用煤芯煤样进行煤炭可选性研究.pdf

第卷第期 年月 煤炭学报 用煤芯煤样进行煤炭可选性研究 李长魁安文华 煤炭科学研究总院唐山分 院 摘 要煤炭工业部标准 一 煤芯煤样可选性试验方法已在全国广泛使用 , 它的主 要特点是试验煤样用量少 , 采样点多 , 用煤芯煤样进行可选性的研究结果可以充分显示煤层三 维空间上的可选性变化规律浏定煤样的密度组成不仅可用浮沉试验方 法 , 也可用煤岩学方法 用煤芯煤样可选性 资料作为选煤厂的设计依据 , 将从根本上保证选煤厂的 工 艺设计 质 量 关键词煤芯谋样可选性生产煤样 煤 炭可选性研究传统 的方法是利用质量不少于的生产煤样进行试验 , 按煤炭工业部煤炭资源勘 探煤样采取规程规定 , 个勘探区只采 一个生产煤样进行可选性研究生产煤样是在个点采取 , 对 整个勘探区而 言代表的仅是个点 , 用这个点代表比它大数 千倍乃至数万倍的整体 , 其代表性之差是 不言而喻的而煤芯煤样是在地质勘探过程中 , 从钻孔 的煤芯中采取的 , 每个钻孔 的煤芯煤样对整个 煤田来说是个子样 , 将众多钻孔的子样试验资料进行综合分析 , 便可得到整个勘探区的可选性变化规 律用煤芯煤样进行 可选性研究的另一特点是加强了煤的微观研究 , 从根本上揭露影响煤炭可选性 的内 在 因素 , 为选煤方法 的研究提供真实可靠 的煤质资料 决定煤炭可选性的因素 煤炭之所以可选 , 是 由于煤从地下开采出来以后 , 经 自然和人工破碎解离成了大小不 同的颗粒 , 密 度 小 的颗粒可燃体含量高 , 密度大 的颗粒可燃体含量低即矿物杂质含量高煤的解离程度越好 , 颗粒 之 间的密度 差别越大 , 煤 的可选性越好解离程度主要取决于矿物质在煤 中的分布 、 可采煤层结构 、 构 造及煤 岩类型复 杂程度等因素 矿物质在煤 中的分布 煤是植物遗体经过复 杂 的生物 、 地球化学 、 物理化学作用转变而成在成煤过程 中 , 会有一些矿物 质 同时沉积下来 , 这些 矿物质在煤 中的分布状态 主要有下列几种 矿物质在煤 中成 条带状 、 薄层状 、 细脉状 、 较大的透镜体状具有这种结构的煤 , 其矿物质一 般在 开采 过程 中不会 自然解 离 , 但采用机械破碎 的方法是很容 易解离 的 矿物 质在煤中呈细分散状和浸染状具有这种结构的煤 , 其矿物颗粒细小且在煤中分布均匀 , 不 但在开采过程不能 自然解 离 , 就是 深度破碎也很难解离 矿物质充填在煤 的裂隙和植物 的胞腔 中具有这种结构的煤因其矿物颗粒细小并且 与煤结合的 比较紧密 , 所以很难在开采过程 中自然解离 , 深度破碎的结果只能是选煤成本的成倍增加 , 而解离效果 不大 煤层的结构和构 造 收稿日期 一一 堪炭学报 年第卷 煤层的结 构 是 指煤层中有无其它岩石夹层存在 , 不含夹石者称简单结 构 , 反之 , 称复 杂结构煤层 一 般可分为巨厚层 、 厚层 、 中厚层 、 薄层煤层结 构是影 响煤 中研石量 的主要 因素 , 简单结构煤层 , 特别是厚 煤层 , 由于是独立可采煤层 , 顶底板岩石混人较少 , 所以对煤 的可选性没有影 响薄煤层 , 特别是复杂结构 煤层 , 采煤时研石大量 混人煤 中 , 当研石 夹层 较薄时 , 煤与研石不能充分解离 , 会直接影 响煤的可选性煤 层的构造 指 的是煤层受 地质作用的影 响在空间上发生 的变化 , 如断裂 、 裂隙 、 节理 、 摺皱等煤层构造是影 响煤在 开采过程中 自然破碎的主要原因 , 