1、成煤植物
低等植物形成的煤叫腐泥煤。
藻类、真菌类和地衣的合称。植物体构造简单，单细胞的群体或多细胞组成的无根、茎、叶等分化的丝状或叶片状植物体。
元古代至早泥盆世(D1)之前，是菌藻类低等植物的时代，为腐泥煤的形成积累了原始物质。
高等植物形成的煤叫腐植煤。
苔藓植物、蕨类植物和种子植物的合称。形态上有根、茎、叶分化，构造上有组织分化，多细胞生殖器官。
三次高等植物的极盛期：石炭、二叠纪 --蕨类植物；三叠、侏罗纪 --裸子植物；古近、新近纪--被子植物。它们为腐植煤的形成提供了丰富的原始物质。
2、成煤作用
植物遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。这个过程经历了复杂的生物化学作用、物理化学作用。成煤作用分为两个阶段 :
2.1 泥炭化(腐泥化)阶段
植物繁殖、死亡、堆积，在微生物作用下不断分解、化合、聚积，高等植物形成泥炭，低等植物则形成腐泥。
① 腐泥化作用
(1)概念-- 低等植物和浮游生物在湖泊、泻湖、海湾等还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐泥化作用。
(2)腐泥--含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。
② 泥炭化作用
(1)概念-- 高等植物遗体在泥炭沼泽中经受复杂的生物化学、物理化学作用转变为泥炭的过程叫泥炭化作用。
它分为二个阶段:
①第一阶段:在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。
②第二阶段:随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。
(2) 泥炭--黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。
2.2 煤化阶段
泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。
此时生物化学作用逐渐停止，代之以物理化学作用(T、P增大)。包括了成岩作用和变质作用两个连续过程。
1.成岩作用
泥炭(腐泥)在温度、压力作用下，经压实、脱水、固结转变成褐煤(腐泥煤)。
2.变质作用
褐煤继续在温度、压力、时间影响下(继续升高)转变为烟煤、无烟煤、天然焦或石墨。
3、成煤必要条件
自然界煤的分布无论从时间上还是空间上都是极不均衡的。
（一）植物条件——成煤的物质基础
(二)气候条件
影响植物生长和植物的分解，温暖潮湿是重要的气候条件。
(三)地理条件
植物遗体的堆积场所。影响到植物遗体在还原环境下的保存。
(四)地壳运动条件
成煤作用与地壳运动息息相关，地壳下沉形成有利的沉积场所--沼泽地。(地壳沉降速度与植物堆积速度平衡)
·地壳下沉过快--不足补偿
·地壳下沉过慢--过度补偿
·地壳均衡下沉--均衡补偿
为了使泥炭得以保存并转变为媒，后期还需要伴以地壳大幅度地快速沉降，在泥炭层之上快速沉积其顶板岩层。
此外，地壳运动同样对气候条件起到控制作用。剧烈的地壳运动常形成高耸山脉，对温度、湿度影响极大。
成煤的必要条件(小结)
(1)植物、气候、地理、地壳运动都是成煤的必要条件，缺一不可。
