煤岩与煤质特征

一、国内外资源状况

(一)世界煤炭资源状况

截至2009年底，全球煤炭探明可采储量8260亿吨，静态可采年限119年。其中，美国、俄罗斯和中国煤炭探明可采储量位居前三位，分别为2384亿吨、1570亿吨和1145亿吨，三国煤炭探明可采储量共计占全球份额的61.8%(表1)。

表1 2009年世界煤炭探明可采储量

资料来源:BP Statistical Review of World Energy，2010

(二)我国煤炭资源状况

截至2009年底，我国煤炭查明资源储量13096亿吨，比上年净增632亿吨，增长5.1%。其中，勘查新增561亿吨矿区数8932个，资源量、基础储量和储量分别为9907亿吨、3189亿吨和1636亿吨炼焦用煤查明资源量为2960亿吨，资源量、基础储量和储量分别为1821亿吨、1139亿吨和579亿吨。炼焦用煤主要集中在山西省，查明资源量和储量分别占全国的52.7%和57.6%。全国煤炭查明资源量增长较大的省(区)包括新疆维吾尔自治区(216.0亿吨)、内蒙古自治区(52.7亿吨)、宁夏回族自治区(12.8亿吨)、贵州省(11.9亿吨)、甘肃省(10.9亿吨)。煤炭储量和查明资源量主要区域分布如图1和图2所示。

图1 2009年我国煤炭储量地区分布

图2 2009年我国煤炭查明资源量地区分布

二、国内外生产状况

(一)世界煤炭生产

2009年，全球煤炭产量为34亿吨标准油当量，煤炭产量位居前七位的国家有中国、美国、澳大利亚、印度、印度尼西亚、俄罗斯和南非，以上7个国家煤炭产量共计占全球总产量的87.1%(表2)。

表2 2009年世界各国家或地区煤炭产量统计

续表

资料来源:BP Statistical Review of World Energy，2010

(二)我国煤炭生产

2009年，我国煤炭产量为30.6亿吨，与2001年相比，产量年均增幅15.2%，平均每年新增产量约2亿吨。与2008年相比，2009年新增煤炭产量3.5亿吨(图3)。

图3 2001～2009年我国煤炭产量统计

三、煤炭需求及展望

(一)世界煤炭资源消费状况

2009年，全球煤炭消费32.8亿吨标准油当量，与上一年相比，减少0.8%。全球主要煤炭消费国家为中国、美国、印度、日本和南非，这5个国家消费总量共计占全球份额的74.9%。其中，中国煤炭消费15亿吨标准油当量，占全球份额的45.9%(表3)。

表3 世界主要国家2009年煤炭消费及生产状况

资料来源:BP Statistical Review of World Energy，2010

注:中国生产和消费数据严重失真，2009年中国煤炭净进口1亿吨，表中对中国数据进行了修正。

(二)我国煤炭资源消费情况

2009年，我国煤炭表观消费量为31.6亿吨，其中净进口1亿吨，由原来的煤炭出口国转变为进口国。以2001年为基期年，煤炭资源表观消费量年均增长18.1%(图4)。

图4 2001～2009年我国煤炭表观消费量统计

四、国内外煤炭贸易状况

(一)世界煤炭贸易情况

受全球经济危机影响，欧美地区煤炭资源需求量萎缩，但以中国为代表的新兴经济体经济企稳恢复较快，对煤炭资源需求量增加，总体平衡了全球煤炭资源需求总量。2009年，全球煤炭出口量与上一年持平，为9.3亿吨，主要出口国家分别为澳大利亚、印度尼西亚和俄罗斯，位居前三位(表4)。

表4 2002～2009年世界煤炭贸易量(出口)

资料来源:www.coalportal.com，IEA

注:*为预测数值。

2009年，全球煤炭进口量与上一年持平，为9.3亿吨。传统进口国家为日本、韩国、印度等亚洲主要经济体。随着中国经济持续发展，从煤炭净出口国转变为净进口国，且增量较大，2009年中国内地进口煤炭1.37亿吨，净进口约1亿吨，成为世界主要煤炭进口大国(表5)。

表5 2002～2009年世界煤炭贸易量(进口/入境)

