煤礦地質學第五章煤及含煤巖系5.1煤的形成5.2煤的物質組成和性質5.3煤的分類和用途5.4含煤巖系[習題][本章提要]5.1成煤作用返回本章首頁5.1.1成煤的必要條件5.1.2成煤作用5.1.1成煤的必要條件（一）植物條件陸生高等植物、低等植物菌藻類、浮游生物。（二）氣候條件潮濕、溫暖形成具有開采價值的煤層必須具備下列四個條件：5.1.1成煤的必要條件（三）自然地理條件形成分布面積較廣的煤層，必須要有大面積沼澤化的自然地理條件。（四）地殼運動條件地殼下降速度=植物遺體堆積速度5.1.2成煤作用成煤作用是指從植物死亡堆積到形成煤炭的整個變化過程。（一）泥炭化或腐泥化作用階段1、泥炭化作用

高等植物遺體在泥炭沼澤中，經受復雜的生物化學和物理化學變化轉變成泥炭的過程。5.1.2成煤作用（一）泥炭化或腐泥化作用階段1、泥炭化作用

在沼澤這種特殊的環境中，一方面因雨量充沛，溫暖濕潤，有利于植物尤其是高等植物的繁殖生長；另一方面因存在不深的積水，植物遺體沉入水底，被水覆蓋得以保存不被氧化，為成煤提供了原始物質。

隨著植物遺體的堆積和分解，從沼澤的表層到底層，氧化環境逐漸轉化為還原環境。這時在厭氧細菌的參與下，發生了分解產物之間的合成作用和分解產物與未分解的植物遺體之間的相互作用，形成了新的合成物質——腐植酸和瀝青質等。這些新物質與尚未分解的植物遺體，以及由地表流水攜入的泥沙混合在一起形成了泥炭。高等植物泥炭5.1.2成煤作用（一）泥炭化或腐泥化作用階段2、腐泥化作用

在缺氧的還原條件下，菌藻類植物或浮游生物在厭氧細菌的作用下逐漸轉變成瀝青質腐泥的過程。菌藻植物、浮游生物腐泥5.1.2成煤作用（二）煤化作用階段

泥炭或腐泥形成后，被上覆沉積物覆蓋掩埋，在經受長期的以沉積物靜壓力為主的作用力的作用下，被逐漸壓實、脫水、固結，進而轉變為腐泥煤或腐植煤的變化過程。泥炭褐煤煙煤、無煙煤腐泥腐泥煤5.2煤的物質組成和性質返回本章首頁5.2.1煤的物質組成5.2.2煤的物理特征5.2.3煤的性質5.2.1煤的物質組成（一）煤的元素組成

1．碳（C）煤中有機質的主要成分，也是煤燃燒過程中產生熱量的重要元素，每一千克純碳完全燃燒時能放出34.107MJ的熱量。煤中碳含量越多，煤的發熱量越高。煤中碳含量隨煤的變質程度的加深而增加。5.2.1煤的物質組成

2．氫（H）煤中有機質的第二個主要成分，也是煤燃燒過程中產生熱量的主要元素，每kg氫完全燃燒時能產生143.248MJ的熱量，為碳元素的4.2倍。腐泥煤的氫含量比腐植煤高;氫含量隨著變質程度的加深而減少。3．氧（O）氧是煤中不可燃的元素，但可以助燃。氧含量隨煤化程度的加深而減少。5.2.1煤的物質組成

4．氮（N）

煤中有機質氮含量較少，主要來自植物中的蛋白質，也有一部分可能來自細菌活動的產物。一般隨煤化程度加深而略趨于減少。5．硫（S）

將煤分為五級：特低硫煤、低硫分煤、中硫分煤、中高硫煤、高硫分煤5.2.1煤的物質組成

6．磷（P）

煤中的含量極低，一般低于0.1%，最高也不高于1%。其危害極大，如煉焦時可使鋼材具有冷脆性。7．其它元素

煤中還存在許多稀有元素及放射性元素，如鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈾（U）、釩（V）、砷（As）、氯（Cl）等。

