中國新生代煤炭資源分布與煤質特征評價

陳文敏,傅 叢,2,3

(1.煤炭科學技術研究院有限公司,北京 100013;2.國家能源煤炭高效利用與節能減排技術裝備重點實驗室,北京 100013;3.煤基節能環保炭材料北京市重點實驗室,北京 100013)

0 引 言

在世界范圍及我國能源結構中煤炭均為重要的、不可或缺的不可再生能源之一，在未來很長一段時期內將繼續保持其在全球能源生產和使用中的主導地位[1]。綠色煤炭資源理念在我國煤炭工業發展面臨的“能源革命”機遇與挑戰并存背景下應運而生[2]，煤炭及其相關行業碳減排對實現“碳中和”國家目標具有決定性作用，即在碳達峰、碳中和背景下實現煤基碳減排和煤炭高效潔凈低碳化利用，對煤炭勘查、開發和合理利用及提高資源利用效率、緩解我國戰略性礦產資源緊缺均提出新要求[3-7]。我國新生代煤主要分布在西南、東北等17個省區，其地質探明儲量為280億t左右，但由于埋藏較淺以及某些煤盆地的煤層厚度較大，多適于露天開采并已成為重要的能源供應基地。

以高等植物為主的原始成煤物質所生成的腐殖煤，普遍以具有開采價值的晚古生代的石炭、二疊紀為最早，但中國聚煤量以中生代的早、中侏羅世煤最多，后者占全國預測資源量的64.7%。如新疆有99%以上的早、中侏羅世煤,中生代的早白堊世煤在我國蒙東和東三省也有以褐煤為主的超千億噸聚煤量。但新生代煤的儲量較少,僅占全國預測資源量的0.70%,其中古近紀煤、新近紀煤各約為91 億t、142.9 億t,各占全國預測資源量的0.40%、0.30%,即新生代煤儲量的總占比略高于占全國預測資源量0.50%的中生代三疊紀煤。由于世界各國和各地區在不同成煤時代高等植物的繁茂程度、樹木種類及其分布面積和沉積環境的不同,如晚古生代煤由裸子植物形成,中生代煤為裸子植物與被子植物共同形成,新生代煤則完全由被子植物形成,因而世界各地在不同時代的聚煤量也有明顯差異。

對于新生代煤的名稱，在2011年以前世界各國多分為早第三紀煤和晚第三紀煤2個系列，煤類分別以低階的長焰煤(次煙煤)和褐煤為主。但從2012年開始，根據國際地質科學聯合會公布的國際地質年代地層表的要求，新生代從老到新劃分為古近紀、新近紀和第四紀共3個紀，即原第三紀改稱為古近紀和新近紀，而第四紀地層僅有泥炭而無褐煤出現。在新生代中只有古近紀和新近紀沉積的低階煤，而始于2 580 萬a前的第四紀因其沉積時間太短而只形成離地表較淺的泥炭層，其又分為由高等植物形成的木本泥炭和由菌藻類等低等生物形成的草本泥炭。在古近紀和新近紀中又從老至新劃分為古新世(統)、始新世(統)、漸新世(統)、中新始(統)和上新世(統)5個地層年代，前3個世(統)屬于古近紀，后2個世(統)則處于新近紀的范圍。其中古近紀煤最發育的地區在東北三省，如遼寧省撫順煤田、黑龍江省虎林煤田和雞東平陽-密山一帶煤田，上述煤田不僅有褐煤，且還有不少長焰煤和少量的氣煤。

結合國際新生代煤炭資源和利用途徑與我國新生代煤的不同特點比對，以期有利于我國新生代煤的資源高效利用。據國外統計，1955年全球探明的褐煤和次煙煤(相當于我國的41號長焰煤)地質儲量為5 100 億t，其中以新生代褐煤為主。如德國的新近紀褐煤儲量約占全球同時代煤的1/5，其特點是埋深多在百米以致幾十米以內，主要分布在原東德的魯爾等煤田，基本采取露天開采，產煤主要供坑口電站使用，且利用電廠排放煙氣的余熱使褐煤的大量水分脫除，年用煤量在千萬噸以上；此外，由于魯爾煤田的灰分甚低，在無黏結劑成型時需要的壓力較低，因此還可用于制成煤磚而生產褐煤焦；其硫分也小于0.5%，是優質的高爐煉鐵燃料之一；其褐煤的主要特征為Mt在50%以上，平均Ad<2%，Qnet，ar為7.56～11.34 MJ/kg，Var為19%～26%，是較為理想的坑口電站燃料，其褐煤的另一個特點是蒙旦蠟也高，早已建有世界最大的蒙旦蠟廠。中國以中生代早、中侏羅世時期形成的煤最多，而美國由于得天獨厚的古代成煤條件，因而其儲煤量多以晚古生代和中生代的硬煤較多，其新生代褐煤和次煙煤也有一定可觀的數量。產新生代褐煤較多的還有澳大利亞、印尼、印度、南非和烏克蘭等國家，如南非在二次大戰后建成的SASOL公司在附近的產煤區建成3座間接液化廠，年用煤量達7 000萬t，產品主要有汽油、柴油、蠟、乙烯、丙烯、醇、醛、酮等100多種產品，其中化學產品占40%以上，具有很高的經濟效益和示范效益。結合目前新生代煤炭資源相關研究現狀[8-16]，以下詳細介紹中國新生代煤炭資源的總體分布、主要煤系的煤質特征及利用途徑。

1 中國新生代煤炭資源的總體分布

中國新生代煤的資源分布地區不均，其探明地質總儲量在280 億t左右，其中西南區為163 億t，約占全國新生代煤的60%；東北區、華東區等其他各大區也均有不同程度的新生代煤分布，其中新近紀、古近紀煤分別占全國新生代煤的2/3和1/3左右。在古近紀時期，我國中南區的河南、湖南和湖北及西北五省區由于離海較遠、氣候較為干燥而不利于高等植物的大量生長，因而聚煤條件很差導致基本無煤；進入新近紀后我國上述地區比較干燥，也不利于高等植物的生長，因而也未能形成具有開發條件的煤炭資源。

