第五章 煤的岩石学组成及煤岩学研究方法

第五章 §1 煤的物理性质
（四）硬度
煤的硬度是指煤抵 抗外来机械作用的能力。 随着外加机械作用力的性 质不同，煤的硬度表现形 式也不一样。煤的硬度分 为刻划硬度、压痕硬度和 磨损硬度三类。
110 100 显微硬度 显微硬度/（kg·mm -2） 90 80 70 60 50 40 30 20 10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 挥发分/% 0
1.8 1.6 真比重d 丝炭 基质
镜煤
1.4
丝炭
化
1.2
孢子
1.0
95 无烟煤
90
85
80 气煤
C daf / %
煤化程度增高
图 5-3
煤岩组分真比重与 煤化程度的关系
（ 据 《 中 国 煤 田 地 质 学 》 ， 1979 ）
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（九）煤的表面积 煤的表面积 1．煤的润湿热 煤的润湿热 当煤被液体润湿时， 当煤被液体润湿时，由于煤分子和液体分子 间的作用力大于液体分子间的作用力， 间的作用力大于液体分子间的作用力，故有热量 放出，称为润湿热 润湿热。 放出，称为润湿热。润湿热的大小与液体的种类 和煤的表面积有关。 和煤的表面积有关。
80 70 有裂纹的印痕数 60 50 40 30 20 10 0
长 气 焰 煤 煤
肥 焦 瘦 贫 煤 煤 煤 煤
1
无 烟 煤
煤化程度
2
图 5-2
显微脆度与煤化程度的关系 1-弱 还 原 煤 (据 H． M． A 2-强 还 原 煤 MMOCOB, 196 3)
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（六）煤的压缩性 煤在恒温下加压，其体积变化的百分数， 煤在恒温下加压，其体积变化的百分数， 恒温下加压 称为煤的压缩性 压缩性与煤化程度有关， 压缩性。 煤化程度有关 称为煤的压缩性。压缩性与煤化程度有关，煤 化程度越高，压缩性越小。 化程度越高，压缩性越小。加压后丝质组体积 变化极少，镜质组有变化，稳定组分变化最大， 变化极少，镜质组有变化，稳定组分变化最大， 但到高煤级时，其压缩性比镜质组小。 但到高煤级时，其压缩性比镜质组小。显微组 分的压缩性随压力的增大而增加， 分的压缩性随压力的增大而增加，壳质组变化 最大，镜质组其次，惰性组最小。 最大，镜质组其次，惰性组最小。
3）反射荧光色
煤的磨光面用蓝光或紫外光激发而呈现的颜色。 煤的磨光面用蓝光或紫外光激发而呈现的颜色。
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（二）光泽 煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。 煤的光泽是指煤新鲜断面的反光能力。光泽与 煤的成因类型、煤岩成分、 煤的成因类型、煤岩成分、煤化程度和风化程度有 腐泥煤的光泽一般都比较暗淡。 关。腐泥煤的光泽一般都比较暗淡。腐植煤的四种 宏观煤岩成分中，镜煤的光泽最强、亮煤次之， 宏观煤岩成分中，镜煤的光泽最强、亮煤次之，暗 煤和丝炭的光泽暗淡。随着煤化程度的增高， 煤和丝炭的光泽暗淡。随着煤化程度的增高，各种 宏观煤岩成分的光泽有不同程度的增强。 宏观煤岩成分的光泽有不同程度的增强。丝炭和暗 煤的光泽变化小，而镜煤和较纯净的亮煤变化明显。 煤的光泽变化小，而镜煤和较纯净的亮煤变化明显。
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三、煤的结构和构造 （一）煤的结构
煤的结构是指煤岩成分的形态、大小、厚度、 煤的结构是指煤岩成分的形态、大小、厚度、 结构是指煤岩成分的形态 植物组织残迹， 植物组织残迹，以及它们之间相互关系所表现出来的 特征．它反映了成煤原始物质的成分、 特征．它反映了成煤原始物质的成分、性质及在成煤 时和成煤后的变化。 时和成煤后的变化。 在低煤级煤中，煤的结构很清楚；随着煤化程度 在低煤级煤中，煤的结构很清楚；随着煤化程度 的增高，各种煤岩成分的性质逐渐接近， 的增高，各种煤岩成分的性质逐渐接近，因而煤的结 构就逐渐变得均一 变得均一。 构就逐渐变得均一。
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（十）孔隙率 煤中毛细孔和裂隙之总体积与煤的总体 积之比称为煤的孔隙率或孔隙度 孔隙度， 积之比称为煤的孔隙率或孔隙度，也可用单位 重量煤包含的孔隙体积（ 表示。 重量煤包含的孔隙体积（cm3／g）表示。 煤孔隙率的大小与煤级有关。 煤孔隙率的大小与煤级有关。煤的孔隙率与 煤级有关 显微煤岩组分和煤中矿物质含量有关。 显微煤岩组分和煤中矿物质含量有关。相同煤 级的煤，孔隙率可有相当大的波动范围。 级的煤，孔隙率可有相当大的波动范围。
