含煤废水处理

2024-07-25

含煤废水处理（精选10篇）

含煤废水处理篇1

0 引言

中国是水资源严重短缺的国家, 火力发电厂是用水大户, 也是污水排放大户。因此, 实现废水净化回用具有十分重要的意义, 而且还具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。当前, 火力发电厂生产运行过程中产生大量的含煤废水, 其主要来源于煤场喷淋防尘产生的渗漏水、输煤栈桥冲洗产生的冲洗废水、煤场雨水及输煤系统除尘排水。如何根据含煤废水的水质特点制定经济合理的处理方案, 既满足达标排放又满足回用的要求, 成为火电厂水工设计中的一个重要课题。

1 关于含煤废水

1.1 煤水组成

在火力发电厂中, 通常所说的含煤废水, 主要包括翻车机除尘排放水、煤场加湿冲洗水、栈桥冲洗水和煤场雨季雨水等, 这部分废水悬浮物浓度较高, 颗粒物细的多粗的少, 雨季水量较多一些[1]。在含煤废水中, 主要含有煤泥, 煤泥比重一般为1.5~1.6g/cm3, 煤泥中固体物质以无机组分为主, 主要成分为Si O2、Fe2O3、Al2O3、、Mg O、Ca O等[2]。

1.2 水质特点

通过测定, 含煤废水中SS (水中的悬浮固体浓度) 大约在900~4000 mg/L, COD (水的化学需氧量) 含量在300~2000 mg/L, SS粒径分布见表1, 煤泥不同粒径在10℃时静态沉降速度见表2。通过测定可知, 含煤废水中的主要污染物是SS, 即悬浮固体。

2 工程概况

江西某电厂规划容量为4×1000MW机组, 一期工程安装2×1000MW超超临界燃煤发电机组。输煤系统排入煤场煤泥沉淀池总水量每天450m3/d (未包括其他专业及煤场雨水回水等水量) 。根据环保要求, 排入煤泥沉淀池的污水应处理后回用。回用水中的悬浮物浓度不得超过100mg/L, 且悬浮物的颗粒度不得大于1mm。本工程共设2个条形煤场, 总长度290米, 宽280米。

电厂输煤系统排入煤场煤泥沉淀池总水量为450m3/d, 折算成每小时流量为18.75m3/h;另考虑部分煤场雨水回用, 按照降雨初期30分钟弃流量计算, 雨水量为526.32m3, 折算成每小时流量21.93m3/h, 以上两项合计共计40.68 m3/h, 同时考虑裕量, 处理规模设定为50m3/h。

3 煤水处理工艺选择

目前含煤废水的处理工艺大致包括两类[3]: (1) 过滤处理, 主要指微孔陶瓷过滤处理或超滤处理; (2) 化学混凝、沉淀、过滤处理。其中微孔过滤处理排水悬浮物小于70mg/L, 运行维护费用低但不能去除有机物等溶解物;超滤处理排水水质优良, 但对于输煤系统用水水质而言, 处理成本高, 必要性不大;化学混凝处理排水可以达到很好的效果, 同时可以去除部分有机物, 但运行费用较高。

针对本工程特点, 并结合以往工程实践经验, 现提出三种方案供比较选择, 分别是:方案一平流沉淀池工艺、方案二“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺、方案三成套一体化煤水处理工艺。

3.1 方案一:平流沉淀池工艺

本方案采用平流沉淀池处理含煤废水, 平流沉淀池具有构造简单、操作管理方便、对原水浊度适应性强等优点, 电厂输煤系统产生的煤水连同降雨产生的初期雨水一起进入平流沉淀池, 仅依靠平流沉淀池的自然沉淀去除煤水中的SS。平流沉淀池设计两座, 并排放置, 沉淀池有效水深取3.0m, 池内水平流速取15mm/s。计算得出单个池尺寸为长×宽×深=36m×4.5m×3m, 有效容积为486m3, 两个水池合计总容积为972m3。

3.2 方案二:“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺

本方案采用“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”处理含煤废水, 它是在平流沉淀池的基础上增加微孔陶瓷过滤段, 不需要另外增加用地, 但与平流沉淀池相比, 具有占地面积小、处理效果好、流程简单、运行维护费用低等突出优点[4]。工艺流程如图1所示:

本方案根据煤泥颗粒粒径分布情况, 选择规格为250mm×250mm×60mm的微孔陶瓷过滤板组装的微孔陶瓷过滤器, 微孔半径为40~60μm, 设计过滤水量负荷为0.1~0.2m3/m2·h。主要构筑物为平流式自然沉淀池、微孔陶瓷滤池与清水池, 三池顺流合建。过滤后的清水, 含悬浮物SS≤50mg/L, 水质达到回收循环利用标准, 微孔陶瓷过滤器投资约50万元。

3.3 方案三:一体化煤水处理设备

成套含煤废水处理设备是针对大中型发电厂含煤废水开发的一种先进、高效的成套设备, 该设备主要采用“混凝+斜板沉淀+过滤工艺”工艺, 同时该处理系统对混合、反应、沉淀、过滤以及对滤料的反冲洗系统等进行了合理的设计组合, 解决了含煤废水难处理的关键问题。其工艺流程如图2所示:

含煤废水首先进入调节池进行初步沉淀, 废水中大部份悬浮物在调节池中得以沉淀, 出水由污水提升泵提升经电磁流量计计量后通过管式混合器加药后进入煤水处理设备的变速混凝反应装置内, 即可在水力条件下产生物化反应和系列生化反应, 凝聚后的水进入层分离区, 并随水流流速的变化, 污水进行生化分解和沉淀, 初步处理达标后的水进入过滤池, 在通过无烟煤和石英砂滤层后水流入清水池, 清水池中的水由清水泵提升至用水点 (当设备反冲时, 清水泵作为反冲泵使用) , 设备出水水质达到净化回用的标准。

本方案选用两套处理量为50m3/h的一体化设备, 一用一备。设备总造价为: (1) 含煤废水处理设备:数量二套, 价格为85.6万元 (包括系统内的阀门、提升泵、反冲泵流量计、混合器、控制系统及管道等) 。 (2) 加药设备:数量二套, 价格为12.8万元 (包括系统内的阀门、计量泵等附件) 。

4 技术经济比较

对于以上三种方案, 分别从出水效果、占地面积、投资概算等方面进行比较, 三种方案各项指标对比见表3。

通过比较, 方案一虽然结构型式简单, 运行管理方便, 但在煤泥水流量大时, 出水水质无法达到要求;方案二在方案一平流沉淀池基础上增加微孔陶瓷过滤, 虽增加投资约50万, 但出水水质明显改善, 达到回用要求, 同时其维护管理方便, 年运行费用低;方案三的出水水质在三种方案中最好, 但造价也是最高的, 一次性投资高达160多万, 同时它的年运行费用也在20~30万左右, 且系统复杂, 维护管理费用高。

5 结论及建议

“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺和一体化煤水处理设备工艺均能满足本工程要求, 但“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺相比一体化煤水处理设备工艺具有明显的优势, 主要体现在以下几点:

(1) 采用“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺处理电厂含煤废水仅是在土建基础上加上“高效微孔陶瓷过滤器”的采购、安装费用, 整体投资比一体化煤水处理设备节省投资约40%。

(2) “沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺是一种纯物理自然过滤的方式, 在运行中不需要加药和反冲洗, 只需要在过滤池的运行周期达到后对滤池进行清灰还原, 平均每年清灰还原仅需要3~4次, 而且方式简便可行, 运行费用比一体化煤水处理设备运行少60%~70%。

(3) 虽然采用“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺处理后的水质不如一体化煤水处理设备, 但出水完全满足煤场喷淋用水要求, 是一种性价比很高的处理方式。

根据以上分析, 本工程最终选用第二种方案, 即采用“沉淀+高效微孔陶瓷过滤”工艺, 在运行中及时按要求进行清煤渣作业, 保持滤池正常的过滤功能, 可以保证出水水质满足环保要求及回收回用需要。

摘要：含煤废水是火电厂燃煤储运系统、地面及除尘后冲洗排放的废水, 属工业废水的一部分。含煤废水的处理回用对电厂实现废水零排放具有重要意义。通过某个实际工程, 对含煤废水处理回用的主要工艺即平流沉淀池、微孔陶瓷过滤、一体化煤水处理三种工艺进行了分析比较, 优选出适合现场条件、经济合理的处理工艺。

关键词：含煤废水,处理回用,零排放

参考文献

[1]马琼云, 陈洪涛, 毕政益.火电厂煤场排水循环利用可行性研究[J].华东电力, 2005, 33 (8) :76-78.

[2]李亚峰.高浓度洗煤废水治理方法的研究[J].环境保护科学, 1997, 23 (4) :11-14.

[3]高廷源, 陈巍.燃煤电厂废水回收利用技术研究[J].四川电力技术, 2004 (3) :7-10.

[4]狄平宽, 单忠健.煤矿废水的环境污染及其控制方法[J], 环境工程, 1989 (1) :14-17.

含煤废水处理篇2

高效煤水净化器在火力发电厂含煤废水处理中的应用

摘要：高效煤水净化器是一种集混凝反应、离心分离、重力沉降、动态过滤、煤泥浓缩于一体的高效废水净化设备.其较之传统含煤废水处理设备具有占地面积小,处理效率高,耐冲击负荷能力强,出水水质稳定等优点.文章主要介绍高效煤水净化器工作原理和特点及其在火力发电厂含煤废水处理中的具体应用,为高效煤水净化器能得到更为广泛的应用提供参考.作者：孔柱文胡淼 Kong Zhuwen Hu Miao 作者单位：佛山市德嘉电力环保科技开发有限公司,广州分公司,广东,广州,510075 期刊：广东化工 Journal：GUANGDONG CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：, 37(4) 分类号：X5 关键词：高效煤水净化器含煤废水废水处理

含煤废水处理篇3

关键词：变形环带；构造变形分区；地球动力学背景；煤系；中国含煤区

中图分类号：P61

文献标识码：A

文章编号：1678－1098(2009)04－0001－06

煤系形成与分布受古植物、古气候、构造古地理面貌等因素影响，煤系保存与赋存状况则受区域构造演化、煤盆地基底性质、聚煤期后构造变形控制。含煤区是聚煤期后的含煤构造单元，含煤区资源的开发利用价值和开采难易程度在很大程度上取决于后期构造变形性质、变形方式、变形强度。研究含煤区构造变形特征，总结其变形规律，划分含煤区构造变形分区，对于制定国家煤炭资源开发战略、指导煤田地质勘查与矿井生产具有重要意义。

1中国大陆构造基本特征

中国大陆是由欧亚板块南缘多个小陆块、库拉一太平洋板块西缘洋壳和印度板块北缘陆块拼合而成，晚古生代以前地壳构造演化受古亚洲地球动力学体系控制，中生代以来受特提斯和太平洋地球动力学体系联合作用，多期构造叠加与置换造就了复杂的构造面貌。中国大陆构造基本特征是：条块镶嵌，块小条长；板块(陆块)面积小，离散度高，基底固化不一，盖层发育不全；大陆构造变形受周边巨型板块运动控制，显示出高度活动性；造山带与板块(陆块)经历了多旋回复合演化，洋一陆转换过程复杂，板内变形方式多样；地壳变形具有时间上的“阶段性”和空间上的“分带性”。发育在这个拼合大陆上的煤盆地，不仅其成煤环境复杂，煤系形成后的构造变形同样强烈。

