壹、成煤工廠
第二，煤的形成
三。成煤的必要條件
壹、成煤工廠
由低等植物形成的煤叫做腐泥煤。
高等植物形成的煤叫做腐殖質煤。
第二，煤的形成
從植物殘體的積累到轉化為煤的整個過程稱為煤化作用。這壹過程經歷了復雜的生化和物理化學作用。
成煤分為兩個階段:
(1)泥炭(腐泥)階段
植物繁殖、死亡、積累，在微生物的作用下不斷分解、結合、積累。高等植物形成泥炭，而低等植物形成腐泥。
1.鹽漬化
(1)概念——低等植物和浮遊生物在湖泊、潟湖、海灣等還原環境中變成腐泥的生化過程稱為腐泥化。
(2)腐泥狀泥——黑灰色，深褐色膠狀含大量水分的混濁物質。
2.泥炭化
(1)概念——高等植物的遺骸在泥炭沼澤中經過復雜的生化和物理化學反應而成為泥炭的過程稱為泥炭化。它分為兩個階段:
①第壹階段:植物殘體在沼澤的淺部被氧化分解。
②第二階段:隨著水深的增加，氧化環境被還原環境取代，產生腐殖酸和瀝青質，形成泥炭。
(2)泥炭黃棕色、深棕色、無光澤、質地疏松的物質，風幹後可用作燃料、化工原料和肥料。
(2)煤化階段
泥炭或腐泥形成後，由於地殼下降，被其他沈積物覆蓋，進入煤化階段。此時生化作用停止，取而代之的是物理化學作用。包括兩個連續的過程:
1.成巖泥炭(腐泥煤)在溫度和壓力的作用下，經過壓實、脫水和固體轉移，成為褐煤(腐泥煤)。
2.變質褐煤在溫度、壓力和時間的影響下不斷轉化為煙煤、無煙煤、天然焦或石墨。
三。成煤的必要條件
(壹)植物條件下成煤的物質基礎
(2)氣候條件影響植物生長和分解，溫暖和濕度是重要的氣候條件。
(三)植物遺存堆積的地理條件。
(四)地殼運動的條件平衡地殼沈降(沈降速度與植物的積累速度平衡)
第二節煤的物質組成、性質和分類
主要內容:
壹、煤巖組成及宏觀煤巖類型
二、煤的性質
三、煤的分類
壹、煤巖組成及宏觀煤巖類型
(1)煤巖成分
煤巖成分是指肉眼所能看到的煤的基本單位，也稱為宏觀煤巖類型，即絲煤、鏡質組煤、暗煤和亮煤。
1.絲炭
灰黑色，形似木炭，纖維結構明顯，有絲般光澤；
疏松、多孔、硬度低、脆性高，容易弄傷手指；
無粘結性，吸氧性強，易氧化自燃，易形成煤塵；
煤層中有許多厚度為幾毫米的平透鏡體，但分布很廣。
2.鏡面煤
黑色，亮如鏡，內生裂紋發達，結構均勻，易碎，附著力強；
煤層中未形成獨立的層理，呈透鏡狀或條狀分散在亮煤中；
3.亮煤
灰黑色，強光澤，脆而脆，內生裂隙發育，均勻性不如鏡質體；
化學工藝性質介於鏡質組和暗煤之間，灰分較低；
在煤層中占很大比例，可形成厚層或離層。
4.深色煤
灰黑色，無光澤，致密堅硬，韌性大；
層理不清，礦物質含量高，成分復雜，對煤質影響大；
在煤層中占很大比例，可形成厚層或離層。
(2)宏觀煤巖類型
根據煤層的平均光澤強度和煤巖組分的組合，煤可分為亮、半亮、半暗和暗淡四種類型。
1.光亮型煤主要由鏡質組和光亮煤組成，光澤強，脆性斷裂發育。中變質光亮型煤是煉焦的最佳煤種。
2.半光亮型煤以光亮煤為主，光澤強度不如光亮型煤。壹般以較亮和較暗的條紋交錯呈現半亮平均光澤，最常見。
3.半暗型煤由暗煤和亮煤組成，以暗煤為主，有暗光澤，硬度高，脆性大，內生裂隙不發育。
4.暗淡型煤由暗色煤組成，有時夾鏡質組和絲炭，光澤暗淡，層理不明顯，硬度和韌性較強，煤質較差。
註:在實際工作中，只有變質程度相同的煤才能進行對比，劃分為不同的類型，分類的最小厚度壹般為3 ~ 10 cm。
