1、Time will pierce the surface or youth, will be on the beauty of the ditch dug a shallow groove ; Jane will eat rare!A born beauty, anything to escape his sickle sweep.- Shakespeare绪 论1、 煤 田 地 质 学 的 概 念 它 是 研 究 煤 在 地 壳 中 分 布 、 聚 集 规 律的 科 学 。 2、 煤 田 地 质 学 简 史 18 世 纪 后 半 叶 ， 蒸 气 机 的 广 泛 应 用 带来 了 工 业 革
2、命 ， 促 进 了 煤 炭 资 源 的 需 求 。 为 了 寻 找 煤 炭 资 源 ， 欧洲 许 多 国 家 成 立 了 地 质 调 查 机 构 ， 进 行 地 质 找 矿 。 19 世 纪 末到 20 世 纪 初 ， 电 力 、 冶 金 和 炼 钢 等 工 业 飞 速 发 展 ， 加 速 了 对 煤 炭资 源 的 需 求 ， 一 些 发 达 国 家 进 行 了 大 规 模 地 质 调 查 ， 发 表 了 许 多煤 地 质 学 方 面 的 学 术 成 果 。 1924 年 ， 德 国 学 者 波 多 涅 发 表 了 普 通 煤 岩 学 概 论 一 书 。 我 国 煤 地 质 学 的 研 究 起
3、 源 于 鸦 片 战争 。 1922 年 ， 中 国 地 质 学 会 成 立 。 新 中 国 成 立 后 ， 开 展 了 两次 大 规 模 煤 田 预 测 工 作 ， 出 版 了 许 多 区 域 性 煤 田 地 质 著 作 。 目前 ， 煤 地 质 学 发 展 日 趋 成 熟 ， 综 合 地 层 学 、 沉 积 学 等 理 论 ， 煤 地质 学 的 发 展 仍 呈 现 勃 勃 生 机 。 3、 研 究 内 容 成 煤 的 原 始 物 质 和 植 物 的 堆 积 环 境 。 泥 炭 化 作 用 和 腐 泥 化 作 用 。 煤 化 作 用 及 变 质 作 用 类 型 。 煤 的 物 理 性 质 。
4、 含 煤 沉 积 体 系 。 聚 煤 盆 地 及 聚 煤 规 律 。 煤 的 伴 生 矿 产 资 源 （ 煤 层 气 ） 。 中 国 煤 田 地 质 特 征 。 4、 研 究 方 法 结 合 植 物 学 、 沉 积 学 、 地 层 学 和 构 造 地 质 学 等理 论 ， 利 用 现 代 测 试 技 术 手 段 进 行 综 合 研 究 。 5、 学 习 的 意 义 掌 握 煤 田 分 布 的 规 律 ， 可 以 为 预 测 和 开 发 煤炭 资 源 服 务 ； 了 解 煤 的 物 理 化 学 性 质 ， 可 以 为 煤 的 加 工 利 用 及 开发 新 产 品 服 务 。 第 一 章 成 煤
5、原 始 物 质 与 堆 积 环 境1、 煤 的 概 念 ： 煤 是 一 种 固 态 的 可 燃 有 机 岩 。 2、 成 煤 作 用 的 概 念 ： 从 植 物 死 亡 、 堆 积 一 直 到 转 变 成 煤 ， 经历 了 复 杂 的 生 物 化 学 、 物 理 化 学 及 地 球 化 学 等 一 系 列 变 化 ， 这 些作 用 总 称 为 成 煤 作 用 。 3、 成 煤 作 用 的 两 个 阶 段 ： 第 一 阶 段 是 腐 泥 化 阶 段 或 泥 炭 化 阶段 。 在 这 一 阶 段 ， 植 物 的 遗 体 被 微 生 物 分 解 、 化 合 、 聚 积 ， 低 等植 物 转 变 为
6、腐 泥 ， 高 等 植 物 转 变 为 泥 炭 。 第 二 阶 段 为 煤 化 作 用 阶段 。 由 于 地 壳 沉 降 ， 植 物 死 亡 后 形 成 的 泥 炭 或 腐 泥 埋 藏 于 地 下 深处 ， 在 温 度 和 压 力 条 件 下 发 生 固 结 成 岩 作 用 和 变 质 作 用 。 泥 炭 转变 为 年 轻 的 褐 煤 所 经 历 的 作 用 是 成 岩 作 用 ， 从 年 轻 的 河 面 转 变 为老 褐 煤 、 烟 煤 和 屋 檐 煤 所 经 历 的 作 用 称 为 变 质 作 用 。 第 一 节 成 煤 物 质1、 植 物 的 演 化 与 成 煤 作 用 的 关 系 ：