2中国含煤区地质背景

煤地质工作者将我国地史上7次较强聚煤期的煤系划分为华北、东北、西北、华南和滇藏含煤区(见表1，图1)。

2.1华北含煤区

北以阴山一图们造山带为界，南抵秦岭—大别造山带、西至贺兰山—六盘山逆冲推覆构造带，东达郯城—庐江断裂带，与华北板块相当。区内煤炭资源量约占全国的53％，会聚了64％的国有重点煤矿，煤炭产量居各含煤区之首。

华北含煤区基底为太古代一早元古代变质岩系，经历了迁西期(≥3 000Ma)、阜平期(3000～2800Ma)、五台期(2800～2450Ma)和吕梁期(2450～1800Ma)等多期次构造热事件改造而高度固结。中元古代一中三叠世为盖层发展阶段，聚煤作用发生在晚石炭世一早二叠世。中三叠世末期印支运动主幕拉开了华北板块分异演化的序幕。吕梁隆起带以西为古鄂尔多斯盆地，成煤作用为晚三叠世瓦窑堡期。东侧为山间河湖相非煤沉积。早一中侏罗世受太平洋板块向西俯冲的远程效应，太行山崛起，并成为分隔华北板块东、中部构造古地理的天然屏障。太行山隆起带以西为宽阔的古鄂尔多斯湖盆，沉积了以大同组、延安组为代表的煤系。东部岩浆活动强烈，火山活动间歇期有聚煤作用发生。中侏罗世末期一晚侏罗世，太行山以西强烈隆升，以东为火山盆地红色杂陆屑建造。早白垩世以来太平洋板块俯冲方向大变革，华北含煤区发生伸展断陷而持续沉降。

2.2东北含煤区

指天山—阴山—图们造山带以北的中国东北地区，成煤期主要为侏罗纪一早白垩世，其次是古近纪。区内煤层多，厚度大，结构复杂。煤炭资源量约占全国的8％，国家重点煤矿仅为全国的9％。

该区基底是华力西末期额尔古纳造山带、兴蒙褶皱带、松辽地块和佳木斯褶皱带。下三叠统为杂色陆相磨拉石建造，地层分布局限。早一中侏罗世为环太平洋活动大陆边缘一部分，中酸性火山活动强烈，火山间歇期沉积以北票组为代表的河湖相含煤岩系。晚侏罗世一早白垩世地壳发生大规模裂陷，北北东向大型断陷煤盆地广泛发育。以大兴安岭和嘉荫断裂带为界，自西而东有大兴安岭西坡盆地群、松辽盆地群和东部盆地群。三者原为统一盆地，自下而上为火山岩系→冲洪积粗碎屑→湖相含煤碎屑建造。晚白垩世一古近纪强烈的伸展裂陷作用使得大兴安岭盆地群解体，在北东、北北东向断陷盆地中形成古近纪煤系。

2.3西北含煤区

指被贺兰山一六盘山逆冲推覆带和康西瓦一秦岭一大别造山带所围限的中国西北地区。区内晚古生代煤系分布零散，早一中侏罗世煤层多，厚度大，分布广泛，煤炭资源量占全国的33％，国有重点煤矿仅为全国的3％。

西北含煤区囊括几个形成与演化史各不相同的构造单元。早古生代末柴达木陆块与华北板块拼合，祁连山区呈现“两坳夹一隆”(北祁连坳陷、南祁连坳陷、中祁连隆起)的构造古地理面貌。北祁连坳陷晚石炭世聚煤作用与华北板块相似，早二叠世煤系仅见于南祁连坳陷。印支运动后区内脱离海洋环境，早一中侏罗世南、北祁连断陷带接受河湖相含煤碎屑岩沉积。晚侏罗世以来在气候干燥条件下盆地充填了红层含膏岩建造。

塔里木板块四周为山系环绕，太古代一青白口纪基底变质岩出露于板块周缘山区。震旦纪一早石炭世为盖层发展阶段。晚石炭世东缘发生逆冲造山，中西部为昆仑北缘弧后盆地。三叠纪为断陷盆地红色碎屑岩沉积。三叠纪末羌塘陆块与塔里木板块碰撞，昆仑造山带形成。早一中侏罗世在周缘前陆盆地中沉积了厚达2000～3000m的河湖相含煤碎屑岩。晚侏罗世以来盆地经历了断拗转化(K－E)与稳定拗陷阶段(N－Q)，堆积物厚度达3000～8000m。

准噶尔陆块介于古西伯利亚板块与塔里木板块之间，四周被山系环绕。基底经历了多旋回造山运动，三叠纪末期统一成陆。早一中侏罗世陆块周缘造山带处于挤压间歇期，盆地舒张回沉，含煤岩系分布广泛、厚度巨大。晚侏罗世为红色碎屑岩建造。第四纪受印度板块向北挤压的远程效应，周边山系向盆内逆冲。

天山造山带夹持于准噶尔陆块与塔里木板块之间，由北天山中华力西期褶皱带、中天山隆起带和南天山加里东期褶皱带，以及镶嵌于其间的微陆块组成。北天山属于晚古生代准噶尔北缘古洋壳的一部分，晚石炭世增生到准噶尔陆块上，中一新生代与准噶尔陆块同步演化。中天山是早石炭世从准噶尔陆块分离出来的、北天山海槽南部的岛弧带，晚石炭世随准噶尔陆块与天山内部小陆块的拼合而隆起。晚石炭世南天山位于塔里木板块与天山陆壳之间的海槽及裂谷带上，早二叠世末随着塔里木板块与哈萨克斯坦板块碰撞而拼切到天山统一陆壳上。中一新生代天山主体一直处于隆起状态，侏

罗纪成煤作用仅限于哈密等一些上叠式盆地内，煤系结构与其南部的塔里木盆地、北部的准噶尔盆地的大体一致。

2.4华南含煤区

位于康西瓦—秦岭—大别造山带和郯城—庐江断裂带以南，龙门山—哀牢山断裂带以东。区内煤炭资源量约占全国的5％，却会聚了国家23％的重点煤矿。

华南含煤区囊括两个性质不同、发展历史迥异的大地构造单元——扬子板块与华南板块。扬子板块是华南含煤区相对稳定的构造单元，东南部边界以绍兴—四堡断裂带和郯城—庐江断裂带(南段)与华南板块相隔。太古代—晚元古代基底主要出露于板块周缘，经历了三期复杂的增生演化，晋宁运动使其褶皱变质而克拉通化。震旦纪一中三叠世为盖层发展阶段，包括3个海陆转换旋回，其中晚二叠世为主要成煤期。华力西期扬子板块与周围板块(陆块)相继碰撞，使其正式成为中国大陆板块的一部分。晚三叠世扬子板块发生分异演化，武陵山脉以西为大型近海盆地滨岸一海陆交互相含煤碎屑岩建造，东部为陆表海多堡岛含煤沉积体系。侏罗纪一白垩纪板块西部为大型内陆拗陷盆地，在于旱气候条件下沉积了红色碎屑岩建造。早侏罗世武陵山脉东部为小型断陷盆地含煤碎屑岩沉积，中晚侏罗世为断陷盆地河湖相碎屑岩建造。古近纪下扬子地区地壳伸展，在裂谷环境中沉积了厚达7000m的有机岩与膏盐岩。西南部前陆盆地堆积了含煤磨拉石。

华南板块以地质构造复杂、造山与伸展转换频繁、发展历史曲折而著称。其中，南岭地块为卷入早、中元古代陆壳的加里东褶皱带，志留纪末拼切到扬子板块上。早石炭世一晚二叠世为盖层发展阶段，在滨岸障壁坝—泻湖—潮坪环境中分别沉积了以测水组、龙潭组为代表的煤系。印支期以强烈挤压变形为特征。早侏罗世煤系分布局限，中侏罗世红层广为发育。晚侏罗世—早白垩世早期岩浆活动遍及岭南东半部，北北东向断裂控制着红色压陷盆地的发育和沉积过程。早白垩世晚期—晚白垩世早期断裂性质转化为张性一张扭性，盆地发生了负反转。

右江地块基底为加里东晚期褶皱带，华力西期在伸展背景中沉积了陆相磨拉石—滨海煤系—浅海碳酸盐岩—深海硅质岩建造，早—中三叠世火山灰流型与陆源碎屑型浊积岩广泛发育，印支运动主幕使得上古生界和三叠系发生强烈挤压变形，形成北西向巨型复式向斜，许多长寿断裂的压扭性走滑运动形成了挤压带、逆掩断层、推覆构造等代表性构造。此后该区结束了聚煤作用历史。

2.5滇藏含煤区

位于龙门山—哀牢山断裂带以西，康西瓦—秦岭—大别造山带以南。该区地壳经历了前特提斯(AnZ)泛非基底形成阶段、原特提斯(Z—D)、古特提斯(C—P)、中特提斯(T—K)和新特提斯(R)阶段大陆裂解、陆块会聚、俯冲、碰撞，形成了微陆块与结合带相间并存的构造格局。含煤区西部构造线呈东西向，山脉及水系大致平行于构造走向；向东构造走向急转为南北向，山脉及水系亦随之转动，成为著名的横断山脉；在急聚转换处，地壳遭受强烈挤压、抬升，河流下切，形成陡峻的“三江峡谷”，各构造单元被压缩成束状。再向南，各构造线、山脉水系等又帚状撒开，并与东南亚地区相应的构造单元衔接。

滇藏含煤区从晚石炭世到新近纪均发生聚煤作用，但复杂动荡的构造背景使得成煤环境极不稳定，煤盆地规模小，煤系含煤性与煤层赋存条件极差。

3含煤区构造变形

3.1煤系构造变形特征

3.1.1华北含煤区华北含煤区周缘为造山带和逆冲推覆构造带环绕，受煤盆地基底性质、周缘造山带、内部活动带和板块构造演化影响，煤系变形方式多样。晚二叠世末期西伯利亚板块与华北板块对接使得天山—阴山洋闭合，紧邻造山带的晚古生代煤系发生强烈收缩变形，形成紧闭—等斜褶皱、逆冲推覆构造和冲断等构造样式；板块内部煤系变形较弱，代表性构造是宽缓背向斜。中三叠世末期受秦岭造山带闭合的影响，煤系发生近东西向褶皱、冲断和挤压性层滑变形。自造山带向板内，煤系变形强度越来越弱，构造样式由强烈挤压作用下的大规模逆冲推覆构造、冲断构造及其伴生的层滑构造、劈理带，到中型中常褶皱和逆冲断层，乃至板内平缓—开阔褶皱和中小型逆断层、层滑构造。早—中侏罗世东西向挤压作用加剧了华北板块内部构造分异。祁连山陆块沿贺兰山—六盘山构造带向鄂尔多斯陆块逆冲推覆，山西断块、华北东部分别沿离石断裂带、太行山断裂依次向北西斜冲，逆冲带及其附近煤系变形强烈，产状陡倾、直立乃至倒转。断块内部宽缓褶皱变形为主，两期褶皱变形叠加在煤系中形成穹一盆构造，褶皱转折端发育中小型脆性断层和层滑构造。构造变形强度由东向西逐渐变弱。早白垩世地壳伸展变形强度自西向东逐渐加强，太行山以东成为渤海湾裂谷盆地的一部分，煤系伸展破裂和层滑运动活跃。以西的煤系发育小型高角度正断层和层滑构造。

