煤炭资源分类中所指的煤炭资源,是指赋存于地下的具有现实和潜在经济价值的煤炭,包含着已发现资源量和预测资源量。依照有关规范的程序和方法完成了地质普查以后所计算的煤炭资源数量称为“已查证资源”,亦称为“保有储量”。在已查证资源中,经过详查和精查,包括普查最终和详查最终勘探阶段所计算的资源数量称为“储量”,只进行了普查所计算的资源量数称“资源量”。只经过找煤阶段所计算的资源数量尚未达到已查证的程度,暂称为“已发现资源量”。因此广义的已发现资源量包括找煤、普查资源量和详查、精查储量的总和。仅根据零星资料和地瓜理论由已知煤产地类比、外推所估算的资源数量,即称为“预测资源量”。
一、煤炭资源分布概况
1.按地域分布概况
中国煤炭资源十分丰富,但按地域分布很不均衡,若以大兴安岭一太行山一雪峰山一线东西划界,则西部地区的资源量占全国总资源量的89%,若按昆仑山一秦岭一大别山一线划界,则北部地区的煤炭资源占全国的90%。东部沿海的辽宁、天津、河北、山东、江苏、浙江、福建、广东、海南、台湾、广西等11省(自治区、直辖市)的煤炭资源仅占全国的3.3%。
全国保有储量和资源量中,肥煤、焦煤和瘦煤合计占14.7%,气煤占12.9%,用途广泛的中等变质烟煤的资源相对贫乏,而年轻烟煤所占相对密度最大,其中不黏煤约占21.6%,长焰煤约占8.2%,弱黏煤约占2.6%,褐煤约占12.7%。
2.按地质时代分布概况
资源量最多的聚煤期首推早、中侏罗世,主要分布于华北和西北两大赋煤区,其资源量占全国总资源量的60.8%其次是主要分布于华北赋煤区的晚石炭世至早二叠世煤,占总资源量的25.4%主要分布于东北赋煤区的早白垩世煤,占总资源量的6.7%主要分布于华南赋煤区的晚二叠世煤,占总资源量的6.11%第三纪(含少量第四纪煤)煤和三叠世煤仅占总资源量的0.7%和0.3%。中国重要聚煤期的排列顺序与全球的规律基本相同。
二、煤质概况
中国煤炭资源极为丰富。在地质史上,成煤期延续长达5亿年以上,从中元古代至早古生代至早古生代形成了石煤,此后的中泥盆世至第四纪均有煤层形成,而具有工业价值的重要成煤期有早、晚石炭世,早、晚二叠世,晚三叠世煤,早、中侏罗世,早白垩世和第三纪。成煤植物门类繁多,从低等菌藻类植物到高等被子植物不断繁衍演化。腐植煤是占绝对优势的成因类型,除泥盆纪前期形成的腐泥无烟煤外,石炭系以后的均以腐植煤占绝对优势。成煤时代、成煤原始物质、聚媒环境和所经历的煤化作用等方面的差异致使各个地区煤的煤岩组成和煤的物理、化学工艺性质复杂多样。
各时代煤的煤质和煤岩特征如下。
(1)中元古代至早古生代煤 均为石煤(腐泥无烟煤),由菌、藻类和海绵等低等生物所形成。石煤的显微组分中,有机组分以腐泥基质为主,基质中有大量菌、藻类等形态分子和碎屑胶质体。矿物质含量占30%~40%,有的高达60%以上,煤的变质程度相当于2号至1号无烟煤。
石煤层及其顶底板中,钒、镓、锗、铀、镍、钼、铜等元素含量较高,常夹有磷质结核,偶见金、银等贵金属元素,可供综合利用。
(2)晚古生代泥盆世煤 虽然早、中、晚泥盆世都有煤层沉积,但是只有中泥盆世煤具有一定的工业价值,其中云南禄劝煤因煤岩组分中富含角质体而以角质残植煤著称。镜质组37.3%,惰质组2.4%,壳质组60.3%,镜质体反射率(Rmax)0.65%。