二、煤的性質
(壹)煤的化學成分
煤是有機物和無機物的混合物，其中有機物是主要成分，主要有C、H、O(占95%以上)，以及N、S等。
1.碳(C)煤的主要成分，碳越多，煤的熱值越高，煤中的碳含量越多，隨著變質作用的加深而增加。
2.氫(H)是煤中的重要成分，其熱值是c的4.2倍，低等植物富含H，所以腐泥煤的H含量高於腐殖質煤。煤中H隨變質程度加深而降低，氣煤中H含量在煙煤系列中最高。
3.氧(O)煤中的氧隨變質程度加深而減少，但變化較大。從褐煤、長焰煤、氣煤到肥煤，降幅顯著；從焦煤、瘦煤、瘦煤到無煙煤，降幅較小。
4.氮(N)含量較少，隨著變質作用的加深，有略有減少的趨勢。在高溫下可以轉化為氨(NH3)和其他氮的化合物。
5.硫是煤中的有害元素之壹。煤中的硫分為無機硫和有機硫(So)，無機硫又分為硫化物硫(黃鐵礦硫，Sp)和硫酸鹽硫(石膏硫，Ss)。有機硫主要來自成煤植物。煤中硫的總和稱為全硫(St)，根據幹基全硫含量St和D (%)將煤分為六個等級:
等級
超低硫煤
低硫煤
低硫和中硫煤
中硫煤
中高硫煤
高硫煤
聖·德
≤0.50
0.51~1.00
1.01~1.50
1.51~2.00
2.01~3.00
& gt3.00
6.磷(P)主要存在於無機礦物中，含量極低，有害。磷進入焦炭時，鋼是冷脆的，所以要求煉焦煤中P的含量在0.02% ~ 0.03%以下。
7.煤中的其他元素包括砷(As)和氯(Cl)等有害元素，以及鍺(Ge)、鎵(Ga)、鈾(U)、鋰(Li)和釩(V)等有益元素。
(2)煤的物理性質
1.顏色和條紋
顏色是指新鮮煤表面的自然顏色。隨變質程度的增加而變化:壹般從褐煤、煙煤到無煙煤，顏色從褐色、棕黑色、深黑色到灰黑色、青灰色不等。
條紋是指煤粉的顏色，和顏色差別不大。
閃耀
指新鮮煤表面的反射能力，光澤隨煤變質程度的增加而增加。煤巖成分中，鏡質組和亮煤變化較大，故將其作為觀察對象。
3.密度
指單位體積煤的質量(g/cm3)
影響因子(1)變質程度:越高，密度越大。
(2)煤巖成分:暗煤最大，亮煤次之，鏡質體次之。
分類:(1)真密度:20℃時單位體積的煤(不包括孔隙)的質量，曾稱為真比重。
(2)表觀密度:煤在20℃時單位體積(包括孔隙)的質量，曾稱為容重或重量。真正的密度很小。
(3)相對密度:同壹溫度下煤的密度與水的密度之比。又分為真相對密度(真比重)和表觀相對密度(假比重)。
4.硬度和脆性
硬度:抵抗外界機械作用的能力，莫氏硬度在1~4之間。褐煤和焦炭硬度較小，無煙煤最大；相同變質程度的暗煤比亮煤和鏡質組煤硬。
脆性:在外力作用下突然斷裂的難易程度。低、高變質煤的脆性小，中變質煤的脆性大。煤巖成分中，絲炭最大，鏡質組次之，暗煤最小。
破裂
指煤形成過程中各種自然力引起的開裂現象。根據原因，可以分為兩類:
(1)內生裂隙:是煤化過程中，在溫度和壓力的影響下，體積收縮形成的。斷裂面平坦，垂直於層理面，往往有兩組互相垂直，壹組致密，壹組稀疏，以中變質煤最發育。
(2)外源性裂隙:煤層形成後地質構造變化形成。裂隙間距較大，可出現在煤層的任何部位，常穿過多個煤巖層，斜交層理面，其方向壹般與附近斷層方向壹致。
6.傳導性
指煤傳導電流的能力，用電阻率表示，與煤的變質程度密切相關。褐煤多孔，濕度大，電阻率低；煙煤是不良導體，因為其電阻率高；無煙煤電阻率低，導電性好。
