第五章 煤與含煤岩係
第一節 煤的形成 第二節 煤的物質組成和性質
第三節 煤的分類及用途
第四節 煤係和煤田
第一節 煤的形成
煤的形成可劃分兩個階段：
一、成煤的第一節階段：植物遺體在地表湖沼或海灣環境中，經
曆複雜的生物化學變化形成泥炭或腐泥。
（一）腐泥的形成：
在腐泥形成過程中，若礦物質較多，可形成油頁岩的前身。腐
泥若經受進一步的地質作用而形成的煤—腐泥煤。
（二）泥炭的形成：
由泥炭經過進一步的地質作用而形成的煤—腐植煤。
在一些湖、沼過渡環境，由高、低等植物形成的混合型的煤—
腐植腐泥煤。
二、成煤的第二階段
1、褐煤的形成：
2、煙煤的形成：
三、成煤的必要條件
形成具有開采價值的煤層必須具備下列四個條件：
（一）植物條件：
（二）氣候條件：潮濕、溫暖的氣候對成煤最有利。
（三）自然地理條件：形成分布麵積較廣的煤層，必須有適於發
生大麵積沼澤化的自然地理條件。
（四）地殼運動條件：
1、泥炭層的聚積，要求地殼發生緩慢下降，下降速度=植物遺體
聚積速度。
2、泥炭層的保存並轉變成煤層，要求地殼大幅度的沉降。
3、為了使同一地區形成較多的煤層，要求地殼在總的下降過程中
發生多次的升降或間歇性的下降。
第二節 煤的物質組成和性質
一、煤岩組分及煤岩類型
（一）煤岩組分：
1、絲炭 2、鏡煤 3、亮煤 4、暗煤
（二）煤岩類型:
1、光亮型 2、半亮型 3、半暗型 4、暗淡型
使用煤岩類型應注意的問題：
1）區分四種類型是根據其相對的光澤強度，因此隻有變質程度相同的煤，才能相互比較和劃分。
2）煤是不均勻的，其不同條帶的光澤差異較大，所以要以平均光澤作為標準進行劃分。
3）在煤層描述時，劃分的最小厚度與任務要求有關，通常為3—10厘米。
4）觀察時，必須選擇新鮮麵。
5）煤岩類型除描述外，還可以用煤層柱狀表示。
二、煤的化學組成和性質
（一）煤的化學組成
1、工業分析：
1）水分（W）:
外在水分：潤濕在煤的表麵和大氣毛細孔中的水分。
內在水分：將除去外在水分以後的風幹煤樣，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水。
煤中的全水分=外在水分+內在水分
2）灰分（A）:煤完全燃燒後，其中礦物質的固體殘餘。
礦物質和灰分是兩個不同的概念
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。
3）揮發分（V）:在隔絕空氣的條件下，將煤加熱到850℃
從煤中有機物質分解出來的液體和氣體產物稱為揮發分。
煤中揮發分隨變質程度的增高而減少，它是評價煤質和進行煤的分類的重要依據。由於煤的揮發分與水分和礦物質無關，所以常以煤的可燃基（煤的總量減去水分和灰分）揮發分作指標，代號Vr。
4)固定碳（C）:煤中有機質分解後的不揮發物質。
在測量揮發分時，殘留在坩堝的固態產物—焦渣。
固定碳=焦渣-灰分
2、元素分析
煤是由有機質和無機質混合組成的，有機質是煤的主要組成部分，有機質主要有C、H、O、N四種元素組成。
1）碳：煤的基本結構單元中最重要的元素。
2）氫：煤中第二重要元素，它是煤結構單元中側鏈上的組成元素。
3）氧：也是組成煤的重要元素之一。
4）氮：含量較少，一般不超過3%
5）硫：可分為有機硫和無機硫兩部分。通常測定的是煤中的全硫（SQ），即有機硫和無機硫的總和。
6）磷：煤中有害組分。
（二）煤的工藝性質
1、粘結性：
煤粒在隔絕空氣的條件下加熱，煤中有機分解、熔融而使煤粒粘結成塊的性質。
2、發熱量（Q）：單位重量的煤完全燃燒所產生的熱值。
我國某些煤產地不同煤類煤的發熱量
第三節 煤的分類及用途