(2)地壳运动是主导因素，起控制作用，可影响到聚煤盆地的地貌、气候、水文条件，控制沉积与补偿的关系。
1、煤岩成分和宏观煤岩类型
1.1 煤岩成分(宏观煤岩组分)
煤岩成分指肉眼能见到的煤的基本组成单位，即丝炭、镜煤、暗煤、亮煤。
1.丝炭
·灰黑色，形如木炭，具明显的纤维状结构和丝绢光泽;
·疏松、多孔、硬度小、脆度大、易染指;
·没有粘结性、吸氧性强、易氧化自燃、易成煤尘;
·煤层中多呈几毫米厚的扁平透镜体，数量不多，但分布广。
2.镜煤
·乌黑、光亮如镜、内生裂隙发育、结构均一、易碎、粘结性强;
·在煤层中不形成独立分层，以透镜或条带状散布于亮煤中;
3.亮煤
·灰黑、光泽较强、性脆易碎、内生裂隙发育、均一程度不如镜煤;
·化学工艺性质介于镜煤与暗煤之间，灰分含量较低;
·在煤层所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。
4.暗煤
·灰黑、光泽暗淡、致密坚硬、韧性较大;
·层理不清晰、矿物质含量较多，成分复杂、对煤质影响大。
·在煤层中所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。
1.2 宏观煤岩类型
根据煤层的平均光泽强度及煤岩成分的组合情况，可将煤划分为光亮型、半亮型、半暗型、暗淡型四种类型。
1. 光亮型煤 主要由镜煤、亮煤组成，光泽很强、内生裂隙发育，性脆易碎，中变质光亮型煤是炼焦最好用煤。
2. 半亮型煤 以亮煤为主，光泽强度次于光亮型煤，一般由较光亮和较暗淡的条带互层而显示出半亮的平均光泽，最常见。
3. 半暗型煤 其由暗煤、亮煤组成，以暗煤为主，光泽较暗，硬度、脆度较大，内生裂隙不发育。
4. 暗淡型煤 由暗煤组成，有时夹有镜煤和丝炭。光泽暗淡，内生节理不发育，层理不明显，硬度和韧性强，煤质较差。
2.煤的性质
2.1 煤的化学组成
煤是有机物质和无机物质的混合物，其中有机质是主要成分，主要有C、H、o(占95%以上)，还有N、S等。
1. 碳(C)煤中主要成分，C越多、煤发热量越高，煤中 C含量随变质程度加深而增加。
2. 氢(H)煤中重要成分，其发热量是C的4.2倍。低等植物富含H，故腐泥煤H含量较腐植煤高。煤中H随变质程度加深而减少，烟煤系列中以气煤H含量最高。
3. 氧(O)煤中氧随变质程度加深而减少，但变化较大。从褐煤、长焰煤、气煤到肥煤，下降显著;从焦煤、瘦煤、贫煤到无烟煤，下降幅度较小。
4. 氮(N) 含量较低，随变质程度加深而略趋减少。在高温下可转化为氨(NHz)及其它氮的化合物。
5. 硫(S)硫是煤中有害元素之一。煤中硫分为无机硫和有机硫(S.)，无机硫又分为硫化物硫(黄铁矿硫，S.)和硫酸盐硫(石膏硫，S)。有机硫主要来自成煤植物。煤中硫的总和叫全硫(S)，根据煤的干燥基全硫含量S(%)将煤分为五级:
6. 磷(P)主要存在无机矿物中，含量极低(一般小于0.1%)，但危害大。炼焦时磷进入焦炭使钢材具冷脆性，因此炼焦用煤要求P含量在0.02%~0.03%以下。
7. 其它元素 煤中还有砷(As)、氯(CI)等有害元素，还有锗(Ge)、镓(Ga)、铀(U)、锂(Li)、钒(V)等有益元素。
2.2 煤的物理性质
1.颜色和条痕
颜色指新鲜煤块表面的自然色彩。随变质程度增加而变化:一般由褐煤、烟煤到无烟煤，其颜色从棕褐、褐黑、深黑到灰黑、钢灰色。