7、植 物 是 成 煤 的 主 要 原始 物 质 ， 因 此 植 物 的 演 化 直 接 影 响 煤 的 形 成 。 菌 藻 类 植 物 时代 。 太 古 代 到 早 泥 盆 世 。 早 期 维 管 植 物 时 代 。 晚 志 留 世 到 中泥 盆 世 ， 水 生 植 物 向 陆 生 植 物 过 渡 。 蕨 类 和 古 老 裸 子 植 物 时代 。 晚 泥 盆 世 到 晚 二 叠 世 ， 高 等 植 物 繁 盛 时 期 ， 典 型 植 物 是 高 大的 乔 木 ， 聚 煤 作 用 强 ， 石 炭 -二 叠 纪 是 第 一 大 聚 煤 期 。 裸 子植 物 时 代 。 晚 二 叠 世 到 中 生 代
8、 ， 受 海 西 和 印 支 构 造 运 动 影 响 ， 陆地 面 积 扩 大 ， 地 形 高 差 明 显 ， 侏 罗 纪 和 早 白 垩 纪 是 第 二 大 聚 煤 期 。我 国 西 部 侏 罗 纪 煤 炭 资 源 是 全 国 煤 炭 资 源 总 量 的 60%左 右 。 被 子 植 物 时 代 。 早 白 垩 世 到 古 近 纪 和 新 近 纪 ， 构 造 活 动 强 烈 ， 气候 分 带 明 显 ， 是 第 三 大 聚 煤 期 。 2、 植 物 的 组 成 植 物 主 要 由 碳 水 化 合 物 （ 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 果 胶 质 ） 、 木质 素 、 蛋 白 质 和 脂
9、 类 化 合 物 组 成 。 低 等 植 物 主 要 由 蛋 白 质 和 碳 水化 合 物 组 成 ， 脂 类 含 量 较 高 。 高 等 植 物 以 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 木质 素 为 主 。 碳 水 化 合 物 （ 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 果 胶 质 ） 纤 维 素 是 构 成 植 物 细 胞 壁 的 主 要 物 质 ， 易 于 水 解 ， 水 解 后 呈胶 体 状 。 木 质 素 木 质 素 也 是 构 成 植 物 细 胞 壁 的 主 要 物 质 ， 比 纤 维 素 稳 定 ， 不易 水 解 。 在 沼 泽 环 境 中 被 微 生 物 分 解 ， 参 与 形 成
10、 腐 植 质 。 蛋 白 质 蛋 白 质 是 植 物 细 胞 质 的 主 要 物 质 ， 在 植 物 体 中 所 占 比 例 不 大 ，亲 水 性 强 ， 煤 中 的 N 和 S 与 植 物 的 蛋 白 质 有 关 。 脂 类 化 合 物 不 溶 于 水 ， 可 溶 于 有 机 溶 剂 。 脂 类 化 合 物 包 括 脂 肪 、 蜡 质 、树 脂 、 角 质 、 木 栓 质 和 孢 粉 质 。 脂 肪 性 质 较 稳 定 ， 分 解 形 成 脂 肪酸 ； 蜡 质 、 树 脂 、 角 质 、 木 栓 质 性 质 稳 定 ， 孢 粉 质 性 质 很 稳 定 ，能 耐 一 定 的 温 度 和 酸 、
11、 碱 处 理 ， 常 保 存 于 煤 中 。 第 二 节 植 物 遗 体 的 堆 积 环 境1、 沼 泽 的 概 念 沼 泽 是 地 表 土 壤 充 分 湿 润 、 季 节 性 或 长 期 积 水 ， 丛 生 着 喜 湿性 植 物 的 低 洼 地 段 。 形 成 泥 炭 层 堆 积 的 沼 泽 称 泥 炭 沼 泽 。 它 既 不是 真 正 的 陆 地 ， 也 不 是 水 体 ， 而 是 介 于 二 者 之 间 的 过 渡 状 态 。 2、 泥 炭 的 形 成 与 积 累 植 物 死 亡 后 ， 经 生 物 化 学 作 用 分 解 、 合 成 和 聚 积 ， 当 有 机 物堆 积 量 超 过 分
12、 解 量 时 ， 才 会 形 成 泥 炭 层 。 泥 炭 沼 泽 垂 直 剖 面 分 三层 ： 表 层 （ 氧 化 环 境 ） 、 中 间 层 （ 过 渡 海 景 ） 、 底 层 （ 还 原 环 境 ）。 3、 植 物 残 骸 的 堆 积 方 式 以 原 地 堆 积 为 主 ， 少 数 是 异 地 堆 积 。 具 有 工 业 可 采 意 义 的 煤层 大 都 是 原 地 堆 积 。 第 三 节 泥 炭 沼 泽1、 泥 炭 沼 泽 的 类 型 根 据 泥 炭 沼 泽 的 表 面 形 态 、 水 源 补 给 、 营 养 和 植 被 特 征 ， 可以 分 为 三 种 类 型 ： 低 位 泥 炭 沼