一、煤的成因分類：
根據上述分類依據，煤的成因分類可把煤劃分為三大類：
腐植煤、腐泥煤和腐植腐泥煤。
二、煤的工業分類及用途
我國煤分類方案中，采用可燃基揮發分（Vr%）和膠
質層最大厚度（Y）兩項指標，依次將煤劃分成10大類
、24小類。
1、褐 煤 2、長 煙 煤 3、氣 煤
4、肥 煤 5、焦 煤 6、瘦 煤
7、貧 煤 8、弱粘結煤
9、不粘結煤 10、無煙煤
第四節 煤係和煤田
一、煤係
煤係：一套含有煤層的沉積岩係。又稱含煤岩係、含煤
地層、含煤建造。
（一）、煤係的特點：
1、岩性主要為灰、灰綠及灰黑色的沉積岩組成。
2、煤係中沉積岩岩性主要上礫岩、各種粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩和煤組成，石灰岩也比較常見，砂岩中以石英砂岩和長石砂岩為主。
3、不同時代、不同地區的含煤岩係，其岩係組合相差很大。
4、煤係的名稱：（1）采用形成時代命名：華北C、P紀煤係；（2）用煤係發育良好、研究較早的地區命名。因此同一時代形成的煤係在不同地區，常有不同的地區性名稱。
5、煤係中的伴生礦產：
6、煤係的後期改造：
（二）煤係類型
1、近海型煤係：沉積區往往是濱海平原或海邊的瀉湖、海灣以及淺海。
2、內陸型煤係：
（1）河床相或湖濱三
角洲相各種粒度的砂
岩；
（2）河漫灘相的
粉砂岩；
（3）沼澤相
的泥炭和煤層；
（4）湖泊相的泥岩、粉砂岩。
二、含煤岩係的組成
（一）煤層
1、煤層的結構
（1）簡單結構的煤層：煤層中不含夾矸，但可能夾有一些小的礦物質透鏡體或結核。
（2）複雜結構的煤層：
煤層中含有穩定的夾石層。
2、煤層的厚度
（1）簡單結構的煤層
煤層頂底板之間的垂距。
（2）複雜結構的煤層
1）總厚度：煤層頂底間的距離。
2）有益厚度：頂、底板之
間，各煤分層厚度的總和。
3）可采厚度：目前經濟技
術條件下可以開采的煤層厚度。
3、煤層的分類
（1）煤層按傾角分類
煤層 露采 地采
近水平煤層 <5° <8 °
緩斜煤層（緩傾斜煤層） 5 ° －10 ° 8 ° －25 °
中斜煤層（傾斜煤層） 10 °－45 ° 25 °－45 °
急斜煤層（急傾斜煤層） >45 ° >45 °
(2)煤層按厚度分類
煤層 露采 地采
薄煤層 <3.5m <1.3m
中厚煤層 3.5-10m 1.3-3.5m
厚煤層 >10m >3.5m
(3)煤層按穩定性分類
穩定煤層：厚度變化小，規律明顯，全區可采或基本全區可采。
較穩定煤層：厚度有一定變化，規律明顯，全區可采或大部分可采。
不穩定煤層：厚度變化大，無明顯規律，大部分可采或局部可采。
極不穩定煤層：厚度變極大,透鏡狀、雞窩狀，一般不連續，僅局部可采。
（二）煤層中的頂、底板
4、煤層頂地板岩性：
1）頂板岩性：根據頂板岩層變形和垮塌的難易程度，可將頂板劃分為：
（1）偽頂：
（2）直接頂:
（3）老頂：
2）底板岩石：
（1）直接底：位於煤層之下直接與煤層接觸
的岩石。
（2）老底：位於直接底以下的一套地層。
三、煤田、聚煤期和聚煤區
煤田：同一地史發展過程中形成的煤係經後期改變所保留下來的， 比較連續分布的廣大地區。
煤產地：煤田中由於後期構造影響而分隔開的一些單獨部分，或是某些麵積和儲量較小的含煤盆地。煤產地又叫煤礦區。
我國的六大聚煤區：華北CP紀聚煤區、華南P紀聚煤區、東北J紀聚煤區、西北J紀聚煤區、台灣第三紀聚煤區、西藏滇東中生代及第三紀聚煤區。
中國聚煤區劃分示意圖
Ⅰ-東北聚煤區；Ⅱ-西北聚煤區；Ⅲ-華北聚煤區；Ⅳ-滇藏聚煤區；Ⅴ-華南聚煤區
華北石炭二疊紀聚煤區煤田分布圖