3.1.2东北含煤区燕山运动主幕使早—中侏罗世煤系遭受挤压，形成北北东向短轴开阔褶皱、逆冲断层和褶皱冲断构造组合。晚侏罗世板内裂陷在断块内部形成小型地堑、半地堑和地垒。早白垩世地壳再次强烈伸展相继形成了二连、海拉尔、松辽等大型断陷盆地，古近纪煤系形态为同沉积向斜，且常被新生代断裂系统切割成菱形。

3.1.3西北含煤区祁连晚古生代煤系隔槽式褶皱是印支运动造成的。早—中侏罗世聚煤后，受羌塘陆块向欧亚板块拼贴的远程效应，煤系以断裂变形为主。新生代受印度板块向北俯冲的影响，塔里木板块深部岩石圈强烈收缩的表部构造效应是通过煤系强烈褶皱、冲断推覆、走滑等变形来调节的。在南北剖面上，塔里木盆地构造形态为“w”形，如今见于盆缘的直立煤层、倒转煤层、煤断夹块、陡倾煤层等即为大陆收缩变形的产物。盆地内部，煤系埋深达5000～8000m，挤压作用形成宽缓褶皱、北东向中小型断层。盆地中部以东西向大型隆起为核心发育同沉积褶皱。天山造山带上叠式煤盆地和准噶尔盆地煤系构造变形特征大体一致，即周边以强烈挤压形成的线状褶皱和上冲断层为特征，盆地内部以东西向大型隆起为轴，两侧煤系埋藏深，褶皱平缓，断层不发育。

3.1.4华南含煤区煤系以脆性破裂和复杂的层滑变形为主。相对而言，四川盆地内部煤系变形弱，盆缘强烈的逆冲推覆和大规模走滑运动使煤系剧烈剪切和冲断，形成线性褶皱和断裂构造。过度带发育复式褶皱和穹隆，伴随中小型断层和层滑构造。

3.1.5滇藏含煤区位于造山带的煤系以紧密线性褶皱和断裂变形为特征，部分卷入构造混杂岩中。断块内部煤系褶皱和层滑变形强烈，开采地质条件复杂。

3.2含煤区构造变形规律

(1)板块或陆块上的煤系变形要比板缘或造山带的弱板块(陆块)与造山带是大陆结构中相互依存、性质迥异的构造单元。前者既有基底，又有盖层，煤盆地以继承性演化为特色，因此既适合成煤，又利于煤系保存，构造变形弱。造山带煤盆地发

育在褶皱基底或其间的微陆块上，以侧向联合和断续演化为特色。由于基底活动性高，形成时代普遍偏晚，沉积环境动荡，盖层发育不完整，煤系变形强烈。煤系变形强度从板缘或造山带向板内逐渐变弱。

(2)盆缘煤系变形比盆内复杂，盆内变形具非均匀性聚煤期后构造变形是煤盆地自身破坏的动力地质过程。由于基底构成、构造属性和构造应力场性质、方向、作用强度与方式、持续时间的不同，同一含煤区不同部位的煤系变形强度和改造程度差别较大。盆缘煤系构造变形比盆内复杂而强烈，盆内有晚期断裂带通过的部位、褶皱紧闭部位、隔档式褶皱的背斜、隔槽式褶皱的向斜部位的煤系变形比其他部位的强烈。

(3)基底面积大，固结程度高，煤系变形弱板块基底稳定性可以其物质构成、构造热事件期次、固结程度和时间来衡量。一般而言，基底形成时间早、面积大、热事件叠加强烈、固结程度高，煤盆地的稳定性高，煤系抵御后期变形的能力强。就中国含煤区而言，华北板块的构造稳定性要比塔里木板块的高，后者又比扬子板块的稳定，扬子板块又比准噶尔陆块的稳定。因此，华北板块内部煤系变形要比塔里木板块的弱，比扬子板块的更弱。西北和华南含煤区煤系是在褶皱基底上发育的，这类基底经历过多旋回演化，形成时代晚，活动性高，其中的煤系变形普遍强烈。

(4)煤系形成越早，后期构造改造频繁，煤系变形越强

中国煤系形成以后受到多期构造改造，不同时期煤系经历的构造变形期次与叠加改造程度差异较大。一般来说，煤系形成时代越早，经历的后期构造变形改造越频繁，煤系变形越强烈。

3.3中国含煤区构造变形区划

三叠纪以前中国大陆主要受自南向北构造应力作用，形成近东西向压扭性构造带，或弧顶向南凸出的弧形挤压带，这是含煤区南北分区的基础。中生代是中国大陆地壳结构重大变革期，构造演化受太平洋板块、欧亚板块和印度板块联合作用影响，表现为明显的东、西分异。贺兰山—龙门山—哀牢山构造带以西为挤压环境，大兴安岭—太行山—武陵山构造带东部地区属拉张环境。它们之间为挤压与拉张过渡地带。以这2个构造带将中国含煤区分为东部负反转变形区(I)、中部过渡变形区(Ⅱ)和西部挤压变形区(Ⅲ)(见图2)。

3.3.1东部负反转变形区(Ⅰ)中国东部煤盆地的形成和发展受两条近东西向造山带(蒙古弧形造山带和秦岭造山带)与NNE向燕辽隆起带的构造演化限制。由于所处的大地构造位置与基底刚性程度不一致，不同煤盆地经历的构造变形期次、变形方式和变形程度有别，形成2个构造发育规模、形态和时代特色各异的变形分区。

(1)东北变形分区(Ⅰ—1)煤盆地叠加在华力西末期造山带之上，晚中生代一新生代岩石圈伸展，形成一系列断陷盆地。中生代煤盆地原形是在中间地堑或半地堑基础上发展起来的，基底刚性程度低，规模小，离散度较高。煤系变形受盆缘拆离断层、同生正断层控制，在变形尺度上难以细分。

(2)华北东部变形分区(Ⅰ—2)华北板块经过基底和盖层阶段后，印支运动形成一系列薄皮褶皱一冲断带。燕山期早期向西挤压作用使统一板块构造解体，形成东隆西陷的构造古地理格局。太行山一武陵山带以东的华北东部岩浆活动和板内变形强烈，早白垩世地壳伸展运动使得煤系裂陷沉降，就位于大型裂谷盆地之深部。

(3)东南变形分区(Ⅰ—3)

湘、桂地区煤田构造受区域性隆起带和坳陷控制，晚古生代煤系保存于隆起和坳陷之间，开阔一中常褶皱及挤压褶皱发育，构成中环带。靠近周边断裂构造带的煤系强烈褶皱，煤层倾角陡，部分直立，断层密集，为外环带。华南板块基底活动性强，晚古生代成煤作用之后经历了多次挤压和拉张等不同构造体制的交替，煤系变形强烈而复杂，难以区分出内、外变形带。

3.3.2中部过渡变形区(Ⅱ)介于贺兰山—龙门山—横断山与大兴安岭—太行山—武陵山之间，尽管南北跨度很大，煤盆地处于不同的大地构造单元上，但中一新生代构造演化有着相似的特点，即基底都是前寒武系，古生代时期长期处于稳定状态，晚三叠世形成大型内陆拗陷，沉积了含煤碎屑岩。新生代受环太平洋构造运动和喜马拉雅构造运动影响，形成了现今的复合盆地格局。含煤盆地西部受到喜马拉雅构造域影响较强，活动性较大。东部受环太平洋构造域影响，相对稳定。煤盆地形成和后期构造变形实际上是两种或两种以上动力学体制横向联合和垂向复合的产物。

(1)鄂尔多斯旋转变形分区(Ⅱ—1)

以鄂尔多斯煤盆地最为典型，中三叠世以前曾是华北板块一部分，晚三叠世形成大型内陆拗陷，沉积了厚达2000～3000m的陆相碎屑岩，煤系主要为晚三叠世瓦窑堡组和中侏罗世延安组。晚侏罗世受太平洋板块俯冲的远程效应，鄂尔多斯盆地顺时针旋转，内部煤系以复式开阔褶皱变形为主，断裂次之。自垩纪煤盆地伸展，形成许多小型断陷湖盆，充填陆相红色碎屑岩。相应地，中小型正断层和层滑断层在褶皱转折端比较发育。渐新世受环太平洋裂陷运动，环鄂尔多斯地堑系和晋陕地堑系形成。盆地西缘贺兰山褶皱一冲断带的出现是印度板块向北推挤，以及由此带来的西北陆块由西向东构造逃逸的产物。盆地周缘煤系产状陡，甚至直立，或呈断阶式，逆冲推覆和冲断构造发育，构成外环带。盆地内部内环带发育平缓一开阔褶皱、中小型伸展断层(高角度正断层和层滑断层)。

(2)上扬子变形分区(Ⅱ—2)中生代以来受印度板块向欧亚板块俯冲碰撞，以及环太平洋板块伸展运动的影响，外环带煤系卷入逆冲推覆带和冲断带中。四川盆地基底发育较完整，煤系埋藏深，变形较弱，构成内环带。川中、黔西、滇东地区煤系以宽缓的穹隆、短轴状褶皱和稀疏断层为特征，中环带宽广。

3.3.3西部挤压变形区(Ⅲ)以康西瓦一昆仑一秦岭造山带和天山造山带为界，将中国西部含煤区划分为2个变形分区和3个变形小区。

(1)西北正反转变形分区(Ⅲ—1)西北煤盆地多是在地垒或半地堑基础上发展起来的，初期经历了伸展变形阶段，后期边界断裂转化为挤压逆冲性质。盆地边缘山前凹陷具有明显的不对称性，内部具有隆起的中间地块。西北煤盆地所处的构造位置不同，在发育时间和变形特点上也有所区别。

准噶尔小区(Ⅲ—1—1)

北侧为加里东造山带，南缘为早华力西造山带，中生代含煤盆地是在埋藏较深的前寒武纪地块上发育起来的。小区西缘达拉布特断层(国外)具有左行斜冲性质，东缘为被阿尔金断裂带切割的块断区，南缘是北天山紧密褶皱区。因此，外环带煤系遭受强烈挤压，紧闭一等斜褶皱、逆冲推覆构造或冲断构造发育。内环带以发育宽缓褶皱为特色。

塔里木小区(Ⅲ—1—2)

由天山造山带与昆仑造山带之间的刚性地块和周边褶皱带组成，多期造山使得小区外环带煤系变形强烈，发育紧闭一等斜一倒转褶皱、上冲断层。内环带煤系埋藏深，变形以东西向大型隆起为核心，向两侧转换为平缓向斜。

祁连小区(Ⅲ—1—3)祁连晚古生代煤系发育隔槽式褶皱，早一中侏罗世煤系以“弥漫式”脆性断层和紧闭褶皱变形为主，变形环带难以再分。

(2)滇藏挤压变形分区(Ⅲ—2)煤系形成后一直受继承性断裂切割和陆块裂解、俯冲、对接和碰撞影响，改造十分强烈。

4结论

(1)中国大陆从晚古生代以来相继经历了古亚洲动力学体系、特提斯动力学体系和太平洋动力学体系改造，地壳呈多旋回演化，煤盆地变形受区域地质背景和构造演化控制，含煤区构造面貌与中国大陆岩石圈构造格局基本一致。