煤的灰分34%~50%,硫分1.1%,挥发分73.7%。元素组成中(干燥无灰基)碳75.8%,氢9.0%,氮0.6%,氧13.5%,硫1.1%。
(3)早石炭世煤 主要分布于长江以南的江西、湖南、广东、广西、浙江及云南、贵州、青海、西藏的澜沧江沿岸等地,新疆、陕南等地也有零星煤产地,均具有一定的工业价值。煤类基本属无烟煤,局部也有中、高变质烟煤。
湘中地区测水组煤层最发育,煤质最好。宏观煤岩类型以半亮煤为主,坚硬致密,但受构造破坏的煤层则变成构造碎粒煤。显微组分含量为镜质组70%~95%,惰质组5%~51%,矿物质5%~13%。
煤的灰分20%~30%,硫分1%~5%。湘中金竹山的无烟煤,灰分3%~7.5%,硫分0.6%,是我国少有的优质无烟煤。
(4)晚石炭世煤 晚石炭世本溪组煤分布于华北各省(自治区)及辽宁、陕西、宁夏等省(自治区),基本无工业价值。唯宁夏碱沟山煤层发育完好,煤质好。主要煤层灰分小于7%,硫分0.6%~2.9%,挥发分均小于3.5%,氢含量小于2%,真密度1.8左右。宏观煤若类型为光亮煤,块状、致密坚硬。镜质组占96%,惰质组占1.3%,矿物质占2.3%,镜质组反射率Rmm为9.91%,是少有的优质无烟煤。
(5)晚石炭世至早二叠世(太原组)煤 广泛分布于北方各省区,尤其在河北、山西、山东、江苏、陕西、宁夏等省(自治区)最具工业价值。
太原组煤为宏观煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主,显微组分中镜质组占60%~80%,惰质组占10%~30%,壳质组占1%~10%,各地区煤的显微组分含量变化较大。华北地区煤中角质体比较丰富。
太原组煤的灰分一般小于25%,硫分普遍较高,可达2%~5%,可选性为中等可选至难选至极难选。与同煤级烟煤相比,其黏结性和结焦性好于山西组煤层。
太原组煤类复杂,从长焰煤、气煤到无烟煤各大类均有。
(6)早二叠世煤
①北方早二叠世煤。
a.山西组煤。山西组煤层与太原组分布范围大致相同,因其分布广泛,煤层发育完好,煤质好,开采条件好,其经济价值在太原组之上。
山西组煤以半亮煤和半暗煤为主,与太原组相比,显微组分中镜质组含量减少,惰质组含量增加,镜质组一般为50%~80%,惰质组为10%~40%,壳质组1%~10%。煤的灰分为15%~30%,硫分小于1%。煤的可选性为易选至难选,精煤回收率为40%~85%。
煤类及其分布与太原组煤基本相似。
b.下石盒子组煤。该种煤分布于河南、苏北、皖北等地的各大矿区及陕南的零星矿点。在平顶山、永夏、徐州、淮南、淮北等矿区有重要工业价值。
煤的灰分20%~40%,硫分小于1%,可选性为难选至极难选。煤类有气煤至无烟煤,以中等变质程度的烟煤居多,但有相当数量因灰分高,可选性差而只能作燃料。
②南方早二叠世煤。南方早二叠世煤分布面积较大,但经济价值很有限。只有福建最具工业价值,占全省煤炭资源量的96%,且煤质好。
福建多属构造煤,呈再生坚硬的块状及疏松鳞片状。亮煤占50%~80%,在显微组分中,镜质组占87%~96%,惰质组占3.5%~12.4%,壳质组为少量氧化树脂体和藻类。镜质组最大反射率为5%~9%,显微硬度为60~233kg/mm?,一般均超过100kg/mm?。煤的灰分为20%,硫分为0.2%~2%。
