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摘 要 根据赵家寨井田二煤的煤岩和煤质特征、井田内钻孔资料及化学元素迁移特点，分析二煤的煤煤质特征与沉积环境之间的关系，分析表明，赵家寨井田二煤层具有低灰低硫特征，反映当时在泥炭沼泽环境中形成，沼泽水浅具有活动性，水面波动频繁，造成了弱氧化交替的沉积环境。
关键词 显微组分 煤岩 煤质 沉积环境 赵家寨井田
煤岩煤质特征与沉积环境之间的关系，先前学者在不同方面已有论述：运用煤质特征与形成环境的关系，分析了煤系剖面中煤质特征的变化与古环境背景演化的关系。利用煤的物质组成、惰镜比、结构保存指数对盆地的发育特征、沉降速率的变化进行研究，利用煤的挥发分产率和发热量不同对巨厚煤层的煤体划分对比。一定的成煤环境下可形成一定特征的煤岩和煤质特征。虽然并不具有唯一指向性，但是对沉积环境的分析可以提供很好的支撑印证作用。本文运用煤岩学、沉积学和岩相古地理学和层序地层学领域的相关方法，分析得出赵家寨井田二煤层沉积环境与煤层的煤岩煤质特征之间的关系，推测煤层的赋存规律，对煤炭资源的勘探和开采具有指导作用。
一、井田概况
赵家寨井田位于河南豫西新密煤田东部郑州矿区，年产300万吨的大型现代化矿井，井田面积50Km2，含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。其中山西组和太原组为主要含煤地层，二叠系下统山西组二1煤为主采煤层。本区二1 煤层埋藏深度一般为232～872.75m，平均383.16 m；赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩（Ss）42.59～93.88米，平均64.72米。下距L7 石灰岩20.00～25.00米，平均22.28米，煤层厚度0～21.75 m，平均5.50 m，以厚煤层（>3.5 m）和中厚煤层（1.31～3.5 m）为主。
二、煤岩特征与沉积环境
（一）二1煤层的煤岩特征
通过煤层的显微煤岩组分测试主要反映在物质组成上，镜质组含量较高，占有机组分含量的94.8%，多为纯净的无结构镜质体，微裂隙发育，呈揉皱、破碎特征。镜煤最大反射率（€癿ax）平均为2.29%，PM和WY煤分别为2.20%和2.81%，丝质组多为细胞遭强烈破坏的丝质体，呈压碎状，个别可见木质结构保存较好。活性组分（活性组分=镜质组+半镜质组）较高，平均75%以上。
二1煤层中矿物质均以粘土矿物为主，多呈侵染状、团块状或微细层状分布；黄铁矿则呈团块状、球状分布；碳酸盐多呈裂隙充填物，少量为细脉状；硫化物含量不高，氧化物类矿物含量甚微。
（二）煤岩特征与沉积环境的关系
煤的显微组分特征和显微煤岩类型是最重要的煤相识别标志，煤的显微组成可以充分反映成煤植物群落、成煤气候、成煤古地理以及泥炭聚集环境。在分析煤的沉积环境方面，煤显微组分之间的相互组合关系是比单纯的显微组分更好的标志。二1煤层聚煤前属潮坪环境，较平坦且呈缓坡状向南东倾斜。随着海水向南东撤退，井田二1泥炭层逐渐形成于潮坪基础上的泥炭沼泽环境，聚煤后，地壳先快速沉降，本区沦为分流间湾环境，二1泥炭层得以保存，后缓慢上升，变迁为下三角洲平原，分流河道由北西向南东拓展。
三、煤质特征与沉积环境分析
（一）二1煤的煤质特征
二1煤层煤质优良，工业分析结果为：水分0.94%，灰分14.56%，挥发分产率14.56%，全硫0.43%，表现出低灰低硫的特点。元素分析结果为：碳含量89.92%，氢含量3.99%，氧硫总含量4.47%，氮含量1.62%，氢碳原子比0.541，表现出富碳贫氢、贫氮的特点。
