浅谈煤炭地质勘查的煤质工作与基本应用

摘要：煤质工作，是煤炭地质勘查各阶段工作中十分重要的环节，是一项综合性较强的专业技术工作,是煤炭地质勘查报告编写的重要组成部分。本文浅析了煤炭地质勘查工作中煤质工作的基本常识、基本应用及存在问题，包括煤样的采取及代表性、煤质分析检测项目的合理选定及地质报告中煤质章节部分的编写等问题，可望能为煤炭地质勘查工作中有关煤质内容提供有用参考。

关键词：煤炭地质勘查、煤质工作、基本应用

中图分类号：X928文献标识码：A 文章编号：

一、煤样的采取及代表性

煤炭地质勘查中的煤样采取工作，是在探槽、老窑、坑探及生产矿井中采取煤层煤样，在钻探工程的钻孔中采取煤芯煤样，以及收集利用邻区较为可靠或经评审备案的勘查报告的煤质资料成果。

1、煤层煤样：探槽中所采煤层样，一般仅采少量样品进行化验作为风氧化带的参考，不参与报告中煤质资料的统计及应用；老窑、坑探、露天采场及生产矿井中所采煤层煤样，一般用刻槽法按有夹矸的煤层采用厚度的确定方法均匀采取，样品采取后应及时编号封包送验，同一煤层（含煤分层）若煤质差别较大时，或为煤层厚度较大适于分层开采的厚煤层（建议＞2m）时，应分别采取分层样进行送验（有较多煤质现场人员，不管煤质及厚度有何差异仅采1个样），用分煤层煤样的煤质资料及厚度加权平均进行计算代表该煤层的煤质成果（有的不管厚度直接采用算术平均是不具代表性的），对同一矿区、井田或矿井的同一可采煤层而言，采样数量以满足相应阶段要求的控制网度为原则，有的不是太多就是太少，甚至同一煤层样品及化验资料，与其他煤层混合使用（相互填补）。采样地点应尽量分布均匀，采样位置要在构造正常的新鲜面、煤层厚度变化不大、具代表性的地段进行，不让顶底板及不符合现行规范要求的夹矸混入，若矿区总体受侵入岩体及复杂构造或区域变质的影响时，也应采取煤层样，总体要视工程的分布位置灵活应用，满足代表该范围该煤层煤质资料的正常使用。

2、钻孔煤芯煤样：在具体的煤炭勘查工作中，由于受钻孔特殊位置、孔径、技术工艺及施工人员技术水平的局限，往往会出现煤层煤芯长度及重量采取率低、煤芯泥浆污染、磨烧变质及打丢打薄煤层等现象，也会影响煤样的采取及代表性，正常情况应采取补救措施，采取补打补采、降级或作为废孔处理。若钻进怀疑打煤出现上述情况时，有个别钻机施工人员，为蒙混、欺骗地质鉴定员，从附近生产矿井、老窑中或不知从哪里弄来的煤炭拌合装入岩芯箱内的弄虚作假行为，这样的样品何谈具代表性，有的是地质技术人员守煤及把关不严或不到位所致，即使是钻机当时未作假，当与测井资料发生较大出入时，为了钻孔费用及级别的上升等经济利益的驱使，甚至伙同有关人员篡改资料，或干脆“飞入”煤炭样品的不作为行为，更有甚至制造经测井验证实际位置无煤而“先有煤”的乌龙事件；煤芯从钻探取出后，煤芯样的采取方法与煤层样采取基本相同，只要各专业工程技术人员摆正工作态度及职业道德，提高业务水平是不难解决钻孔煤芯样的采取及代表性等问题。

3、煤样采取对煤质资料及应用的影响：在实际工作中，煤层样的采取一般不会出现较大问题，并且容易补救，本文主要针对煤芯进行简述，若钻孔煤芯采取率一般达到80～92%以上，煤样代表性会相对较好，若采取率过低(炼焦煤低于70%，动力煤低于60%)，煤质检验结果与矿井开采后的煤层煤质会有较大出入；钻孔煤芯受到泥浆污染及摩擦燃烧变质时，煤样的代表性就会更差，如焦煤在取样过程中发生燃烧氧化，检测后煤层煤类可能得出瘦煤甚至贫煤或无烟煤等煤类，当然要求我们要与其它控制点的煤质资料进行比较取舍，当煤芯混入了泥浆等杂质时，煤样灰分就会增高，反之，用水清洗可能把溶于水的钾、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，若遇到此种情况时，所以，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及刮去明显的泥浆，即使如此处理，也难免会损失少量样品，使代表性变差；混入煤芯煤样中的铁砂、钢屑等外来物质，必须用强磁铁吸尽，否则不仅影响煤的灰分，还会影响到煤灰成分和煤灰熔融性，对动力煤的煤质及其利用评价产生很大偏差。