13、泽 低 位 泥 炭 沼 泽 潜 水 位 较 高 ， 水 源 补 给 充 足 、 营 养 丰 富 、 植 被茂 盛 。 易 堆 积 泥 炭 层 。 高 位 泥 炭 沼 泽 高 位 泥 炭 沼 泽 潜 水 位 较 低 ， 水 源 补 给 主 要 依 靠 降 水 ， 营养 差 ， 多 为 草 本 和 苔 藓 ， 不 利 于 泥 炭 层 形 成 。 中 位 泥 炭 沼 泽 中 位 泥 炭 沼 泽 的 状 态 介 于 上 述 二 者 之 间 。 2、 泥 炭 沼 泽 的 发 育 地 段 滨 海 平 原 。 具 有 低 位 泥 炭 沼 泽 发 育 环 境 。 内 陆 的 河 流 、 湖 泊 。 山 地 和
14、 高 原 地 段 。 3、 泥 炭 沼 泽 形 成 的 方 式 水 域 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 又 包 括 三 种 模 式 ： 浅 水 缓 岸 湖 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 植 物 生 长 类 型 具 有 分 带 现象 ， 在 泥 炭 形 成 过 程 中 ， 湖 水 不 断 淤 浅 ， 植 物 类 型 也 相 应 推 移 。 深 水 陡 岸 湖 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 浮 游 植 物 死 亡 后 ， 沉 入 湖底 ， 转 化 为 泥 炭 。 河 流 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 类 似 浅 水 缓 岸 湖 转 化 模 式 。 陆 地 沼 泽 化 地 面 上 封 闭 的
15、洼 地 可 能 形 成 沼 泽 。 第 四 节 泥 炭 的 主 要 组 成 及 性 质1、 泥 炭 的 化 学 组 成 泥 炭 中 除 了 含 有 大 量 的 水 分 外 ， 还 包 括 有 机 质 和 矿 物 质 。 有 机 质 。 包 括 植 物 残 体 和 腐 植 质 。 泥 炭 有 机 质 含 量 是 指 有 机 质 占 泥 炭 干 物 质 总 量 的 百 分 比 。我 国 泥 炭 以 草 本 泥 炭 为 主 ， 有 机 质 含 量 占 60%左 右 。 有 机 质 中 ， C： 55%， O： 35%， H： 6%， N： 2%， S： 0.3% 在 泥 炭 有 机 质 中 ， 以
16、稀 碱 溶 液 提 取 的 物 质 称 为 腐 植 酸 ，是 泥 炭 的 特 征 组 分 ， 腐 植 酸 不 是 单 一 化 合 物 ， 而 是 由 分 子 大 小 不同 、 结 构 也 不 同 的 羟 基 芳 香 羧 酸 组 成 的 混 合 物 。 矿 物 质 泥 炭 中 的 矿 物 质 主 要 来 源 于 风 、 水 流 挟 带 的 矿 物 质 通 过沉 积 作 用 ， 转 化 为 泥 炭 的 组 分 。 常 见 的 矿 物 质 有 石 英 、 次 生 粘 土矿 物 。 元 素 以 硅 为 主 ， 其 次 是 铁 、 铝 、 钙 、 镁 ， 矿 物 质 的 另 一 来源 是 植 物 本 身
17、 。 2、 泥 炭 的 物 理 化 学 性 质 分 解 度 ： 是 指 植 物 残 体 由 于 腐 解 作 用 失 去 细 胞 结 构 物质 的 相 对 含 量 ， 或 者 是 泥 炭 中 无 定 形 腐 植 质 占 有 机 质 的 百 分 含 量 。 含 水 性 有 湿 度 和 持 水 量 两 种 表 示 方 法 。 泥 炭 湿 度 是 指 泥 炭 中 水分 占 泥 炭 总 重 的 百 分 比 。 持 水 量 是 指 泥 炭 中 水 分 占 泥 炭 干 物 质 重量 的 百 分 比 。 泥 炭 的 比 重 和 容 重 泥 炭 的 比 重 一 般 为 1.4 左 右 ， 藓 类 泥 炭 较 轻
18、 ， 木 本 泥 炭和 草 本 泥 炭 偏 重 。 无 量 纲 。 泥 炭 在 自 然 状 态 下 的 容 重 称 湿 容 重 ， 干 燥 后 的 容 重 称 干容 重 。 单 位 是 g/cm 结 构 和 颜 色 泥 炭 结 构 疏 松 多 孔 ， 力 学 稳 定 性 差 。 苔 藓 泥 炭 呈 海 绵 状 ，草 本 泥 炭 呈 纤 维 状 ， 木 本 泥 炭 为 碎 块 状 。 泥 炭 的 颜 色 与 植 物 、 分 解 度 和 矿 物 质 有 关 。 例 如 ， 苔 藓泥 炭 呈 黄 色 ， 分 解 转 变 为 腐 植 质 呈 黑 色 ， 含 蓝 铁 矿 呈 蓝 色 ， 含 菱铁 矿 呈