条痕指煤粉末的颜色，它与颜色相差不大。
2.光泽
指煤新鲜面的反光能力，随煤变质程度增加，光泽增强。在煤岩成分中以镜煤、亮煤变化显著，故以它们作为观察对象。
3.密度 指单位体积煤的质量(g/cm³)
影响因素
(1)变质程度:越高、密度越大。
(2)煤岩成分:暗煤大、亮煤次之、镜煤更次之。(3)矿物质含量越高，密度越大。
分类:
(1)真密度:20℃时单位体积(不含孔隙)煤的质
量，曾称为真比重。
(2)视密度:20°C时单位体积(含孔隙)煤的质量，曾称为容重或体重。较真密度小。
(3)相对密度:煤密度与同温度水的密度之比。又分为真相对密度(真比重)和视相对密度(假比重)。
4.硬度、脆度
硬度:抵抗外来机械作用的能力，摩氏硬度1~4之间。褐、焦硬度小，无烟煤最大;同变质程度的暗煤比亮、镜煤硬度大。
脆度:外力作用下突然断裂的难易程度。低、高变质程度煤脆度小，中变质程度煤脆度大;煤岩成分中丝炭最大，镜煤次之，暗煤最小。
5.裂隙
指成煤过程中，煤受到各种自然力作用而产生裂开现象。按成因分为二类:
(1)内生裂隙:煤化作用过程中，受温度、压力影响，体积收缩而成。裂隙面平坦，垂直层理面，常出现互为垂直的两组，一组较密，另一组较稀，以中变质煤最发育。
(2)外生裂隙:煤层形成后受地质构造变动而成。裂隙间距较宽，可出现在煤层中任何部位，常穿过多个煤岩分层，与层理面斜交，其方向与附近断层方向大体一致。
6.导电性
指煤传导电流的能力，以电阻率表示，它与煤
的变质程度密切相关。褐煤多孔隙、湿度大、电阻率低;烟煤电阻率大，是不良导体;无烟煤电阻率小，具良好的导电性。
2.3 煤的工艺性质
煤的工业用途广泛，但对煤质要求各不相同。因此，煤的工艺性质分析是评价煤质的重要手段，评价煤质的常用指标有:
- 煤的工业分析指标
1)水分 (M)按结合状态分成二类:
(1)化合水(结晶水)是与煤中矿物成分呈化合形态的水。
(2)游离水，又分为两类，两类之和又叫全水分(M):
①外在水分--煤表面和表面大毛细管吸附之水，易蒸发
② 内在水分--煤内部小毛细管吸附水，常温不失去，加热到一定温度才失去。
2)灰分(A) 煤完全燃烧后剩下的残渣，主要成分为Al,O3、CaO、SiO,等，它们来自煤中矿物质，按灰分高低分为4级:
GB/T15224.1-2004我国煤炭灰分分级标准 | ||||
级别 | 特低灰煤 | 低灰煤 | 中灰煤 | 高灰煤 |
Ad(%) | ≤10 | 10-16 | 16-29 | ＞29 |
3)挥发分(V)
隔绝空气的煤在(900+10℃)温度下加热7min，使有机质和部分矿物质分解所得气态物质称为挥发分。
挥发分与煤中有机质性质、变质程度有关。
泥炭为70%、褐煤为40~60%、烟煤为10~50%、无烟煤小于10%。
4）固定碳（FC）测定挥发分剩下的焦渣减去灰分即为固定碳。是碳中有机质高温分解的残余物。
2.煤的工艺性质
不同工业用煤对工艺性质要求不同
1)粘结性 指粉碎的煤粒(直径<0.2mm)在隔绝空气加热后能否粘结成焦块的性质。它是评价炼焦用煤、干馏和气化用煤的指标。我国对烟煤粘结性是采用以下三个指标分类:
(1)粘结性指数(G)
(2)胶质层最大厚度(Y)
(3)奥一亚膨胀度(b)
