第五章 煤与含煤岩系(精品).ppt

第五章 煤与含煤岩系 煤是可燃有机岩煤是可燃有机岩=大量有机物质大量有机物质+少量无机物质少量无机物质第一节第一节:成成煤煤作作用用一、成煤一、成煤植物植物 成煤的原始物质是成煤的原始物质是植物植物低等植物低等植物-没有根、茎、叶分化没有根、茎、叶分化(如菌类、藻类如菌类、藻类)-腐泥腐泥-腐泥煤腐泥煤高等植物高等植物-有根、茎、叶分化有根、茎、叶分化(苔藓、蕨类、裸子和被子苔藓、蕨类、裸子和被子)-泥炭泥炭-腐植煤腐植煤二、成煤的必要条件二、成煤的必要条件n n1 1、植物条件（植物的大量繁殖）、植物条件（植物的大量繁殖）、植物条件（植物的大量繁殖）、植物条件（植物的大量繁殖）2 2、气候条件（温暖潮湿的气候条件）、气候条件（温暖潮湿的气候条件）、气候条件（温暖潮湿的气候条件）、气候条件（温暖潮湿的气候条件）3 3、自然地理条件（适合与大面积沼泽化的自然地、自然地理条件（适合与大面积沼泽化的自然地、自然地理条件（适合与大面积沼泽化的自然地、自然地理条件（适合与大面积沼泽化的自然地理条件）理条件）理条件）理条件）4 4、地壳运动条件（地壳运动总的趋势是不断、地壳运动条件（地壳运动总的趋势是不断、地壳运动条件（地壳运动总的趋势是不断、地壳运动条件（地壳运动总的趋势是不断地缓慢沉降地缓慢沉降地缓慢沉降地缓慢沉降）6-内陆盆地型内陆盆地型7-山间盆地型山间盆地型8-山间谷地型山间谷地型9-大陆冲积平原型大陆冲积平原型三、成煤作用n n（一）泥炭化或腐泥化作用阶段（形成泥炭或腐泥）（一）泥炭化或腐泥化作用阶段（形成泥炭或腐泥）（一）泥炭化或腐泥化作用阶段（形成泥炭或腐泥）（一）泥炭化或腐泥化作用阶段（形成泥炭或腐泥）1泥炭化作用：泥炭化作用：当生长在沼泽中的当生长在沼泽中的高等植物高等植物死亡之后，其死亡之后，其遗体遗体首首先堆积在沼泽水体的先堆积在沼泽水体的浅部浅部，由于大气中氧的影响，并在，由于大气中氧的影响，并在喜氧细菌的作用喜氧细菌的作用下，使植物有机组成（主要为木质素、下，使植物有机组成（主要为木质素、纤维素等）中的一部分遭受一定程度的氧化分解和水解，纤维素等）中的一部分遭受一定程度的氧化分解和水解，部分被彻底破坏，变为气体和液体；部分转化为简单的部分被彻底破坏，变为气体和液体；部分转化为简单的化学性质活泼的化合物。随着沼泽化学性质活泼的化合物。随着沼泽覆水程度的增强覆水程度的增强及植及植物遗体的不断堆积物遗体的不断堆积加厚加厚，使已部分遭受分解的植物遗体，使已部分遭受分解的植物遗体转入沼泽转入沼泽深部深部，逐渐与空气中的氧隔绝，在，逐渐与空气中的氧隔绝，在厌氧细菌厌氧细菌的的作用下，其植物遗体中的作用下，其植物遗体中的分解产物之间以及分解产物与分解产物之间以及分解产物与未分解的物质相互合成和作用，形成了新的化合物未分解的物质相互合成和作用，形成了新的化合物（主（主要为腐植酸、沥青质等）。要为腐植酸、沥青质等）。这些物质与少量泥砂这些物质与少量泥砂等物质等物质混合在一起，即形成了混合在一起，即形成了泥炭泥炭。这一过程为泥炭化作用。这一过程为泥炭化作用。n n2 2腐泥化作用腐泥化作用腐泥化作用腐泥化作用 当生活在湖泊、浅海等水体中的当生活在湖泊、浅海等水体中的当生活在湖泊、浅海等水体中的当生活在湖泊、浅海等水体中的低等植物低等植物低等植物低等植物和和和和低等动物低等动物低等动物低等动物死亡死亡死亡死亡之后，在水体表层和下沉到水底的过程中，先遭受之后，在水体表层和下沉到水底的过程中，先遭受之后，在水体表层和下沉到水底的过程中，先遭受之后，在水体表层和下沉到水底的过程中，先遭受一一一一定程度的氧化分解定程度的氧化分解定程度的氧化分解定程度的氧化分解。沉向水底后，由于水层和随后沉积物。沉向水底后，由于水层和随后沉积物。沉向水底后，由于水层和随后沉积物。沉向水底后，由于水层和随后沉积物的覆盖，转入缺氧的还原环境，在的覆盖，转入缺氧的还原环境，在的覆盖，转入缺氧的还原环境，在的覆盖，转入缺氧的还原环境，在厌氧细菌厌氧细菌厌氧细菌厌氧细菌的作用下，低的作用下，低的作用下，低的作用下，低等植物中的等植物中的等植物中的等植物中的蛋白质、脂肪等遭到分解蛋白质、脂肪等遭到分解蛋白质、脂肪等遭到分解蛋白质、脂肪等遭到分解。然后经过化学合成。然后经过化学合成。然后经过化学合成。然后经过化学合成作用，形成一种含水很多的作用，形成一种含水很多的作用，形成一种含水很多的作用，形成一种含水很多的棉絮状胶体物质棉絮状胶体物质棉絮状胶体物质棉絮状胶体物质（富含沥青质）（富含沥青质）（富含沥青质）（富含沥青质）。