19、 浅 绿 色 。 泥 炭 的 可 燃 性 泥 炭 具 有 可 燃 性 ， 用 发 热 量 表 示 。 我 国 泥 炭 发 热 量 多 在10-12MJ/Kg。 3、 泥 炭 的 类 型 根 据 植 物 的 组 成 ， 泥 炭 分 为 草 本 泥 炭 、 木 本 泥 炭 和 藓 类泥 炭 。 第 二 章 第 一 节 泥 炭 化 作 用1、 泥 炭 化 的 生 物 化 学 变 化 可 分 为 两 个 阶 段 ： 生 物 化 学 分解 和 生 物 化 学 合 成 。 植 物 残 骸 中 的 有 机 化 合 物 经 氧 化 分 解 、 水 解 ， 转 化 为简 单 的 化 学 性 质 活 泼 的 化
20、合 物 。 分 解 产 物 之 间 合 成 较 稳 定 的 有 机 化 合 物 ， 如 腐 植 酸 、沥 青 质 。 形 成 腐 植 酸 的 过 程 或 作 用 称 为 腐 植 化 作 用 ， 腐 植 化 作 用不 是 生 物 作 用 ， 而 是 在 氧 化 环 境 中 的 化 学 作 用 。 2、 凝 胶 化 作 用 植 物 在 泥 炭 化 过 程 中 经 历 了 腐 植 化 作 用 后 ， 继 而 将 经 历凝 胶 化 作 用 ； 凝 胶 化 作 用 是 指 植 物 的 主 要 组 成 部 分 在 泥 炭 化 过 程中 经 过 生 物 化 学 变 化 和 物 理 化 学 变 化 ， 形 成
21、 以 腐 植 酸 和 沥 青 质 为主 要 成 分 的 胶 体 物 质 的 过 程 。 由 于 植 物 的 木 质 素 和 纤 维 素 在 物 理化 学 性 质 上 都 属 于 凝 胶 体 ， 吸 水 能 力 强 ， 在 还 原 环 境 中 逐 渐 分 解 ，细 胞 壁 先 吸 水 膨 胀 ， 胞 腔 缩 小 ， 最 后 完 全 丧 失 细 胞 结 构 ， 形 成 无结 构 胶 体 ， 或 进 一 步 转 化 为 溶 胶 ； 当 电 性 、 酸 碱 性 、 温 度 变 化 时 ，产 生 胶 体 化 学 变 化 ， 上 述 物 质 形 成 凝 胶 状 态 。 因 为 这 一 过 程 既 有厌 氧
22、 生 物 作 用 ， 又 有 胶 体 化 学 作 用 ， 所 以 又 称 “生 物 化 学 凝 胶 化作 用 ”。 3、 丝 炭 化 作 用 当 沼 泽 表 面 比 较 干 燥 ， 氧 供 应 充 足 的 情 况 下 ， 植 物 细 胞壁 中 的 木 质 素 和 纤 维 素 在 微 生 物 参 与 下 脱 氢 、 脱 水 ， 碳 含 量 增 加 ，氧 化 到 一 定 阶 段 后 植 物 遗 体 迅 速 转 入 弱 氧 化 或 还 原 环 境 中 ， 或 被泥 沙 覆 盖 后 中 断 氧 化 作 用 ， 这 个 过 程 称 为 丝 炭 化 作 用 。 如 果 丝 炭 化 过 程 持 续 进 行
23、， 将 可 能 导 致 植 物 遗 体 全 部 分解 。 当 植 物 遗 体 存 在 氧 化 和 还 原 环 境 交 替 变 化 时 ， 丝 炭 化 和凝 胶 化 作 用 可 能 交 替 进 行 。 需 说 明 的 是 ， 当 丝 炭 化 作 用 充 分 形 成丝 炭 物 质 后 ， 凝 胶 化 作 用 也 就 终 止 了 。 第 二 节 残 植 化 作 用残 植 化 作 用 是 泥 炭 化 作 用 中 的 一 种 特 殊 情 况 。 当 泥 炭 沼泽 水 流 畅 通 时 ， 在 长 期 供 氧 充 足 情 况 下 ， 不 稳 定 组 分 被 充 分 分 解 ，被 流 水 带 走 ， 稳 定
24、组 分 富 集 的 过 程 。 还 有 一 种 情 况 是 ， 当 沼 泽 潜水 面 下 降 ， 植 物 遗 体 没 有 被 水 覆 盖 而 强 烈 氧 化 ， 造 成 稳 定 组 分 富集 。 残 植 化 作 用 的 产 物 经 煤 化 作 用 形 成 残 植 煤 。 第 三 节 腐 泥 化 作 用在 湖 泊 、 沼 泽 水 深 地 带 、 海 湾 、 浅 海 等 水 体 中 ， 低 等 植物 藻 类 和 浮 游 生 物 遗 体 在 还 原 环 境 中 厌 氧 微 生 物 的 参 与 下 ， 经 过复 杂 的 生 物 化 学 变 化 形 成 富 含 水 分 的 有 机 软 泥 。 这 个 过
