关键词:风氧化煤；特征；腐植酸
三塘湖盆地淖毛湖矿区位于东准噶尔界山褶皱带（二级构造单元）内，出露的地层有石炭系（C）、侏罗系（J）、白垩系（K）、第三系（R）、第四系（Q），其中侏罗系地层为本区的含煤地层。
本区属半掩盖地区，地表覆盖了较薄的第四系残积及风积亚砂土，倾角大部分较平缓，局部较陡，长期以来，遭受了较强烈的风化作用，煤类为长焰煤及少量不粘煤、弱粘煤。
1 煤层的风氧化及风氧化带
风化带是煤的物理和化学工艺性质都发生变化的地带，可根据煤的宏观特征：如颜色、光泽、结构、构造、硬度等物理性质或煤层厚度变薄等特征来确定。氧化带是风化带之下较深处，以化学破坏作用为主，在此带内煤的化学工艺性质有所改变，而物理特征无改变或表现不明显。
本区是露天勘探区，靠近露头区煤层风氧化严重，风氧化煤已失去原有的工业价值，为了对煤层进行合理的利用，所以要圈定出风氧化带，还要求对风氧化带内煤层的腐植酸含量进行测定。
本区为一不对称向斜构造，由急倾斜变为平缓再变为较倾斜，本区Ⅱ9煤层结构简单，厚度差异较小，煤层顶底板岩性稳定，所以本文选择了具有代表性的Ⅱ9煤层作为研究。本区靠近东北部区域地层平缓，风氧化带区域面积也较大，西北部倾角较大，风氧化带区域面积较小。
我们对于煤层风氧化带深度的判断一般是从物理性质和化学性质等方面来判断的，物理性质上风化煤硬度低，污手，光泽暗淡，化学性质上通过对煤质的化验分析来确定的，通过对煤层水分、灰分、挥发份、透光率、固定碳、发热量等指标的化验来确定本勘查区风氧化煤的深度，在本勘查区内100米以浅的煤层都进行了腐植酸含量的化验，由于本区构造比较复杂，所以风氧化带的深度在各个区域也不尽相同。
本区的煤层中普遍含有较高的腐植酸，尤其是浅部的风化带煤层，含量相对更高，局部地区腐殖酸含量小于20%,大部分区域腐殖酸含量大于20%。腐植酸作为工农业生产中用途广泛的产品已引起日益高度的重视。因此该区煤层所含的腐植酸将会有很好的开发利用前景，也将给本地区带来可观的经济效益。
表1 风氧化带煤层腐植酸含量成果表
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2 风化煤的特征
本区风化煤比较明显的标志是发热量大幅降低，燃烧试验不燃或微燃，水分增高，透光率低，灰分偏高，腐植酸含量高。局部风化严重的煤层，腐植酸含量降低，甚至消失。随着风化煤由表及里，煤层的灰分减少，说明煤层风化的越厉害，灰分含量越高。而固定碳也越少，挥发份也减少。
风化煤上部呈浅灰色粉末状，因湿度大呈灰色煤泥，风干后呈碎粒状，碎片状，无光泽或光泽暗淡，下部呈深灰色碎粒或碎片状，光泽暗淡，垂直裂隙发育。通过对本区风化煤化验分析对比，发现风化煤水分、灰分、挥发份及氧元素水量较之未风化煤明显升高甚至成倍增长，发热量、碳元素及氢元素含量明显降低。
3 对影响风氧化带因素的认识
本次工作对所有钻孔100米以浅的煤层进行了腐植酸等有关风化带指标的测试，根据该资料，各采样点深度在45米以浅，其腐植酸、煤层灰分、发热量等煤质指标均与正常采样点有较大的差别，因此，根据化验资料, 本次工作风化带综合确定为地表以下45米。
(1)本区煤层风氧化带深度与上部残留煤系厚度有关，当残留厚度小时，煤层均遭风化，而当残厚大时，煤层风氧化情况依煤层顶部岩性而定。
(2)风氧化深度与煤层顶板和夹石岩性有关。若顶板为透水的砂岩类则风化较深，当煤层顶板为泥质岩类时，则风氧化较浅，如有的区域煤层顶板为10.00m的砂质泥岩，煤层各项化验指标均正常。当煤层为复杂结构或夹矸为泥质岩类时，亦可起到保护或减轻煤层的风氧化作用。煤中含炭质泥岩夹矸，上部煤层遭风化而下部煤层的煤质正常。
（3）通过野外观察，风氧化煤的顶板岩性一般为浅黄色砂岩，胶结较差，故煤层与外界接触多容易风化。若是煤层顶板为灰色泥岩，则煤层一般不会风化。
此外一般煤的变质程度越低，抗风化能力越差越易风化，煤层风化还与煤的组成成分有关,丝质组孔隙度大,易于吸附地层中的游离氧，当煤层遭受外营力作用被挤压破碎，破碎带内水分增加，游离氧亦随即增加，于是产生以氧化作用为主的化学风化作用。
4 风氧化煤对地层的影响及用途
风氧化煤里含有大量的腐植酸，会对所接触的岩层的矿物成份造成直接的影响。一般风化煤的下伏岩层中会含有大量的高岭石，高岭石是在酸性水溶液的作用下由长石和其它铝硅酸盐矿物分解而形成的。酸性孔隙水是高岭石稳定存在的必要条件。所以在其上面的煤层产生的腐植酸沿着裂隙进入到下伏地层使得它们在酸性条件下大部分长石转化成高岭石。
煤层风氧化后，不仅煤的原始结构、构造遭到破坏，煤的物理化学性质发生变化，从而失去原有的工业价值，而且还会改变开采工程地质条件，所以在煤田地质勘探的各个阶段，都要确定煤层风氧化带的深度，尤其是最终勘探阶段，风氧化煤里含有大量的腐植酸，可以作为很好的肥料，此外风氧化煤还有其他多种用途，本勘查区的风氧化煤，靠近露头区的风化煤可以作为很好的肥料，而比较靠近深部的风氧化煤具有一定的热值，可以满足普通家用的燃料，所以研究本区风氧化煤，可以对资源进行合理的回收和利用。
参考文献
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论文作者:李祥
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷21期
论文发表时间:2020/3/14
标签：煤层论文; 灰分论文; 腐植酸论文; 含量论文; 顶板论文; 物理性质论文; 化学性质论文; 《建筑实践》2019年38卷21期论文;