这些物质与泥砂混合后进一步变化，即形成了腐泥这些物质与泥砂混合后进一步变化，即形成了腐泥这些物质与泥砂混合后进一步变化，即形成了腐泥这些物质与泥砂混合后进一步变化，即形成了腐泥。这。这。这。这一过程为腐泥化作用一过程为腐泥化作用一过程为腐泥化作用一过程为腐泥化作用 （二）煤化作用阶段（形成腐植煤或腐泥煤）（二）煤化作用阶段（形成腐植煤或腐泥煤）1、成岩作用：、成岩作用：泥炭或腐泥被掩埋后，在温度、压力等影响泥炭或腐泥被掩埋后，在温度、压力等影响下，泥炭逐渐被压紧、脱水、固结，趋于致密。同时，泥下，泥炭逐渐被压紧、脱水、固结，趋于致密。同时，泥炭中有机质的分子结构和化学成分也发生一定变化，其中炭中有机质的分子结构和化学成分也发生一定变化，其中碳含量增加碳含量增加C、氢氧含量减少、氢氧含量减少OH，腐植酸含量降低，腐植酸含量降低F。泥炭转变为褐煤泥炭转变为褐煤，这一过程为成岩作用。，这一过程为成岩作用。腐泥形成后，经成岩作用，转变为腐泥煤腐泥形成后，经成岩作用，转变为腐泥煤。2 2变质作用变质作用变质作用变质作用 褐煤形成后，当地壳继续下降，使其沉降到地壳更深处，在褐煤形成后，当地壳继续下降，使其沉降到地壳更深处，在温度和温度和压力的作用压力的作用下，褐煤内部的分子结构、物理性质、化学性质等发生变化，下，褐煤内部的分子结构、物理性质、化学性质等发生变化，碳含量进一步增加碳含量进一步增加C ，氢氧氢氧OH 含量继续减少，光泽增强，密度增含量继续减少，光泽增强，密度增大，挥发分逐渐减少，腐植酸完全消失大，挥发分逐渐减少，腐植酸完全消失。褐煤转变为烟煤、无烟煤。这。褐煤转变为烟煤、无烟煤。这一过程为变质作用。一过程为变质作用。腐泥煤形成后，经变质作用，使煤的变质程度不断提高，形成高变质的腐泥煤形成后，经变质作用，使煤的变质程度不断提高，形成高变质的腐泥煤腐泥煤 。成煤作用变化产物原始物原始物质质第一第一阶阶段段第二第二阶阶段段泥炭化作用泥炭化作用或腐泥化作或腐泥化作用用煤化作用煤化作用成岩作用成岩作用变质变质作用作用高等植物高等植物泥炭泥炭褐煤褐煤烟煤（烟煤（长长焰煤、气煤、焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫贫煤）煤）无烟煤无烟煤低等植物低等植物腐泥腐泥腐泥煤腐泥煤腐泥煤腐泥煤第二节 煤的组成和性质n n一、煤的岩石组成和物理性质一、煤的岩石组成和物理性质一、煤的岩石组成和物理性质一、煤的岩石组成和物理性质n n（一）煤的宏观煤岩组成（一）煤的宏观煤岩组成（一）煤的宏观煤岩组成（一）煤的宏观煤岩组成1宏观煤岩成分宏观煤岩成分（1）丝炭：）丝炭：颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，外观外观象木炭象木炭。丝炭。丝炭疏松多孔，性脆易碎，能染指疏松多孔，性脆易碎，能染指。其空腔中常被矿物质。其空腔中常被矿物质充填而成矿化丝炭，变得致密坚硬，密度增大。充填而成矿化丝炭，变得致密坚硬，密度增大。在煤层中在煤层中，丝炭一般，丝炭一般数量不多数量不多，常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分，常呈扁平透镜体沿煤层的层理面分布，通常厚布，通常厚12mm至几毫米，有时也能形成不连续的薄层。至几毫米，有时也能形成不连续的薄层。（2）镜煤）镜煤：颜色深黑，光泽很强，为煤中颜色最深、光泽最强的：颜色深黑，光泽很强，为煤中颜色最深、光泽最强的成分。镜煤成分。镜煤质地均一，性脆易碎，往往破碎成棱角状小块，具贝壳质地均一，性脆易碎，往往破碎成棱角状小块，具贝壳状断口，内生裂隙特别发育状断口，内生裂隙特别发育，裂隙中有时充填有方解石等薄膜。，裂隙中有时充填有方解石等薄膜。在在煤层中煤层中，镜煤常呈，镜煤常呈透境状或条带状透境状或条带状，一般厚几毫米到，一般厚几毫米到12，有，有时呈线理状夹在亮煤或暗煤中。时呈线理状夹在亮煤或暗煤中。n n（3 3）亮煤。）亮煤。）亮煤。）亮煤。颜色黑，光泽较强，仅次于镜煤，颜色黑，光泽较强，仅次于镜煤，颜色黑，光泽较强，仅次于镜煤，颜色黑，光泽较强，仅次于镜煤，较脆易碎，内较脆易碎，内较脆易碎，内较脆易碎，内生裂隙较发育，比重较小，有时也具贝壳状断口，均一程度生裂隙较发育，比重较小，有时也具贝壳状断口，均一程度生裂隙较发育，比重较小，有时也具贝壳状断口，均一程度生裂隙较发育，比重较小，有时也具贝壳状断口，均一程度较镜煤差较镜煤差较镜煤差较镜煤差，表面隐约可见微细的纹理。