25、 程 称 腐 泥化 作 用 。 低 等 植 物 经 分 解 、 缩 合 和 聚 合 ， 形 成 富 水 棉 絮 状 的 胶 体物 质 ， 经 脱 水 和 压 实 ， 形 成 腐 泥 。 腐 泥 的 颜 色 一 般 为 黄 色 、 暗 褐色 和 黑 灰 色 。 第 四 节 泥 炭 成 分 、 性 质 不 同 的 影 响 因 素1、 植 物 群 落 木 本 植 物 富 含 纤 维 素 和 木 质 素 ， 易 形 成 凝 胶 化 物 质 ， 形成 的 煤 以 光 亮 煤 为 特 征 ； 草 本 植 物 含 有 较 多 的 纤 维 素 和 蛋 白 质 ，不 稳 定 成 分 分 解 ， 稳 定 组 分
26、富 集 ， 形 成 富 含 稳 定 组 分 （ 壳 质 组 ）的 煤 ， 氢 含 量 和 焦 油 产 出 率 高 ； 苔 藓 植 物 能 分 泌 防 腐 剂 ， 因 此 苔藓 类 泥 炭 常 保 留 较 多 的 不 稳 定 组 分 。 2、 营 养 供 应 根 据 植 物 生 长 的 营 养 供 应 ， 可 分 为 三 种 类 型 ： 富 营 养 型 、中 营 养 型 和 贫 营 养 型 。 低 位 泥 炭 沼 泽 常 形 成 富 营 养 型 泥 炭 ， 高 位 泥 炭 沼 泽 常 形成 贫 营 养 型 泥 炭 ， 中 位 泥 炭 沼 泽 常 形 成 中 营 养 型 泥 炭 。 3、 介 质
27、的 酸 度 酸 度 高 不 利 于 细 菌 生 存 ， 中 性 或 弱 碱 性 有 利 于 细 菌 繁 殖 。富 钙 的 沼 泽 中 ， 多 以 石 灰 岩 为 基 底 ， 喜 氧 细 菌 活 跃 ， 水生 植 物 为 主 ， 形 成 的 煤 中 S、 N 含 量 高 ， 可 能 与 硫 细 菌 的 强 烈 活动 有 关 。 高 位 泥 炭 沼 泽 中 ， 酸 度 高 ， 加 上 藓 类 可 分 泌 防 腐 剂 （ 酚类 ） ， 不 利 于 细 菌 生 存 ， 所 以 植 物 的 细 胞 结 构 能 保 存 下 来 。 4、 氧 化 还 原 条 件 泥 炭 的 表 层 处 于 氧 化 环 境
28、中 ， 容 易 被 氧 化 形 成 丝 炭 ； 泥炭 的 底 层 处 于 还 原 环 境 中 ， 容 易 形 成 镜 质 组 煤 。 第 五 节 煤 的 成 因 分 类根 据 成 煤 的 原 始 物 质 和 堆 积 环 境 ， 煤 分 为 三 类 ： 腐 植 类 ： 腐 植 煤 、 残 植 煤 。 高 等 植 物 在 沼 泽 环 境 中 形成 。 腐 植 腐 泥 类 ： 腐 植 腐 泥 煤 。 高 低 等 植 物 混 合 ， 在 湖 泊和 沼 泽 环 境 中 形 成 。 腐 泥 类 ： 腐 泥 煤 。 低 等 植 物 和 少 量 动 物 在 湖 泊 、 沼 泽深 水 部 位 形 成 。 第 三
29、 章 煤 化 作 用 及 煤 的 变 质 作 用 类 型第 一 节 煤 化 作 用 的 阶 段 和 特 征 1、 煤 化 作 用 的 两 个 阶 段 煤 的 成 岩 作 用 泥 炭 形 成 后 ， 由 于 盆 地 沉 降 ， 在 上 覆 沉 积 物 的 覆 盖 下 埋藏 于 地 下 ， 经 压 实 、 脱 水 、 增 碳 作 用 ， 逐 渐 固 结 ， 经 过 物 理 化 学作 用 转 变 成 年 轻 的 褐 煤 ， 称 为 煤 的 成 岩 作 用 。 在 成 岩 过 程 中 ， 木质 素 和 纤 维 素 继 续 参 与 形 成 腐 植 酸 ， 已 形 成 的 腐 植 质 形 成 凝 胶 化组
30、 分 。 煤 的 变 质 作 用 年 轻 的 褐 煤 在 较 高 的 温 度 、 压 力 和 较 长 的 时 间 作 用 下 ，进 一 步 发 生 物 理 化 学 变 化 ， 变 成 老 褐 煤 、 烟 煤 、 无 烟 煤 和 变 无 烟煤 的 过 程 。 在 这 个 过 程 中 ， 腐 植 质 不 断 发 生 聚 合 反 应 ， 稠 环 芳 香系 统 的 侧 链 减 少 ， 芳 构 化 程 度 提 高 ， 分 子 排 列 更 加 规 则 。 2、 煤 化 作 用 特 点 增 碳 化 趋 势 。 挥 发 分 减 少 ， 碳 相 对 含 量 增 加 。 结 构 单 一 化 趋 势 。 泥 炭 阶
31、 段 含 多 种 官 能 团 ， 到 无 烟 煤阶 段 只 含 缩 合 芳 核 ， 最 后 演 化 为 石 墨 。 显 微 组 分 均 一 化 趋 势 。 具 有 不 可 逆 性 。 发 展 的 非 线 性 。 结 构 致 密 化 ， 定 向 排 列 化 。 第 二 节 煤 化 作 用 的 因 素 1、 温 度 ： 受 地 热 梯 度 的 影 响 。 2、 时 间 ： 也 是 重 要 因 素 。 3、 压 力 ： 压 力 不 产 生 化 学 反 应 ， 但 可 以 使 煤 的 物 理 结 构发 生 变 化 。 例 如 孔 隙 率 、 水 分 含 量 降 低 ， 密 度 增 加 ， 有 机 大