(7)晚二叠世煤 晚二叠世是秦岭以南,尤其是长江以南的主要聚煤期,含煤地层分布于广东、广西、湖南、江西、浙江、湖北、苏南、皖南和西南地区的云、贵、川、重庆、西藏等地。煤类很复杂,从气煤至无烟煤均有。华南晚二叠世煤主要由亮煤和暗煤组成,镜煤含量少。在华南西部,煤中镜质组含量一般在60%以上,惰质组含量小于30%,壳质组含量小于10%。华南东部的树皮残植煤中,镜质组含量一般小于35%,惰质组含量小于15%,壳质组含量可达50%~65%,壳质组主要是树皮体。
晚二叠世煤的灰分各地差异很大,特低灰煤和高灰煤均有,其中有不少优质煤。如湖南的牛马司、郴耒煤田,广东曲仁,川南,黔西等地的部分煤层灰分在10%以下,硫分低于1%。其他多数地区灰分为15%~35%,硫分一般为1.5%~3%。总体上属高硫煤的地区有桂西、桂南、湘北、鄂东南、鄂西南、浙北、黔东、黔北、川南、苏南、皖南等地,硫分可达3%~10%。
(8)晚三叠世煤 晚三叠世煤在南方经济价值较好的有四川、重庆、云南、湖南、江西等省(直辖市),为重要的炼焦煤源。
新疆、甘肃、青海、西藏、陕北的晚三叠世煤也具有一定的工业价值。
晚三叠世煤的显微组分含量一般值为镜质组76.6%,惰质组17.6%,壳质组5.5%。四川须家河组煤镜质组低于一般值。煤中矿物质含量为8.5%~20%。镜质体最大反射率在1%左右,四川盆地西北缘和陕北子长等地最低为0.7%左右,福建煤变质程度最高,达2%~7.9%。煤的灰分、硫分各地相差很大,但以中灰煤、高灰煤,低硫、低中硫煤为主。甘、藏、陕、川、渝、滇西等地有相当数量的低灰煤、低硫煤层,用途很广。
晚三叠世煤煤类复杂,长焰煤、无烟煤皆有,而以中等变质程度的烟煤居多。
(9)早、中侏罗世煤 早、中侏罗世是中国最重要的聚煤期,含煤地层主要分布于北方各省区,包括东北三省、内蒙古、河北、北京、山东、河南、山西、陕西、宁夏、青海、甘肃、新疆等省(自治区、直辖市),其中,陕西、内蒙古、新疆、山西、宁夏等省(自治区)在中国煤炭工业中的地位尤其重要。
北方早、中侏罗世煤煤岩组分的突出特点是惰质组含量高,镜质组含量较低。中侏罗世煤的镜质组含量低于早侏罗世煤,惰质组则相反,壳质组含量都在3%左右。如鄂尔多斯煤(J2)的镜质组为47%~53%,惰质组为46%~49%中祁连地区煤(J)的镜质组为47%~75%,惰质组为25%~67%。新疆早侏罗世煤的镜质组为75%,惰质组为22%新疆中侏罗世煤的镜质组为67%,惰质组为30%。
早、中侏罗世煤的主要产区均以低灰、低硫、可选性好著称。如神府、东胜、大同煤的灰分5%~12%,硫分小于0.7%宁夏、甘肃、新疆煤的灰分7%~20%,硫分一般小于1%冀北、北京、青海煤的灰分11%~30%,硫分小于1%。西北地区煤以黏结性弱、二氧化碳转化率高为特点。南方各产地的煤质明显比北方差,灰分和硫分的两极值变化很大,灰分10%~55%,硫分0.3%~6.0%,以中灰、中高灰煤,低中硫至特高硫煤占多数。
早、中侏罗世多数为低变质烟煤,个别矿区也有贫煤和无烟煤,煤类分布有一定规律。
(10)早白垩世煤 早白垩世煤主要分布于黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁、河北、山西、甘肃和西藏等省(自治区),以东北三省和内蒙古的最重要。