煤质工业分析显示：二1煤层具有低灰、特低硫、低磷和高发热量等优质煤的特点。灰分低，表明二1煤沉积时的泥炭沼泽环境相对封闭；硫分低，表明二1煤层不受海水影响，表现出陆相成煤的主要特点。煤中硫分高低不仅与成煤物质和沉积环境有关，也与沼泽的覆水程度有关。本井田泥炭沼泽形成时期，沼泽覆水浅且具有活动性，水面波动频繁，造成了弱氧化交替的沉积环境。三角洲被废弃后发生泥炭沼泽化，泥炭聚集使湖湾覆水逐渐变浅，水流较为活动且成弱酸性，不利于硫化物的形成，导致本煤层中硫含量不高。
不同种类的灰成分95%源于煤中相应的矿物质的燃烧作用，灰分与煤中所含矿物质种类和数量上都具有一定的相关性。可以根据各类灰成分的产率来推测煤中所含矿物质的含量及类型；再根据这些矿物质的形成与聚煤环境之间的成因联系，确定聚煤时期的沉积环境。
赵家寨井田二1煤层灰成分的分析结果表明，本煤层的灰分以SiO2、Al2O3为主，CaO、 Fe2O3为辅，并含有少量的TiO2、 MgO、 SO3、 K2O和Na2O。灰成分指数为0.21。
一般情况下，受海水影响的煤，Fe2O3、CaO和MgO含量较高，其含量大于20%，其灰分指数大于等于0.23；而陆相煤层中SiO2和Al2O3含量高，其含量为75%～90%，其灰分指数小于等于0.22。本井田测试分析结果与陆相成煤的环境特点符合，与2012年胡斌等学者研究本区沉积环境属潟湖—潮坪粉砂岩、泥岩相区，以粉砂岩、泥岩和煤为主，夹薄层砂岩的沉积环境是一致
四、结论
通过二1煤的煤岩煤质特征与沉积环境的关系分析，得出如下结论：（1）从煤岩学角度对新密煤田赵家寨井田二1煤的煤岩组分进行分析，二1煤变质程度较高，可以用于悬浮床气化用煤和动力用煤。（2）运用煤的显微组分，显微煤岩类型之间的相互组合关系，探讨二1煤的煤岩特征与沉积环境之间的关系，分析表明，二1煤层形成于潮坪环境，经后期的构造运动改造作用明显。（3）煤质分析结果表明，二1煤的灰分、硫分都比较低，反映二1煤在泥炭沼泽形成时期，形成于相对封闭的环境中，沼泽覆水浅且具活动性，水面波动频繁，造成了弱氧化交替的沉积微环境。
参考文献：
[1]庄新国.聊城矿区煤质特征与形成环境[J].煤田地质与勘探，1992，20（4）：6-9.
[2]庄新国，王生维.抚顺、梅河口盆地分析中煤岩煤质参数的应用[J].煤田地质与勘探，1993，21（6）：1-5.
（作者单位：郑州工业贸易学校）
关键词 显微组分 煤岩 煤质 沉积环境 赵家寨井田
煤岩煤质特征与沉积环境之间的关系，先前学者在不同方面已有论述：运用煤质特征与形成环境的关系，分析了煤系剖面中煤质特征的变化与古环境背景演化的关系。利用煤的物质组成、惰镜比、结构保存指数对盆地的发育特征、沉降速率的变化进行研究，利用煤的挥发分产率和发热量不同对巨厚煤层的煤体划分对比。一定的成煤环境下可形成一定特征的煤岩和煤质特征。虽然并不具有唯一指向性，但是对沉积环境的分析可以提供很好的支撑印证作用。本文运用煤岩学、沉积学和岩相古地理学和层序地层学领域的相关方法，分析得出赵家寨井田二煤层沉积环境与煤层的煤岩煤质特征之间的关系，推测煤层的赋存规律，对煤炭资源的勘探和开采具有指导作用。
一、井田概况
赵家寨井田位于河南豫西新密煤田东部郑州矿区，年产300万吨的大型现代化矿井，井田面积50Km2，含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。其中山西组和太原组为主要含煤地层，二叠系下统山西组二1煤为主采煤层。本区二1 煤层埋藏深度一般为232～872.75m，平均383.16 m；赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩（Ss）42.59～93.88米，平均64.72米。下距L7 石灰岩20.00～25.00米，平均22.28米，煤层厚度0～21.75 m，平均5.50 m，以厚煤层（>3.5 m）和中厚煤层（1.31～3.5 m）为主。
二、煤岩特征与沉积环境
（一）二1煤层的煤岩特征