32、分 子定 向 排 列 ， 光 的 反 射 率 增 加 。 第 三 节 煤 化 程 度 指 标 煤 化 程 度 指 标 ， 也 称 煤 化 指 标 ， 煤 级 指 标 。 常 用 的 煤 化程 度 指 标 如 下 ： 水 分 。 一 般 情 况 下 ， 从 低 煤 级 到 中 高 煤 级 ， 水 分 减 小 。 挥 发 分 。 在 烟 煤 阶 段 ， 随 煤 化 程 度 提 高 ， 挥 发 分 降 低 。 镜 质 组 反 射 率 。 随 煤 化 程 度 提 高 ， 镜 质 组 反 射 率 增 加 。 碳 含 量 。 随 煤 化 程 度 提 高 ， C 在 有 机 质 中 的 相 对 含 量增 加
33、 。 氢 含 量 。 从 无 烟 煤 到 变 无 烟 煤 阶 段 ， 氢 含 量 降 低 明 显 。 发 热 量 。 发 热 量 与 含 水 量 有 关 ， 是 低 煤 化 阶 段 煤 化 程度 指 标 。 壳 质 组 荧 光 性 。 壳 质 组 荧 光 性 与 反 射 率 互 为 消 长 ， 是低 煤 化 程 度 指 标 。 X 射 线 衍 射 。 随 煤 化 程 度 提 高 ， 衍 射 曲 线 变 陡 ， 强 度 增加 。 第 四 节 煤 的 变 质 作 用 类 型 1、 根 据 热 源 的 类 型 ， 煤 的 变 质 作 用 可 分 为 三 种 类 型 ： 深 成 变 质 作 用 。 主
34、 要 是 地 热 引 起 ， 又 称 区 域 变 质 作 用 。 岩 浆 变 质 作 用 。 由 岩 浆 侵 入 产 生 的 热 变 质 作 用 。 动 力 变 质 作 用 。 由 构 造 运 动 产 生 的 变 质 作 用 。 构 造 运动 产 生 的 动 压 力 不 直 接 产 生 化 学 反 应 ， 而 摩 擦 生 热 可 以 加 速 煤 的变 质 作 用 。 2、 希 尔 特 定 律 德 国 学 者 希 尔 特 根 据 西 欧 煤 田 地 质 规 律 提 出 ， 在 地 层 大致 水 平 的 情 况 下 ， 深 度 每 增 加 100 米 ， 煤 的 挥 发 分 降 低 2.3%，即
35、煤 的 变 质 程 度 随 埋 藏 深 度 的 增 加 而 提 高 。 第 五 节 煤 的 工 业 分 类 1、 煤 的 工 业 分 类 中 的 一 些 基 本 概 念 基 的 概 念 ： 基 准 ， 前 提 条 件 。 例 如 d,ad,daf,dmmf,ar分 别 代 表 干 燥 基 、 空 气 干 燥 基 ， 干 燥 无 灰 基 、 干 燥 无 矿 物 质 基 和收 到 基 。 煤 的 粘 结 性 。 是 指 煤 粒 （ d50%或 硫 化 物点 数 15%重 叠 点 数 时 ， 该 点 定 为 矿 物 体 ； 其 它 数 据 点 定 为 微 矿质 煤 。 3、 显 微 组 分 和 显
36、微 煤 岩 类 型 综 合 分 析 在 目 镜 中 插 入 网 格 微 尺 ， 以 网 格 微 尺 某 一 点 作 为 十 字 丝 ，综 合 前 面 的 统 计 和 判 断 依 据 进 行 统 计 和 分 析 。 三 、 煤 的 反 射 率 测 定 显 微 光 度 计 四 、 仪 器 设 备 1、 自 动 显 微 光 度 计 根 据 灰 度 值 计 算 出 反 射 率 ， 判 断 煤 化 程 度 、 显 微 组 分 或煤 岩 类 型 。 2、 扫 描 电 子 显 微 镜 ： 用 于 研 究 固 体 的 表 面 形 态 。 3、 核 磁 共 振 ： 特 定 的 原 子 核 在 特 定 的 外 加
37、 磁 场 中 ， 只 吸收 特 定 频 率 的 射 频 能 量 。 用 于 研 究 煤 分 子 的 化 学 结 构 。 芳 香 度 改变 ， 相 当 于 外 加 磁 场 改 变 ， 被 吸 收 的 射 频 频 率 也 改 变 。 4、 电 子 顺 磁 共 振 第 五 章 含 煤 沉 积 体 系1、 含 煤 岩 系 的 概 念 是 指 充 填 于 盆 地 内 含 有 煤 层 的 具 有 共 生 关 系 的 沉 积 总 体 。含 煤 岩 系 的 颜 色 主 要 由 灰 色 、 灰 绿 色 和 黑 色 组 成 ， 岩 石 类 型 包 括砂 、 泥 岩 、 炭 质 泥 岩 、 灰 岩 、 煤 等 。