东北地区早白垩世煤,镜质组(腐植组)含量高是其显著特点,惰质组一般不超过15%,但伊敏煤是例外,其惰质组高达30%~40%。
褐煤中腐殖质组60%~93%,惰质组4%~29%,壳质组1%~3%,Rmax为0.31%~0.60%。烟煤中镜质组80%左右,惰质组6%~20%,壳质组1%~3%,Rmax为0.70%~2.5%。壳质组中普遍含有树脂体,但仅在东宁的煤层中形成了树脂残植煤分层,其树脂体含量可达60%~80%。
煤质以中灰、低硫煤为主。以扎赉诺尔煤最好,属低中灰煤,大雁、铁法、营城等矿区属中高灰和高灰煤。从总体上看,褐煤的灰分低于烟煤。褐煤的可选性为易选和中等可选,但煤泥比较严重。烟煤以中等可选级为多,易选和极难选级均有。
煤类以褐煤和长焰煤为主,气煤和焦煤集中赋存含于三江平原,西藏的个别矿点有贫煤和无烟煤。
(11)第三纪煤 第三纪也是中国重要聚煤期之一,含煤地层主要分布于两大片区,其一是东北三省的东部地区其二是云南、广东、广西、海南和台湾,工业价值较大。第三纪煤常与油页岩、硅藻土共生,可供综合开采利用,有些地区的共生矿产甚至超过煤的经济价值。
老第三纪在北方包括古新世、始新世和渐新世3个聚煤期,以始新世最重要。在南方只有始新世和渐新世两期成煤,以茂名最好。
新第三纪在北方只有中新世成煤,以黑龙江煤层较发育,分布范围较大。在南方,中新世和上新世都形成了含煤性很好的煤盆地,以滇东煤层煤最发育。
北方第三纪煤皆以腐植煤为主体,镜质组(腐植组)含量占89%~98%,惰质组占0~5%,壳质组占1%~7%。壳质组中以树脂体、角质体和小孢子体最多。老第三纪煤中均含琥珀颗粒,而新第三纪煤中尚未发现琥珀,典型琥珀煤有抚顺煤和沈北煤。老第三纪煤中常见过渡类型的腐植体腐泥煤分层,具有均一结构的腐植腐泥煤称煤精,主要产于抚顺和伊兰。
褐煤腐植组反射率为0.30%~0.41%,烟煤的镜质组反射率为0.55%~0.59%。南方第三纪煤基本为腐植煤,仅在茂名、合浦、长昌、长坡等地有腐泥质页岩(油页岩)共生。
云南的浅褐色褐煤,俗称白泡煤,分布于昆明四周的褐煤盆地。褐煤中腐植组占86%,惰质组占2%,壳质组占12%,腐植组反射率为0.24%~0.59%。
第三纪煤以水分高、热值低、灰分和硫分变化大为特征。水分15%~20%,灰分10%~50%,硫分0.24%~7%,挥发分为40%~60%,发热量为10~16MJ/kg。吉林、辽宁和云南等主要矿区的部分煤层灰分可低于10%,东北地区多属特低硫煤,而云南的特高硫褐煤占全省褐煤总量的1/4。
老第三纪煤基本属老年褐煤(HM1),部分矿区有长焰煤和中等变质程度的烟煤。其中伊兰为长焰煤,抚顺为长焰煤和气煤,局部见天然焦。
新第三纪基本属年轻褐煤(HM2),仅局部见有长焰煤等低变质程度的烟煤。如广西稔子坪为长焰煤,台湾基隆一桃园一带有相当于长焰煤、弱黏煤、气煤、气肥煤的各煤类,在岩浆活动影响严重的基隆地区有少量煤已接近无烟煤。云南西部和西南部地区则以老年褐煤为主,而一些小盆地的中新世煤层有长焰煤,局部见气煤和肥煤,甚至是贫煤和无烟煤,与岩浆岩接触,可变质为天然焦。
促使第三纪褐煤迅速变质的因素,几乎皆与新生代岩浆和高温气液活动有关。
(12)第四纪煤 第四纪褐煤见于云南、四川和华南沿海的个别盆地中,工业价值不大。
来源:现代煤化工技术手册