y值)等指标,在分煤层的各钻孔旁标出,然后按走向和倾向分析各指标的变化规律.构造复杂的井田,如受断层和火成岩等影响而煤质变化较大时,也应该找出其影响的规律并用文字详细论述.此外,对于上、下煤层之间的煤质变化(如牌号的变化和灰分、硫分、发热量等指标的变化)也应同时进行探求其变化规律.对不同成煤时期煤层之间各指标的变化规律,也应探求并在文字上加以阐述.对硫分低、灰分高、可选性差或硫分高、灰分低,可选性稍好的煤,均应一一加以论述.对于厚煤层和薄煤层之间的煤质变化特点,也应在文字中有所叙述.另外,还应对硫分(St,d)、灰分(Ad)和挥发分(Vdaf)等指标作出等值线图,为今后开发利用提供参考.

对风化带、氧化带煤层,作为腐植酸的矿产资源,有关煤质指标也应单独汇总计算,并与单独圈定的储量范围相一致.

总之,在煤田地质勘探中做好煤质分析检测工作,得出正确的煤质检测结果,达到最优化的应用,对煤田地质勘探工作极为重要.煤质检测工作直接关系到钻探工程的质量和地质资料的可靠程度,不仅要求煤质检测工作人员除必须对来样检测数据负责,还要帮助勘探人员分析勘探现场结果,协助解决好采样、送样和样品处理等一系列问题.确保勘探工作的顺利进行和完成.