煤炭资源与工业利用(外聘培训讲义)

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1、煤炭资源与工业利用段秋梁中国科学院地质与地球物理研究所我国是世界上第一产煤大国，煤炭产量占世界的37%。煤炭是我国的主要能源，分别占一次能源生产和消费的76%和69%，在未来相当长的时期内，我国仍将保持以煤为主体的能源结构。随着煤炭工业经济增长方式的转变、煤炭用途的扩展，煤炭的战略地位仍然十分重要。煤炭资源与工业利用煤及与其相关的几个基本概念煤层的形成过程煤化学的主要指标煤的分类我国煤的分布煤炭价格趋势沉积岩（砂岩、石灰岩）岩浆岩（花岗岩、玄武岩）变质岩（片麻岩、板岩）沉积岩煤及与其相关的几个基本概念煤的概念成煤地质时代煤的成因分类煤的概念煤是一种可燃有机岩，一般赋存于沉积岩系内部煤是植物残骸

2、经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学转变而来的由植物死亡、堆积一直到转变为煤经过了一系列的演变过程，在这个转变过程中所经受的各种地质作用总称为成煤作用成煤作用中经历泥炭、褐煤、低变质烟煤、中变质烟煤、无烟煤的过程，但并不是所有煤炭都经历以上全部发育过程煤的早期使用我国是世界上用煤最早的国家，文字记载最早见于2000多年以前的《山海经》，当时称为“石涅”或“涅石”据考古文物和记载，我国新石器时代的晚期遗物和周朝的墓葬里曾先后发现用煤制成的工艺品汉代的一些冶铁遗址中曾发现加工过的煤饼，表明当时已经用煤作为冶铁燃料宋应星《天工开物》一书里，已经按煤的粒度和用途进行了分类，指明了煤的块度和产地，还

3、对矿井通风排气、顶板管理等都有详尽描述与煤有关的几个地质概念含煤岩系：指一套含有煤层的沉积岩系，其同义语有含煤沉积、含煤地层、含煤建造及煤系等煤田/煤产地：在同一地质历史发展过程中形成的含煤岩系经后期改造所保留下来的，比较连续分布的广大地区煤盆地：原始聚煤盆地中形成的含煤建造，经历了多次构造变动，含煤地层发生褶皱、断裂而改变了原始产状，可以通过古地理、古水流、控盆构造加以恢复煤层含煤岩系剖面的正常顺序中，直接伏于煤层下面的沉积岩层为煤层底板，构成泥炭堆积的基底；直接上覆于煤层之上的岩层称为煤层顶板，是泥炭堆积后的覆盖沉积物煤层底板多为沼泽相泥质岩、粉砂岩，多富含植物根化石或痕木化石，证明它曾是

4、成煤植物生长的土壤煤层顶板岩石类型多样，以细碎屑岩和石灰岩为主，但也见粗碎屑岩作为顶板的实例组的概念组是一个岩石地层单位，不同地区组的名称、地质时代都有所差异，如华北石炭-二叠纪的山西组和太原组、鄂尔多斯盆地侏罗纪延安组、华南二叠纪龙潭组、新疆准噶尔盆地的西山窑组和八道湾组、东北早白垩世的伊敏组和大磨拐河组等在正常情况下，先形成的地层居下，后形成的地层居上。层与层之间的界面可以是明显的层面或沉积间断面，也可以因岩性、所含化石、矿物成分、化学成分、物理性质等变化而不十分明显阜新煤田新丘区海州组横向沉积断面图华北石炭-二叠纪聚煤盆地沉积断面图湖北早二叠世梁山组煤层形态大同煤田某煤层变化示意图云南小

5、龙潭盆地横向沉积断面图云南镇安盆地横向断面图德国下莱茵地区第三纪褐煤层的同沉积断裂四川水荣矿区河流冲蚀素描图垂直古河床边缘的沉积剖面图淮南矿区B11煤层河流冲蚀剖面地质年代简表地质历史上主要植物群分布图中国聚煤作用演化图中国聚煤作用主要发生于侏罗纪、石炭-二叠纪，其中前者大约为2亿年，后者大约为4亿年来煤的成因分类依据成煤的原始质料和堆积环境来分类，决定于成煤作用的第一阶段，可分为三类：腐殖煤（残殖煤）：高等植物在沼泽环境中形成（稳定组分达50~60%以上，如云南禄劝泥盆纪角质残殖煤，常呈薄层或透镜状夹于腐殖煤中）腐殖腐泥煤：高等植物和低等植物都占重要地位，聚集于湖、沼过渡的环境，如山东新汶烛

6、煤，在煤层中常与藻煤互层并相互过渡腐泥煤：主要在湖泊的较深部位中由藻类等浮游生物在还原条件下经过腐解形成，如山西浑源的藻煤、胶泥煤，大多呈透镜体或薄层夹在腐殖煤中，有时也能形成单独可采煤层煤炭资源与工业利用煤及与其相关的几个基本概念煤层的形成过程煤化学的主要指标煤的分类我国煤的分布煤炭价格趋势煤层的形成过程泥炭化作用煤化作用煤变质的分带性植物遗体的堆积植物遗体堆积按是否经过搬运而分为原地生成和异地生成两类原地生成：植物遗体堆积于原来生长的沼泽中而形成泥炭，标志是底板大都有根土岩、煤层中直立树干，自然界绝大多数煤层原地生成异地生成：植物遗体经过相当长距离的搬运再沉积而形成泥炭，如漂流的树干在河口

7、三角洲地区堆积的情况，较难形成有价值的煤层微异地生成：沼泽范围内流动的水将植物遗体和部分已形成的泥炭进行短距离搬运后再堆积而成，但总的仍属于原地生成范畴泥炭泥炭是植物遗体在沼泽中经过生物化学、物理化学变化而形成的堆积物，颜色一般为棕褐色到棕黑色，疏松采掘出来的泥炭经自然干燥后，其水分一般为35-40%；泥炭中的矿物质含量与泥炭的形成条件有关，一般都在50%以下泥炭中有机质称为腐殖质，包括植物残体和