(2)中国5个含煤区煤系构造变形呈现复杂而有序的特点。将构造变形强度与其动力学背景结合起来，含煤区构造变形具有3分性，即大兴安岭—太行山—武陵山构造带以东的负反转变形区，贺兰山—龙门山—横断山构造带以西的挤压变形区和介于两者之间的挤压与拉张过渡变形区。在变形区内进一步划分出7个变形分区，3个变形小区和若干个变形环带。

(3)煤系构造变形和含煤区分布受盆地基底和盆缘构造带控制。坐落于刚性基底上的煤系以宽缓褶皱为主，断裂不发育，变形强度弱。以造山带(褶皱带)为基底的含煤区基底软弱，活动性大，变形较强烈，分区和环带模糊。基底面积越大，固结程度越高，煤系变形就越弱，环带结构越清楚。横向上，盆内变形呈非均匀性，板块或陆块上的煤系变形比板缘或造山带的弱，变形极性指向含煤区周缘。形成时代越早的煤系经历后期构造改造期次越多，煤系变形就越强烈。

含煤废水处理篇4

含煤废水主要为发电厂的输煤系统冲洗及煤场含煤雨水等,其特点是浊度高且悬浮物比重接近水的比重,在水中难以通过重力沉降,因此这部分废水必须通过处理方可回用或排放。传统的含煤废水处理工艺主要采用混凝过滤技术,近几年,出现了膜过滤技术,这种技术与传统技术相比,具有过滤范围广、占地小、能耗低、出水水质好、操作简单等特点,可真正达到废水零排放的环保要求。本文重点介绍膜过滤技术的特点,展望膜过滤技术可能应用的前景。

1 传统含煤废水处理系统

1.1 系统流程

传统含煤废水处理系统流程如图1所示。

1.2 工艺特点

传统含煤废水处理工艺主要是利用常规混凝加药使得细小的煤渣形成较大的颗粒,然后沉淀、过滤去除颗粒物。其核心设备——煤水综合处理设备由延时混凝反应池、斜板(管)澄清池及双滤料快速滤池组成。其工艺特点决定了煤水综合处理设备需定期反洗及排泥,反洗时需排空过滤器,设备排污需经脱水后回收。

传统过滤设备在运行初期出水水质较好,但随着运行时间的增加,会出现滤料结块等现象,导致系统压力增加、能耗上升、出水水质差,从而增加系统处理成本并影响出水回用。同时,由于滤料不易更换,该系统不能保证长期稳定运行。

2 膜过滤含煤废水处理系统

2.1 系统流程

膜过滤含煤废水处理系统流程如图2所示。该系统流程中的关键设备为:膜式过滤器(包括滤元、滤袋)、气动挠性阀、控制装置等。其主要工艺分为以下步骤。

(1)加药、搅拌(曝气)。含大量细小颗粒的含煤废水进入煤水调节池进行加药搅拌(或曝气),然后进入过滤器过滤。

(2)过滤。含煤废水经泵进入膜式过滤器,过滤时,浊液经过内部滤元,清液透过滤袋进入上腔排出回用,污水中的固体物截留在滤袋表面形成滤饼。

(3)反清洗及滤饼排放。以秒计的瞬时反流形成反冲洗,将滤饼全部从滤袋表面去除,使其沉淀在过滤器底部,由气动挠性阀排出。

(4)化学清洗。定期对设备进行整体化学清洗以维持膜式过滤器正常出力,延长使用寿命。

2.2 膜式过滤器的工作原理

膜式过滤器应用微过滤技术,即利用微孔膜上比较均匀的微孔截留大于膜孔径的微粒,如悬浮物、胶体等。微过滤、超滤和反渗透均以压差为驱动力达到分离与浓缩的目的,都无相态变化和界面质量的转移[1,2,3]。

膜式过滤器起过滤作用的关键元件是滤元和滤袋。滤元和滤袋的多少由处理水量决定,废水中悬浮物含量大小及颗粒大小决定滤袋的孔径。滤元固定于过滤器上部的多孔板上,多孔板固定于过滤器下室(过滤区)与上室(清水区)的大法兰之间。滤袋由厚度为微米级、孔径1.0μm的膨体聚四氟乙烯薄膜与2～3 mm厚的聚丙烯、聚酯无纺布复合制成,内用PP/CPVC/不锈钢龙骨支撑,流体在小于0.1 MPa压力下经过滤袋实现固液分离,得到几乎不含固态物质的液体。由于滤元开孔率极高,初始流量很大,过滤速度主要由滤饼的透滤性能所决定,因此对盐水中刚性较好的CaCO3、BaSO4等不溶物有很好的过滤作用。

2.3 膜式过滤器技术特点

2.3.1 膨体聚四氟乙烯薄膜滤袋

膨体聚四氟乙烯薄膜滤袋的特点是表面光滑、不黏,摩擦系数低;耐腐蚀性强,所有部件都耐氯腐蚀,适合酸洗;薄膜的孔径有0.5μm和1μm2种。

2.3.2 气动挠性阀

气动挠性阀是目前最新颖、结构最简单的阀门之一,仅有3个部件,通过阀门内胆的柔性接触,使含有任何固体颗粒、纤维的液体均能迅速达到100%的通过,并且在固体颗粒直径达到管道直径的1/2时,挠性阀仍能有效地关闭和开启。阀体内的空腔同时可作为气动头。没有任何转动部件。

挠性阀设计合理,使用面广,安装简单,控制方便,效率高,使用寿命长。其优异的工作性能使阀门可迅速、频繁、高质量启闭1.5万次以上,适用于苛刻的外部环境。由于没有盘根密封,因此不需要维修更换。

2.4 膜式过滤系统的主要优点

(1)低压过滤。膜式过滤器的过滤压力很低,仅需0.07～0.1MPa,所以适用范围广。由于过滤阻力小且阻力上升速度慢,因此,运行时能耗也特别低。

(2)一次净化。一次过滤完成固液分离,不需要其他固液分离设备。

(3)过滤范围广。液体中0.002%～10%的固体可被有效去除且滤液清澈。

(5)化学稳定性好。膜式过滤器具有极好的化学稳定性,能耐酸、碱、盐溶液腐蚀。

(6)自动反洗连续过滤。膜式过滤器可在数秒内自动反洗清理过滤膜,反洗压力为0.035 MPa,反洗时不需要排空过滤器。反洗一结束,过滤器又进入过滤状态。其出水无初滤水,因此无需正洗,整个系统可达到零排放。自动反洗过程由PLC控制,无需人工操作。

(7)体积小、占地省。膜式过滤器的体积和占地面积远小于其他相同处理量的传统过滤装置,尤其适用于场地小、设备改造等场合。

(8)排泥含水率低。污泥含水率在85%左右,可直接回收至煤场,无需污泥脱水设备。

(9)出水水质优。膜式过滤器出水悬浮物≤10mg/L,透明无色,且能保证长期稳定出水,可以应用于工业用水或饮用水以外的其他生活用水。

2.5 膜式过滤系统的主要缺点

(1)需增设搅拌/曝气系统。由于本系统不投加助凝剂(因其影响膜的使用寿命),为使含煤废水在煤水调节池内能充分混凝沉淀,需在池内增设搅拌或曝气系统。

(2)需定期清理沉淀池。由于沉淀池中的部分沉淀物会沉降到池底,因此需定期排空沉淀池进行人工清理,每年大约需要清理1～2次。

(3)需增设化学清洗系统。为保证膜的使用寿命,本系统需定期消毒。

(4)对水质适应性差。本系统对常见的不溶物有很好的过滤性能,对有机高分子、菌、藻类以及油类物质适应性较差。

3 2种过滤系统的技术性能比较

膜过滤系统与传统混凝过滤系统的技术性能比较见表1。

4 结语

从上述论证可以看出,膜过滤处理工艺虽然存在一些缺点,但相比传统过滤技术,该工艺的出水水质稳定,工艺设备结构简单,操作维护方便,可为用户提供更高的技术和经济性能。同时,薄膜过滤技术可以实现废水零排放,节省水资源,还降低了系统的能耗,充分响应国家节能减排的环保政策。

目前,由于其技术中的核心产品——膜的质量不一且价格较高,导致其应用受限,因此提高膜的质量和国产化程度是这一技术得到广泛应用的保证。总之,膜式过滤器是近几年含煤废水处理技术的革新和进步,必将是今后含煤废水处理的新方向。

摘要：对火电厂含煤废水传统处理工艺与膜过滤工艺进行了比较,重点介绍了膜过滤技术及其特点,突出了在国家倡导科技进步及节能减排政策下膜过滤技术可能应用的前景。

关键词：火电厂,薄漠过滤技术,含煤废水,处理

参考文献

[1]王又蓉.膜技术问答[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2]杨宝红,汪德良,王正江.火力发电厂废水处理与回用[M].北京:化学工业出版社,2009.

含煤废水处理篇5

【关键词】北票煤盆地；含煤岩系；沉积环境；成煤模式

1.地质概况

北票煤盆地位于辽宁省西阳市北票市境内。大地构造位于中朝准地台（Ⅰ）内蒙地轴（Ⅱ）建平台拱（Ⅲ）北票断陷盆地（Ⅳ）。南邻燕辽沉降带，北靠内蒙地轴，西界龙潭断层，东界南天门断层与金岭寺—羊山向斜相邻。区域地层属华北地层层序系统，主要出露于尖山子断层南侧，呈单斜构造，其地层由下而上分别为太古界前震旦系、元古界震旦系、古生界石炭-二叠系、三叠系、中生界侏罗系及新生界第四系地层。主要含煤地层为侏罗系下统北票组。

2.盆地构造演化特征

北票盆地为内陆坳陷型盆地，历经吕梁、加里东、海西运动，缺失上奥陶系～下石炭系地层。中石炭世开始接受沉积，三叠系中统薛杖子组沉积后，开始印支、燕山运动的火山喷发作用，堆积兴隆沟组地层，成生了北票火山-沉积盆地，沉积了北票组、海房沟组地层。燕山运动继续活动，盆地继续充填有喷发火山堆积岩的兰旗组及土城子组地层的沉积及喷发火山堆积岩的义县组地层。印支期褶皱形成了盆地基底凹凸不平的古地貌。在古构造格架下，古基底显示出低级别呈北东东向的隆起（如冠山隆起）和凹陷，这些低级别的构造控制着侏罗系下统北票组的形成、发育及其分布，含煤岩系的沉积方向呈近东西向（约北东80°）。

3.含煤地层岩石组合特征、化石特征及沉积特点

北票煤盆地主要含煤地层为侏罗系下统北票组（J1x），富含植物化石有枝脉蕨、银杏、苏铁衫等20余种，动物化石有介形虫、瓣鳃类、昆虫、硬鳞鱼等。按其岩性组合特征及含煤程度分为上、下两个含煤段。

下含煤段分为底部砾岩段和含煤段。底部砾岩段厚度0～120m，为灰白色砾岩、砂砾岩、砂岩夹薄层泥岩及薄煤线，砾径为1～40cm，而东马路以东（三宝区）缺失底部砾岩沉积。属河道滞留沉积物。下部含煤段为北票组主要含煤段，地层横向变化较大，矿区东北部的三宝区岩性相对较细，往西经东马路、冠山、台吉、兴隆沟逐渐变粗。根据岩石沉积结构、构造、动植物化石、结核及包裹体特征有河道亚相、河漫滩亚相、泥炭沼泽相、浅水湖泊亚相及部分三角洲相沉积。