2)发热量(Q) 指单位质量煤完全燃烧所产生的热值，用兆焦耳/千克(MJ/Kg)表示。
在焦煤以前，发热量随变质程度加深而增加，焦煤后，发热量略有降低。据发热量大小将煤分为5级
GB/T15224.3-2004我国煤炭发热量分级标准 | |||||
级别 | 特低热值煤 | 低热值煤 | 中热值煤 | 高热值煤 | 特高热值煤 |
QMJ/Kg | ＜16.3 | 16.3-22.4 | 22.41-25.50 | 25.51-29.60 | ＞29.60 |
3、煤的分类
(一)按煤的煤化程度和工艺性能分类
1.分类指标为:
①Vdaf(干燥无灰基挥发分)
②G(烟煤的粘结性指数)
③ Y(烟煤的胶质层最大厚度)
④ b(烟煤的奥-亚膨胀度)
⑤Hdaf(干燥无灰基氢含量)
⑥PM(煤样透光率)
⑦Qgr.maf(煤的恒湿无灰基高位发热量)
其中:干燥无灰基是指完全不含水分、灰分(不包括可燃烧)的煤。
2. 分类结果
按1986.10.1试行的中国煤炭分类国家标准分为14大类29小类。
(二)按煤的综合利用分类
1.炼焦用煤:在干馏炉中隔绝空气加热到1000℃左右，分解产出焦炉煤气、煤焦油、焦炭。
2.气化用煤:以CO2、H、o、Ho等为介质，经热化学处理，将煤转化为煤气。
3.低温干馏煤:在500-600℃干馏制取低温焦油、焦炉煤气等。
4.加氢液化用煤:将煤、催化剂、重油混合，高温高压下与氢作用转化成液、气态物质，进一步加工即得到汽油、柴油等。
5.燃烧用煤:利用价值最低，所以均使用较低劣的煤。
1、煤系及其分类
1.1煤系的概念
指在一定地质时间内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含煤岩系。
1、一定要在一套岩层系统中含有煤层;
2、主要由沉积岩组成，在地壳运动剧烈的地区，可能含有火山岩和火山碎屑岩;
3、含有大量的植物化石;
4、不一定与年代地层相吻合，可跨地质时代。
1.2煤系的类型
煤系在地壳以沉降运动为主的振荡过程中形成的。由于振荡运动的性质与幅度不同，以及地理环
境和范围的差异性，至使煤系的特点各不相同。
1、近海型煤系;
是在滨海平原或泻湖，海湾以及浅海所成。由于地壳的小型振荡运动，时为浅海、时为陆地，发育广阔的沼泽。
主要特点:
1)分布面积一般较广;
2)岩性、岩相均比较简单(沉积环境相似):
3)标志层较多，旋回结构非常清楚，对比较易;
4)煤层厚度较为稳定，但多数为薄-中厚煤层;
5)煤层一般含硫量较高(FeS);
6) 含有大量的植物化石和海生动物化石;
2、内陆型煤系;
位于陆地上的内陆盆地、山间盆地及山前盆地。在沉积过程中未曾发生海水侵入，煤系全部由陆相沉积物组成。
主要特点:
1)煤系厚度一般较大，分布面积一般较小，岩性、岩相变化也大，煤层不易对比;
2) 煤层厚度大，层数多，厚度变化大，分岔、尖灭时有出现;
3)煤系结构复杂，含硫较低;
4) 岩石成分复杂，富含大量的植物化石和淡水动物化石;
5) 在地壳运动强烈的地方，煤系中可出现火山岩及火山碎屑岩;
2、煤系的组成
2.1煤层
1. 煤层的结构
煤层包含煤分层和岩石夹层，不含夹石层的称为简单结构煤层;反之，含有夹石层的则称为复杂结构煤层。
煤层夹矸的物质来源，主要取决于泥炭沼泽所处的沉积环境。煤层结构对采煤生产的影响?