通过煤层的显微煤岩组分测试主要反映在物质组成上，镜质组含量较高，占有机组分含量的94.8%，多为纯净的无结构镜质体，微裂隙发育，呈揉皱、破碎特征。镜煤最大反射率（€癿ax）平均为2.29%，PM和WY煤分别为2.20%和2.81%，丝质组多为细胞遭强烈破坏的丝质体，呈压碎状，个别可见木质结构保存较好。活性组分（活性组分=镜质组+半镜质组）较高，平均75%以上。
二1煤层中矿物质均以粘土矿物为主，多呈侵染状、团块状或微细层状分布；黄铁矿则呈团块状、球状分布；碳酸盐多呈裂隙充填物，少量为细脉状；硫化物含量不高，氧化物类矿物含量甚微。
（二）煤岩特征与沉积环境的关系
煤的显微组分特征和显微煤岩类型是最重要的煤相识别标志，煤的显微组成可以充分反映成煤植物群落、成煤气候、成煤古地理以及泥炭聚集环境。在分析煤的沉积环境方面，煤显微组分之间的相互组合关系是比单纯的显微组分更好的标志。二1煤层聚煤前属潮坪环境，较平坦且呈缓坡状向南东倾斜。随着海水向南东撤退，井田二1泥炭层逐渐形成于潮坪基础上的泥炭沼泽环境，聚煤后，地壳先快速沉降，本区沦为分流间湾环境，二1泥炭层得以保存，后缓慢上升，变迁为下三角洲平原，分流河道由北西向南东拓展。
三、煤质特征与沉积环境分析
（一）二1煤的煤质特征
二1煤层煤质优良，工业分析结果为：水分0.94%，灰分14.56%，挥发分产率14.56%，全硫0.43%，表现出低灰低硫的特点。元素分析结果为：碳含量89.92%，氢含量3.99%，氧硫总含量4.47%，氮含量1.62%，氢碳原子比0.541，表现出富碳贫氢、贫氮的特点。
煤质工业分析显示：二1煤层具有低灰、特低硫、低磷和高发热量等优质煤的特点。灰分低，表明二1煤沉积时的泥炭沼泽环境相对封闭；硫分低，表明二1煤层不受海水影响，表现出陆相成煤的主要特点。煤中硫分高低不仅与成煤物质和沉积环境有关，也与沼泽的覆水程度有关。本井田泥炭沼泽形成时期，沼泽覆水浅且具有活动性，水面波动频繁，造成了弱氧化交替的沉积环境。三角洲被废弃后发生泥炭沼泽化，泥炭聚集使湖湾覆水逐渐变浅，水流较为活动且成弱酸性，不利于硫化物的形成，导致本煤层中硫含量不高。
不同种类的灰成分95%源于煤中相应的矿物质的燃烧作用，灰分与煤中所含矿物质种类和数量上都具有一定的相关性。可以根据各类灰成分的产率来推测煤中所含矿物质的含量及类型；再根据这些矿物质的形成与聚煤环境之间的成因联系，确定聚煤时期的沉积环境。
赵家寨井田二1煤层灰成分的分析结果表明，本煤层的灰分以SiO2、Al2O3为主，CaO、 Fe2O3为辅，并含有少量的TiO2、 MgO、 SO3、 K2O和Na2O。灰成分指数为0.21。
一般情况下，受海水影响的煤，Fe2O3、CaO和MgO含量较高，其含量大于20%，其灰分指数大于等于0.23；而陆相煤层中SiO2和Al2O3含量高，其含量为75%～90%，其灰分指数小于等于0.22。本井田测试分析结果与陆相成煤的环境特点符合，与2012年胡斌等学者研究本区沉积环境属潟湖—潮坪粉砂岩、泥岩相区，以粉砂岩、泥岩和煤为主，夹薄层砂岩的沉积环境是一致
四、结论
通过二1煤的煤岩煤质特征与沉积环境的关系分析，得出如下结论：（1）从煤岩学角度对新密煤田赵家寨井田二1煤的煤岩组分进行分析，二1煤变质程度较高，可以用于悬浮床气化用煤和动力用煤。（2）运用煤的显微组分，显微煤岩类型之间的相互组合关系，探讨二1煤的煤岩特征与沉积环境之间的关系，分析表明，二1煤层形成于潮坪环境，经后期的构造运动改造作用明显。（3）煤质分析结果表明，二1煤的灰分、硫分都比较低，反映二1煤在泥炭沼泽形成时期，形成于相对封闭的环境中，沼泽覆水浅且具活动性，水面波动频繁，造成了弱氧化交替的沉积微环境。
参考文献：
[1]庄新国.聊城矿区煤质特征与形成环境[J].煤田地质与勘探，1992，20（4）：6-9.
[2]庄新国，王生维.抚顺、梅河口盆地分析中煤岩煤质参数的应用[J].煤田地质与勘探，1993，21（6）：1-5.
（作者单位：郑州工业贸易学校）