煤矿地质知识

第一章煤矿地质知识

本章重点及难点分析：

1、地质作用

2、岩石的形成与分类

3、年代地层表

4、煤的形成条件

5、煤的性质及工业分类

6、煤层赋存状态（厚度、结构、倾角及稳定性）

7、地质构造（向斜、背斜、断层、陷落柱、岩浆浸入）

8、煤的自燃、瓦斯和水对矿井开采的影响

9、矿井储量。

1地壳的组成与地质作用

（略）

2煤的形成

2.1煤的形成和煤系

实践证明，全球煤矿藏的分布是不均衡的。如早古代的石炭纪和二叠纪、中生代的晚三叠世和早侏罗世、新生代的早第三纪等均有煤炭聚集，而其它地质时期则缺少具经济价值的煤炭层。同一个地质时期，有些地区有煤炭聚集，有的地区则没有煤炭聚集；甚至于同一个聚集期内，不同聚煤地区常出现不同的聚煤范围和不同的煤层厚度。由此可以看出，煤层的形成是受某些条件控制的。这些条件常称为成煤的控制因素，如古植物、古气候、古地理及古构造等。当成煤的控制因素配合良好时，就会出现强盛的聚煤时期；否则，是成煤的衰退时期。

2.1.1成煤条件

古植物条件

植物是成煤的原始物质。没有大量的植物生长，就不可能形成煤炭。植物的大量生长繁殖是在地球形成数十亿年以后，因此煤炭的形成也是近几亿年植物大量繁殖后才开始的，这就是地球上自植物大量发展以来出现主要聚集期的理由。例如我国三大聚集期(即石炭二叠纪、三叠侏罗纪、第三纪等)分别与孢子植物、裸子植物及被子植物的繁盛时期相适应。

植物分为高等植物和低等植物两大类。地球上的低等植物是没有根、茎、叶等器官的分化，多生长在水中，是最早出现的生物(如细菌、藻类)，它们是形成

腐泥煤的原始质料。高等植物，具有根、茎、叶等器官分化，主要有蕨类植物，裸子植物和被子植物，它们常形成高大乔木，具有粗大的根、茎、叶，是形成腐植煤的原始质料。

●古气候条件

植物的大量生长繁殖必须有适宜的气候条件。所谓适宜的气候条件主要是指空气的温度和湿度。这是因为只有在潮湿和温暖的条件下，植物才能大量繁殖。其中，温度既影响植物繁殖的速度，又影响植物遗体的分解速度。如热带地区，植物繁殖的速度很快，为泥炭的生成提供了大量的原始质料，但高温又促使植物遗体快速分解，破坏了泥炭的大量堆积。如果植物遗体在稍有积水的沼泽地带，且遗体能够及时地被掩埋起来，避免氧化分解，即可逐渐聚积起来形成泥炭。因此，潮湿和温暖的气候是成煤的最有利条件。

●古地理条件

古地理因素是指适宜于大面积沼泽化的自然地理环境。实践证明，符合沼泽化的自然地理环境，主要有滨海的广阔平原、内陆湖泊、广大河谷的河漫滩、河口三角洲、泻湖海湾及山间盆地等较广阔的平坦地带。由于地壳升降引起的海水进退，常常在上述古地形条件下形成大面积的沼泽，我国将含煤岩系划分为陆相含煤岩系及海陆交替相含煤岩系，这是与上述各地形相吻合的。

●古构造因素

在地质历史时期中，含煤岩系形成必须具有一定的物质来源和一定的沉积场所。这些物质均来源于沉积场所周围隆起区内的碎屑物质及生长在沉积场所之内的大量植物遗体。形成含煤岩系的沉积场所，主要是分布在各个聚煤期内的低洼盆地。这些盆地的形成，大部分属于构造成因的，少部分属于非构造成因的。构造成因的盆地，一般统称为构造盆地或构造坳陷；属于非构造成因的盆地，主要是地表某些部分遭受侵蚀作用后形成的盆地或坳地，一般称为侵蚀盆地。无论是构造坳陷或非构造坳陷，只要在地质历史时期内具有适宜的聚煤条件，都可以形成含煤岩系。

2.1.2煤的形成过程

煤是由植物遗体经过复杂的生物化学、物理化学作用转变形成的。植物从死亡、遗体堆积到转变为煤的一系列演变过程，称为成煤过程。

成煤过程大致可分为两个阶段：一是泥炭和腐泥化作用阶段，二是煤化作用阶段。其中，第一阶段是植物在浅海或沼泽及湖泊中不断繁殖，其遗体在微生物作用下不断分解、化合、堆积的过程。当已形成的泥炭和腐泥被覆盖、掩埋时，进入煤化作用阶段，即第二阶段。也就是在以温度和压力为主的作用下变成煤的阶段。

2.2煤质（重点介绍）：

2.2.1 煤的化学组成

煤的化学组成或化学成份主要是有机质和无机质两大类。

有机质是煤的主要成份，包括碳、氢、氧和有机硫，少量的磷等，是有益成份，是加工利用的对象。

无机质绝大多数是煤中的有害成份，不能利用，主要是无机质矿物和水份。

2.2.2煤质

煤的炭化程度越高，其中的水份和挥发份越少，相反，含碳量越高，一般发热量也越高。也可以简单地说，煤的质量不同。这就是为什么有的煤100多元1吨，而有的煤近1000元一吨的原因。

评价煤质的主要因素或主要指标：水份、灰分、挥发分、胶质层厚度、发热量、硫和磷的含量及含矸率等。

◆水分和灰分：煤中的不可燃部分，含量越少煤质越好。灰分是指煤完全

燃烧后所剩下的固体残渣，灰分超过40%的煤暂不利用。

◆挥发分：指煤与空气隔绝后，加热到900℃左右时所排出的气体物质，

主要成份为沼气、氢及其它化合物。

◆固体碳：是除去水份、灰分和挥发份后的有机固体可燃物。其含量随煤

的变质程度提高而增高。

◆胶质层厚度：指粉煤与空气隔绝后加热到850±20℃时，煤中的有机质

分解、熔融而产生具有粘结性胶体厚度，单位：mm。焦炭就是由粘结性

好的煤，加热后由胶质层粘结形成的。

◆发热量：指质量为1kg的煤完全燃烧时放出的热量，其单位是J/kg，或

卡/kg。

◆硫和磷：煤中的有害杂质。含硫高的煤，炼钢性脆，质量下降。

◆含矸率：指矿井采出的原煤中，大于50mm的矸石量占全部煤量的百分数。

含矸率的高低将直接影响煤的质量和售价。

非工业分类主要选择含碳量、水分、挥发分与可燃物的比率和发热量为指标进行划分煤的种类．见表1—2。