资料来源:www.coalportal.com，IEA

(二)我国煤炭进出口情况

2009年，我国共计进口煤炭1.32亿吨，进口费用共计109亿美元，分别同比增长3倍和2.9倍。其中，从澳大利亚、印度尼西亚、越南和俄罗斯4个国家进口煤炭超过千万吨，且从俄罗斯进口量由2008年的不到78万吨一跃上升到1208万吨，同比增长15倍(表6)。

表6 2005～2009年我国煤炭进口主要来源

资料来源:中国海关统计年鉴，2005～2009

2009年，我国煤炭出口2240万吨，出口总金额23.7亿元，同比下降51%和55%。主要出口/出境国家和地区中，日本、韩国和我国台湾地区位列前三位，3个国家和地区出口煤炭量和出口金额都占全部出口量和金额的95%。煤炭进出口贸易由顺转逆，从2008年的65.6亿美元贸易顺差变为2009年的79.7亿美元贸易逆差(表7)。

表7 2005～2009年我国煤炭出口/出境主要流向

资料来源:中国海关统计年鉴，2005～2009

图5 2000～2009年我国煤炭进出口情况

五、国内外煤炭价格变化

(一)世界煤炭价格

受全球经济危机影响，世界煤炭价格2009年有所回落。其中，西北欧标价和美国发电用煤到货价下跌约53%和41%受中国、印度等国家对能源强劲需求影响，日本炼焦煤和动力煤到岸价下跌幅度较小，分别为7%和10%(图6)。

(二)我国国内煤炭价格

受经济危机影响，以秦皇岛港口大同优混、山西优混和山西大混为指导价格的煤炭价格分别从2008年7月21日的1050元/吨、980元/吨和870元/吨最高点下降到2009年3月下旬的585元/吨、550元/吨和470元/吨的最低点。随后受国家大规模政策引导，到2009年12月28日，煤炭价格缓慢上升到810元/吨、770元/吨和660元/吨的水平(大同优混、山西优混价格参见图7)。

图6 1990～2009年国际主要市场煤炭价格

图7 2003～2009年国内秦皇岛港口煤炭价格

六、结论

1)2009年，煤炭资源全球供应相对较为平稳，欧美地区受经济危机影响需求有所下降，并拉低煤炭当地到岸价，降幅达50%亚洲地区受中国、印度等国家经济企稳回升的影响，煤炭价格的下降幅度有所减小。总体而言，全球煤炭贸易量与上年基本持平。

2)2009年，受国家大规模经济政策引导，我国国内对煤炭资源需求增速较快，增量较大，大量进口煤炭资源，年度进口量约1亿吨，成为仅次于日本的第二大煤炭资源进口国。国内煤炭产量同比增加3.5亿吨，国内煤炭价格从历史最高位降低一半后缓慢回升到2009年年底的810元/吨水平，总体保持了煤炭行业的健康发展。

(李瑞军)

济阳坳陷仅在车镇凹陷、沾化凹陷和临邑凹陷的局部发现中生代—新生代煤层，以侏罗纪煤层为主，古近纪煤层不太发育。

1.中生代侏罗纪煤层

主要发育在济阳坳陷的东北部，在埕子口凸起的东端也有发育，并且延伸到海域，西南局部钻孔见煤但未搜集到钻孔资料（曲古1井）。本次研究共搜集16个坊子组见煤钻孔（表5-4），含煤层数从1至11层，累计厚度1m至25.5m。最厚煤层在沾化凹陷东北端和埕子口凸起东端（河口区埕子口一带），老4井（老河口油田）2037～2440m井段坊子组含煤7层，最厚单层7.5m，累计厚度25.5m；桩古42井（桩西油田）4164.5～4460m井段，坊子组含煤7层，最厚单层6.0m，累计厚度23.6m。临邑凹陷南坡坊子组发育煤层，从曲古3—曲古1剖面看分布局限，曲古3 穿透坊子组未见煤，曲古1 见煤，分析曲古3向南过渡到鲁西隆起区特征与淄博一带相似。

图5-5 济阳坳陷石炭—二叠纪煤层等厚线图

图5-6 济阳坳陷石炭—二叠纪煤层残余厚度图

（据胜利油田地质科学研究院，2003）

图5-7 临清坳陷东部石炭—二叠纪煤层等厚线

虽然近年石油系统对坳陷区煤层进行了一些研究工作，但主要涉及晚古生代。侏罗纪煤层分布比较局限，除上述地区外，其他区域尚未见煤层发育。因此，对其所做的工作也较少，仅在临邑凹陷南坡曲古1井有煤层煤岩分析数据（表5-5）。