上含煤段根据岩石组合特征又分为上部泥岩段，中部含煤段，下部过渡段。下部过渡段厚130～190m，为一套灰白色砂砾岩（河道滞留沉积厚层）与灰绿色～灰色粉砂岩（泛滥平原沉积）交互沉积体系，最多可达五个旋回，为地壳上升回返期产物。中部含煤段厚90～150m，主要岩性为灰黑色、深灰色泥岩、粉砂岩与灰色中～细粒砂岩交互组成，含薄煤四组，最多可达九个薄煤层。根据泥岩层理类型为浅湖相沉积，根据煤的灰分指标很低，低灰煤层属伏水泥炭沼泽相沉积。上部泥岩段厚度大于350m，其下部为黑色泥岩、粉砂岩，块状层理，参差状断口，属湖沼相沉积，上部为黑色泥岩夹薄层砂岩，具清晰水平层理，具深褐色菱铁质泥岩结核，属于静水还原环境沉积，泥岩有机质含量较丰富，含瓣鳃类动物化石，属半深水湖相沉积。

上、下段煤系属连续沉积，根据地层沉积特点，其盆地经历了缓慢下降的补偿期，沉积河流、冲积相底砾岩；泥炭沼泽化期沉积下含煤段；急速沉降的补偿，沉积上、下煤系间过渡段河流、冲积相砂砾岩层；伏水期沼泽沉积上含煤段；半深水湖相沉积上部泥岩段。

4.含煤岩系沉积环境

研究区根据岩石组合特征、动植物化石特征、地球化学特征等及地层层序分析和空间配置分析结果，北票煤田含煤岩系沉积主要为河流-湖泊相沉积环境。所包含的沉积相主要有河流相、三角洲相、湖泊相、泥炭沼泽相。

河流相：冠山以西下含煤段5～10煤层底砾岩都为河流体系沉积，其沉积模式垂向上大多以砾岩开始，与下伏地层呈冲刷接触，砾石呈叠瓦状排列，属河道滞留沉积。对煤系底砾岩做古流向测定三处，古河流流向从南西至北东，属曲河流沉积。砾岩层之上逐渐变细为中～细粒砂岩，为正粒序，砂岩矿物成分不稳定，陆源组分含量高，具小型交错层理及单向斜层理，属曲流河边滩沉积。其上为黑灰色泥岩、粉砂岩沉积为主，为均匀层理及水平纹理，含植物化石碎片，为河漫滩沉积。河道亚相与河漫滩亚相垂向上互相递变，显示河流二元结构特征，横向上相依。

三角洲相：东马路、三宝部分地区4～8煤层有小型三角洲沉积。该段地层为灰白色细～中粒砂岩，岩性以石英为主，从矿物成分，磨圆、分选性差，砂岩成熟度较高，具炭质线形水平层理及小型交错层理，属三角洲分流河道沉积；泥岩、粉砂岩具水平层理，局部泥质、粉砂质条带交互明显（即波状层理），具生物扰动构造，属三角洲泛滥平原沉积。

湖泊相：东马路以东9、10煤组及西部部分煤组，岩性为黑色泥岩，具水平层理，属静态沉积，粉砂岩及细、中粒砂岩，具小型交错层理，透镜状层理，表明水流活动，从层理变化说明了水流是静水与水流活动交替变化，局部具底栖动物洞穴，具浅水湖泊相特点。上煤系黑色泥岩具清晰水平层理及菱铁质泥岩结核，属静水还原环境的半深水湖泊相沉积。

泥炭沼泽相：泥炭沼泽相沉积主要为煤、炭质泥岩、黑色泥岩、粘土岩等。泥炭沼泽相不是独立的地貌單元，河流、三角洲、湖泊都可以沼泽化。当气侯温暖湿润利于植物生长及泥炭堆积，就可以形成泥炭沼泽。

5.含煤岩系成煤模式

本区煤系地层沉积时地壳总体下降，伴随幅度不大、周期性较短的升降运动，使旋回结构清析，在主要旋回中段沼泽化有利时期形成了较好煤层。北票煤系地层沉积主体以冠山～东马路基底隆起区为界，分为东部湖相区，西部河流相区，可分为三种成煤模式。

①泊沼泽成煤模式：冠山～东马路隆起以东显示凸凹不平基底，在一些凹陷底洼地带积水，形成浅水湖盆并沼泽化，堆积了泥炭层。

②河漫滩沼泽成煤模式：冠山以西地区大部分煤层属于河漫滩沼泽成煤，垂向上显示河流二元结构特征，在泛滥平原上局部沼泽化有利地段沉积了煤层。

③河道砂体外侧沼泽成煤模式：煤层沉积，平面上主要分布于河道两侧，如冠山区的4煤层赋存于砂体外侧发育较好，厚度较大，即在河道砂体外侧是聚煤较好场所。

6.结语

北票煤盆地主要含煤岩系为侏罗系下统北票组（J1b），为河流～湖泊相沉积体系，河流相比例大，岩性较粗，北票组地层总厚度约800m，分上、下两段。下段以冲积相和浅水湖泊相发育，为主要含煤段，厚度250～300m，成煤模式有三种：湖泊沼泽成煤模式、河漫滩沼泽成煤模式及河道砂体外侧沼泽成煤模式；上段以深水湖泊相为主，含煤差，厚约500m。钻孔布置在有利于成煤环境的湖泊沼泽、河漫滩沼泽及河道两侧，效果最好。

参考文献

[1]陈钟慧.含煤岩系沉积环境分析[M].武汉地质学院煤田教研室，1984.

探究鹤壁煤田含煤地层沉积环境篇6

鹤壁煤田的区域地层的发育主要经历了太古界～元古界的前震旦系, 古生界的奥陶系、石炭系、寒武系、二叠系, 中生界的三叠系, 新生界的新近系及第四系。区域地层总体呈有一定起伏的单斜构造, 倾角8°～35°, 主要呈南北走向, 偏向北东。鹤壁煤田的区域构造主要以断裂为主, 同时伴随着小型褶曲, 按分布的方向划分, 可以分为东西向构造、南北向构造、北东向构造、北北东向构造和北西向构造五种构造类型。

(一) 东西向构造。

东西向构造的构造线方向为90°～110°, 它位于鹤壁煤田的中北部, 主要以褶曲为主, 伴随着少量的断裂, 它在鹤壁煤田发育较早, 对煤矿床的形成有着非常重要的作用。

(二) 南北向构造。

南北向构造方向线为5°NE～10°NW, 它是在东西挤压力的作用下形成的经向构造。由于鹤壁煤田位于太行山大背斜东翼, 而太行山复背斜也呈南北方向延伸, 所以, 南北方向的构造中, 褶曲的升降变化对煤矿床的分布起控制作用, 褶曲升起煤层剥蚀, 褶曲沉降煤层埋藏较深, 只有在过渡地带才保存着有工业价值的煤矿床。

(三) 北东向构造。

北东向构造的构造线方向为45°NE～65°NE, 分布在鹤壁煤田的中部, 有较多倾斜向地堑和地垒, 断裂构造落差大切割深, 极易破坏煤层的连续性。

(四) 北北东向构造。

北北东向构造是由上百条大小不一的断层组合而成, 并向N5°～30°E方向延伸, 断裂有西密东疏的特点。

(五) 北西向构造。

北西向构造类似于被东向构造, 都以褶曲为主, 同时有小断层分布在局部。

二、鹤壁煤田的含煤地层

鹤壁煤田含煤地层有石炭系本溪组和太原组, 二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组。煤系地层平均总厚789.00m, 含煤13层, 煤层平均总厚10.29m, 含煤系数为1.30%;其中可采煤层3层, 平均总厚8.22m, 可采含煤系数为1.04%。

(一) 石炭系中统本溪组 (C2b) 。

以石灰岩为主, 厚12.85～24.93m平均18.89m, 从南向北厚度增大。上部为浅黄色铝质泥岩;中部含深灰色泥岩、细粒砂岩、粉砂岩, 含大量植物化石碎片, 夹透镜状及薄层状石灰岩, 灰岩下一般发育薄煤层或煤线, 称零煤。

(二) 石炭系上统太原组 (C2t) 。

主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩及煤层组成。厚114.54～117.11m, 平均115.83m, 按其岩性组合特征可分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段。下部灰岩段:以石灰岩为主, 夹灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩薄层, 含灰岩4层 (L1、L2、L3、L4) 。厚34.17～57.27m, 平均52.35m。其中, L2全井田发育, 厚5.22～6.92m, 平均6.07m, 为灰色～深灰色中厚～厚层状隐晶质石灰岩, 含燧石结核及大量动物化石, 为该井田主要标志层之一;中部砂泥岩段:主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩、薄层灰岩及薄煤层组成, 厚41.57～49.26m, 平均32.09m, 含灰岩两层 (L5、L6) , 稳定性不高, 多相变为泥灰岩, 均不可采; 由泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、石灰岩及煤层组成, 厚28.68～46.45m, 平均31.39m。

(三) 二叠系下统山西组 (P1sh) 。

由砂岩、泥岩、砂质泥岩和煤层组成, 厚66.86～115.66m, 平均89.24m, 含煤4层 (二1、二2、二3、二4) , 二1煤层为全井田主要可采煤层。据其岩性组合特征, 本组可分为二1煤段、大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。二1煤段由泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成, 厚11.55～41.88m, 平均19.75m, 全井可采, 富含植物化石;大占砂岩段由砂岩、砂质泥岩、泥岩及薄煤层组成, 厚度17.35～50.37m, 平均29.37m;香炭砂岩段主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成, 厚15.08～39.71m, 平均21.22m;小紫泥岩段主要由冯家沟砂岩 (灰色中～细粒长石石英砂岩) 和深灰色泥岩、砂质泥岩组成, 厚度10.65～38.75m, 平均厚18.90m。

(四) 二叠系下统下石盒子组 (P1x) 。

主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成, 厚243.38～343.21m, 平均293.46m, 据其沉积特征可划分为三、四、五、六4个煤段。三煤段主要由砂锅窑砂岩、紫斑泥岩、灰色砂质泥岩及浅灰色、灰色砂岩组成, 厚90.22～169.31m, 平均122.35m;四煤段主要由砂岩为主, 厚31.46～80.35m, 平均56.39m;五煤段主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成, 厚36.40～83.88m, 平均56.53m, 具平行层理及交错层理;六煤段为灰白色、浅灰色的中粒砂岩, 厚32.01～85.99m, 平均58.19m, 产植物化石, 局部夹铝质泥岩及砂岩、粉砂岩透镜体。

(五) 二叠系上统上石盒子组 (P2s) 。

主要有砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。按其岩性特征可分为七、八两个煤段, 厚244.14～318.15m, 平均271.58m。其中, 七煤段主要由泥岩、砂质泥岩及砂岩组成, 厚117.92～174.46m, 平均145.91m, 底部为田家沟砂岩, 成分主要为石英, 含少量长石及岩屑, 硅质胶结, 为该井田较好的标志层之一;八煤段为深灰色、浅灰绿色粗、中粒砂岩与浅灰色、紫灰色泥岩、砂质泥岩, 夹砂岩、粉砂岩薄层及透镜体, 厚101.07～156.62m, 平均125.57 m。

三、含煤地层的沉积环境

根据鹤壁煤田含煤地层的区域构造以及岩相岩性的特征, 有其特定的沉积环境。鹤壁煤田的东西向构造, 造就了较早的煤田发育, 区内多有煤矿床形成, 对鹤壁煤田的聚煤作用的形成, 有非常重要的作用。同时, 各区域构造中, 多以断裂、断层以及褶曲为主, 对煤矿床的分布也有重要影响, 使煤矿床多在过渡地带形成, 同时使沉降煤层埋藏很深。鹤壁煤田含煤地层岩相、岩性变化不大, 标志层易于辨认 (见下表) , 标志层与煤层间距比较稳定, 有比较明显的物性特征。

从上表中鹤壁煤田含煤地层的岩性特征来看, 各组含煤地层多含有动、植物化石、煤层层理各异, 可知鹤壁煤田含煤地层多为各组含煤地层的岩石与煤层组合相沉积或者海陆交互相沉积。

摘要：安鹤煤田 (鹤壁煤田) 位于华北地层区的太行山小区东部, 华北板块 (内) 南部, 在河南省构造分区中, 属于太行构造亚区中的太行断隆。由于它夹持在林县正断层与汤东断裂之间, 并且直接受汤东断裂的控制, 导致它的结构极其复杂。鹤壁煤田赋存着深厚的煤层, 且岩相、岩性非常稳定, 标志明显。本文基于对鹤壁煤田的区域构造以及含煤地层的一些特征的认识, 进而探讨鹤壁煤田含煤层的沉积环境。

关键词：鹤壁煤田,沉积环境

参考文献

[1]杨汉元.湖南涟邵煤田测水煤系沉积环境及聚煤规律研究[D].中南大学, 2012.