在浅部风化带采取的煤层、煤芯煤样，检测结果一般只能作为确定风氧化带和估算腐植酸产率的依据，不能作为正常煤样的计算基础。对于褐煤、长焰煤等较年轻的煤类、动力用煤及钻孔瓦斯等样品，为避免水分损失、漏气及氧化导致的测试分析结果失真，煤样要及时密封包装送验，煤样测试结果的可靠性，关系到该区煤层的经济可采性及合理利用等问题。应特别注意的是，对于检测代表性不强的煤样，分析结果仅供参考，不得用作计算煤层的平均煤质指标，否则会得出与客观事实不符的结论。

二、煤质分析检测项目的合理选定

在煤炭地质勘查中，合理选定煤样的分析检测项目，是顺利完成煤炭地质勘查报告的重要环节。若检测项目过少，除不能全面地对该区煤质作出正确的评价外，还会以点代面地影响地质报告的可靠性，反之，若过多选择一些不必要的检测项目，会浪费大量的人力、物力及财力，使检验结果不能及时报出，从而影响地质报告的提交日期。各阶段煤层采样及测试工作量，应根据现行《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T 0215-2002）附录F的要求执行，但不能僵化的套采，应具体针对矿区实际及煤类的不同煤层，选定合理恰当的煤质检测项目。

各阶段（预测、普查、详查、勘探或精查）基本分析及增测项目中，规范附录F中根据需要确定等栏目较难理解把握，本人根据多年的工作经验作如下理解及应用，主体要把握勘查阶段、煤层煤类及煤的用途进行采样测试。

如各阶段单工程控制点，达到资源/储量规定的厚度的煤层、煤芯样应全部采取，规定的厚度即最低可采厚度（包含缺煤地区或特殊煤种降低指标厚度），建议采用低于最低可采厚度0.1～0.2m的煤层或煤芯均应全部采取，因有的矿区仅个别点或少量此类点零星分布，煤矿必须进行设计及开采，若未进行采样化验或圈为不可采区，未免造成煤质资料空白或资源浪费；另发热量指标，原煤动力用煤为100%，浮煤及其他煤的原煤根据需要，发热量是衡量煤炭产品质量的重要指标，煤的灰分与发热量成负相关关系，虽然工业分析中原、浮煤灰分已全测，但不能直观反应发热量的高低，本人建议其他煤的原煤发热量应全测，炼焦用煤浮煤应全测或不低于50%，对于有特殊用途、运输路途较远的煤产品或经过选煤，容易降低灰分及硫分的煤类，均应测定浮煤发热量；对于煤的抗碎强度，原则只测定块煤或以块煤为主的煤层，若某可采煤层，已肉眼观测到原煤为粉煤、碎块煤或构造糜棱煤，就不应测定原煤的抗碎强度，除非是测定该煤层的焦炭或甚加工产品；煤的热稳定性、煤对CO2反应性(活性)、结渣性等气化指标，作为生产化肥的无烟煤类，在勘探（精查）地质报告中要加以考虑上述指标。

采样工作中，还必须按现行规范的要求对矿床开采技术条件中煤层瓦斯、煤的自燃、煤尘爆炸等指标进行采样化验测试，针对勘探阶段的高瓦斯矿区（＜5km2），建议采用每层主要可采煤层应采取至少1件煤与瓦斯突出参数（f、p、a、b、F等）测定样品，对于较大矿区、井田或矿井应作瓦斯抽放试验或施工煤层气专向测试孔。

总之，在煤炭地质勘查中的煤质工作，除必须考虑勘查程度、煤类及煤的用途以外，采样测试工作还要结合矿区的资源/储量及以往测试成果资料全盘考虑，有以往煤质资料，若收集采用的应适当补采验证，可确定下一阶段增采、补采及不应采的样品及测试项目。只适于建小型矿井的矿区或井田，虽然勘查程度可能为精查或最终详查，没必要做较多的工业性或半工业性试验，如大体重样、筛分浮沉大样、瓦斯抽放试验或煤层气专向测试等工作。