构造越复杂的地段 的煤 , 自然破碎 的就越细 煤岩 类型复 杂程度 大量的资料已证实 , 煤层 由上至下是 由不 同的煤岩类型构成的 , 各煤岩类型由于成煤物质不 同其物理 性质 也不同通过煤岩分析发现 , 各种煤岩类型之间都有一个渐变或突变的接触面 , 在这个接触面上两种 煤岩类型的结合力比较薄弱 , 如果煤层 没有受构造变动的影响 , 煤岩类型的复杂程度是影响煤 自然破碎的 主要原因煤岩 类 型 与煤的可浮性有着一定 的关系镜质组含量高的煤岩类型 可浮性好 , 反之则差含 粘土较高的煤岩类型在水 中容易泥化 , 分散成极细 的粘土颗粒粘 附在气泡上或煤粒上 , 使气泡减少与煤粒 接触 的机会 , 使浮选精煤的产率降低 , 质量变坏 煤芯煤样的代表性 煤 芯煤样是在地质勘探时打钻取芯 的煤样 , 从煤芯的外观上可清楚地看出煤层 自上而下 的变化规律 , 同时可以分析煤层 的结构 、 构造 特征 , 准确地分析顶底板对煤炭可选性 的影响由于煤芯煤样类似于垂直 煤层 的刻槽取样 , 所以具有 采样完整 、 信息收集全面的特点实验证明 , 用左右 的煤芯煤样进行浮沉 试验所 得 的密度组成 , 与在同一个点所采取 的生产煤样 的密度组成是基本一致的在 一 起 草过程 中收集的大量 的资料证实了这一点 , 现举例列于表 , 表贵 州水城矿区不同煤样可选性资料对比 , 密度级 钻孔号 生产煤样 ’ 钻孔号 ‘ 生产煤样“ 一 产率灰分产率灰分产率灰分产率灰分 匕 飞丈 注 , 为资料对比 ,, 为资料对比 由表一可以看出 , 个煤 芯煤样和个 刻槽煤样 与在 同一个点所采取的生产煤样相比 , 其密度组 成是 一致的大量 的煤 芯煤样与生产煤样 的可选性资料对比表 明 , 对于个采样点的煤质资料 的可靠性 , 取样量 的多少并不重要 , 所以 一 规定用煤 芯煤样进行可选性试验 , 样品数量不少于即可 地质勘探表 明 , 煤层沿走 向不仅厚度发生 变化 , 煤质也会发生变化 , 并且是 随机波动的因此在煤层 三维空间的任何一点采取的煤样 , 不论采样量多少只能代表采样点附近一定范围内的煤质情况 , 而不能代 表整个煤田或井田煤芯煤样采 自均匀分布 的整个勘探区 , 每个钻孔 的煤芯煤样都是整个煤田母 体的 个子样 , 全部子样加权起来完全代表了整个煤田三维空间的煤质特征及可选性 的变化规律 第期李 长魁等用煤芯煤样进行煤炭可选性研究 表江 西 丰城不 同煤样可选性资料对比 , 我国 山西省平朔安太堡露天煤矿选煤厂是 中美联合 设计的在年开始设计时 , 没有采用地质部 门在其 临近煤矿 二铺矿 所采的 ,, 号煤层 生产煤样 的可 选性资料 , 而是采用 了矿区内个煤芯煤样 的可选性 密度级刻槽煤样生产煤样 一“ 灰分产率灰分产率 表选煤产品预测 与实 际生产结果对比 项目 年用个钻孔年用二铺矿年实际 的煤芯煤样预测生产煤样预测生产情况 合计 。 原煤灰分 精煤产率 精煤灰分 一 一 资料 , 并 用这套资料进行计算 , 预测 了选煤产品该选煤厂投产后于年对人厂原料煤采取 了个生 产煤样 , 试验结果 与前用煤芯煤样 预测结果是一致的选煤产 品预测结果表明 , 煤芯煤样符合生产实 际情况见表 从表可以看 出 , 从二铺矿采取的生产煤样 的试验数据与实际生产 的情况相差较大 , 如果按二铺矿 的 数据设计选煤厂 , 该厂有关系统将不能满足实际生产的需要 煤样密度组成 的煤岩学测定方法 一 除规定了用煤芯煤样进行筛分 