，表面隐约可见微细的纹理。，表面隐约可见微细的纹理。，表面隐约可见微细的纹理。n n在在在在煤层中煤层中煤层中煤层中，亮煤常呈，亮煤常呈，亮煤常呈，亮煤常呈较厚的分层或呈透镜状较厚的分层或呈透镜状较厚的分层或呈透镜状较厚的分层或呈透镜状出现。出现。出现。出现。（4）暗煤：）暗煤：颜色灰黑，光泽暗淡，颜色灰黑，光泽暗淡，致密坚硬，韧性较大，密度致密坚硬，韧性较大，密度大，内生裂隙不发育大，内生裂隙不发育，有时呈粒状结构。，有时呈粒状结构。在煤层中，暗煤常呈在煤层中，暗煤常呈较厚的分层或单独成层较厚的分层或单独成层。2宏观煤岩类型宏观煤岩类型（1）光亮型煤）光亮型煤：光泽最强：光泽最强.主要由主要由镜煤和亮煤镜煤和亮煤组成组成,有时夹有时夹少量丝少量丝炭炭。由于其成分较均一，一般条带状结构不明显。由于其成分较均一，一般条带状结构不明显。内生裂隙发育，内生裂隙发育，脆度较大，容易破碎，常具贝壳状断口。脆度较大，容易破碎，常具贝壳状断口。（2 2）半亮型煤。）半亮型煤。）半亮型煤。）半亮型煤。光泽较强，仅次于光亮煤。主要以光泽较强，仅次于光亮煤。主要以光泽较强，仅次于光亮煤。主要以光泽较强，仅次于光亮煤。主要以亮煤为主亮煤为主亮煤为主亮煤为主，有有有有时由镜煤、亮煤和暗煤组成时由镜煤、亮煤和暗煤组成时由镜煤、亮煤和暗煤组成时由镜煤、亮煤和暗煤组成，也，也，也，也可能夹丝炭可能夹丝炭可能夹丝炭可能夹丝炭。最大的特点是。最大的特点是。最大的特点是。最大的特点是条带条带条带条带状结构明显状结构明显状结构明显状结构明显。内生裂隙较发育，较易破碎，常具阶梯状或棱角状内生裂隙较发育，较易破碎，常具阶梯状或棱角状内生裂隙较发育，较易破碎，常具阶梯状或棱角状内生裂隙较发育，较易破碎，常具阶梯状或棱角状断口。断口。断口。断口。半亮煤是最常见的一种煤岩类型。半亮煤是最常见的一种煤岩类型。半亮煤是最常见的一种煤岩类型。半亮煤是最常见的一种煤岩类型。（3）半暗型煤。）半暗型煤。光泽较弱。由光泽较弱。由暗煤和亮煤暗煤和亮煤组成，常以暗煤为主，组成，常以暗煤为主，有时夹有镜煤和丝炭的线理、细条带和透镜体，有时夹有镜煤和丝炭的线理、细条带和透镜体，条带状结构较明条带状结构较明显，内生裂隙不发育，比较坚硬，韧性较大，密度较大，常具参显，内生裂隙不发育，比较坚硬，韧性较大，密度较大，常具参差状断口。差状断口。（4）暗淡型煤。）暗淡型煤。光泽十分微弱。主要由暗煤组成，有时夹有少量光泽十分微弱。主要由暗煤组成，有时夹有少量镜煤、丝炭或矸石透境体。内生裂隙不发育，质地坚硬，韧性大，镜煤、丝炭或矸石透境体。内生裂隙不发育，质地坚硬，韧性大，密度大，常具棱角状或参差状断口。密度大，常具棱角状或参差状断口。（二）煤的物理性质（二）煤的物理性质1颜色颜色颜色是指煤新鲜表面的自然色彩。煤的颜色与成煤的原始物质、变颜色是指煤新鲜表面的自然色彩。煤的颜色与成煤的原始物质、变质程度等有关。腐植煤的颜色，随煤的变质程度增高而变化，如褐质程度等有关。腐植煤的颜色，随煤的变质程度增高而变化，如褐煤为褐色、深褐色、黑褐色；烟煤为黑色；无烟煤为灰黑色，常带煤为褐色、深褐色、黑褐色；烟煤为黑色；无烟煤为灰黑色，常带古铜色或钢灰色彩。腐泥煤颜色较浅，一般为褐色、褐黑色或灰色。古铜色或钢灰色彩。腐泥煤颜色较浅，一般为褐色、褐黑色或灰色。2条痕条痕条痕是煤研成粉末的颜色，也称为粉色。煤的条痕略浅于颜色，但条痕是煤研成粉末的颜色，也称为粉色。煤的条痕略浅于颜色，但变化又较颜色固定。腐植煤的条痕，随煤的变质程度增高而加深，变化又较颜色固定。腐植煤的条痕，随煤的变质程度增高而加深，如褐煤为棕色；烟煤为棕色到黑色；无烟煤为灰黑色。如褐煤为棕色；烟煤为棕色到黑色；无烟煤为灰黑色。3光泽光泽光泽是指常光下煤新鲜表面的反光能力。煤的光泽与成煤的原始物光泽是指常光下煤新鲜表面的反光能力。煤的光泽与成煤的原始物质、煤岩成分及变质程度等有关。腐植煤随变质程度的增高光泽增质、煤岩成分及变质程度等有关。腐植煤随变质程度的增高光泽增强，如褐煤无光泽或暗沥青光泽；烟煤为沥青光泽、玻璃光泽到金强，如褐煤无光泽或暗沥青光泽；烟煤为沥青光泽、玻璃光泽到金刚光泽；无烟煤为似金属光泽。腐泥煤光泽暗淡。刚光泽；无烟煤为似金属光泽。腐泥煤光泽暗淡。4 4硬度硬度硬度硬度n n硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。