1.1 西南地區新生代煤炭資源分布

西南地區是我國新生代的新近紀煤資源最多的地區，但大部集中分布在云南省境內，在全省超300 億t的查明資源儲量中，新生代褐煤儲量約達155 億t，占全省煤炭資源總量的50%以上。四川省的新近紀褐煤資源總量低于6 億t，只占全省煤炭資源的5.75%且多在原西康省境內，目前尚未有生產礦井建成。西藏地區的新近紀煤僅有零星分布，而貴州省及重慶市均未發現新近紀煤的資源。

1.1.1云南省新生代煤炭資源分布

以開遠小龍潭、昭通和先鋒煤田為代表的新近紀煤田主要分布于上新世含煤地層。如探明地質儲量近82 億t、煤層厚40～100 m的昭通褐煤則于新近紀后期生成，其煤化程度比中新世晚期形成的小龍潭煤更低，且埋藏更淺，多被稱為土狀褐煤。在云南省內的上百個含煤盆地內也分布有新近紀的51號褐煤，如跨竹煤田、姚安煤田和蒙自煤田等均為51號褐煤，上述煤田多分布在昆明周圍的滇東、滇南等地區。

小龍潭煤田已有百年開采歷史，其探明地質儲量在10 億t以上，聚煤盆地內含1層厚達116.5 m的復合煤層,2個露采礦的生產能力均為150 萬t/a左右。該省的尋旬煤礦和潦滸煤礦于20世紀六七十年代曾建廠提取蒙旦蠟外銷，以供紡織、造紙及輕化工等多用途使用。

1.1.2四川省新生代煤炭資源分布

四川省新生代褐煤資源的探明地質儲量為5.56 億t，只占全省煤炭資源的5.75%，其中主要有探明地質儲量超4 億t的位于四川西南部的鹽源(縣)礦區、儲量超1.4 億t的昌臺礦區以及儲量不足500 萬t的理塘縣木拉礦區，昌臺礦區含可采煤2～8層，單層可采厚度0.3～35 m不等。省內各礦區均有待于今后的開發利用規劃。

省內最大的鹽源煤田分為5個井田，其中有探明地質儲量超2.34 億t的合哨井田和超1.4 億t的梅雨井田。前者的可采煤層較厚，主采的3層煤總厚達5～7 m；后者的可采煤層較薄，厚度1.0～1.5 m。該省的新生代煤田主要分布在以少數民族為主的原西康省境內，如木拉礦區A組含可采煤1～7層且可采平均總厚11.12 m，B組含可采煤4～6層且平均總厚6.5 m，均有待后續開發利用。

1.2 中南地區新生代煤炭資源分布

中南地區新生代煤炭資源主要集中在廣西境內，海南和廣東兩省較少，但廣西探明的新生代煤地質儲量也僅約6.56 億t，其煤類主要涵括褐煤、長焰煤。在稔子坪煤田還發現不少帶腐泥性質的長焰煤，其平均含油率達17.3%，但由于其為非陸相沉積煤田，故硫分較高，St，d平均超過3%。而百色煤田以41號長焰煤為主，南寧煤田則是以褐煤為主的新近紀煤，平均煤化程度要低于百色煤。海南省新近紀煤的探明地質儲量超過1 億t，但其中儋縣煤礦的煤質欠佳。瓊山縣的長昌煤礦有2處礦井生產，煤厚均不超過1.50 m。廣東省有茂名和高州煤田，其中茂名新生代煤的探明地質儲量僅超1 600 萬 t，而高州石鼓煤田已基本采完。

1.3 華東地區新生代煤炭資源分布

華東地區新生代煤主要分布在山東黃縣煤田(現為龍口煤業集團生產),陸地部分的預測地質儲量約達13 億t,在海上黃海灣一帶大陸架下預計有地質儲量12.5 億t以上。陸上礦區伴有4層油頁巖資源,兩者可同時開采。龍口煤田的古近紀煤以41號長焰煤為主,如梁家和北皂兩礦均屬41號長焰煤,洼里煤礦因埋藏較淺而為52號褐煤。此外探明地質儲量還不足600 萬t的五圖礦,為新生代早期海陸交互相形成的高硫、超高灰41號長焰煤。

1.4 華北地區新生代煤炭資源分布

我國華北地區的新生代煤的資源主要分布在內蒙古和河北兩省(區)內，如內蒙古的武川流通號井田探明地質儲量為11 704 萬t，集寧馬連灘礦區探明地質儲量為23 824 萬t，兩處目前只有小窯開采。河北省的古近紀煤主要也只有探明地質儲量4 859.1 萬t的張北煤田和2 573.3 萬t保定淶源煤田；前者有可采煤層8～9層，主采第三煤組，純煤可采厚度6.34 m，具有開發利用前途；后者有斗軍灣煤礦一處，生產能力10 萬t/a，煤層可采厚度約7.0 m。山西省新生代煤的儲量占比很少，僅有預測儲量4.75 億t，主要分布在平陸-芮城和垣曲2個煤產地，但未見地質勘探有關資料。而北京和天津均未有新生代煤。

1.5 東北地區新生代煤炭資源分布

東北地區的新生代煤炭資源占全國第2位，即僅次于西南地區。但東北區的新生代煤系中有年老褐煤及氣煤和長焰煤，以撫順煤田開發最早，如老虎臺礦建成于1907年，從其煤化程度判斷為氣煤。在吉林省和黑龍江省也都有古近紀、新近紀煤，但以黑龍江省的探明地質儲量占多。