图 5-1
煤的显微硬度与煤化程度的关系
（据E．M．泰茨)
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（五）脆度和可磨性
90
煤的脆度是指煤受外力作用 而破碎的性质，表现为抗压强度 和抗剪强度。强度小者，煤易破 碎，脆度大；反之，脆度小。 煤的可磨性是指粉碎煤的难易 程度，可用可磨性系数KHG来表示。 可磨性越大的煤越易粉碎；反之， 越难。
2.粉色
煤研成粉末的颜色称为粉色。 煤研成粉末的颜色称为粉色。它可用钢针刻划煤的表面或 用镜煤在未上釉的瓷板上刻划条痕而得，粉色也称条痕色。 用镜煤在未上釉的瓷板上刻划条痕而得，粉色也称条痕色。 煤的粉色一般略浅于表色。粉色较固定， 煤的粉色一般略浅于表色。粉色较固定，用粉色判断煤的煤 化程度效果较好。 化程度效果较好。
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（七）断口 煤受外力打击后断开的表面，称为断口 断口。 煤受外力打击后断开的表面，称为断口。断 口不包括层理面或裂隙面。煤中常见的断口有贝 口不包括层理面或裂隙面。煤中常见的断口有贝 壳状断口、阶梯状断口、参差状断口、 壳状断口、阶梯状断口、参差状断口、棱角状断 粒状断口等 口、粒状断口等。 断口反映了煤物质组成的均一性和方向性的 断口反映了煤物质组成的均一性和方向性的 均一性 变化。组成较均一的煤 如腐泥煤、腐植腐泥煤、 的煤， 变化。组成较均一的煤，如腐泥煤、腐植腐泥煤、 镜煤等常具有贝壳状断口；而组成不均一的煤， 贝壳状断口 镜煤等常具有贝壳状断口；而组成不均一的煤， 常见其它类型的断口。 常见其它类型的断口。
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二、煤的裂隙 煤的裂隙是指煤受到自然界各种应力作用而造 煤的裂隙是指煤受到自然界各种应力作用而造 裂隙 内生裂隙和 成的裂开现象。按成因不同可分为内生裂隙 成的裂开现象。按成因不同可分为内生裂隙和外生 裂隙两种 两种。 裂隙两种。 1．内生裂隙 内生裂隙是在煤化过程中， 内生裂隙是在煤化过程中，煤中的凝胶化物质 受到温度和压力等因素的影响， 受到温度和压力等因素的影响，体积均匀收缩产生 内张力而形成的一种张裂隙。 内张力而形成的一种张裂隙。
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（十一）煤的导电性 十一）
煤的导电性是指煤传导电流的能力，通常以电阻 煤的导电性是指煤传导电流的能力，通常以电阻 传导电流的能力 表示。煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、 率表示。煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、煤中矿 物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、 物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、煤的 风化程度等有关。 风化程度等有关。
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（三）反射率 煤岩组分的反射率是在垂直照明条件下， 煤岩组分的反射率是在垂直照明条件下，煤岩 组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比， 组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比 ， 以百 分率表示。随着煤化程度的增高， 煤化程度的增高 分率表示 。 随着 煤化程度 的增高 ， 煤的反射率不断 增强。 的 增强 。 煤的反射率是确定煤化程度最重要的光学 常数，它对煤质评价、煤加工利用、 常数 ， 它对煤质评价 、 煤加工利用 、 油气勘探等地 质问题均有十分重要的意义。 质问题均有十分重要的意义。
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2．煤的表面积 煤的表面积
煤的表面包括外表面积和内表面积两部分， 煤的表面包括外表面积和内表面积两部分，但外 外表面积 两部分 表面积所占比例极少，主要是内表面积。 表面积所占比例极少，主要是内表面积。煤的表面 积用比表面积表示，即每克煤所具有的表面积， 比表面积表示 积用比表面积表示，即每克煤所具有的表面积，单 位为m 位为m2／g，煤比表面积大小与煤的分子结构和孔隙 结构有关。 结构有关。