外加机械作用力不同，煤硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。外加机械作用力不同，煤硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。外加机械作用力不同，煤硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。外加机械作用力不同，煤的硬度表现也不一样，刻划硬度（用矿物中的摩氏硬度计刻划煤）的硬度表现也不一样，刻划硬度（用矿物中的摩氏硬度计刻划煤）的硬度表现也不一样，刻划硬度（用矿物中的摩氏硬度计刻划煤）的硬度表现也不一样，刻划硬度（用矿物中的摩氏硬度计刻划煤）介于介于介于介于1 14 4之间。腐植煤的（刻划）硬度，随煤的变质程度增高而之间。腐植煤的（刻划）硬度，随煤的变质程度增高而之间。腐植煤的（刻划）硬度，随煤的变质程度增高而之间。腐植煤的（刻划）硬度，随煤的变质程度增高而变化，从长焰煤到焦煤硬度逐渐减小，而从焦煤到无烟煤硬度逐变化，从长焰煤到焦煤硬度逐渐减小，而从焦煤到无烟煤硬度逐变化，从长焰煤到焦煤硬度逐渐减小，而从焦煤到无烟煤硬度逐变化，从长焰煤到焦煤硬度逐渐减小，而从焦煤到无烟煤硬度逐渐增大，褐煤和焦煤的硬度最小，为渐增大，褐煤和焦煤的硬度最小，为渐增大，褐煤和焦煤的硬度最小，为渐增大，褐煤和焦煤的硬度最小，为2 22.52.5；无烟煤的硬度最大，；无烟煤的硬度最大，；无烟煤的硬度最大，；无烟煤的硬度最大，接近于接近于接近于接近于4 4。5 5脆度脆度脆度脆度脆度是指煤受外力作用而破碎的性质。腐植煤的脆度，随煤变质脆度是指煤受外力作用而破碎的性质。腐植煤的脆度，随煤变质脆度是指煤受外力作用而破碎的性质。腐植煤的脆度，随煤变质脆度是指煤受外力作用而破碎的性质。腐植煤的脆度，随煤变质程度的不同而变化，一般中变质的肥煤、焦煤、瘦煤的脆度最大；程度的不同而变化，一般中变质的肥煤、焦煤、瘦煤的脆度最大；程度的不同而变化，一般中变质的肥煤、焦煤、瘦煤的脆度最大；程度的不同而变化，一般中变质的肥煤、焦煤、瘦煤的脆度最大；无烟煤的脆度最小；长焰煤和气煤的脆度较小。无烟煤的脆度最小；长焰煤和气煤的脆度较小。无烟煤的脆度最小；长焰煤和气煤的脆度较小。无烟煤的脆度最小；长焰煤和气煤的脆度较小。6密度密度密度是指单位体积煤的质量。单位为密度是指单位体积煤的质量。单位为g/3。其可分为真密度和。其可分为真密度和视密度两种。真密度体积不包括煤内部的孔隙，而视密度体积则视密度两种。真密度体积不包括煤内部的孔隙，而视密度体积则包括煤内部的孔隙。包括煤内部的孔隙。一般褐煤的视密度为1.051.20；烟煤的视密度为1.201.40；无烟煤的视密度为1.351.80。n n7 7裂隙裂隙裂隙裂隙n n煤中裂隙按成因可分为内生裂隙和外生裂隙两种。煤中裂隙按成因可分为内生裂隙和外生裂隙两种。煤中裂隙按成因可分为内生裂隙和外生裂隙两种。煤中裂隙按成因可分为内生裂隙和外生裂隙两种。n n（1 1）内生裂隙内生裂隙内生裂隙内生裂隙。内生裂隙是在。内生裂隙是在。内生裂隙是在。内生裂隙是在煤化作用过程中煤化作用过程中煤化作用过程中煤化作用过程中形成一种裂隙。形成一种裂隙。形成一种裂隙。形成一种裂隙。特点特点特点特点：裂隙垂直或大致裂隙垂直或大致裂隙垂直或大致裂隙垂直或大致垂直于层理面垂直于层理面垂直于层理面垂直于层理面；裂隙面较平坦光滑，往往；裂隙面较平坦光滑，往往；裂隙面较平坦光滑，往往；裂隙面较平坦光滑，往往呈眼球状；通常有大致垂直或斜交两组，其中一组较发育、为主呈眼球状；通常有大致垂直或斜交两组，其中一组较发育、为主呈眼球状；通常有大致垂直或斜交两组，其中一组较发育、为主呈眼球状；通常有大致垂直或斜交两组，其中一组较发育、为主要裂隙组，另一组较稀疏，为次要裂隙组。要裂隙组，另一组较稀疏，为次要裂隙组。要裂隙组，另一组较稀疏，为次要裂隙组。要裂隙组，另一组较稀疏，为次要裂隙组。n n内生裂隙的发育程度与煤的煤岩类型、煤岩成分、变质程度等有内生裂隙的发育程度与煤的煤岩类型、煤岩成分、变质程度等有内生裂隙的发育程度与煤的煤岩类型、煤岩成分、变质程度等有内生裂隙的发育程度与煤的煤岩类型、煤岩成分、变质程度等有关。一般在关。一般在关。一般在关。一般在光亮型煤中发育、特别是镜煤中最发育光亮型煤中发育、特别是镜煤中最发育光亮型煤中发育、特别是镜煤中最发育光亮型煤中发育、特别是镜煤中最发育。在不同变质。在不同变质。在不同变质。