1.5.1遼寧省新生代煤炭資源分布

遼寧省新生代煤主要生成于古近紀，其中以撫順的煤化程度最高，主產氣煤和長焰煤，儲量豐富且為優質陸相沉積煤系，其氣煤是鞍鋼的優質配煤煉焦原料之一，優點是能提高焦油和煤氣的產率，同時還可避免焦爐推焦時膨脹壓力過高而影響出焦的困難。另外還有沈北煤田和沈南紅陽永樂煤田2處的古近紀41號長焰煤和褐煤，探明地質儲量分別為102 907.9 萬t和20 723 萬t，前者早已建礦生產，后者尚待開發利用。

(1)撫順煤田。主要產有西露天礦42號長焰煤、龍鳳礦45號氣煤、老虎臺礦44號氣煤。其中，老虎臺礦與龍鳳礦的探明地質儲量分別為35 374.5萬t和10 185.7 萬t，西露天礦的探明地質儲量為24 419.9 萬t，全礦區的探明地質總儲量達91 127 萬t，因其煤系下部分布有玄武巖和凝灰巖，其煤化程度高于其他新生代煤。

(2)沈北煤田。生成于古近紀，有蒲河、前屯、清水和大橋等11個井田，探明地質儲量超過10 億t(102 927.9 萬t)，其中較大的有望花井超1.7 億t、古城子井近1.46 億t和大橋礦超1.1 億t等，為陸相沉積煤田，其中以41號長焰煤為主，但也有不少52號褐煤。

(3)沈陽紅陽煤田永樂礦區。位于沈陽市西南部,距長(春)大(連)線車站約10 km處。全礦區探明地質儲量約為2.07 億t,為古近紀52號褐煤或41號長焰煤,具有較好的開采利用價值。

1.5.2吉林省新生代煤炭資源分布

吉林省的新生代古近紀煤產區主要包括琿春、梅河和舒蘭三大礦區，主產41號長焰煤和52號褐煤。舒蘭礦區有8對生產礦井，梅河礦區共有13個井田且被核定為41號長焰煤；琿春煤田的城西礦為52號褐煤，英安和三道嶺礦均為41號長焰煤。全省共有古近紀煤的探明地質儲量近10 億t,其中琿春礦區達5 億t以上即在全省占比最大，梅河礦區儲量超1.4 億t，舒蘭礦區煤的灰分高但儲量也大于2.7 億t，各礦區均為陸相沉積煤田。

1.5.3黑龍江省新生代煤炭資源分布

黑龍江省新生代煤以形成于古近紀時期的褐煤為主，其下部也出現長焰煤。全省共有探明地質儲量近36 億t，其中以雞東縣平陽-密山礦區的探明地質儲量最多，達22.886 億t；其次為虎林煤田，其儲量也超過10 億t；居全省第3位為鶴崗東煤田，其儲量為14 564.9 萬t；另外還有探明地質儲量3 700 萬t的樺川平原煤田。全省古近紀煤田為陸相沉積且以產褐煤為主,目前已有虎林煤田正在建設礦井以供當地坑口電站使用。位于哈爾濱市依蘭區的依蘭煤田也在古近紀時期形成,探明地質儲量不詳,但在《國有煤礦和國有重點煤礦選煤廠基本情況》中表明,到2005年底的依蘭露天煤礦尚有剩余可采儲量4 322 萬t,另有依蘭二礦斜井可采儲量1 403 萬t,煤類為41號長焰煤。產煤主要供哈爾濱煤氣廠生產以甲烷為主的城市煤氣。

2 中國主要新生代煤系的煤質特征評價

中國各地區、各時代形成煤的地質條件變動及煤系的沉積和成煤植物種類等大多十分復雜，故與其煤質的不穩定性變化密切關聯。由于新生代煤系的沉積時間最短，因此多以低煤化度的褐煤為主，但其中不少煤田下部由于有玄武巖和凝灰巖而導致部分變為長焰煤和氣煤。其中褐煤的占比最高，約占新生代煤的80%以上；41號長焰煤不足12%，氣煤占比很小。但新生代褐煤只占全國褐煤儲量的20%左右，其余80%左右的褐煤則為以賦存于蒙東地區為主的早白堊世煤系。

2.1 西南區新生代煤系的煤質特征

西南地區的新生代煤系主要分布于云南省，少數分布于四川省，西藏的新生代煤不發達即未見有可采煤系，貴州省和重慶市均未見新生代煤。

2.1.1云南省新生代煤系的煤質特征

從地域分布特征分析，我國新生代煤田的探明地質儲量和查明資源儲量均以云南省最多，且多為新生代后期的漸新世(統)時期形成的51號褐煤，主要分布在滇北、滇東、滇南和滇西(如保山)等地區的大型含煤盆地內，埋藏淺，多適于露天開采，其他分散的100多個小盆地中也賦存有適于露采的小型煤產地。據統計，云南省約有1/4新生代煤的St，d在3%以上，表明其賦存有海陸交互相沉積的高硫煤。原煤的Vdaf有不少在50%～55%，Qgr，ad多在17 MJ/kg以下。

(1)昭通煤田。屬特大型的51號褐煤煤田，煤系從上到下含M1、M2、M3可采煤層，其中M2為主采煤層，可采厚度一般在35～95 m，共劃分為海子、荷花和諸葛營3個勘探區，其中以荷花區的勘探程度最高。礦井設計總能力3 000萬t/a，供露天開采。昭通褐煤中的含水量可達60%～66%左右，是我國最年輕的褐煤，Mad平均約14%，Ad在15%～33%，Vdaf在55%～60%，硫分變化大，St，d在0.30%～3.00%波動，但仍多為陸相沉積煤田，因其水分大、灰分較高、熱值低又不能洗選，建議可采用低水分、低硫分、高熱值和高灰熔融性的煙煤(如Vdaf>30%的1/3焦煤及氣煤等)經科學配煤后供坑口電站使用。