38、2、 煤 层 形 成 的 条 件 煤 层 的 前 身 是 泥 炭 层 ， 泥 炭 层 的 形 成 和 保 存 与 沼 泽 中 的水 位 密 切 相 关 ， 根 据 植 物 遗 体 的 堆 积 速 度 和 沼 泽 水 面 的 上 升 速 度对 比 ， 可 分 为 三 种 情 况 ， 又 称 为 三 种 补 偿 方 式 ： 过 度 补 偿 、 均 衡补 偿 和 欠 补 偿 。 3、 煤 层 的 结 构 煤 层 包 含 煤 分 层 和 岩 石 夹 层 ， 煤 层 内 不 含 夹 石 层 者 称 为简 单 结 构 煤 层 ， 煤 层 内 含 夹 石 层 者 称 为 复 杂 结 构 煤 层 。 4、 煤
39、 层 的 底 板 和 顶 板 煤 层 底 板 以 泥 岩 、 粘 土 岩 最 为 常 见 ， 富 含 植 物 根 茎 化 石 ，俗 称 根 土 岩 ； 如 果 底 板 为 砾 岩 或 石 灰 岩 ， 则 为 植 物 遗 体 异 地 沉 积 。根 土 岩 含 有 伊 利 石 、 蒙 脱 石 、 高 岭 石 和 其 他 粘 土 矿 物 ， 呈 灰 白 色 。煤 层 顶 板 的 岩 石 类 型 有 多 种 ， 最 常 见 的 是 泥 岩 、 砂 岩 和石 灰 岩 ， 与 沉 积 环 境 有 关 。 例 如 ， 我 国 华 北 石 炭 二 叠 纪 含 煤 岩 系太 原 组 是 海 进 型 充 填 序
40、列 ， 成 煤 环 境 主 要 为 泻 湖 -障 壁 岛 体 系 ，发 育 石 灰 岩 顶 板 。 华 北 地 区 山 西 组 为 海 退 型 充 填 序 列 ， 成 煤 环 境主 要 为 三 角 洲 、 河 流 体 系 ， 煤 层 顶 板 为 湖 相 泥 岩 、 冲 击 相 砂 岩 。 5、 煤 层 中 的 结 核 、 包 体 和 化 石 顶 板 为 海 相 沉 积 物 的 煤 层 ， 煤 层 中 、 顶 部 常 见 黄 铁 矿 结核 ， 煤 层 下 半 部 常 见 硅 质 结 核 。 泥 炭 中 混 入 外 来 漂 砾 ， 形 成 包 体 。 煤 层 中 有 时 可 见 到 动 植 物 化
41、 石 。 6、 煤 层 厚 度 、 形 态 及 其 控 制 因 素 煤 层 总 厚 度 、 有 益 厚 度 、 可 采 厚 度 、 可 采 煤 层 、 厚 度 级别 煤 层 形 态 控 制 因 素 ： 泥 炭 沼 泽 基 底 形 状 、 沉 积 环 境 （ 冲积 扇 、 河 流 、 湖 泊 、 三 角 洲 、 泻 湖 -障 壁 岛 ） 、 同 期 构 造 变 动（ 河 流 或 湖 泊 相 碎 屑 沉 积 体 侵 入 煤 层 产 生 煤 层 分 叉 现 象 、 基 底 发生 断 裂 、 褶 皱 ） 、 后 期 构 造 变 动 （ 褶 皱 、 断 裂 、 岩 浆 侵 入 、 岩 溶陷 落 柱 ）
42、7、 含 煤 沉 积 体 系 山 地 冲 积 扇 地 带 沉 积 体 系 成 煤 特 征 ： 扇 间 、 扇 内 或 扇 前盆 地 可 形 成 煤 层 ， 侧 向 连 续 性 差 河 流 沉 积 体 系 成 煤 特 征 ： 岸 后 沼 泽 和 废 弃 河 道 有 利 于 形成 煤 层 湖 泊 沉 积 体 系 成 煤 特 征 ： 湖 泊 淤 浅 过 程 中 ， 沉 积 粒 度 下细 上 粗 三 角 洲 沉 积 体 系 成 煤 特 征 ： 上 三 角 洲 平 原 地 带 ， 近 河 岸由 于 决 口 扇 沉 积 而 出 现 煤 层 分 岔 和 灰 分 增 高 现 象 ， 多 形 成 低 硫 煤 ；
43、下 三 角 洲 平 原 ， 受 海 水 和 潮 汐 影 响 明 显 ， 煤 层 顶 板 多 为 海 相 沉 积 ，硫 分 含 量 高 。 泻 湖 -障 壁 岛 沉 积 体 系 成 煤 特 征 ： 泻 湖 淤 浅 沼 泽 化 形 成 煤层 ， 厚 度 变 化 较 大 ， 煤 层 硫 分 含 量 较 高 。 第 六 章 聚 煤 盆 地 与 聚 煤 规 律1、 根 据 聚 煤 盆 地 的 形 成 条 件 ， 分 为 凹 陷 型 聚 煤 盆 地 ， 断陷 型 聚 煤 盆 地 和 构 造 侵 蚀 型 聚 煤 盆 地 。 我 国 华 北 石 炭 二 叠 纪 聚 煤 盆 地 是 一 个 比 较 典 型 的