在不同变质程度的煤中，中变质烟煤中最发育，而在褐煤和无烟煤中则不发程度的煤中，中变质烟煤中最发育，而在褐煤和无烟煤中则不发程度的煤中，中变质烟煤中最发育，而在褐煤和无烟煤中则不发程度的煤中，中变质烟煤中最发育，而在褐煤和无烟煤中则不发育。育。育。育。n n（2 2）外生裂隙外生裂隙外生裂隙外生裂隙。外生裂隙是。外生裂隙是。外生裂隙是。外生裂隙是煤层形成后煤层形成后煤层形成后煤层形成后，受构造应力的作用而，受构造应力的作用而，受构造应力的作用而，受构造应力的作用而产生的一种裂隙。特点：裂隙以各种角度与煤层产生的一种裂隙。特点：裂隙以各种角度与煤层产生的一种裂隙。特点：裂隙以各种角度与煤层产生的一种裂隙。特点：裂隙以各种角度与煤层层面相交层面相交层面相交层面相交；裂隙；裂隙；裂隙；裂隙面往往有波状、羽毛状的滑动痕迹，但也有较光滑的；裂隙内有面往往有波状、羽毛状的滑动痕迹，但也有较光滑的；裂隙内有面往往有波状、羽毛状的滑动痕迹，但也有较光滑的；裂隙内有面往往有波状、羽毛状的滑动痕迹，但也有较光滑的；裂隙内有时可见到次生矿物或煤屑的充填。时可见到次生矿物或煤屑的充填。时可见到次生矿物或煤屑的充填。时可见到次生矿物或煤屑的充填。n n由于煤的外生裂隙组的方向与附近断层延展的方向一致，由于煤的外生裂隙组的方向与附近断层延展的方向一致，由于煤的外生裂隙组的方向与附近断层延展的方向一致，由于煤的外生裂隙组的方向与附近断层延展的方向一致，所以研所以研所以研所以研究外生裂隙有助于确定断层的方向究外生裂隙有助于确定断层的方向究外生裂隙有助于确定断层的方向究外生裂隙有助于确定断层的方向。此外，研究外生裂隙对提高。此外，研究外生裂隙对提高。此外，研究外生裂隙对提高。此外，研究外生裂隙对提高回采率，预测煤及瓦斯突出，也具有实际意义。回采率，预测煤及瓦斯突出，也具有实际意义。回采率，预测煤及瓦斯突出，也具有实际意义。回采率，预测煤及瓦斯突出，也具有实际意义。颜 色条 痕光 泽内生裂隙褐煤褐色、深褐色、黑褐色浅棕色、深棕色无光泽或暗沥光泽不发育深棕色沥青光泽长焰煤黑色带褐棕黑色强沥青光泽、弱玻璃光泽不发育到较发育气煤黑 色黑色带棕色玻璃光泽很发育肥煤强玻璃光泽焦煤黑色瘦煤贫煤黑色、有时带灰色金刚光泽较发育无烟煤灰黑色，带古铜、钢灰色灰黑色似金属光泽不发育8导电性导电性导电性是指煤传导电流的能力。通常用导电性是指煤传导电流的能力。通常用电阻率电阻率表示。表示。煤的导电性与煤的煤的导电性与煤的变质程度变质程度有关。一般有关。一般褐煤的电阻率小褐煤的电阻率小；烟煤的电烟煤的电阻率较大，为不良的导体阻率较大，为不良的导体；无烟煤的电阻很小，为良好的导体无烟煤的电阻很小，为良好的导体。此外，煤的导电性还与煤中灰分、水分、煤岩成分及孔隙度等有关，此外，煤的导电性还与煤中灰分、水分、煤岩成分及孔隙度等有关，如烟煤中灰分增高，电阻率减小；而无烟煤中灰分增高，电阻率增如烟煤中灰分增高，电阻率减小；而无烟煤中灰分增高，电阻率增大。褐煤中由于有大量的水分，所以电阻率较小。大。褐煤中由于有大量的水分，所以电阻率较小。二、煤的化学组成和工艺性质二、煤的化学组成和工艺性质（一）煤的元素组成（一）煤的元素组成 1碳（C）碳是煤中有机物质的主要成分，也是煤中最主要的可燃物质。燃烧时每千克碳能发出34.11MJ的热量。因此，一般煤中碳含量越高，煤的发热量就越大。煤中碳含量随煤的变质程度增高而增加。如褐煤中碳含量一般为6077%，烟煤中碳含量一般为7592%，而无烟煤中碳含量高达8998%。n n2 2氢（氢（HH）n n氢是煤中有机物质的氢是煤中有机物质的重要成分重要成分，也是煤中重要的，也是煤中重要的可燃物质可燃物质。燃烧。燃烧时每千克氢能发出时每千克氢能发出143.25MJ143.25MJ的热量，大约的热量，大约相当于碳发热量的相当于碳发热量的4.24.2倍倍。煤中氢含量一般随煤的煤中氢含量一般随煤的变质程度增高而减少变质程度增高而减少。此外，煤中氢含量。此外，煤中氢含量还与成煤的原始植物有关，一般由低等植物（如菌、藻类）形成还与成煤的原始植物有关，一般由低等植物（如菌、藻类）形成的煤，氢含量较高，一般均大于的煤，氢含量较高，一般均大于6%6%，有时高达，有时高达11%11%；而由高等植；而由高等植物形成的煤，氢含量较低，一般均小于物形成的煤，氢含量较低，一般均小于6%6%，最低为，最低为1%1%左右。左右。3氧（O）氧是煤中的不可燃成分。一般氧的含量也是随煤的变质程度增高而减少。如褐煤中氧含量为1530%，烟煤中氧含量为215%，而无烟煤中氧含量为13%左右。