2.新生代古近纪煤层

济阳坳陷仅有4个钻孔发现古近纪煤层（表5-6），即车5井和大105井（车镇凹陷）、垦99井（沾化凹陷）、禹8井（临邑凹陷南坡）。煤层主要赋存在济阳群沙河街组四段，厚0.5～2.0m，但沾化凹陷垦99井沙河街组三段见煤层厚达4.0m。

车5井位于车镇凹陷西南端无棣凸起的东北侧，钻遇地层序列自上而下为：第四系、新近系、古近系、石炭系。古近纪地层为东营组、沙河街组，未见孔店组，沙河街组一至四段发育齐全，总厚700m（1605～2305m井段），在2300m深度处有厚0.5m的煤层，其下有4.5m厚的泥岩、砂岩、粉砂岩与石炭纪地层分界。

大105井位于凹陷中部、套尔河东侧，钻遇地层序列自上而下为：第四纪平原组（0～298m），新近纪明化镇组（298～1064m）、馆陶组（1064～1580m），古近纪东营组（1580～1748m）、沙河街组一段（1748～1944m）、沙河街组二段（1944～2109m）、沙河街组三段（2109～2355.5m）、沙河街组四段（2355.5～2469m），石炭纪地层（2469～2600m未穿透）。在沙河街组四段顶部（2357～2359m），发育2.0m厚煤层，顶板为1.5m厚石灰岩，底板为泥岩、石灰岩。分析（542线、178线）沙河街组四段的分布情况，煤层应是自西南向东北方向延伸并变厚，但至大105井东侧可能尖灭消失，因为该井东侧的大11井和大古9井沙河街组未见煤层，但在古生代地层之上发育中生代地层并且发现坊子组煤层。

表5-5 临邑凹陷南坡部分钻孔煤岩显微组分

表5-6 钻井钻遇古近纪煤层厚度一览表

一、水分（M )

煤的水分分为两种，一是内在水分（Minh ) ，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ) ，是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分．全水分是煤的外在水分和内在不分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。

水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时，煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ，发热量降低100kcal/kg(大卡／千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ，结焦时间延长5 一10min .

二、灰分（A )

煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。灰是有害物质．动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1 % ，焦炭强度下降2 % ，高炉生产能九下降3 % ，石灰石用量增加4 % .

三、挥发分（V )

煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高，瘦煤、无烟煤挥发分较低。

四、固定碳质最（FC )

固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物，它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准，可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。

五、发热量（Q )

发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳／千克（MJ/kg ) ，常用单位大卡斤克，换算关系为：1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ／kg .为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（ Qnet,ar) ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量（ Qnet,ar) ，它能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下，空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg）左右．

六、胶质层最大厚度（Y )

烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大，容易结焦；冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求．

七、粘结指数（G )

在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，它是煤炭分类的重要标准之一，是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高，结焦性越强．

八、煤灰熔融性温度（灰溶点）

在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度（DT ）、软化温度( ST ）、流动温度（FT ) ，常用软化温度（ST ）来表示。灰熔融性温度越高，煤灰不容易结渣。因锅炉设计不同，对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低，直接关系到煤作为燃料和气化原料时的性能，煤灰熔融性温度低，煤灰容易结渣，增加了排渣的难度，尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉，煤灰熔融性温度要求较高。

九、哈氏可磨指数（HGI )

哈氏可磨指数是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能量下，磨碎成粉的难易程度。可磨指数越大，煤越容易磨成粉。在发点煤粉锅炉和高炉喷吹用煤，可磨指数是质量评价的一个重要指标。吉氏流动（ddpm)煤的流动度是表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度，是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热分解力学的有效手段，又能表征煤的塑性，可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标，用每分钟转动的角度来表示。

十一、增锅膨胀序数（CSN )

增塌膨胀序数是在规定条件下以煤在增祸中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性和塑性指标．增祸膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体的不透气性。

十二、焦渣特征（CRC )

煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8 个序号，其序号即为焦渣特征代号。

1——粉状。全部是粉末，没有相互粘着的颗粒．

2——粘着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。

3——弱粘性。用手指轻压即成不块。

4 ——不熔融粘结。用手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽．

5 ——不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清．焦渣上表面有明显的银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。

6——微膨胀熔融粘结。用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡．

7——膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。

8——强膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。

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