(3)評價煤質的常用指標
煤的工業用途很廣，但對煤質的要求不壹樣。因此，煤的工藝性質分析是評價煤質的重要手段，常用的評價煤質的指標有:
1.煤的工業分析指數
1)水分(m)按結合狀態分為兩類:
(1)結合水(結晶水)是與煤中的礦物成分結合的水。
(2)自由水分為兩類，兩類之和也稱為總水分(Mt):
(1)外部水分——煤的表面和表面的大毛細管吸附的水，容易蒸發；
(2)內部水分——煤內部小毛細管吸收的水，常溫下加熱到壹定程度不會流失。
失去了溫度。
2)灰分(a)煤完全燃燒後剩下的殘渣，主要成分是Al2O3、CaO、SiO2等。它們來自煤中的礦物質，根據灰分含量分為6個等級:
等級
極低
灰分煤
低灰分
分離煤
低年級
灰分煤
熟石灰
分離煤
最高的
灰分煤
高灰分
分離煤
廣告(%)
≤5.00
5.01~
10.00
10.01~20.00
20.01~30.00
30.01~40.00
40.01~50.00
3)揮發性(V)
從空氣中分離出來的煤在(900 10℃)溫度下加熱到Tmin，分解出有機質和部分礦物質，得到的氣態物質稱為揮發分。
揮發分與煤中有機質的性質和變質程度有關。
70%泥炭、40-60%褐煤、10-50%煙煤和少於10%無煙煤。
4)固定碳(FC)揮發分的測定剩余的焦渣減去灰分就是固定碳。它是煤中有機物高溫分解的殘留物。
2.煤的技術特性
不同的工業用煤對工藝性能有不同的要求。
1)結塊是指煤粉顆粒(直徑
(1)粘結指數(g) 1g煤樣與5g標準無煙煤(寧夏汝箕溝)均勻混合，所得焦炭在隔絕空氣的情況下快速加熱，以測定焦炭的耐磨指數，即反映煤樣膠體粘結惰性物質能力的G值。g越大，凝聚力越強。
(2)膠質層最大厚度(y)將煤樣放入模擬煉焦工業條件的膠質層測試儀中，定期測量其膠質層厚度，求其最大值。y越大，粘結性越強。
(3)奧氏體-亞膨脹度(b)用膨脹管加熱測得的煤的膨脹度既能反映煙煤膠體的數量又能反映其質量，能充分反映煙煤的粘結性。b越大，煤的結焦性越強。
2)發熱量(q)是指單位質量的煤完全燃燒所產生的發熱量，以兆焦每千克(MJ/Kg)表示。
煉焦煤之前，發熱量隨著變質程度的加深而增加，煉焦煤之後，發熱量略有下降。煤按發熱量分為6個等級。
等級
低的
發熱量大的煤
中低檔
發熱量大的煤
中間
發熱量大的煤
最高的
發熱量大的煤
高的
發熱量大的煤
超高的
發熱量大的煤
QMJ/千克
8.50~
12.50
12.51~
17.00
17.01~21.00
21.01~24.00
24.01~27.00
& gt27.00
三、煤的分類
(壹)按煤的煤化程度和工藝性能分類
1.分類指數是:
① Vdaf(幹燥無灰揮發物)
② GR-I(煙煤粘結指數)
③ Y(煙煤膠質層的最大厚度)
④ b(煙煤的奧布裏-亞膨脹度)
⑤ Hdaf(幹無灰氫含量)
⑥ PM(煤樣透光率)
⑦ Qgr.maf(恒濕無灰基煤熱值較高)
其中幹無灰基是指完全不含水分和灰分(不含可燃物)的煤。
2.分類原則
①用煤化度參數Vdaf區分無煙煤、煙煤和褐煤；
② Vdaf和Hdaf用於區分無煙煤的亞類；
③用Vdaf、G、Y、B來區分煙煤類型；
④用目視比色法透光率PM區分褐煤和煙煤，並對褐煤進行亞類劃分；
⑤ Qgr.maf作為區分褐煤和煙煤的輔助指標。