4氮（N）氮也是煤中的不可燃成分。燃烧时氮常呈游离状态逸出，并不产生热量。但在炼焦过程中，氮能转化成氨及其它含氮化合物，回收后可作化肥、硝酸等。煤中氮的含量随煤的变质程度增高而略趋减少，但规律性不明显。煤中氮含量很少，一般只有13%左右。煤中碳、氢、氧、氮四种元素组成的百分含量煤中碳、氢、氧、氮四种元素组成的百分含量煤中碳、氢、氧、氮四种元素组成的百分含量煤中碳、氢、氧、氮四种元素组成的百分含量 Cdaf（%）Hdaf（%）Odaf（%）Ndaf（%）褐 煤60776530152.51烟 煤7592541522.20.7无烟煤899841311.50.3n n5硫（硫（S）n n有害成分。其包括有机硫和无机硫两种。n n煤中硫含量变化很大，有的小于0.2%，有的则高达15%，一般在0.53%之间。n n与沉积环境有关，近海环境中，含硫量较高；内陆环境中的煤层，含硫量则较低。n n硫分对煤的加工利用非常有害。n n煤中全硫（有机硫和无机硫）含量是评价煤质的重要指标。我国现阶段规定：工业用煤全硫不超规定：工业用煤全硫不超过过3%。根据煤中干燥基全硫含量煤的分级根据煤中干燥基全硫含量煤的分级 级别名称代号硫分(St,d)范围%特低硫煤SLS0.50低硫分煤LS0.511.00低中硫煤LMS1.011.50中硫分煤MS1.512.00中高硫煤MHS2.013.00高硫分煤HS3.00n n6 6磷（磷（P P）n n 有害成分。有害成分。包括有机磷和无机磷包括有机磷和无机磷 。主要是无机。主要是无机磷，磷，如磷灰石如磷灰石Ca3(PO4)CaF2,Ca3(PO4)CaF2,只有微量有机磷。只有微量有机磷。n n煤中磷含量不多，不超过煤中磷含量不多，不超过1%1%，一般为，一般为0.0010.0010.1%0.1%。n n 煤中的有害杂质。煤中的有害杂质。含量很少，但危害却很大。含量很少，但危害却很大。(炼焦时，煤中的磷可以全部转入焦炭中，炼铁时炼焦时，煤中的磷可以全部转入焦炭中，炼铁时焦炭中的磷又进入生铁，使焦炭中的磷又进入生铁，使钢铁发脆钢铁发脆钢铁发脆钢铁发脆，降低质量。，降低质量。生产中不仅增加焦炭和熔剂的消耗量，而且还降生产中不仅增加焦炭和熔剂的消耗量，而且还降低高炉的生产率低高炉的生产率)n n煤中磷含量也是评价煤质的重要指标。煤中磷含量也是评价煤质的重要指标。n n根据煤的干燥基磷含量，将煤分为根据煤的干燥基磷含量，将煤分为4 4级级（MT/T562-1996MT/T562-1996）根据煤中干燥基磷含量煤的分级根据煤中干燥基磷含量煤的分级根据煤中干燥基磷含量煤的分级根据煤中干燥基磷含量煤的分级 级别名称代 号磷分（Pd）范围，%特低磷煤SLP0.010低磷分煤LP0.0100.050中磷分煤MP0.0500.100高磷分煤HP0.1007其它元素煤中除上述元素外，还含有锗（Ge）、镓（Ga）、钒（V）、铀（U）、锂（Li）铍（Be）等稀有元素及放射性元素。虽然这些元素煤中含量不高，但由于提取方便，目前已成为世界各国大力研究的新动向，有些国家现已开始从煤中提取这些元素。（二）煤的主要工业指标（二）煤的主要工业指标（二）煤的主要工业指标（二）煤的主要工业指标1.煤的工业分析（1）水分（M）外在水分是在煤的开采、运输、储存及洗选过程中，附着在煤表面的水。它的含量与煤所处的外界条件有关，如煤矿地下水越多，煤的外在水分就越大。内在水分是吸附或凝聚在煤内部毛细孔隙中的水。它的含量与煤质有关，一般煤的变质程度越高，内在水分就越少。不同煤种内在水分百分含量不同煤种内在水分百分含量 煤 种褐 煤烟 煤无烟煤水分Minh30108121水分是煤中的一种有害物质。储存时，水分过多则会加速煤的风化、破碎甚至自燃；运输时，会增加运输负载和费用；燃烧时，会降低煤的发热量。因此，煤中水分越少越好。煤的全水分（外在水分和内在水分的总和）是煤炭产品的计价指标之一。n n（2 2）灰分（）灰分（）灰分（）灰分（A A）灰分是煤完全燃烧后所剩的残渣灰分是煤完全燃烧后所剩的残渣灰分是煤完全燃烧后所剩的残渣灰分是煤完全燃烧后所剩的残渣。内在矿物质和外来矿物质内在矿物质和外来矿物质内在矿物质和外来矿物质内在矿物质和外来矿物质。(内在矿物质是成煤过程中，植物本身内在矿物质是成煤过程中，植物本身含有的矿物质及由于河流等带进的矿物质参与成煤形成的。这些含有的矿物质及由于河流等带进的矿物质参与成煤形成的。这些矿物质很难洗选。外来矿物质是采煤过程中，混入到煤中的顶板、矿物质很难洗选。