(2)小龍潭煤礦。省營煤礦中共有鳳鳴村、可保、先鋒和小龍潭4個褐煤礦區，其中以小龍潭煤礦開發最早、產量最大，其勘探煤樣的平均Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qgr,ad分別為10.14%、8.39%、48.98%、1.21%和22.64 MJ/kg,由于不能入選,故其商品煤樣的質量明顯降低。其上述各指標的平均測值分別為21.7%、17.6%、50.7%、2.73%和17.5 MJ/kg,產煤主要供當地的解放軍化肥廠作為第1代魯奇氣化爐用煤，以生產各種氮肥為主。

(3)先鋒煤礦。煤質上優，產煤主要供當地定點坑口電廠使用，目前正擴建300 萬t/a的露天礦并配建20 萬KW·h的電廠和5 萬t/a的半焦廠。主要煤質特征如下：煤層煤樣的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qgr,ad的平均測值分別為19.6%、7.7%、49.1%、0.58%和21.4 MJ/kg，焦油Tar，d平均為12%，灰熔融性軟化溫度為1 394 ℃。先鋒煤是全國少有的優質褐煤之一，可用作生產烯烴的優質原料。

(4)可保煤礦。為云南省原國有重點煤礦并經原煤炭部牌號核定的唯一新生代褐煤礦區，到2005年底尚有剩余可采儲量1 581萬t。煤層煤樣的浮煤Vdaf為55.4%～57.4%，平均56.4%，PM<16%，為最年輕的51號褐煤，其商品煤的核定結果與煤層樣基本一致，為新近紀時期所形成。產煤多適于附近工礦企業作為燃料使用。此外，其勘探區煤層樣的Mad、Ad、Vdaf、St，ad和Qgr，ad平均測值分別為12.2%、15.5%、55.3%、1.44%和14.6 MJ/kg，其灰熔融性軟化溫度大于1 400 ℃，適于作為固態排渣的氣化爐和煤粉鍋爐的燃料或煤化工原料，但為了確保使用成本的可行性，建議在使用前注意其HGI測值是否低于40。

(5)云南新生代煤的其他主要勘探區和基建處。從云南省新生代褐煤資源分布特征分析，儲量較大的生產礦區、勘探區和基建處主要分布在昆明市周圍的東部和南部等地區，現將其煤質情況分述如下：① 蒙自煤田?？刹?～3層煤的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad測值分別為14%～16%、24%～26%、60%、5.7%～6.1%和15.47～17.14 MJ/kg。由于其為特高硫分煤且不同煤層的黃鐵礦硫含量波動較大，灰熔融性軟化溫度(ST)波動于1 210～1 340 ℃，ST變化幅度較大。其Cdaf、Hdaf分別為65%～66%、5.1%～5.3%，腐殖酸產率高達36%～45%，表明其為新近紀時期的海陸交互相煤田，產煤作為燃料或煤化工原料時，應為優先考慮煙氣或燃氣的降硫和脫硝以及HGI測值是否低于40的問題。② 跨竹煤田。其山心村井田的勘探煤層樣的檢測結果如下：Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad分別為10%～12%、15%～30%、56%～60%、3%～5%和17.35 MJ/kg，其中硫分最高的M3-1層其St，d高達5%～8%，但最低的上煤層平均St，d僅為1.5%，由此表明該煤田也是以海陸交互相形成的新近紀51號褐煤為主，但其上部煤層形成時因海水已基本退出而硫分不高。由于熱值低及褐煤在長途運輸時極易產生自燃現象，因而不能長途運輸供其他地區的廠礦使用。③ 姚安煤田。探明地質儲量超過3 億t，3層可采煤層的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qgr，ad的測值分別為14%～16%、22%～26%、55%～57%、1.0%～3.0%和17.31 MJ/kg，腐殖酸產率為28%～33%，也屬新近紀的51號褐煤，其主要用途也是作為當地工礦企業及民用燃料為主，生產時以高低硫煤層的配采較為合適。Cdaf在60%～68%，Hdaf為5.1%，灰熔融性軟化溫度(ST)為1 200～1 270 ℃，有利于作為液態排渣的氣化爐和非發電的工農業鍋爐使用。此外，還有羅茨和曲靖越州礦區以及龍陵鎮安、楚雄呂合等礦區，其煤質基本與上述礦區相似。產煤也主要供當地工礦企業使用，若熱值過低則可采用其他地區符合要求的年輕煙煤配合使用。

(6)宜良鳳鳴村礦區?？陕短扉_采的煤層7層，礦區內的可保煤礦早已建成投產。鳳鳴村煤礦還建有井工礦和露采礦2處，年產煤60 萬t左右。礦區煤層樣的Mad、Ad均值、Vdaf、St，d和Qnet，ar分別為11.3%～12.5%、20.0%、50%～55%、1.52%～3.30%(均值2.60%)和16.73～19.24 MJ/kg，Cdaf和Hdaf分別為63.6%～66.7%、5.45%～6.00%，屬于低碳高氮的低階51號褐煤，使用時也要注意脫硫、脫硝等問題，結合用戶需求也可配入其他地區的優質動力用煤以供使用。

