摘要：为了提升煤炭资源利用效率，以D煤矿8号矿井为例，对煤质化验中发热量与挥发分检测技术进行了研究。研究发现，D煤矿8号矿井原煤水分质量分数均值为0.54%，灰分质量分数均值为18.39%，挥发分质量分数均值为18.34%；浮煤水分质量分数均值为0.49%，灰分质量分数均值为7.01%，挥发分质量分数均值为16.44%；原煤全硫质量分数均值约为0.51%，浮煤全硫质量分数均值约为0.32%；A3煤层发热量在19.81～34.38 MJ/kg范围内，A3-2煤层发热量在18.48～33.19 MJ/kg范围内；A9煤层发热量在20.49～35.73 MJ/kg范围内，发热量较高，煤灰成分主要包括SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，适合炼焦工业使用。

　　关键词：煤质化验；发热量；挥发分

　　0引言

　　受到地质条件、形成历史等多种因素的影响，导致不同煤矿煤质略有差异，适用于不同工业生产活动，为了使煤炭资源在实际中发挥出最大的作用，应通过对煤炭性质的检测，确定出煤炭的使用范围[1]。煤炭性质指标有很多，如发热量、挥发分、强度、粒度等，其中，发热量与挥发分是重要煤质化验指标，评价煤质的加工利用性质，以此为煤炭资源后续使用提供帮助[2]。基于此，以D煤矿为例，研究了煤质化验中发热量与挥发分检测技术，对煤矿性质检测及使用具有重要意义。

　　1工程概况

　　D煤矿8号矿井位于新疆西部，矿井总占地面积约为21.72 km2，其中，东西长度为7.98 km，南北宽度为3.16 km。该矿井含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t），最薄处厚度约为148.58 m，最厚处厚度约为281.84 m，厚度均值约为214.65 m。8号矿井共有8层煤层，由上至下分别记作A9、A8、A7、A6、A4、A3-2、A3，各煤层厚度在0.21～8.58 m范围内，最薄煤层约为6.23，最厚煤层约为19.13 m，均值约为13.13 m。含煤系数偏高，约为9.00%。目前，该矿井主采层共有3个，分别为A9、A3-2与A3，其中，A3煤质油量，可全部进行开采，A9与A3-2煤质良好，大分部区域可以进行开采，可采区域总厚度在10.23 m左右，其含煤系数略低于整个矿井的均值，约为7.01%。在煤层当中，包含0～1层夹矸层，内部结构较为简单，煤层具有较高的稳定性，通过初步勘测可知，矿井煤炭总储量在14 200万t左右。准确了解D煤矿8号矿井煤质特征，可以为煤炭资源开发利用提供帮助。

　　2煤岩特征

　　2.1宏观煤岩特征

　　通过8号矿井煤岩宏观分析可以发现，岩石主要呈深黑色，断口表现为阶梯状，裂隙发育较少，在煤岩类型方面，亮煤含量最多，且半亮煤业夜处于较高的水平，而暗煤含量很少。

　　2.2显微煤岩组分

　　对矿井煤岩钻孔取样后，通过显微镜对煤岩成分进行观察，可以得到如表1所示结果，由表1可知，8号矿井煤岩当中，主要成分为有机质，镜像组质量分数最高，A9煤层约为93.6%，A3煤层约为93.2%，而无机质很少，A9煤层约为6.4%，A3煤层为6.8%，其中，黏土类质量分数最高，A9煤层与A3煤层分别达到了6.2%与5.8%。煤岩组成结构较为简单，在镜质组方面，主要呈基质镜质体与碎屑镜质体特点。在结构特征方面，整体较为光滑，以灰白色为主，无明显细胞结构；对于基质镜质体来说，没有固定形态，无细胞结构痕迹，通常与其他成分混合在一起；对于碎屑镜质体来说，也是煤岩中的重要组分，其无规则形态。另外需要注意的是，在煤岩当中，并无半镜质组等成分。从矿物组成角度来说，主要由两部分构成，一部分为黏土矿物，以浸染状为主，部分矿物呈胞腔状。

　　3煤化学性质分析

　　3.1工业分析

　　通过对8号矿井A3煤层煤岩的工业分析，可以得到原煤与浮煤中水分、灰分质量分数及挥发分质量分数，如表2所示。由表2可知，原煤中水分质量分数在0.22%～2.10%范围内，均值约为0.54%；灰分质量分数在4.00%～38.35%范围内，均值约为18.39%；挥发分质量分数在0.64%～23.27%范围内，均值约为18.34%。浮煤中水分质量分数在0.28%～2.04%范围内，均值约为0.49%；灰分质量分数在3.35%～13.78%范围内，均值约为7.01%；挥发分质量分数在13.49%~18.48%范围内，均值约为16.44%。由此可以发现，A3煤层为低挥发煤，着火点较高，燃尽时间较长。