对采煤方法、采掘机械的选择和原煤质量等，都有一定影响:
当煤层中含有较厚夹矸时，可实行煤分层的分采;
当煤层结构复杂而难以分采时，夹石将掺入煤中，使原煤质量降低。
因此在煤田地质勘探阶段，就应查明煤层结构，并作出原煤质量的初步评价。
2. 煤层的厚度
· 总厚度 : 是煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和;
· 有益厚度 : 指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和;
· 可采厚度 : 指在现代经济技条件下适于开采的煤层厚度。
· 最低可采厚度 : 按照国家目前有关技术政策，依据煤种、产状、开采方式和不同地区的资源条件所规定的可采厚度的下限标准。(影响因素:煤种、产状、开采方式、资源条件)
3.煤层分类 3种分类方法
1) 按厚度分:
0.3-0.5m 极薄煤层 0.5-1.3m 薄煤层 1.3-3.5m 中厚煤层
3.5-8.0m 厚煤层 >8m 巨厚煤层
煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。煤层厚度不同，采煤方法亦不同。
2) 按倾角大小分:
＜5°近水平煤层 5° - 25° 缓倾斜煤层 25°-45° 中倾斜煤层 >45° 急倾斜煤层
3)按煤层稳定性分:
煤层形态、厚度、结构和可采性的变化程度。
稳定煤层 : 均大于可采厚度，煤层厚度变化有一定规律性;
较稳定煤层 : 煤厚有相当变化，大多可采，局部不可采，
不稳定煤层 : 煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现，
极不稳定煤层 : 常呈透镜状、断续分布、仅局部可采。
煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。
(二)煤层顶、底板
1.顶板。位于煤层上方一定距离的岩层。顶板分为三种:
1)伪顶 直接覆于煤层之上的薄岩层，多为炭质页岩、炭质泥岩，一般厚几厘米到几十厘米，极易垮落。
2)直接顶，位于伪顶之上，多为粉砂岩、泥岩，厚约1-2m，采煤回柱后能自行垮落，充填采空区。
3)老顶 位于直接顶之上，多为砂岩、石灰岩，厚度较大，强度也大，采煤后长时期不易自行垮落，只发生沉降。
2.底板。位于煤层下方一定距离的岩层。分为二种:
1)直接底 直接伏于煤层之下的岩层，多见炭质泥岩，
常几十厘米厚。
2) 老底 位于直接底之下，多为粉砂岩、砂岩，厚度较大。
(三)煤系中的标志层
煤系中一些岩性特殊、易于识别、层位稳定或分布规律明显的岩层，可作为寻找、对比煤层的标志层。
例如:石灰岩、砾岩、铝土岩、岩性颜色特殊的砂岩等。
3、煤田、聚煤期、聚煤区
(一)煤田、煤产地
1.煤田
指同一个地质时期形成、并大致连续发育的含煤岩系分布区。面积一般由几十到几百平方公里。如山东鲁西煤田、辽宁阜新煤田等。
2.煤产地
指受后期大地构造变动和剥蚀作用而分隔开的一些单独的含煤岩系分布区。通常可对应于矿井或矿区范围。如山西阳泉矿区、山东兖州矿区等。
(二)中国主要聚煤期
聚煤期又叫成煤期，指地质历史中有煤炭资源形成的地质时期。
我国最重要的聚煤期有7个:
（三）中国的聚煤区
以大型地质构造带为界，划分五个聚煤区:
1.东北聚煤区:包括内蒙东部、黑龙江、吉林大部和辽宁北部。主要成煤时期为J一K，其次为古近纪E。该区煤炭资源量约占全国的8%。
2.西北聚煤区:包括新疆、甘肃大部、宁夏、内蒙的一部分。主
要成煤期为C、J。以J,成煤最强，以新疆含煤性最好。本区资源量巨大，约占全国的33%。
3.华北聚煤区:包括山西、河南、山东，以及甘、宁东部，内蒙、辽宁、吉林南部，陕西、河北大部和苏北、皖北。主要成煤期为C-P，其次为J1-2，再次为古近纪。尤其以C-P煤田分布最广、储量最多，占该区储量80%以上。本区煤炭资源量约占全国的53%。
4.滇藏聚煤区:包括西藏、青海南部、川西、滇西。主要为P和新近纪煤，C、T、Kz含煤性差。煤炭资源量很小，约占全国的0.1%。
5.华南聚煤区:包括贵州、广西、广东、海南、湖南、江西、浙江、福建，及云南、湖北、四川大部。成煤期多: C、P2、P3、T、J、N(新近纪)，其中以P，晚期至P;成煤作用最强。全区煤炭资源量约占全国的6%。
(1)西北地区储量丰富，但勘探程度低、构造相对复杂。
(2)东部沿海经济较发达地区储量相对较少，且开采年代长、强度大、浅部资源严重不足。若要向深部拓展，开采难度增大。