2.1.2四川省新生代煤系的煤質特征

四川省的主要新生代煤田為位于川南的鹽源(縣)煤田，2個主采煤層的煤質相近，Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qnet，ar的測值分別為13.5%、32.6%、49.6%、0.56%～1.24%、16.73～18.62 MJ/kg。煤灰中SiO2、Al2O3含量分別>60%、>25%，CaO在10%左右，MgO>3%。系以酸性成分為主的較高熔融性溫度的煤灰，推算其ST可大于1 350 ℃，適合于固態排渣的氣化爐和工業鍋爐，以生產城市煤氣或合成氣，后者可生產各種氮肥，也可用于生產烯烴等煤化工原料。此外，昌臺煤田原煤的Mad、Ad、Vdaf、St，d和Qnet，ar平均值分別為15.0%、25.0%、>55%、0.60%和17.08 MJ/kg，昌臺煤的煤化程度略高于鹽源褐煤，兩者均為低硫煤，具有較高的環境效益和經濟效益，但均需待建井和生產后以證明其煤質穩定性和可磨性等指標的適合性。

2.2 中南區新生代煤系的煤質特征

中南地區廣西自治區的新生代煤田以褐煤為主，部分為長焰煤，其中以百色煤田的長焰煤居多。廣東省有茂名和高州2個新生代煤田，均已采完或儲量太少。海南省的新生代煤是以高灰或高硫煤為主，產煤以供當地工農業及民用燃料使用。

2.2.1廣西自治區新生代煤系的煤質特征

區內的百色、南寧、那龍、稔子坪等煤田或煤產地的煤質特征如下：稔子坪礦煤的揮發分、含油率、發熱量均高，硫分大于3%，透光率大于80%，焦油產率比一般新生代41號長焰煤還高。據了解，該新生代煤田不完全由高等植物形成，可能還有不少的腐泥成分。百色、稔子坪和東筍、公簍等長焰煤的Cdaf在73%～76%，而Odaf均低于20%，稔子坪礦為42號長焰煤。南寧煤田的碳低、氧高，基本均為褐煤。但總的趨勢是長焰煤的Qgr，daf明顯高于褐煤，因而長焰煤、褐煤的經濟效益有明顯的不同，但其用途基本相似。

51號褐煤在洗選時很易粉碎而泥化，即不能使其通過洗選而減灰及降硫。此外，對某些低灰、低硫的年輕褐煤則可用于制造活性炭和炭分子篩，如早白堊世的大雁褐煤的灰分低、空隙率高且炭分子篩已被成功制造，利用扎賚諾爾褐煤也曾研制活性炭?？傊?，對于質量差的褐煤，其最合理的用途是作為礦區附近的工農業或民用燃料，但高硫煤使用時如何合理有效降硫則為需注意的核心問題。

2.2.2海南省新生代煤系的煤質特征

海南儋縣長坡煤礦的原煤煤芯煤樣的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qnet,ar分別為10.4%～10.8%、28.3%～37.0%、3.72%～4.72%和14.6～16.45 MJ/kg，Tar，d為6.0%；浮煤Vdaf為52.0%，St，d為2.60%～3.03%，為典型的51號褐煤。長昌煤礦的煤芯樣原煤Mad、Ad、Vdaf和Qnet，ar分別為7.15%、51.2%、50.4%和12.54 MJ/kg，浮煤的St，d為1.08%，Tar，d為5.1%，Cdaf和Hdaf為68.2%和6.5%，原煤是典型的特高灰、較高硫的51號褐煤。

2.3 華東區新生代煤系的煤質特征

華東區除山東省有新生代煤以外，其他六省市均未發現新生代煤，即山東省是華東區唯一的新生代煤產地。山東省新生代煤系主要分布在煙臺市的黃縣龍口煤田以及儲量較小的五圖煤礦，兩者均為古近紀時期所形成。梁家礦、北皂礦均經牌號核定為41號長焰煤，洼里礦則為52號褐煤。

全省古近紀煤的生產礦井主要煤質指標和勘探煤層樣分析結果分別見表1、2，其中昌樂五圖礦另有油頁巖4.2 億t。目前，全省產煤除部分外銷供福建外，主要供當地電廠發電，而部分則供龍口玻璃廠的發生爐煤氣以作為燒制玻璃制品的優質氣態燃料。

表1 山東省古近紀煤的生產礦井主要煤質指標Table 1 The main coal quality indicators of Paleogene coal with production mine in Shandong province

從表2看出，浮煤的Cdaf含量以梁家礦最高，其次為北皂礦，最低為洼里礦，后者的Cdaf僅72.69%，而Odaf以洼里礦煤最高，為18.9%，PM>30%，故洼里礦新生代煤為52號褐煤。在2個長焰煤礦中，梁家礦的Odaf含量為15.7%，低于北皂礦的Odaf含量17.0%，表明兩者雖為同一煤類，而梁家礦的煤層埋深程度可能更深一些。至于五圖礦長焰煤的Cdaf僅72.28%，究其原因可能是由于其有機硫含量部分替代碳和氫的含量，使其Cdaf和Hdaf含量同時降低。全省除了洼里礦及其附近的桑園礦和洼東礦為52號褐煤之外，其余梁家、北皂和五圖礦均為41號長焰煤。五圖礦洗選后浮煤的St，d仍高達3.28%，表明其硫的成分以有機硫為主，故無法通過洗選以大幅降低硫分。其他各礦煤經洗選后也均可用作生產蘭炭的優質原料煤，而蘭炭可作為高爐噴吹的冶金燃料或生產各種合成氣的原料?？傊?，龍口的新生代煤系為低灰、低硫且熱值也高的優質煤，具有很好的環保效益和經濟效益，但洼里礦的褐煤不宜進行長途運輸而僅供附近地區合理使用。

表2 山東省古近紀勘探煤層樣分析結果Table 2 Analysis results of Paleogene coal seam samples from tertiary exploration in Shandong province