　　3.2有害元素分析

　　通过有害元素分析可以发现，8号矿井中有害成分有全硫、各种硫、磷、氟、砷、氯等。以A3煤层为例，有害元素分析结果如表3所示。A3煤层当中，原煤的全硫质量分数最高，在0.13%～1.58%范围内，均值约为0.51%；浮煤全硫质量分数在0.11%～0.59%范围内，均值约为0.32%。由此表明，A3煤层为低硫煤。进一步对硫成分分析能够发现，有机硫最多，质量分数在0.33%左右，且硫化铁硫也具有较高的质量分数，均值约为0.31%，而硫酸盐硫质量分数则不是很多，最高只有0.03%，均值约为0.02%。另外，磷也是A3煤层中主要有害物质，其质量分数在0%～0.066%范围内，均值约为0.022%，为低中磷煤；氟质量分数在32～132μg/g范围内，均值约为62μg/g，为低中氟煤；氯质量分数在0.008%～0.178%范围内，均值约为0.024%，为低中氯煤；砷质量分数在0～4.0μg/g范围内，为特低砷煤。

　　4煤的工艺性能分析

　　4.1发热量分析

　　按照《煤的发热量测定方法》（GB/T 213—2008）中的规定要求，对D煤矿8号矿井的A3、A3-1、A9煤层煤质发热量进行了测定。发热量测定过程中，主要工具为氧弹、内筒、外筒、搅拌器、热温度计、燃烧皿、压力表、点火装置等。向氧弹内添加10 mL蒸馏水，并将氧弹放入到盛有水的内容中。启动搅拌器，均匀搅拌5 min后，将1.0 g煤质试样放入到燃烧皿内，利用熔断式点火或非熔断式点火的方式，对燃烧皿点火，分别记录外筒温度与露出柱温度。之后观察内筒温度，若30 s内温度快速增加，说明点火成功，并在点火成功后1 min 40 s第一次读取内筒温度，在将要达到终点时，以1 min为间隔，定时读取内筒温度。待温度达到终点后，结束整个实验，并计算出煤质的发热量[3-5]。通过测定可以得到如表4所示结果。由表4可知，A3煤层为低-特高发热量煤，其中，发热量最低只有19.81 MJ/kg，最高可以达到34.38 MJ/kg，均值约为25.47 MJ/kg；A3-2煤层为低-特高发热量煤，其中，发热量最低只有18.48 MJ/kg，最高可以达到33.19 MJ/kg，均值约为24.85 MJ/kg；A9煤层也为低-特高发热量煤，其中，发热量最低约为20.49 MJ/kg，最高可以达到35.73 MJ/kg，均值约为26.05 MJ/kg。

　　4.2煤灰成分分析

　　通过对8号矿井煤灰成分的分析可以发现，8号矿井中的SiO2、Al2O3的含量最多，且CaO、Fe2O3的含量也相对较多，而SO3、MgO、TiO2的含量相对较少。其中，SiO2是主要煤灰成分，质量分数在38.26%～42.77%，均值约为40.35%；Al2O3的质量分数在15.10%~15.68%范围内，均值约为15.33%；CaO的质量分数在15.53%～16.74%范围内，均值约为15.87%；Fe2O3的质量分数在8.72%～15.05%范围内，均值约为11.24%；SO3的质量分数在2.30%～4.35%范围内，均值约为3.04%；MgO的质量分数在1.42%～1.96%范围内，均值约为1.66%；TiO2的质量分数在0.92%～1.02%范围内，均值约为0.95%。综合煤灰成分分析结果可知，8#矿井煤层为硅铁型。

　　4.3煤类分析

　　通过对8号矿井煤类分析可知，该煤层变质水平低，处于V阶段，属于中煤级。以此为基础，结合煤层挥发分含量分析结果，可对煤类进行划分，在A9煤层当中，大部分为15JM与25JM，并伴有少量26FM煤；在A3-2煤层当中，绝大部分为13SM煤、12PS煤与PS煤；在A3煤层当中，大部分为13SM煤、14SM煤与12PS煤，并伴有少量15JM煤。
       5结论

　　通过对D煤矿8号矿井煤质的化验可以得出以下结论：

　　1）8号矿井煤层当中，原煤为水分含量较低，中灰分不高，挥发分低中，硫、磷、氟、氯处于低中水平，砷含量特低，发热量低-特高，其中，主要煤类包括12PS、13SM、14SM与15JM煤。

　　2）8号矿井当前共有3个可采煤层，煤层结构并不复杂，且具有较高的稳定性，煤质性质波动不明显，有害元素含量不高，但具有较高的发热量，适合炼焦工业使用。

参考文献

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