含煤废水处理篇7

1 达连河煤田地质特征

大地构造位置按地质力学观点是在依兰———牡丹江经向构造带以西, 沙河子——永丰纬向构造带与华夏式佳———依地堑北端的复合构造的东北部位, 呈一近东西向或北东———南西向的“S”形构造体系。

区域地层最古老属下元古代变质片岩系与片麻花岗岩出露于依兰城东北及东南部山区以及中西部的海西湖期花岗岩和中生代白垩纪碎屑岩, 喷出玄武岩, 第四纪洪积, 冲积层。

煤盆基底是在海西地背斜年青地台经燕山期改造形成———北东高, 西南低斜缓波状的构造形式。尔后在喜山期华夏式佳———依地堑的控制下形成老三纪含煤建造及其构造体系。西北边被地堑东界苏达断裂相切。东南界被北倾的F1正断相割成的“三角扇形”断陷地带。

含煤地层时代应属新生代老第三纪始———渐新式世以河床、湖沼相为主的陆相含褐煤碎屑岩建造。最小厚度几十米, 最大厚度上千米, 一般厚约200———800米。含煤层位有两个, 而具有工业价值的煤层层位主要有一个, 且集中的分布于煤系底部, 煤层群厚约10———30米, 含煤四层, 煤层平均厚度14.63米。煤系平均含煤系数91‰, 含煤密度约1000万吨/平方公里。

2.1 含煤建造的岩性岩相旋迥结构特征

含煤建造一般可分为三大旋迥:下旋迥为含主要可采煤层群地段;中旋迥一般无可采煤层, 多为炭质泥岩或在西部局部有煤, 上旋迥为不含煤地段。

(1) 岩性岩相旋迥结构特征:

下旋迥为山麓残积, 洪积与冲击相———沼泽、泥炭沼泽相成煤———湖泊相的完整旋迥, 厚约90———200米。底部由洪积相花岗岩质砂岩与河湖相泥岩、油页岩及粘土岩形成, 厚约10——30米。

中旋迥的下部以河床相粗砂岩与河漫相粉细砂岩互层。上部以沼泽相炭质泥岩与河漫相粉细砂岩组成。厚约467.00米。

上旋迥为以河床———河漫相砂岩, 粉细砂岩为主的不完整旋迥。厚度大于200米。

(2) 煤层厚度及变化特征:

煤层群集中地分布于煤系的底部靠近基盘10———30米的部位, 所以煤层厚度受古地形影响较明显, 尤其是下煤很不稳定。期内含煤四层, 从上而下为:上1, 上2, 中、下煤层。

(3) 煤质特征:

下层煤以半亮———半暗型的中灰长焰煤层。中层煤以光亮型为主, 低灰低硫, 含油率高, 发热量大, 凝胶化占90﹪的佳质长焰———一号气煤, 上1与上2为半亮———半暗———暗淡型组成的中高灰份、含琥珀较多之长焰煤层。含油率及发热量均低于中煤。同时煤中含较多之稀有元素, 主要有Ga、Y、Ge、Ag、La等20多种。上、下煤灰成分Si、Ai高, Ca、Fe、Mg少, 中煤灰成分Si、Ai低, Ca、Fe、Mg高。

(4) 煤层产状特征:

原始煤层产状是北高南低, 东高西低的平缓的与基底交角一般约3°-5°。只是在古地形高处的周围有抬高变陡之势达10°-25°, 及其东部边缘稍有陡之。且由上向上部层位愈来愈平缓。受后期改造之后, 大部地域属缓倾斜11°-20°。仅在西部陡至30以上及在隆起附近不对称小褶皱和断层附近高达40°-60°。

2.2 含煤建造的沉积特征:

从下煤层岩相古地理看:沉积范围最小。开始陆源风化物从东北面被洪水迅速搬运到盆地低处进行填平补齐的沉积。所以在东部边缘分选性极差, 向西南低处颗粒变细。后期地形高差减小成河湖相泥岩、凝灰岩薄层到湖沼相下煤沉积。下煤层沉积也是从最低处开始, 在隆起高处则无沉积, 在盆地东部边缘处仍是洪积泥沙岩相带。所以下煤层向隆起高处及边缘早期沉积物是超复关系, 在洪积扇后呈大片无煤区。

3 含煤建造的成因类型

目前对于含煤建造的成因分类实质上是大地构造为基础, 因为地壳运动对含煤建造的形成起着控制作用。但根据对成煤理论的研究, 尤其是巨厚煤层形成机制的探讨, 为含煤建造类型和煤田类型划分提供可靠的理论基础。

通过对现代泥炭形成条件的研究, 表明这些巨厚煤层的形成首先要有合适的构造条件相配合, 即地壳沉降速度与成煤植物堆积速度应长期保持一致。再者需要大量原始成煤物质的供给。从该煤田含煤建造沉降特征看出:煤层和底部砂岩与基底形态基本一致, 且富煤带是在浅中部, 厚度大, 煤质好、稳定, 说明当时沉积中心无明显迁移。

含煤废水处理篇8

金海洋矿区位于华北克拉通盆地西北侧, 随着煤炭开采工作的深入, 亟需加强对煤层形成及赋存规律的研究。该矿区含煤岩系形成于多种沉积体系, 研究此沉积体系的特征, 厘清沉积体系类型、古地理环境及其时空演化, 对揭示矿区煤聚规律、确定煤层编号、指导煤层对比具有重要意义[1,2,3,4,5,6]。

本文以马营山岱马路露头剖面为研究对象, 对该剖面岩性特征、古生物特征、微量元素以及不同层位岩石的粒度等方面进行分析, 确定该剖面的重要层位, 并对研究区含煤岩系沉积环境进行了研究, 以期为掌握成煤期煤层展布规律提供一定的参考。

1 剖面概况

该剖面位于金海洋矿区东部, 植被稀少, 岩石裸露, 含煤地层发育较完整, 其岩石地层单位包含了本溪组、太原组和山西组的全部地层。该剖面石炭—二叠系不整合覆于奥陶系碳酸盐岩地层之上, 底部发育有晚石炭世本溪组, 主要为碳酸盐岩和硅质碎屑岩沉积, 含煤线;本溪组之上为主要含煤地层—晚石炭世太原组, 共发育7层煤层, 其中有主采煤层2层;剖面顶部为早二叠世山西组, 主要由陆源碎屑岩组成, 含1层主采煤层。

2 沉积特征分析

2.1 岩性特征

该剖面太原组含煤地层以灰色、灰黑色为主, 底部偶见菱铁矿, 其形成于10~50 m水深的浅海区。同时野外观察表明, 太原组底部11号煤顶板岩石中含有大量的层状分布的黄铁矿, 指示了原始沉积特征, 表明当时沉积水体属滞流—还原环境。山西组底部岩石颜色较深, 向上逐渐沉积浅色砂岩, 氧化作用进一步增强。

原生的层理和层面构造, 是不同沉积相最重要的标志。如水平层理反映了水流较平静的潮坪、湖泊、沼泽和深海等沉积环境;缓波状层理多出现在三角洲间湾沉积的粉砂岩中;楔形交错层理一般表明三角洲的分流河道沉积;而大型低角度楔形层理则往往表示海滨 (海滩) 沉积环境:野外剖面层理辨别较清晰的地层在太原组上段, 发育有厚层的板状交错层理 (图1) , 该段沉积厚度较大, 同时依据粒度分析的结果, 认为该段为三角洲环境下的河口砂坝沉积。太原组底部至11号煤层附近, 沉积构造多以平行层理为主 (图2) , 且该段为含煤地层, 推测太原组底部至11号煤层, 研究区多接受潟湖潮坪沉积, 同时伴有泥炭沼泽环境的发育。

2.2 古生物特征

金海洋矿区动物化石种类繁多, 主要集中在暗色泥岩和灰岩中, 主要化石种类有蜓类、腕足类、双壳类、腹足类、有孔虫、海百合茎以及珊瑚等[7,8]。由剖面岩样的镜下观察可知, 太原组底部的灰岩中含有蜓类化石, 指示太原组底部沉积时处于浅海环境, 研究区在晚石炭世早期可能沉积一套厚度较大的灰岩, 此对整个地区沉积环境的分析和岩相古地理的判断均有一定的指导意义。

2.3 微量元素特征

沉积物沉积过程中, 沉积物与介质间存在复杂地球化学平衡。因而随着沉积环境物理化学环境的不同, 沉积物中微量元素富集程度也不同[9]。基于此, 对取自该剖面的11个岩样微量元素进行分析, 结果表明:w (Fe) 、w (Ti) 受海侵影响明显, 含量变化与海侵期次一致, w (P) 与海水进退也呈一致关系。w (Fe) 和w (Ti) 的含量变化, 基本反映了石炭二叠纪金海洋矿区沉积环境的变化及在太原组成煤期发生2次明显的海水进退, w (P) 含量随着海水侵入不断增大至0.015%以上, 随着海水南撤陆相占据主导地位后数值逐渐减小。太原组最主要9号煤层便形成于2次海水侵入间一次大规模海侵之后的时期 (图3) , 到6号煤之后一直是海退, 至太原组后期及山西组时期基本转为陆相沉积。

2.4 粒度分析

根据薄片粒度法, 对采自该剖面的26个薄片进行了测量统计。研究表明, 区内砂岩粒度曲线形式包括一段式、两段式和三段式, 基本变化趋势自下而上由简单的一段式向复杂多段式变化, 表明沉积环境逐渐变化。该剖面薄片主要粒度曲线特征如下:

(1) 单一直线型。该类曲线由单一的直线段组成, 此曲线类型说明粒度的分布为正态分布。该曲线斜度60°左右, 在较窄区间内延伸, 最大粒径为2.00 mm, 与普遍的一段式浊流沉积不同, 通过与典型曲线比对分析[10,11], 与天然堤曲线相似度最高。天然堤曲线基本上由单一悬浮总体组成, 粒度普遍较细, 这种沉积主要是悬浮物质沿支流两侧, 因流速突然降低而急速沉积造成。结合野外剖面观察, 6号薄片采自太原组下部, 其沉积体系属于障壁潟湖潮坪沉积体系, 故推测6号薄片岩石可能形成于水下天然堤。16号采自太原组顶部, 此时处于海陆交互相下的三角洲沉积体系, 故16号薄片岩石形成环境可能为天然堤。

结合两段型曲线, 2、20号薄片曲线截点大致在Ф2.5 mm, 次总体主要以悬浮为主, 悬浮总体含量大于80%, 曲线斜率后者较大 (2号采自太原组底部, 20号采自太原组上部) 。经分析认为, 2号曲线形式与低潮坪环境下的曲线形式类似, 但缺失一个推移总体。跳跃总体的分选好, 粒度区间窄, 其原因是因为缺乏强水流, 悬浮总体含量高跟物源有关, 形成环境可能为潮坪环境, 其悬浮总体含量很高。20号可能形成于支流河口沙洲环境, 其悬浮质含量高可能是由于当时河流本身含悬浮质高, 也可能是由于当时三角洲体系滨线上波浪能较小, 无法搬运粗颗粒物质。

(3) 三段式。区内主要层位岩石样本薄片分析累计概率曲线还发育有典型的三段式曲线类型。根据截点位置, 主要为下三段式曲线, 即在跳跃总体的粗端存在一个分选性差的牵引次总体。区内比较典型的为11号薄片, 在截点Ф1.00 mm附近存在一个牵引次总体, 反映了水动力条件不稳定, 其细粒部分斜度较陡, 推测应为河流相沉积作用形成, 属于分流河道相。根据36个薄片的粒度特征, 由此可得砂岩样品的C-M图 (图4) 。从图4中可看出主要粒度集中分布在P和Q之间, 即悬浮和滚动段;其次分布在R和S之间, 即均匀悬浮段;此外少量分布在Q与R之间, 即递变悬浮段。P和Q之间代表悬浮沉积和小比例不影响中位数的滚动沉积, 这一段理论上表明由紊流转变为推移搬运的转折点情况。R和S之间为均匀悬浮, 一般位于递变悬浮之上, 其分选性较好。O和R之间特点是沉积物一般呈悬浮状, 粒度和浓度向上方规则下降。根据C-M图基本可以确定本区沉积物主要以悬浮搬运作用为主, 推移搬运量较少, 其环境主要为海岸环境, 存在着陆相河流作用。

3 沉积环境分析

综合所取样品的概率累积曲线特征及样品发育层位, 典型剖面沉积建造可分为4种沉积体系、8类沉积相, 即浅海碳酸盐台地沉积体系、障壁潟湖潮坪沉积体系、曲流河三角洲沉积体系和河流湖泊复合沉积体系, 发育有台地、潟湖、潮坪、潮道、障壁岛、三角洲、河流和浅水湖泊等类型的沉积相, 该区主要经历了陆表海滨岸环境—海陆过渡环境—陆相环境的转变。

在上述基础上, 结合前人研究成果可知:该区早期受到本溪期海侵作用影响, 海流作用仍然存在, 太原组底部3号样品中发现有大量的蜓, 海百合茎、苔藓虫、有孔虫等有力地证明了此结论。随着北部阴山古陆抬升及西北部地壳的抬升, 发生海退, 但此时的海退规模较小, 局部地势的圈闭可能形成了大小不一。彼此分离的潟湖及沼泽, 与陆地联通区则形成潮三角洲及潮道环境, 此时应为太原组主要成煤期, 随着地壳进一步抬升, 海水退却, 前期的浅海相环境 (包括潟湖、潮道、潮间等) 发生改变, 转变为以陆内河流作用为主, 根据砂岩等值线图[7]分析, 此时物源区为北部, 西北部高地, 由于河流作用受季节性及区域性作用影响显著, 从而导致该研究区发育的煤系地层厚度不均, 局部钻孔未见煤。

4 结论

基于剖面岩性特征、古生物特征、微量元素以及对不同层位岩石的粒度分析, 综合研究所取剖面样品的概率累积曲线特征及样品发育层位, 主要取得了以下成果。

(1) 含煤地层太原组岩石颜色以灰色、灰黑色为主, 沉积环境以还原环境为主, 山西组底部岩石颜色较深, 向上逐渐沉积浅色砂岩, 氧化作用增强;w (Fe) 、w (Ti) 受海侵影响明显, 含量变化与海侵期次一致, w (P) 与海水进退也呈一致关系;区内砂岩粒度曲线形式包括一段式、两段式和三段式, 基本变化趋势自下向上由简单的一段式向复杂多段式变化, 表明沉积环境逐渐变化。

(2) 金海洋矿区的含煤岩系主要为石炭系太原组和二叠系山西组, 包括浅海碳酸盐台地沉积体系、障壁潟湖潮坪沉积体系、曲流河三角洲沉积体系和河流湖泊复合沉积体系, 发育有台地、潟湖、潮坪、潮道、障壁岛、三角洲、河流和浅水湖泊等类型的沉积相。

摘要：为揭示研究区含煤地层沉积特征, 以马营山岱马路露头剖面为研究目标, 基于剖面岩性特征、古生物特征、微量元素以及不同层位岩石的粒度分析, 结果表明, 剖面沉积建造可分为4种沉积体系、8类沉积相类型, 即浅海碳酸盐台地沉积体系、障壁潟湖潮坪沉积体系、曲流河三角洲沉积体系和河流湖泊复合沉积体系, 发育有台地、潟湖、潮坪、潮道、障壁岛、三角洲、河流和浅水湖泊等类型的沉积相, 含煤地层主要经历了陆表海滨岸环境—海陆过渡环境—陆相环境的转变。

阿拉善南部含煤特征及聚煤规律篇9

1、矿区地质条件

研究区内基岩出露有石炭系太原组 (C2t) 、白垩系庙沟组 (K1mg) , 红柳沟组 (N1hl) 和第四系 (Q4) 。主要含煤地层为石炭系太原组 (C2t) 。

太原组岩性为灰-灰白色粗-细粒石英砂岩、深灰-灰黑色粉砂岩、泥岩、页岩呈韵律层, 夹泥灰岩、生物灰岩透镜体及煤层 (线) 。受后期构造的影响, 该地层残存厚度分布不均, 最厚达到1500m以上。该地层可划分为5个亚岩段, 其中太原组第一段、第二段、第五段为次要含煤岩层段, 第三、四段为主要含煤岩层段。与下伏臭牛沟组平行不整合接触, 上与白垩系庙山湖组呈角度不整合接触[2,3]。

太原组第一段 (C2t1) :岩性为黑色泥岩、粉砂质泥岩, 灰黑色粉砂岩, 灰色、灰白色细粒、中粒、粗粒砂岩, 夹黑色炭质泥岩、煤线和薄煤层。泥岩弱固结, 多为高岭石黏土岩。粉砂岩可分为粗粉砂岩和细粉砂岩。泥岩和粉砂岩常呈渐变过渡的互层状。本段上部泥岩、粉砂岩中含植物化石, 下部泥岩、粉砂岩中含个体很小的贝壳类化石和生物扰动构造, 发育有波状层理和水平层理。

太原组第二段 (C2t2) :岩性为黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩, 灰黑色粉砂岩, 灰色、灰白色细粒、中粒、粗粒砂岩, 夹黑色炭质泥岩、煤层。本段上部泥岩、粉砂岩中极少含植物化石, 发育有波状层理和水平层理。

太原组第三段 (C2t3) :岩性为黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩, 灰黑色粉砂岩, 灰色、灰白色细粒、中粒、粗粒砂岩, 夹多层薄-中厚煤层。泥岩弱固结, 多为高岭石黏土岩。粉砂岩可分为粗粉砂岩和细粉砂岩。泥岩和粉砂岩常呈渐变过渡的互层状。泥岩、粉砂岩中含植物化石, 发育有波状层理和水平层理。

太原组第四段 (C2t4) :岩性为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩, 灰黑色粉砂岩, 灰色、灰白色细粒、中粒、粗粒砂岩, 夹多层薄-中厚煤层。泥岩弱固结, 多为高岭石黏土岩。粉砂岩可分为粗粉砂岩和细粉砂岩。泥岩和粉砂岩常呈渐变过渡的互层状。本段砂岩相对较多, 泥岩、粉砂岩中普遍含植物化石, 发育有波状层理和水平层理。

太原组第五段 (C2t5) :本段地层广泛分布于预查区中, 与太原组第4段为连续沉积。该组底部主要为灰白色、紫灰色细-粗粒石英砂岩、含砾粗粒含砾石英砂岩, 向上为灰黑色粉砂质页岩或泥岩与灰色粉砂岩互层, 夹灰色、灰白色薄-中厚层状中、细粒石英砂岩。

2、含煤性分析

研究区内太原组第一至第四段平均厚度为1530m, 太原组第五段残留厚度平均为238m。太原组第一至第四段含编号约煤层20层, 以薄煤层为主, 中厚煤层次之, 平均总厚13.81m, 含煤系数为0.90%, 自上而下编号1-20号煤层;太原组第五段一般含煤2层, 平均厚度约1.06m;其中大部可采煤层10层 (为1、2、4、7、8、10、11、12、13、19煤) 、局部可采煤层5层 (为5、6、9、14、17煤) 、零星可采煤层5层 (为0上、0下、3、15、20煤层) 、不可采煤层2层 (为16、18煤层) , 煤层平均总厚14.87m, 含煤系数0.84%;可采煤层平均总厚13.63m, 可采含煤系数为0.77%。

1煤层:位于太原组第四段顶部, 煤层平均厚度约1.09m, 该煤层大部分不含夹矸, 局部含夹矸2层, 夹矸岩性为炭质泥岩、泥岩, 煤层结构简单。煤层顶底板多为粉砂岩、泥岩。属大部可采较稳定煤层。

2煤层:位于太原组第四段顶部, 煤层平均厚度为1.18m, 该煤层为单一煤层, 结构简单, 属大部可采较稳定煤层。

4煤层:位于太原组第四段中部, 该煤层大部不含夹矸, 局部含夹矸2层, 煤层平均厚度1.22m, 属大部可采较稳定煤层。

7煤层:位于太原组第四段底部, 层位稳定, 平均厚度约1.04m, 属大部可采较稳定煤层。

8煤层:位于太原组第三段顶部, 煤层厚度约1.00m, 该煤层局部含夹矸1层, 属稳定煤层。

10煤层:位于太原组第三段中部, 煤层厚度平均为0.70m, 该煤层结构简单, 属较稳定煤层。

12煤层:位于太原组第三段中部, 煤层平均厚度约1.10m, 该煤层大部不含夹矸, 局部含夹矸1层, 夹矸岩性以炭质泥岩、泥岩为主, 属结构简单较稳定煤层。

13煤层:位于太原组第三段底部, 煤层平均厚度约0.90m, 该煤层大部不含夹矸, 局部含夹矸1层, 属结构简单较稳定煤层。

19煤:位于太原组第一段中部, 煤层平均厚度约0.85m, 该煤层不含夹矸, 顶底板岩性为粉砂岩、泥岩, 属结构简单较稳定煤层。

3、煤质特征

煤的颜色均为黑色, 条痕为黑色, 似金属光泽, 参差状断口, 性脆、易碎, 裂隙较发育, 且大多被方解石细脉和浸染状黄铁矿充填;条带状结构, 层状构造, 煤芯反映各煤层煤的硬度差别较大。