2.4 華北區新生代煤系的煤質特征

華北區沉積的新生代煤主要分布在河北和內蒙古，以古近紀時期形成的為主且全為陸相沉積煤田，煤的硫分較低但儲量較小。

2.4.1河北省新生代煤系的煤質特征

河北省的新生代煤田主要分布在保定市和張家口市兩處，其新生代年老褐煤的探明地質總儲量不到7 500 萬t，兩處的煤質特征如下：

(1)保定市淶源縣斗軍灣煤礦的煤層樣原煤Mad、Ad、Vdaf、St,d、Qnet,daf的測值分別為4.6%～4.9%、19.2%～32.6%、58.5%、0.68%～1.53%和26.93 MJ/kg。浮煤PM為15.2%～22.6%,Mad、Ad、St,d、Vdaf分別為11.2%、10.3%、0.92%、57.7%。煤灰成分中SiO2、Al2O3和Fe2O3、CaO、MgO含量分別為41%～57%、15.4%～20.4%、0.4%～13.4%、10.9%、2.5%～4.0%,推算ST在1 300～1 350 ℃。斗軍灣煤除可供工業、農業燃料以外,也可作為生產合成氣及城市煤氣的原料,其優點是煤的硫分較低,具有較好的環境效益和一定的經濟效益。

(2)張家口地區的新生代煤主要分布于張北煤田，探明地質儲量4 859.1 萬t，1970年曾建井生產，后因井下水大而停產。該處煤層原煤的水、灰變化較大，一般Mad和Ad分別為5.5%～25.1%、10.8%～47.3%，Vdaf為40.9%～49.2%，St，d變化于0.48%～3.20%，Qnet，ar為18.72 MJ/kg。煤層樣的腐殖酸產率為11%左右，屬52號褐煤，其浮煤Vdaf均低于50%(42.6%～49.6%)，St，d為1.12%～3.25%，比原煤的St，d還有所增高。但該處只有解決地下水位過高的問題后才能進一步考慮其開發和利用的可能性。

2.4.2內蒙古自治區新生代煤系的煤質特征

(1)集寧馬連灘煤田。馬連灘煤田的主要煤質指標見表3。由表3可知，原煤和浮煤的Vdaf平均都在45%以下，Cdaf在73%左右，Hdaf較低，平均Hdaf約為4%，為52號褐煤；原煤硫分平均約2%，但浮煤的硫分降低幅度較小，表明煤中有較多的有機硫存在。原煤的Qgr，daf在29.90 MJ/kg以上，此為52號褐煤的主要標志之一，深部煤層可能出現41號長焰煤，建議對原煤進行洗選以減灰降硫。洗精煤可作為合成氣的原料以提高經濟效益，但須重視煤氣和煙氣的脫硫問題，以有利于減少對大氣的污染。

表3 集寧馬連灘煤田的主要煤質指標Table 3 The main coal quality indicators of Jining maliantan coal field

(2)武川流通號井田。井田主采煤層原煤樣的Mad、Ad、Vdaf、St,d和Qnet,ad的平均測值分別為7.3%、17.6%、44.7%、2.66%和21.28 MJ/kg。浮煤PM<30%,為51號褐煤,Mad、Ad、Vdaf、St,ad、Qnet,ad分別為17.3%、9.6%、44.8%、1.31%、20.61 MJ/kg,煤化程度低于集寧馬連灘褐煤。該井田開發后的利用途徑也與馬連灘煤相似。

2.5 東北區新生代煤系的煤質特征

東北地區的新生代煤為陸相沉積的古近紀時期形成，其平均硫分低至1%以下。其中遼寧省新生代煤的探明地質儲量達21 億t左右，其平均煤化程度均高于全國其他省、區的新生代煤。

2.5.1遼寧省新生代煤系的煤質特征

(1)撫順礦區。遼寧省新生代煤以撫順最為著名，其產煤類有氣煤和長焰煤2類，礦區新生代煤層樣的原煤分析結果見表4。從表4可看出，無論是氣煤或長焰煤，撫順礦區原煤的Mad和St，d均很低，灰分除龍鳳礦達20%左右外，其余兩礦的平均Ad分別為9.55%和11.26%。西露天礦長焰煤的浮煤揮發分稍高，老虎臺和龍鳳礦則依次略有降低，表明該3個礦的煤化度也有一定差異，如西露天礦為PM=72%的42號長焰煤，龍鳳礦、老虎臺礦則分別為GR.I=76的45號氣煤和GR.I=63的44號氣煤。上述各礦浮煤的St，d均比原煤的還有所增高，表明其原煤硫分以原始成煤植物中的有機硫為主。此外，其原煤灰分也很低，核定入選能力300 萬t/a的西露天礦動力煤選煤廠的精煤則主要供撫順電廠使用。

表4 撫順礦區新生代煤的煤層樣分析結果Table 4 Analysis results of coal seam samples from the tertiary coal in Fushun mining area

(2)沈北礦區。陸相沉積的新生代煤系探明地質儲量超10 億t的礦區有清水、蒲河、望花、古城子、新城子、前屯、洋河和大橋等11個礦井，其中蒲河、大橋、清水、望花等多個礦井均為41號長焰煤，其浮煤Cdaf>73%，Hdaf>5%，其他各礦井多為PM>30%的52號褐煤。礦區煤芯原煤樣的煤質特點如下：Mad平均在15%以下，Ad平均不超過20%，浮煤Vdaf多在41%～45%，St,d為0.31%～1.01%(平均約0.66%),為優質低硫煤;腐殖酸產率為1.5%～3.4%,平均僅2%左右。沈北新生代煤應以41號長焰煤為主,部分為52號褐煤,原煤灰熔融性軟化溫度(ST)多在1 300 ℃以上。全局生產礦井煤層原煤樣的Mad、Ad、Vdaf、St,d、Qgr,daf測值分別為9.28%、32.01%、40.69%、1.12%和31.13 MJ/kg，表明沈北煤田為除撫順以外的新生代煤中熱值及煤化程度最高者，但生產的毛煤Ad約達32%。