煤田地质学
第五章
煤的岩石学组成与煤岩学 研究方法
第五章 煤的岩石学组成与 煤岩学研究方法
§1 煤的物理性质
第五章 §1 煤的物理性质
煤的物理性质主要包括五个方面，即：光学性 质、机械性质、空间结构性质、电磁性质和热性质。 如颜色、光泽、反射率、折射率、吸收率；硬度、 脆度、可磨性、断口，比重、表面积、孔隙度、压 缩性；介电常数、导电性、磁性，比热，导热性等。
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（一）颜色
1.表色
煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸收的结果。 煤的颜色是煤对不同波长ຫໍສະໝຸດ Baidu见光波吸收的结果。在不同的 光学条件下，煤呈现不同的颜色。在普通白光照射下， 光学条件下，煤呈现不同的颜色。在普通白光照射下，煤表 面反射光线所显示的颜色称为表色。 面反射光线所显示的颜色称为表色。
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1．原生结构 煤的原生结构是指由成煤原始物质及成煤环境 煤的原生结构是指由成煤原始物质及成煤环境 原生结构 所形成的结构。常见的原生结构有以下8 所形成的结构。常见的原生结构有以下8种： 1）条带状结构 2）线理状结构 3）凸镜状结构 4）均一状结构 5）粒状结构 6）叶片状结构 7）木质状结构 8）纤维状结构
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（八）比重与密度
煤的比重是指20℃时煤的 煤的比重是指20℃时煤的 比重是指20℃ 重量与同温度、 重量与同温度、同体积水的重 量之比。 量之比。煤的密度是指单位体 积煤的质量。 积煤的质量。 比重和密度的数值相等， 比重和密度的数值相等，但 物理意义不同。比重没有单位， 物理意义不同。比重没有单位， 而密度有单位。煤的比重与煤 而密度有单位。煤的比重与煤 岩成分、煤化程度及煤中 及煤中矿物 岩成分、煤化程度及煤中矿物 的性质和含量有关。 质的性质和含量有关。
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次 要 组
主 要 组
图 5-4
煤的内生裂隙示意图
第五章 §1 煤的物理性质
2．外生裂隙
外生裂隙是在煤层形成之后， 构造应力的作 外生裂隙是在煤层形成之后，受构造应力的作 用而产生。外生裂隙可出现在煤层的任何部分， 用而产生。外生裂隙可出现在煤层的任何部分，与 煤层的层理呈不同角度相交， 煤层的层理呈不同角度相交，并切穿煤岩成分和煤 分层的层理。外生裂隙面上常有波状、 分层的层理。外生裂隙面上常有波状、羽毛状或光 滑的滑动痕迹，有时可见到次生矿物或破碎的煤屑。 滑的滑动痕迹，有时可见到次生矿物或破碎的煤屑。 外生裂隙面有时与内生裂隙面重叠。 外生裂隙面有时与内生裂隙面重叠。
（十二）磁性 十二）
物体置于磁场内，和磁场相吸者称顺磁性物质， 物体置于磁场内，和磁场相吸者称顺磁性物质， 顺磁性物质 和磁场相斥者称抗磁性物质。煤属于抗磁性物质 抗磁性物质 抗磁性物质。 和磁场相斥者称抗磁性物质。煤属于抗磁性物质。
第五章 §1 煤的物理性质
（十三）导热性 煤的导热性是煤加工利用时重要的物理性质。 煤的导热性是煤加工利用时重要的物理性质。 煤的导热性与煤的孔隙率及孔隙中的气体有关， 孔隙率及孔隙中的气体有关 煤的导热性与煤的孔隙率及孔隙中的气体有关， 还与煤级及煤中无机矿物质有关。 煤级及煤中无机矿物质有关 还与煤级及煤中无机矿物质有关。随煤化程度的 增高，煤的导热性增强。 增高，煤的导热性增强。 煤的比热是指1g质量的煤，温度变化1℃所需 煤的比热是指1g质量的煤，温度变化1℃所需 1g质量的煤 1℃ 释放）的热量（即热容）与水的热容（15℃的 （释放）的热量（即热容）与水的热容（15℃的 的比值。 水）的比值。
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3.透光色、反光色和发射荧光色
1）透光色
把煤磨成薄片（ 厚约0 03mm mm） 把煤磨成薄片 （ 厚约 0.03mm ） ， 用显微镜在普通透 射光下观察，煤薄片显示出的颜色为透光色，又称体色。 射光下观察，煤薄片显示出的颜色为透光色，又称体色。 透光色
2）反光色
把煤的表面磨光， 用显微镜在普通反射光下观察， 把煤的表面磨光 ， 用显微镜在普通反射光下观察 ， 煤光面上显示出的颜色称为反光色。 煤光面上显示出的颜色称为反光色。 称为反光色