、 浮沉 、 泥化 、 浮选等试验项目外 , 还详细规定了煤样密度组 成 的煤岩学测定 方法 用煤岩学方法测定煤样 的密度组成 , 是将煤样破碎至小于 , 缩分出压制成直径 为或 的煤砖光片 , 在显微镜下 测定煤样 颗粒的煤岩组分 镜质组 、 惰 质组 、 壳质组及矿物杂质粘 土 、 石 英 、 方解石 、 硫铁矿 、 菱铁矿等 的含量 , 用公式计算出煤粒的密度 , 用公式计算 出煤粒的灰分 声、、 产 ,上自 、 ︺ ‘ 、 户,一户 艺从 , 艺 ‘ , 一 户 习从 尸。 ‘ 尸 习从户 式 中 , , 为煤粒 的密度 , , 为煤 粒 中有 机物 的含量 , 为煤粒中有机 物 的密 度 , , 为煤 中粘 土 、 石英 、 方解石 、 硫铁矿 、 菱铁矿的含量 , ‘为煤 中粘土 、 石英 、 方解石 、 硫铁矿 、 菱铁矿 的密 度 , 为煤粒的干基灰分 , , 为煤 中粘土 、 石英 、 方解石 、 硫铁矿 、 菱铁矿 的人灰系数 用煤岩学方法测定煤样 的密度组成 , 可以对薄煤层 的煤样进行可选性研究 , 也可以在厚煤层 的不 同部 位取样进行研究这样便可准确地预测煤层在三维空 间上 的可选性变化规律另外 , 在今后 的地质勘探 中 , 随着 地质勘探水平 的提 高 , 使用小孔径钻孔将越来 越多 , 所取煤芯很细 , 样品量不足 , 不 能满足浮沉试 验的要求 , 只能将数孔煤样合并 , 或专门扩孔 取样前者不能反 映每个孔 的可选性情况 , 后者将加大成本 开 支而用煤岩学方法 测定煤样的密度组成 , 只要煤芯采取率达到要求 , 其煤样数量是足够的 , 其试验工 作量比生产煤样要小得多 , 虽然数据处理工作量大 , 但这在计算机高度普及 的今天是非常容易的 结论 按地质勘探规范要求 , 对个矿区要进行普查 、 详查和井田精查个等级 的地质工作 , 等级越高钻 碟 炭学报年第卷 孔 密度越 大在每个地质工作阶段都可以利用煤芯煤样进行可选性试验 , 进行不同等级 的可选性评价 由于煤芯煤样垂直于煤层 , 样品取 出后定 位存 放 , 煤样 的层位准确 , 顶底板及夹研的岩石特征清 楚 , 因此可按煤 层 的层位取样 , 进行 不 同煤层 的可选性试验薄煤层煤样量少不能进行浮沉试验时 , 用煤 岩 学方法 同样 可以得到煤样 的密度组成资料 , 这样对每个煤田或勘探区来说 , 每个 子样合理地分布在煤田 的三 维空间以内 , 其综合资料可以充分反 映 出可选性变化规律 由于煤芯煤样层 位准确 , 顶底板及夹研特征清楚 , 因此可以对每个可采煤层按区段预测采后 毛 煤 的可选性按 此资料设计选煤厂 , 其设计依据真实可靠 随着科学技术的不断发 展 , 用煤芯煤样进行可选性研究的方法将日趋完善 , 最终将取 消使用一 两 个生 产煤样的可选性资料进行选煤厂设计的局限 , 在地质勘探过程 中将无需从旧生产矿井或临近小煤 窑 专 门采取 生产煤样 作者简介 李长魁 , 男 , 岁 , 高级工程师年毕业于河北地质学院 , 现从事煤岩学及煤炭可选性 的研究工作河北省唐山市 煤炭科学研究总院唐山分院 , 邮政编码 安 文华 , 男 , 岁 , 高级工 程 师年毕业于北 京矿业学 院 , 现从事选煤技术的研究工作曾发表 “ 煤炭可选 性的评 定 ”、“ 评定煤炭可选性的新方法 邻污法 ”等论文 河北 省唐山市煤炭科学研究总院唐山分院 , 邮政编码 丫 “ , 己 ” 傲 滋 ”” 一 一 一一, ,,