外来矿物质是采煤过程中，混入到煤中的顶板、底板及夹石层等岩石碎块。这些矿物质容易除去底板及夹石层等岩石碎块。这些矿物质容易除去)。灰分在煤的燃烧和加工利用上，都带来不良的影响灰分在煤的燃烧和加工利用上，都带来不良的影响灰分在煤的燃烧和加工利用上，都带来不良的影响灰分在煤的燃烧和加工利用上，都带来不良的影响。动力用煤，将。动力用煤，将降低煤的发热量；炼焦用煤，将影响到焦炭的质量，用灰分高的降低煤的发热量；炼焦用煤，将影响到焦炭的质量，用灰分高的焦炭炼铁，增加焦炭和溶剂的消耗量焦炭炼铁，增加焦炭和溶剂的消耗量规定规定规定规定：一般灰分不超过：一般灰分不超过40%40%，缺煤地区或特殊用煤，适当放宽。缺煤地区或特殊用煤，适当放宽。根据煤灰分产率的高低煤的分级根据煤灰分产率的高低煤的分级级别名称代 号灰分（Ad）范围，%特低灰煤SLA5.00低灰分煤LA5.0110.00低中灰煤LMA10.0120.00中灰分煤MA20.0130.00中高灰煤MHA30.0140.00高灰分煤HA40.0150.00n n（3 3）挥发分（）挥发分（）挥发分（）挥发分（V V）n n煤在隔绝空气的条件下，在煤在隔绝空气的条件下，在煤在隔绝空气的条件下，在煤在隔绝空气的条件下，在9009001010的温度下加热的温度下加热的温度下加热的温度下加热7 7分钟分钟分钟分钟,从煤中分解出来的液体从煤中分解出来的液体从煤中分解出来的液体从煤中分解出来的液体(蒸汽状态蒸汽状态蒸汽状态蒸汽状态)和气体产物。和气体产物。和气体产物。和气体产物。n n 随煤化程度的增高而有规律地变化，随煤化程度的增高而有规律地变化，随煤化程度的增高而有规律地变化，随煤化程度的增高而有规律地变化，煤的变质越高，煤的变质越高，煤的变质越高，煤的变质越高，挥发分产率越少。挥发分产率越少。挥发分产率越少。挥发分产率越少。n n它它它它是我国煤炭分类的主要指标之一是我国煤炭分类的主要指标之一是我国煤炭分类的主要指标之一是我国煤炭分类的主要指标之一。不同煤种挥发分百分含量不同煤种挥发分百分含量煤种褐煤烟煤无烟煤挥发分Vdaf(%)40401010(4）固定炭（）固定炭（Fc）在测定挥发分时，残留在坩埚中的固态产物称为焦渣。焦渣减去灰分即为固定碳。固定碳不是煤中固有的成分，而是有机质热分解的残余物。焦渣的形状和特征能初步鉴定煤的粘结性。因此，焦渣也可作为评价煤质的依据。如褐煤和无烟煤的焦渣不粘结，呈粉末状，说明不适于炼焦。而大部分烟煤，特别是肥煤、焦煤，焦渣粘结且膨胀，呈块状，说明适于炼焦。n n2 2煤的工艺性质煤的工艺性质煤的工艺性质煤的工艺性质n n1)1)发热量（发热量（发热量（发热量（QQ）n n发热量是指单位重量的煤，完全燃烧时所产生的热量。常用发热量是指单位重量的煤，完全燃烧时所产生的热量。常用发热量是指单位重量的煤，完全燃烧时所产生的热量。常用发热量是指单位重量的煤，完全燃烧时所产生的热量。常用兆焦兆焦兆焦兆焦耳耳耳耳/千克（千克（千克（千克（MJ/kgMJ/kg）表示。表示。表示。表示。n n与煤的变质程度有关与煤的变质程度有关与煤的变质程度有关与煤的变质程度有关，但但但但也受其它因素的影响，如水分和灰分的也受其它因素的影响，如水分和灰分的也受其它因素的影响，如水分和灰分的也受其它因素的影响，如水分和灰分的增加均可降低煤的发热量。增加均可降低煤的发热量。增加均可降低煤的发热量。增加均可降低煤的发热量。n n一般煤的发热量一般煤的发热量一般煤的发热量一般煤的发热量从从从从褐煤到焦煤褐煤到焦煤褐煤到焦煤褐煤到焦煤随变质程度的增高而增大；而从随变质程度的增高而增大；而从随变质程度的增高而增大；而从随变质程度的增高而增大；而从焦焦焦焦煤到无烟煤煤到无烟煤煤到无烟煤煤到无烟煤随变质程度的增高而略有减少。这是因为煤的发热量随变质程度的增高而略有减少。这是因为煤的发热量随变质程度的增高而略有减少。这是因为煤的发热量随变质程度的增高而略有减少。这是因为煤的发热量不仅与碳含量有关，而且还受氢含量的影响。不仅与碳含量有关，而且还受氢含量的影响。不仅与碳含量有关，而且还受氢含量的影响。不仅与碳含量有关，而且还受氢含量的影响。n n发热量是评价煤质的重要标志发热量是评价煤质的重要标志发热量是评价煤质的重要标志发热量是评价煤质的重要标志 不同煤种的发热量不同煤种的发热量煤 种 褐 煤烟 煤无烟煤发热量(MJ/kg)25.1030.5030.5037.2032.2036.10n n煤的发热量是单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量，以符号Q表示。