太原组各煤层均以亮煤为主, 暗煤次之, 夹少量丝炭薄层。宏观煤岩类型以半亮型煤为主, 其次为半暗煤。在各可采煤层煤的有机组分中, 镜质组占有机组分的0%~8.9%、惰质组91.0%~100%、壳质组0%-0.1%。煤的镜质组最大反射率 (Rmax) 大于5.0%, 变质阶段为很高变质程度的无烟煤。

研究区内各可采煤层浮煤挥发分平均为1.45%-4.86%, 氢元素含量各煤层平均值为0.52%-2.24%, 焦渣特征为1, 依据中国煤炭分类标准[4], 本区煤属高变质的无烟煤, 其小类为无烟煤一号和无烟煤二号。

4、聚煤规律分析

研究区在石炭世正处于古亚洲洋构造域与古特提斯构造域的交汇部位, 在华北板块南北两侧板块俯冲碰撞的夹击作用下处于相对抬升的构造背景, 同时由于此时正对应于古特提斯的最大张期, 复合叠加了古特提斯构造域的扩张作用。在这种复杂、特殊的板缘构造演化背景下, 造成了区内数次相对海平面变化。且在晚古生代, 本区位于华北板块北部, 处于温暖潮湿的气候条件, 有利于植物的大量发育。在具有潜在含煤能力的海岸平原中, 当可容空间接近最大以及海平面变化速率与进积事件供应沉积物的速率平衡时, 能够堆积厚度最大、分布最广的煤层。

在基底差异性升降总体隆起抬升的构造背景下, 盆地总体抬升使得石炭系上部地层遭到了不同程度的剥蚀, 石炭系基岩出露, 使本区缺失了三叠系-侏罗系地层, 被第四系覆盖。

由地层剖面及野外地质钻探结果统计分析认为含煤段主要分布在太原组第三、四岩段的中、底部, 即基本发育在由进积事件产生的向上变浅序列的顶部, 这是由于在海平面下降至上升的转折时期, 广泛发育泥炭坪和泥炭沼泽成煤环境的必然结果。在区域整体发育潮坪相的背景下, 勘查区内部还发育有三角洲、碎屑浅海亚相, 障壁岛、沼泽、分流河道、泻湖沼泽等微相。

5、结论

研究区位于六盘山弧形构造带罗山逆冲席和贺兰山西缘深断裂交汇处。研究区内含煤地层为石炭系太原组, 依据沉积旋回, 可将太原组划分为五个岩段, 其中第三、四段为主要含煤岩段, 含大部可采煤层10层, 属较稳定煤层, 煤类属高变质程度的无烟煤。

由于受华北板块南北两侧板块俯冲碰撞的夹击作用, 并叠合古特提斯构造域的扩张作用, 造成区内数次相对海平面变化, 使研究区发育障壁滨海-三角洲平原沼泽相。在具有潜在含煤能力的海岸平原中, 当可容空间接近最大以及海平面变化速率与进积事件供应沉积物的速率平衡时, 致使本区沉积了分布较广的多层煤层, 同时在基底差异性升降总体隆起抬升的构造背景下, 本区含煤地层遭受了不同程度的剥蚀。

参考文献

[1]白云来, 等.鄂尔多斯盆地西缘构造演化及与相邻盆地关系[M].北京:地质出版社, 2010.

[2]简绍广.内蒙古自治区阿拉善左旗炭井子沟矿区煤炭详查报告[R].内蒙古苏力德能源股份有限公司, 2009.

[3]李海东.内蒙古自治区阿拉善左旗大沙蒿子勘查区煤炭详查报告[R].内蒙古矿业开发有限责任公司, 2011.

含煤废水处理篇10

黑河市处于兴安岭-内蒙地槽褶皱区, 大兴安岭地槽褶皱系和小兴安岭松嫩地块构造单元上, 构造发展多阶段、多旋回、不平衡性明显, 地壳活动性较强, 地质构造错综复杂。境内发现西岗子、黑宝山、孙吴、红锈沟、大西江、霍尔沁、乌云、乌伊河、柏根里、门鲁河、清泉、沐河屯、大吉岭、铁包山共14个煤盆地。

1.1 地层

西岗子煤盆地出露地层有下石炭统星火组、上石炭统核桃山组、下白垩统西岗子组、甘河组, 第三系孙吴组, 含煤地层为西岗子组。黑宝山煤盆地周围和基底出露地层为中生界地层, 含煤地层为下白垩统九峰山组。孙吴煤盆地属中生代大兴安岭-小兴安岭地层分区, 含煤地层有下白垩统九峰山组、下白垩统西岗子组。红锈沟煤盆地为下白垩统九峰山组, 基底为下古生界及上古生界岩层, 基底侵入岩为加里东期、印支期侵入岩。大西江煤盆地含煤地层为下白垩统九峰山组, 九峰山组地层之上被下白垩统甘河组覆盖。霍尔沁煤盆地为下白垩统九峰山组, 煤层多产于凝灰砂岩中。乌云煤盆地下第三系乌云组, 黑色泥岩夹4层煤, 其上被第三系孙吴组覆盖, 基底为印支期侵入岩和上白垩统地层。乌伊河煤盆地下白垩统九峰山组, 其大面积覆盖下白垩统甘河组, 中基性火山岩及上第三系孙吴组, 松散沉积物, 基底为加里东期侵入岩和古生代地层。柏根里煤盆地下白垩统九峰山组, 岩性为砂岩、板岩、凝灰砂岩夹煤层, 不整合于混合岩之上, 被下白垩统甘河组覆盖。门鲁河煤盆地下白垩统九峰山组是该盆地含煤地层, 其上大面积覆盖白垩统甘河组中基性火山岩。清泉煤盆地下白垩统九峰山组。沐河屯煤盆地为下白垩统九峰山组, 基底为华力西期、印支期侵入岩及古生界地层。大吉岭煤盆地下白垩统九峰山组, 下伏下白垩统龙江组, 上覆甘河组中基性熔岩。铁包山煤盆地含煤地层为下白垩统九峰山组, 基底为古生代地层, 印支晚期和燕山早期侵入岩。

1.2 构造

西岗子煤盆地大地构造位置为小兴安岭-松嫩地块之沐河隆起的洪湖吐断陷, 石金河断裂、公别拉河断裂为盆缘控制性断裂, 控制了本区的聚煤条件, 盆地呈狭长状, 北北东向展布, 煤系地层大致呈水平状, 局部具平缓褶皱或因后期断层影响产状变陡。黑宝山煤盆地大地构造位置属大兴安岭优地槽褶皱系之罕达气断褶束, 固固河坳陷内。煤盆地呈北东向展布于新开岭复向斜和三峰山-鸡冠山复向斜之间。盆地断裂构造较发育, 可分为基底断裂、盆缘断裂和后期断裂。对煤系地层和煤层具有破坏作用。孙吴煤盆地两侧受北东向张扭性孙吴断裂带的控制, 茅兰河断裂即是该断裂带的一部份, 区内尚存在北西向断裂, 它们是盆地的同生断裂, 控制了含煤岩系的生成与分布, 使盆地形成北东向展布的宽缓的向斜盆地。红锈沟煤盆地处于伊春-延寿地槽褶皱系乌伊云河中新断陷, 属隐伏式断陷盆地。霍尔沁煤盆地处于大兴安岭地槽褶皱系, 罕达气优地槽褶皱带罕达气坳陷。乌云煤盆地处于小兴安岭地槽褶皱系乌云-结雅新断陷内。乌伊河煤盆地处于伊春-延寿地槽褶皱系乌伊河新断陷。柏根里煤盆地位于科洛河断裂带内。门鲁河煤盆地处于大兴安岭地槽褶皱系, 罕达气优地槽褶皱带, 罕达气坳陷内。清泉煤盆地处于小兴安岭-松嫩地块区, 沐河隆起带, 塔溪-引龙河断陷。沐河屯煤盆地处于小兴安岭-松嫩地块, 沐河隆起带, 塔溪-引龙河断陷。大吉岭库煤盆地处于伊春-延寿地槽褶皱系, 乌云河中新断陷, 铁包山煤盆地处于沐河隆起带, 塔溪-引龙河断陷。

2 岩石特征

黑河市14个煤盆地煤系沉积岩中, 发育的主要岩石类型有:砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰岩及泥岩。砾岩较发育, 主要可分为底部砾岩、中间砾岩和上部砾岩。其中砾径由下到上逐步变小, 磨圆也变好, 但成分基本一致。砂岩是含煤地层的主要组成部分, 从岩石的成分上看主要是岩屑砂岩, 其岩石的颜色多为灰白色。从粒度上看以中粗砂岩为主, 细砂岩占比例不大, 从层理上看多为水平层理和缓波状层理。单层厚度一般3~5m。有时与粉砂岩呈互层状, 粉砂岩与细砂岩组成互层状砂体, 多为深灰色及黑灰色, 单层厚度最大不超过2m, 从层理上看多为水平层理和细纹层理, 局部可见小型斜层理。煤系地层中凝灰岩不甚发育, 在煤层上部和下部底板有凝灰岩及凝灰角砾岩存在, 多为灰白-灰绿色。

3 沉积环境

区域内14个煤盆地的含煤地层位于下白垩统九峰山组、西岗子组和第三系乌云组地层中, 在成因地层划分上, 考虑到地层划分中的组、段, 将九峰山组划分为四个段, 西岗子组分为二个段, 乌云组未分。

3.1 九峰山组

将黑宝山、孙吴、红锈沟、大西江、乌伊河、柏根里、门鲁河、清泉、大吉岭库铁包山煤盆地含煤地层划分为四个地层单位。与九峰山组四个段相对应。

3.1.1 九峰山组一段

第一成因地层单位 (九峰山组一段) 在煤层的下部, 在盆缘部分为一套以杂色砾岩为主夹有紫红色的砂岩、粉砂岩薄层的泥石流沉积, 局部夹薄煤线。此段砾石主要为棱角状和次棱角状, 分选较差, 杂基支撑, 反映当时的沉积环境是以干旱、中干旱冲积扇沉积, 气候干燥, 氧化作用较强。

3.1.2 九峰山组二段

第二成因地层单位 (九峰山组二段) 层序的底部为凝灰角砾岩和粉细砂岩组成。向上为煤层及灰色的粉砂岩及灰-灰白色的细砂岩互层, 反映出向上逐渐变细的层序, 在沉积环境上显示出潮湿型冲积扇沉积。

3.1.3 九峰山组三段

第三成因地层单位 (九峰山组三段) 自中间砾岩至煤层上部砾岩, 由一套灰-灰白色的砂岩及杂色砾岩组成, 在层理构造上多为水平层理或无层理, 粒度自下而上有逐渐变细的趋势, 顶部发育泥炭沼泽相, 形成煤层, 在沉积环境上也是以潮湿型冲积扇沉积为主。

3.1.4 九峰山组四段

第四成因地层单位 (九峰山组四段) 自煤层上部砾岩到0号煤层以上, 该层序的岩石粒度较粗, 经常出现递变层理, 反映出河流沉积的主要特征。