44、波 状凹 陷 型 聚 煤 盆 地 。 盆 地 南 侧 是 秦 岭 -大 别 山 构 造 带 ， 盆 地 北 侧 是阴 山 构 造 带 ， 总 体 是 一 个 西 北 向 东 南 方 向 缓 倾 斜 的 簸 箕 状 盆 地 ，呈 现 “东 西 向 分 带 ， 南 北 向 迁 移 ”的 格 局 。 断 陷 型 聚 煤 盆 地 。 由 断 裂 作 用 和 断 块 沉 陷 作 用 形 成 。 侵 蚀 型 聚 煤 盆 地 。 基 底 为 具 有 剥 蚀 面 的 凹 地 。 2、 聚 煤 盆 地 的 演 化 聚 煤 盆 地 的 演 化 受 古 植 物 、 古 气 候 、 古 地 理 和 古 构 造的 影
45、响 。 盆 地 内 存 在 不 均 匀 沉 降 现 象 。 聚 煤 盆 地 在 构 造 运 动 、 海 水 进 退 和 气 候 影 响 下 ， 具 有侧 向 迁 移 现 象 。 涉 及 的 词 汇 ： 海 进 、 海 退 、 海 退 退 覆 、 超 覆 、 进 积 （ 海退 时 ） 、 退 积 （ 海 进 时 ） 、 沉 积 基 准 面 3、 聚 煤 规 律 在 古 植 物 、 古 气 候 、 古 地 理 和 古 构 造 影 响 下 ， 聚 煤 作 用总 是 发 生 于 盆 地 中 的 一 定 部 位 ， 在 时 空 上 表 现 出 一 定 的 规 律 性 。 富 煤 带 。 指 煤 层 发
46、育 较 好 、 相 对 富 集 的 块 段 ， 在 空 间上 具 有 带 状 分 布 的 特 点 。 富 煤 中 心 。 富 煤 带 内 煤 层 厚 度 较 大 的 部 位 。 一 般 情 况 下 ， 大 型 盆 地 富 煤 带 呈 圆 形 或 椭 圆 形 ， 受 地 质构 造 控 制 时 沿 构 造 线 延 展 方 向 展 布 。 4、 成 煤 作 用 研 究 受 海 水 影 响 的 煤 中 ， 硫 含 量 高 ， 黄 铁 矿 含 量 高 ， 富 集 云母 、 白 云 石 、 方 解 石 和 磷 灰 石 等 矿 物 。 具 有 海 相 顶 板 的 煤 层 ， 由 于 是 深 水 环 境 ，
47、暗 煤 发 育 。 第 七 章 煤 的 伴 生 矿 产 资 源第 一 节 油 页 岩 油 页 岩 中 的 有 机 物 质 几 乎 完 全 由 藻 类 遗 体 组 成 ， 油 页 岩的 形 成 环 境 主 要 为 静 水 沉 积 还 原 环 境 。 第 二 节 煤 层中 国 煤 炭 资 源 的 分 布1 煤 炭 资 源 的 概 念 具 有 开 采 价 值 的 煤 炭 储 层 称 为 煤 炭 资 源 。 2 煤 炭 资 源 的 分 级 按 照 认 识 和 掌 握 的 程 度 ， 分 为 2 个 级 别 ： 保 有 储 量 和 预测 储 量 。 根 据 1997 年 统 计 资 料 ， 保 有 储
48、量 为 1 万 亿 吨 ， 1000 米以 浅 的 预 测 储 量 为 1.8 万 亿 吨 ， 1000 米 以 浅 的 煤 炭 资 源 总 量 为 2.8万 亿 吨 ； 2000 米 以 浅 的 预 测 储 量 为 4.6 万 亿 吨 ， 2000 米 以 浅 的资 源 总 量 为 5.6 万 亿 吨 。 3 煤 炭 资 源 的 分 区 根 据 地 理 位 置 ， 分 为 4 个 区 ： 华 北 区 ， 西 北 区 ， 东 北 区和 华 南 区 。 华 北 区 ： 煤 炭 资 源 量 排 第 一 ， 占 全 国 的 50%。 覆 盖 的省 份 ： 长 江 以 北 的 中 原 地 带 ， 北
49、到 内 蒙 古 。 煤 系 地 层 以 侏 罗 纪 和石 炭 二 叠 纪 地 层 为 主 ， 煤 阶 以 长 焰 煤 、 气 煤 、 肥 煤 、 焦 煤 和 瘦 煤为 主 。 西 北 区 ： 煤 炭 资 源 量 排 第 二 ， 占 全 国 的 35%。 覆 盖 的省 份 ： 新 疆 、 甘 肃 和 宁 夏 。 煤 系 地 层 以 侏 罗 纪 地 层 为 主 ， 煤 阶 以长 焰 煤 为 主 。 东 北 区 ： 煤 炭 资 源 量 排 第 三 ， 占 全 国 的 7%。 覆 盖 的 省份 ： 东 北 三 省 。 煤 系 地 层 以 白 垩 纪 地 层 为 主 ， 煤 阶 以 褐 煤 为 主 。 华 南 区 ： 煤 炭 资 源 量 排 第 四 ， 占 全 国 的 6.8%。 覆 盖 的省 份 ： 长 江 以 南 的 省 份 ， 主 要 是 云 南 、 贵 州 、 四 川 、 江 西 和 湖 南等 。 煤 系 地 层 以 二 叠 纪 地 层 为 主 ， 煤 阶 以