发热量的国际单位是J（焦耳）g，中国过去使用cal（卡）g。(1J/g=0.239Cal/g)级别名称代 号发热量（Qnet,ar）范围，MJ/kg低热值煤LQ8.5012.50中低热值煤MLQ12.5117.00中热值煤MQ17.0121.00中高热值煤MHQ21.0124.00高热值煤HQ24.0127.00特高热值煤SHQ27.00根据煤的发热量煤的分级根据煤的发热量煤的分级n n2 2）粘结性）粘结性n n粘结性是粘结性是粉碎的煤粒（一般粉碎的煤粒（一般粉碎的煤粒（一般粉碎的煤粒（一般0.2mm0.2mm），在隔绝空气加热后，煤），在隔绝空气加热后，煤），在隔绝空气加热后，煤），在隔绝空气加热后，煤粒相互粘结成焦块的性质。粒相互粘结成焦块的性质。粒相互粘结成焦块的性质。粒相互粘结成焦块的性质。n n煤的粘结性是煤的粘结性是煤加工利用的评价指标之一煤加工利用的评价指标之一煤加工利用的评价指标之一煤加工利用的评价指标之一。其测定方法较多，现。其测定方法较多，现简述三种方法：简述三种方法：n n 粘结性指数（粘结性指数（粘结性指数（粘结性指数（G G）n n粘结性指数是将粘结性指数是将1 1克煤样与克煤样与5 5克标准无烟煤混合均匀，在克标准无烟煤混合均匀，在8501085010温度下，加热温度下，加热1515分钟，所得焦块在特制的转鼓中转磨，测定焦块分钟，所得焦块在特制的转鼓中转磨，测定焦块的耐磨强度，焦块对外界破坏的抗力大小。即为煤的粘结性指数。的耐磨强度，焦块对外界破坏的抗力大小。即为煤的粘结性指数。n n粘结性指数能反映出煤的粘结性强弱。其数值越大，粘结性越强。粘结性指数能反映出煤的粘结性强弱。其数值越大，粘结性越强。因此，因此，它是我国煤炭分类的重要指标之一它是我国煤炭分类的重要指标之一它是我国煤炭分类的重要指标之一它是我国煤炭分类的重要指标之一。胶质层厚度（胶质层厚度（胶质层厚度（胶质层厚度（Y Y）胶质层厚度是指煤样在密闭的条件下胶质层厚度是指煤样在密闭的条件下,加热到加热到350350,煤中有机质煤中有机质开始分解、软化开始分解、软化,形成胶质体，继续加热到形成胶质体，继续加热到510510，使其重新固结，使其重新固结成焦炭为止。在这一过程中，所连续测得的胶质体最大厚度，称成焦炭为止。在这一过程中，所连续测得的胶质体最大厚度，称为胶质层厚度。为胶质层厚度。胶质层厚度能反映出煤的粘结性强弱，煤的粘结性越强，其胶质胶质层厚度能反映出煤的粘结性强弱，煤的粘结性越强，其胶质层厚度就越大。所以，它层厚度就越大。所以，它也是我国煤炭工业分类的指标之一。也是我国煤炭工业分类的指标之一。也是我国煤炭工业分类的指标之一。也是我国煤炭工业分类的指标之一。n n（3 3）奥）奥）奥）奥-阿膨胀度（阿膨胀度（阿膨胀度（阿膨胀度（b b）n n奥亚膨胀度是按规定的方法制成一定规格的煤笔，放在奥亚膨胀度是按规定的方法制成一定规格的煤笔，放在一根标准口径的钢管（膨胀管）内，其上放一根连有记一根标准口径的钢管（膨胀管）内，其上放一根连有记录笔的钢杆（膨胀杆）。将钢管放入已预热至录笔的钢杆（膨胀杆）。将钢管放入已预热至330330的的电炉内，以不低于电炉内，以不低于3 3/min/min的升温速度进行加热，加热的升温速度进行加热，加热至至500500550550为止。这一过程中，记录膨胀杆的位移曲为止。这一过程中，记录膨胀杆的位移曲线，位移曲线的最大距离占煤笔总长度的百分数，即为线，位移曲线的最大距离占煤笔总长度的百分数，即为奥亚膨胀度。奥亚膨胀度。n n奥亚膨胀度也能奥亚膨胀度也能反映煤的粘结性强弱反映煤的粘结性强弱反映煤的粘结性强弱反映煤的粘结性强弱。因此，。因此，它也是我它也是我它也是我它也是我国煤炭分类的指标之一。国煤炭分类的指标之一。国煤炭分类的指标之一。国煤炭分类的指标之一。第三节第三节第三节第三节 煤的分类和用途煤的分类和用途煤的分类和用途煤的分类和用途一、煤的工业类型一、煤的工业类型中国煤炭分类国家标准，所采用的分类指标，主要有干燥无灰基挥发分（Vdaf）、粘结性指数（GRI）、此外还有胶质层最大厚度（Y）、奥亚膨胀度（b）、透光率（PM）、干燥无灰基氢含量（Hdaf）及恒湿无灰基高位发热量（Qgr,maf）。中国煤炭分类国家标准（中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）分类方案将煤分成十四）分类方案将煤分成十四个大类、十七个小类个大类、