1-第三紀煤田；2-晚侏羅世煤田；3-早、中侏羅世煤田；4--晚三疊世侏羅世煤田
5-石炭二疊紀煤田；6-聚煤界線
（一）華北CP紀聚煤區
北界為陰山、燕山及長白山東段，
南界為秦嶺、伏牛山、大別山及張八嶺，
西界為賀蘭山、六盤山；
東臨黃海、渤海，
遍及14個省、市、自治區，既京、津、晉、冀、魯、豫的全部，
遼、吉、內蒙的南部。甘、寧東部，陝、蘇、皖北部。
1、中石炭統本溪組（C2b）
一般厚20—50米，總的趨勢是北厚南薄，本溪一帶厚100—60米，
而平頂山、淮南地區則缺失這一時期的沉積。
本溪組不是主要含煤層位，煤層薄且不穩定，僅局部可采。
2、上石炭統太原組（C3t）
岩性以砂岩、粉砂岩和泥岩為主，間夾灰岩，煤層和少量礫岩，
全區厚度0—719米，一般70—100米。以山西為中心向南向北減薄，
向東、向西加厚。東部增厚區中心在淮北一帶，厚度大於200米，
西部增厚區在賀蘭山一帶，最厚可達700餘米。
可劃分為北、中、南三個帶。
北帶：北緯37 ° 30 ´以北，大致包括遼西、承德、冀東、北京、大同、寧武、桌子山等主要煤田。
中帶：34 ° 30 ´—37 ° 30 ´之間，包括山東、冀中南、晉中南、山西渭北等煤田，岩性多為中—細粒砂岩、泥岩和灰岩，中帶的岩性具有南北帶過度的特色，普遍形成了重要的煤田。
南帶：34 ° 30 ´以南地區，在地層剖麵組成中占60%，煤層多而厚，一般不可采。
3、下二疊統下部山西組（P11）
煤係厚度變化規律：東厚西薄、北厚南薄。一般厚40—130米，陸相沉積占優勢。 根據岩性岩相組合仍然可劃分三個帶（與太原組相同）
北帶：以陸相地層為主，大多數地區不是主要含煤地層。
中帶：主要的含煤地層，煤層厚度較大而且穩定。為河床湖泊、沼澤相。
南帶：煤層厚度減薄，常為較穩定的煤層。為過渡相沉積。
4、下二疊上部下石盒子組（P12）
北帶及中帶大部分區域以粗粒砂岩為主，厚180—260米。局部含有薄煤層。南帶是主要的含煤地層，厚500—800米。兩淮地區的含煤性最好，含可采煤層十餘層。
綜上所述：華北地區PC紀煤係主要可采煤層的曾為，在時間和空間上有明顯的遷移現象：既北部主要可采煤層位於太原組；中部山西組；南部下石盒子組。
（二）華南晚二疊世煤係
華南晚二疊世煤係分布地區廣泛，遍及江南各省，煤種齊全，儲量豐富。
煤係厚度：西部雲貴川一帶較薄，幾十米---200餘米。東部江西、福建、浙江一帶較厚，達400—600米。煤係的岩性、岩相在各地明顯地受古陸及淺海的控製。
1、雲貴地區
靠近川滇古陸，以陸相碎岩為主，煤層較少。向東至六（枝）盤（縣）水（城）地區，煤係厚度200—400米，岩性為較細的碎 岩，夾幾層灰岩，為海陸交互相，含煤20—30層，可采10餘層。再向東灰岩增多，可采煤層1—2層，以海相為主。
2、蘇浙皖鄂地區
煤係由西北向東南逐漸增厚，幾十米—及千米。以砂岩、粉砂岩、泥岩及灰岩、煤層組成，含煤性以蘇南、浙北最好。
3、湘幹粵閩地區
煤係由西北向東南逐漸增厚，幾十米—幾千米。以過度相的砂岩、粉砂岩、泥岩及煤層組成，除粵北外灰岩很少。湘中一帶是本區含煤性最好的地區，可采煤層數較多且穩定。閩中一帶煤係厚度大，可采煤層多，但多為薄煤層，且變化大不穩定。
思 考 題
1、煤是如何形成的？
2、成煤的主要條件是 什麼？
3、煤中的主要元素有那些？
4、腐植煤的宏觀煤岩組分、宏觀煤岩類型有那些？
5、煤的分類名稱、分類指標，新的分類有那些特點？
6、煤層頂、底板含義是什麼？
7、我國主要的聚煤區？
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