三、地质报告中煤质综合评价与应用

正确评价矿区各可采煤层的煤质及工艺性能，可为矿井建设、煤炭开采、运输及加工利用提供煤质依据。因此，在煤炭地质勘查报告中，应充分利用所采煤样及收集的可靠性高、具代表性的煤质资料，对勘查矿区、井田或矿井科学地、准确地进行煤质分析与评价工作。1、煤质分析数据的审定：在对煤质数据进行综合分析研究及处理过程中，首先应对煤样的代表性和正确性进行审定，作出合理的取舍，避免作出人为的不正确结论；若发现灰分结果偏高，应了解是否由于混入钻探泥浆、磨烧变质、煤层顶底板及夹石，采样位置是否布置在断层带或火成岩侵入严重的地段，或者是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及互调样号等情况，有的是把相距较远或邻近矿区及煤层调错，即使煤样已选定送样，并进行了测试分析，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（化验室也会弄错）；若发现硫分异常，也应从煤样的代表性等因素考虑；发现挥发分和粘结指数偏低时，应考虑钻探过程中是否有烧焦煤样，采样位置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，粘结性下降甚至无粘结性等问题。发现异常的项目，均应注意会出现像灰分异常的问题。煤样检测结果发生异常时，应查找勘查过程中的采样位置有无异常、煤样失真、煤层对比及煤样编号错误等问题，然后考虑制样和检测过程中可能发生的偏差，化验室也会有弄错煤样、编号及抄错或测试误差的可能。若确认为煤样代表性差，应把有异常的煤样检测结果舍去，不参与平均值的计算，若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或根据内外检样进行计算。发现某煤层某煤样的某项检测结果出现反常时，可根据该煤层其他煤样煤质指标之间的相互关系和有关煤炭地质资料综合分析，进行最终审查认定。2、矿区、井田或矿井煤质及变化特征评价：根据钻孔或采样点的分布位置，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)、粘结指数(GR.I)、胶质层厚度(Y值)、发热量（Qgr,d）等主要指标，用文字、插图、附表的形式按各编号煤层分别列出，并编制说明各煤层各煤质指标级次（划分区间档次）的变化范围，平面（走向及倾向上）变化规律。文字及插图可简化编制主要煤质指标，文字首先对各煤层主要煤质指标综合叙述，再分煤层叙述主要煤质指标，若矿区可采煤层太多，叙述主要可采煤层即可，并综合叙述煤质特征、变化规律、煤类及煤的工业用途等有关煤质内容；附表应详细列出各可采煤层各煤样所测试的全部指标，并统计两极值与平均值或一般值，在文字中列出简明查表，需注意的是，平均值数据小数位数的保留问题，原则上应与化验室提供的单项测试数据位数一致，但焦渣特征不能平均，只能以两极值表示，有＞、≥及＜符号的指标数据，也不能平均，应用区间值进行表示；煤质附图及插图，对原煤灰分(Ad)、原煤硫分(St,d)、浮煤挥发分(Vdaf)、原煤发热量（Qgr,d）等主要煤质指标，应用等值线图按级次变化范围进行编制及涂色，有的人不按划分区间档次编制及涂色，对编制该图没有明显的实际意义，只是突出内容而已，若指标数据变化太小或太大难以反应其特征，可选择合适的比例加密等值线，若矿区太大、工程点太多可编制专门性附图。

对于构造复杂的矿区及井田,如受断层和火成岩等影响而使煤质变化较大时，应找出其影响规律并用文字详细叙述，对上、下煤层之间的煤质变化，同一煤层的煤分层及厚煤层与薄煤层之间的煤质变化特点，也应在文字中叙述其变化规律。对作为腐植酸用途的风、氧化带煤层，具特殊用途或不在一般工业指标范围内的煤层（针对缺煤或有特殊要求的地区）有关煤质指标也应单独汇总计算，并与单独圈定的资源/储量范围相一致。

各阶段的煤质分析评价，应按相应阶段、煤类及用途进行突出评价。煤质分析工作的重点是全面研究矿区内可采煤层的煤质特征及变化规律，研究煤的变质因素和煤类的分布规律，了解各可采煤层各种工艺性质和煤的可选性，并对煤做出加工利用及环境污染防治等的评价。四、结束语

在煤炭地质勘查工作中，做好煤样的采取及煤质分析检测工作，得出正确的煤质检测结果，对煤炭地质勘查工作极为重要，以达到最优化的综合评价及应用。煤质检测工作，直接关系到勘查工程质量和地质报告资料的可靠程度，不仅要求煤质检测工作人员除必须对来样检测数据负责，还要帮助勘查人员分析勘查现场结果，协助解决好采样、送样、样品处理及报告编制等工作，以确保各勘查阶段工作的顺利完成及地质报告资料可靠使用。

通过对煤炭地质勘查工作中煤样的采取及代表性、煤质分析检测项目的合理选定及地质报告中煤质章节部分的编写等煤质工作的浅薄论述，可望能为煤炭地质勘查报告有关煤质内容的提交提供积极的参考作用，但由于作者个人水平、知识面有限及理解偏差，难免有不妥或不正确之处，敬请读者提出宝贵意见与批评指正，望能在探讨和学习中不断进步。