(3)沈南紅陽煤田永樂礦區。礦區原煤樣的Mad、Ad、Vdaf、Qnet,ar、腐殖酸產率分別為10.96%～13.9%、22.5%～33.6%、49.2%～49.5%、16.91～19.35 MJ/kg、4.9%,浮煤Mad、Ad、Vdaf分別為17.0%、11.4%和50.4%,由此初步判斷永樂礦區煤為41號長焰煤。

綜上可看出，整個遼寧省的古近紀陸相沉積煤中以長焰煤為主，氣煤與52號褐煤的占比較少，但今后應加大對永樂礦區的開發力度以滿足當地能源缺口的需要?？傊?，該省煤的主要特點之一是平均硫分大多不超過1.00%，屬于較優質的潔凈煤。

2.5.2吉林省新生代煤系的煤質特征

(1)舒蘭礦區。其煤質特征如下：原煤灰分較高，Ad多在25%～50%；Vdaf則達50%～60%，Qnet，ar多在12.54 MJ/kg左右，但St，d低至0.20%～0.50%；浮煤Vdaf可降至45%～50%，PM為33%～40%；蒙旦蠟多低于3%，屬于較老的52號褐煤。

(2)梅河煤田。有古近紀時代的13個礦井，其原煤Mad、Ad均較低，多在8%～13%、14%～25%，Vdaf在45%～50%，Qgr，daf多在29.27 MJ/kg左右，St，d在0.40%～1.0%，是典型的41號優質長焰煤，洗選后可用作生產烯烴及合成氣等廣泛用途。

(3)琿春煤礦。在英安、三道嶺、城西及五家子等8個礦井中，前兩礦為長焰煤，而其他各礦多為52號褐煤。

吉林省古近紀煤系的主要煤層煤質特征見表5。

表5 吉林省古近紀煤系的主要煤層煤質特征Table 5 The main coal seam characteristics of early tertiary coal in Jilin province

2.5.3黑龍江省新生代煤系的煤質特征

(1)鶴崗東部煤田。在黑龍江全省的新生代煤系中，以鶴崗東部煤田的煤化程度最淺且尚待開發利用。共采取47個鉆探煤樣進行測試，原煤平均Mad、Ad、St，d、Vdaf、Tar，d分別為16.2%～19.1%、25.1%～45.2%、0.40%、60.0%、8.1%～13.4%，Cdaf、Hdaf分別為68.3%～69.0%、5.2%～6.6%，初步判定為51號褐煤。

(2)雞東縣平陽-密山勘探區。其為黑龍江省最大的新生代煤田，有待后續開發利用。共采取15個勘探煤樣進行測試，原煤平均Mad、Ad、Vdaf、St，d、Qnet，ad分別為7.3%～12.9%、17.6%～33.8%、51.5%～69.9%、0.46%、19.95 MJ/kg，腐殖酸產率為7.7%～24.3%，也屬于褐煤類。

(3)虎林勘探區。產煤主要供當地新建的電廠發電用，平均Ad、St,d、Qnet,ad、Pd分別為26.4%、0.59%、19.60 MJ/kg、0.019%，為低硫的低階褐煤，具有較高的環境效益。

(4)哈爾濱市依蘭煤田。主要為形成于古近紀時代的41號長焰煤，其深部可能還會出現少量的氣煤，原煤平均Mt僅4.1%，Ad為15%左右，Vdaf達56%,St,d也低至0.30%,Qnet,ar為16.36 MJ/kg，是較好的氣化和動力用煤。此外，在依蘭縣達蓮河礦長焰煤的下部也發現有少量的氣煤，此與其煤層埋藏深度較大有關。在佳木斯-依蘭地塹以東區域也發現有一定的褐煤資源，但儲量情況尚待進一步探明。

綜上所述，黑龍江省新生代煤的平均煤化程度僅高于云南省的新近紀51號褐煤，比國內其他各省均低，但各類煤的平均硫分則多低于0.50%，少數在1%左右，是優質的煤化工用煤。

2.6 我國古近紀與新近紀煤的煤質特征

中國各地區、各時代形成煤的地質條件變動及煤系的沉積環境大多十分復雜，故與其煤質的不穩定性變化密切關聯。我國古近紀、新近紀煤的焦油產率差別較大，古近紀煤的平均鏡質組含量比新近紀煤的更高，古近紀煤的煤灰成分Al2O3含量高于新近紀煤，而新近紀煤的CaO含量更高。新近紀煤的灰熔融性軟化溫度明顯低于古近紀煤，說明古近紀煤在氣化和燃燒時不易結渣，而新近紀煤在氣化和燃燒時則易結渣。

中國新生代煤的主要煤質特點是全水分普遍較高，Mt大部在20%～50%；灰分和硫分變化較大，Ad從10%以下到50%左右均有，St，d從0.20%左右到7%以上均有，即以湖泊相的陸相沉積特低硫煤(St，d≤0.50%)到海陸交互相和淺海相沉積的St，d從大于2.0%至高于7.0%均有，但其主要與成煤地質條件變化有關；Cdaf和有效氫較低，加以其全水分較大，因此其煤的Qnet，ar普遍較低，但其中氣煤和長焰煤的平均發熱量依次高于褐煤，同時由于北方煤的煤化程度大多高于南方的新生代煤，故其熱值也有不同程度提高。

我國新生代古近紀、新近紀煤的平均煤質特征見表6。從表6中的工業分析、元素分析以及透光率等指標可看出，我國古近紀煤的類別以41號長焰煤為主，其次為52號褐煤，而撫順等個別煤田還出現有低灰、低硫的優質氣煤。古近紀、新近紀煤的煤巖顯微組分、腐殖酸產率、PM和煤灰熔融性軟化溫度之間的指標也均有明顯的區別，上述特征完全符合新生代煤的變化規律。