5.2.1煤的物質組成（二）煤巖組分1、絲炭2、鏡煤3、亮煤4、暗煤（三）煤巖類型1、光亮型2、半亮型3、半暗型4、暗淡型煤化程度光澤顏色條痕褐煤無光澤或暗淡瀝青光澤褐色、深褐色、黒褐色淺棕色、深棕色長焰煤瀝青光澤黑色、帶褐

深棕色氣煤強瀝青光澤、弱玻璃光澤

黑色

棕黑色肥煤玻璃光澤黑色，帶棕焦煤強玻璃光澤瘦煤

黑色貧煤金剛光澤黑色、有時帶灰無煙煤似金屬光澤灰黒色、帶古銅色、鋼灰色灰黒色5.2.2煤的物理特征（一）顏色、條痕、光澤5.2.2煤的物理特征（二）硬度、脆度按摩氏硬度計，一般煤的硬度介于1-4之間。褐煤和焦煤硬度最小，約為2-2.5；無煙煤硬度最大，接近4。脆度與硬度剛好相反。（三）密度密度隨變質程度的增高而增大。5.2.3煤的性質（一）工業分析指標1、水分（W）:外在水分:潤濕在煤的表面和大氣毛細孔中的水分。內在水分:將除去外在水分以后的風干煤樣，加熱到102°~

105°時所失去的水分，既吸附、凝聚在煤內部毛細孔隙中的水。

煤中的全水分=外在水分+內在水分5.2.3煤的性質（一）工業分析指標2、灰分（A）:煤完全燃燒后，其中礦物質的固體殘余。灰分對煤炭燃燒、加工利用都帶來不利的影響：（1）灰分降低煤的發熱量；（2）增加運輸成本；（3）導致高爐減產。5.2.3煤的性質（一）工業分析指標3、揮發分（V）：在隔絕空氣的條件下，將煤在（900±10）℃溫度下加熱7分鐘時，煤中的有機質和一部分礦物質就會分解成氣體和液體逸出，用逸出物減去煤中的水分即為揮發分。揮發分在一定程度上反映了煤中有機質的性質、煤的變質程度，因此它是目前我國煤炭分類的第一指標。變質程度越高揮發分越低。5.2.3煤的性質（一）工業分析指標4、固定碳（FC）：測定揮發分時，剩下的不揮發物質稱為焦渣，焦渣減去灰分即為固定碳。固定碳=焦渣-灰分

變質程度越高固定碳越高。

固定碳與揮發分的比值叫做燃料比。5.2.3煤的性質（二）工業性質指標1、發熱量:單位重量的煤完全燃燒所產生的熱值。從褐煤到焦煤隨變質程度的增高而增大，從焦煤到無煙煤隨變質程度的增高又略有減少。2、粘結性:煤粒（一般直徑小于0.2mm）在隔絕空氣受熱后，能否粘結其本身或惰性物質（即無粘結能力的物質）成塊的性質。3、結焦性:煤粒隔絕空氣受熱后，能否生成優質焦炭的性質。5.2.3煤的性質（二）工業性質指標4、熱穩定性:煤在燃燒或氣化過程中，在高溫環境下保持原來煤塊粒度的程度。5、機械強度:煤塊受外力作用而破碎的難易程度。6、可選性：煤在洗選過程中去除其中的夾矸和礦物質的難易程度。5.3煤的分類和用途返回本章首頁我國煤炭資源豐富，煤種齊全。為了合理利用煤炭資源，特制定了煤炭分類國家標準（GB5751-86），見表5-3-1。數碼編號的十位數表示揮發分的多少，數碼越小，揮發分越少。數碼編號的個位數對煙煤表示粘結性，數碼越小，粘結性越差；對無煙煤和褐煤則表示煤化程度，數碼越小，煤化程度越高。5.4含煤巖系返回本章首頁5.4.1含煤巖系5.4.2煤層厚度5.4.3中國的聚煤區5.4.1含煤巖系含煤巖系：

一套含有煤層并有成因聯系的沉積巖組合，又稱含煤地層、煤系、含煤建造。1、近海型煤系2、內陸型煤系5.4.2煤層厚度煤層厚度：

煤層頂底板之間的垂直距離。5.4.2煤層厚度

煤層按厚度分類露天開采地下開采薄煤層<3.5m<1.3m

中厚煤層3.5-10m1.3-3.5m