3.分類依據中國煤田分類國家標準1986.10.1，分為14大類，29小類。
其中，14類是:
無煙煤氣肥煤
貧煤中的粘結煤
貧煤？中等粘結性煤
貧煤煙煤弱粘結煤
煉焦煤未粘結煤
1/3焦煤長焰煤
肥煤褐煤
(2)按煤的綜合利用分類
1.煉焦煤:在幹餾爐中隔絕空氣，加熱到約1000℃，分解產生焦爐煤氣、煤焦油和焦炭。
2.氣化用煤:通過熱化學處理，使用CO2、H、O、H2O等介質將煤轉化為氣體。
3.煤的低溫幹餾:在500-600℃下幹餾，產生低溫焦油、煤氣等。
4.煤加氫液化:將煤、催化劑和重油混合，在高溫高壓下與氫氣反應，轉化為液態和氣態物質，然後進壹步加工得到汽油和柴油。
5.燃燒用煤:利用價值最低，所以用劣質煤。
第三節煤系與煤田
主要內容:
壹、煤系及其類型
二、煤炭的構成措施
三、煤田、聚煤期、聚煤區
壹、煤系及其類型
(壹)煤系的概念
指在壹定地質時期形成的壹套具有成因聯系、連續沈積的含煤巖系。
1，巖層系統中必須含有煤層；
2.主要由沈積巖組成，在地殼運動強烈的地區可能含有火山巖和火山碎屑巖；
3.它包含了大量的植物化石。
(2)煤系類型
煤系形成於以沈降運動為主的地殼振蕩過程中。由於振蕩的性質和幅度不同，以及地理環境和範圍的差異，煤系的特征也不同。
1，近海煤系；
煤系通常是沿海平原或沿海瀉湖、海灣和淺海。由於地殼的小尺度振蕩，有時被海水入侵淹沒，或淺海，有時成為陸地，沼澤廣泛發育。
主要特點:
1)分布區域廣；
2)巖性和巖相對比；
3)標誌層較多；
4)循環結構非常清晰；
5)比較容易；
6)煤層厚度相對穩定，但多為薄-中厚煤層；
7)煤層含硫量壹般較高。
8)含有大量植物化石和海洋動物化石；
如:華北石炭系煤系；中國南方二疊紀煤系
2.內陸型煤系列
該煤系的礦床都位於陸地上，如內陸盆地、山間盆地和山前盆地。沈積過程中未發生海水入侵，煤系均由陸相沈積物組成。
主要特點:
1)煤系厚度普遍較大，分布面積普遍較小，巖性巖相變化較大，煤層不易對比；
2)煤層厚度大，層數多，厚度變化大，分叉、尖滅現象時有發生；
3)煤系結構復雜，含硫量低；
4)含煤巖系成分復雜，富含大量植物化石和淡水動物化石；
5)在壹些地殼運動強烈的地方，煤系地層中可出現火山巖和火山碎屑巖；
二、煤炭的構成措施
(1)煤層
1.煤層的結構
煤層含煤分層和巖石夾層，無巖石夾層的稱為簡單構造煤層；反之，含夾石層的煤層稱為復雜構造煤層。
煤層矸石的物質來源主要取決於泥炭沼澤的沈積環境。
煤層結構對采煤方法、采掘機械的選擇和原煤質量有壹定的影響。當煤層中含有較厚的矸石時，可以進行煤層的分采；當煤層結構復雜，難以分采時，煤中會混入石質包裹體，降低原煤質量。
因此，在煤田地質勘探階段，應查明煤層結構，對原煤質量進行初步評價。
2.煤層厚度-煤層頂部和底部地層之間的垂直距離。
總厚度:是煤層頂底之間各煤層和巖層的厚度之和；
有利厚度:指煤層頂底之間各煤層的總厚度；
可采厚度:指在現代經濟技術條件下，適宜開采的煤層厚度。
最小可采厚度:根據國家現行技術政策和不同地區的煤種、產狀、采煤方法及資源條件規定的可采厚度下限標準。(影響因素:煤種、產狀、開采方式、資源條件)
3.煤層厚度分類
除以厚度
0.3-0.5m極薄煤層
0.5-1.3m薄煤層
1.3-3.5m中厚煤層
3.5-8.0m厚的煤層
& gt8m厚煤層
除以傾斜角