表6 我國新生代古近紀、新近紀煤的平均煤質特征Table 6 The average coal quality characteristics of early and late tertiary coal with the Cenozoic era in China

低階煤的焦油產率高低主要取決于其Hdaf值大小，但由于新生代煤中的氫含量高且同時氧含量也高，導致其相當量的氫在熱解過程中會使氫氧結合而生成大量無用的水，從而真正能產生焦油的氫則大幅減少，因而高氫煤的Tar，d產率就會降低，只有不與氧結合的氫才能產生較多的焦油產率。根據相關公式計算而得的新近紀與古近紀煤Tar，d產率分別為10.6%、14.4%，兩者的焦油產率有一定差異。

在研究新生代煤系的煤質變化規律時發現同一煤田的煤層埋藏越深，其Vdaf越小則表明其煤化程度越深。該現象與德國人希爾特(C·Hilt)1873年在研究德國魯爾煤田、英國維爾斯煤田和法國萊加煤田時發現的希爾特定律一致，即煤層每加深100 m則Vdaf平均降低2.3%，但由于不同煤田的圍巖透氣性好壞不同，因此不同煤田的煤層在每加深100 m時的揮發分降低程度即Vdaf變化梯度也不同，如撫順、大同、開灤煤田的Vdaf梯度分別為2.0%、3.3%、1%～2%。如在同樣新生代煤的龍口煤田中，埋深較淺的洼里礦煤的Vdaf高于埋深更大的北皂礦和梁家礦41號長焰煤。此外，在廣西新生代煤中，南寧煤田的埋深也遠低于百色煤田，所以前者為52號褐煤，后者為41號長焰煤。

我國新生代高硫煤多集中分布于西南地區儲量最大的云南省新近紀褐煤中，且有20%以上為St，d>3%的高硫煤。新生代51號褐煤的全水分較高、熱值低，很難脫水、脫硫和減灰且不宜單獨燃燒。我國將褐煤作為發電燃料時，對用煤的St，d要求不超過1.50%，而云南地區新生代煤中的硫分卻大多超過1.50%。采用動力配煤的方法，可提高新生代低階煤的熱值和灰熔融性軟化溫度，從而具有巨大的環境效益。如神東煤為高熱值的低灰、低硫煤，但其煤灰熔融性軟化溫度偏低，配以山西保德等石炭紀高灰熔融性和中等熱量的氣煤，在黃驊港建立配煤能力達數百萬噸的配煤場并遠銷國外后已創收巨大的經濟效益。為此建議對云南51號褐煤采取配煤、配采等多種有效措施以降硫、脫灰，以期起到提質增效的良好作用。

3 結 論

(1)中國新生代煤的資源分布地區不均，其探明地質儲量在280 億t左右，其中西南區約為163億t，占全國新生代煤的60%左右，而東北區、華東區等其他各大區也均有不同程度的新生代煤分布。按各省新生代煤的分布情況分析，以西南區的云南省最多，且該省的新生代煤中約有85%以上為新近紀煤。新近紀、古近紀煤分別占全國新生代煤的2/3和1/3左右。

(2)在新近紀時期，我國南方及東南沿海一帶的氣候潮濕、溫暖，特別是云南等地的高等被子植物生長茂盛并受印度洋季風的影響，形成以小龍潭和昭通等為代表的大型褐煤礦區和巨厚煤層，且埋藏淺，多適用于露天開采，有利于降本增效，同時大幅減少人員傷亡。在北方的古近紀時期則早已形成以撫順、沈陽、梅河以及山東龍口等以長焰煤為主、部分褐煤和少量氣煤為輔的巨厚煤層，其煤質較佳，具有更大的經濟效益。

(3)我國古近紀煤的類別以41號長焰煤為主，其次為52號褐煤，僅撫順等個別煤田還出現有低灰、低硫的44號和45號的優質氣煤。中國古近紀、新近紀煤的主要煤質特點是全水分普遍較高，灰分和硫分變化較大，從湖泊相的陸相沉積特低硫煤到海陸交互相和淺海相沉積的高硫煤均有；煤中Cdaf和有效氫較低，Qnet，ar也普遍低于其他時代形成的煤。

(4)新生代煤的煤質不穩定性與中國各地區、各時代形成煤的地質條件不同有關。古近紀、新近紀煤的煤巖顯微組分、腐殖酸產率、PM和煤灰熔融性軟化溫度之間均有明顯區別，古近紀煤的平均鏡質組、煤灰成分Al2O3含量均高于新近紀煤，而新近紀煤的灰熔融性軟化溫度明顯低于古近紀煤，表明新近紀煤在氣化和燃燒時更易結渣。陸相沉積的新生代古近紀煤以41號長焰煤為主，基本屬于St，d<1%(甚至<0.5%)的低硫煤，而云南等省新近紀褐煤有不少是海陸交互相或淺海相沉積，其硫分較高(St，d多在2%～7%)。但東北地區古近紀長焰煤的硫分普遍在1%以下，特別是吉林和黑龍江省古近紀煤的St，d幾乎多在0.5%～1.0%。

(5)在研究新生代煤系的煤質變化規律時發現同一煤田的煤層埋藏越深,其Vdaf越小則煤化程度越深,不同煤田的煤層Vdaf變化梯度也有所不同。

(6)我國新生代高硫煤多集中分布于西南地區儲量最大的云南省新近紀褐煤中，且有20%以上為St，d>3%的高硫煤。新生代51號褐煤的全水分大、熱值低，很難脫水、脫硫和減灰且不宜單獨燃燒。我國將褐煤作為發電燃料時，對用煤的St，d要求不超過1.50%，而云南地區新生代煤中的硫分大多超過1.50%，為此建議對云南51號褐煤采取配煤、配采等多種有效措施以降硫、脫灰，以期起到提質增效的良好作用。