& lt5近水平煤層
5-25緩傾斜煤層
25-45°傾斜煤層
& gt25急傾斜煤層
穩定煤層:壹般>:可采厚度，煤層厚度變化有壹定的規律性；
相對穩定的煤層:煤的厚度變化較大，大部分可采，部分不可采；
不穩定煤層:煤厚變化較大，分叉、尖滅、增厚、變薄現象時有發生；
極不穩定煤層:常呈透鏡狀，斷續分布，僅部分可采。
根據穩定性
煤層厚度及其變化是影響煤礦開采的主要地質因素之壹。煤層厚度不同，采煤方法也不同。
煤層厚度的變化如分叉、變薄、尖滅等將直接影響煤炭儲量的平衡和煤礦的正常生產。
(2)煤層頂底板
1.頂板位於煤層上方壹定距離處。屋頂分為三種類型:
1)假頂:直接覆蓋在煤層上的薄巖層，多為炭質頁巖和泥巖，厚度壹般為幾厘米至幾十厘米，容易坍塌。
2)直接頂位於假頂之上，多為粉砂巖、泥巖，厚度約1-2m，回柱後可自行坍塌。
3)老頂位於直接頂上，多為砂巖和石灰巖，厚度大，強度高，采煤後長時間不易自行垮落，僅發生沈陷。
2.底板位於煤層下方壹定距離處。有兩種:
1)直接底板:煤層正下方的巖層，多為炭質泥巖，往往厚達數十厘米。
2)老底板位於直接底板之下，多為粉砂巖、砂巖，厚度較大。
(3)煤系標誌層
煤系中某些巖性特殊、易於識別、層位穩定或分布規律明顯的地層可作為尋找和對比煤層的標誌層。
例如:石灰巖、礫巖、鋁礬土、特殊巖性和顏色的砂巖等。
三、煤田、聚煤期、聚煤區
(1)煤田和產煤區
1.煤層是指在同壹地質時期形成並大致連續發育的含煤巖系的分布區域。面積壹般從幾十到幾百平米不等。如山東魯西煤田、遼寧阜新煤田。
2.產煤區是指被後期構造變動和剝蝕作用分隔開的壹些單獨的含煤巖系分布區。壹般可以對應礦山或礦區。如山西陽泉礦區、山東兗州礦區等。
(2)中國主要聚煤期
聚煤期，又稱成煤期，是指地質歷史上煤田資源形成的地質時期。
中國有七個最重要的聚煤期:
1.早石炭世5。早、中侏羅世
2.石炭紀和二疊紀。晚侏羅紀-早白堊世
3.二疊紀晚期。古近紀和新近紀
4.晚三疊世
(3)中國的聚煤區。
以大型地質構造帶為界，劃分出五個聚煤區:
1.東北聚煤區:包括內蒙古東部、黑龍江、吉林大部、遼寧北部。主要成煤期為JBOY3樂隊-K1，其次為古近紀。這個地區的煤炭資源約占全國的8%。
2.西北富煤區:包括新疆、甘肅大部、寧夏、內蒙古部分地區。主要成煤期為C期和J1-2期。J1-2煤最強，新疆含煤量最好。該地區資源巨大，約占全國的33%。
3.華北聚煤區:包括山西、河南、山東，以及陜西、甘肅、寧夏、內蒙古、遼寧、吉爾吉斯斯坦、河北，江蘇北部、安徽北部。主要成煤期為C-P，其次為J1-2和古近紀。特別是C-P煤田分布最廣，儲量最大，占該區儲量的80%以上。這個地區的煤炭資源約占全國的53%。
4.滇藏聚煤區:包括西藏、青海南部、四川西部和雲南西部。主要為P和新近紀煤，C1、T3、K2含煤性差。煤炭資源很少，約占全國的0.1%。
5.華南聚煤區:包括廣西、貴州、廣東、湖南、江西、浙江、福建、邛崍、雲南、湖北、四川等省。有多個成煤期:C1、P2、P3、T3、J1、N(新近紀)，其中P2晚期至P3成煤作用最強。全區煤炭資源約占全國的6%。
中國煤炭資源分布特點:西北和北部地區儲量豐富，西部地區勘探程度低，構造相對復雜。東部沿海經濟發達地區儲量相對較少，但開采年限長，強度大，淺層資源嚴重不足，向深部拓展難度較大。