第五章煤层煤系ppt课件

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1、第五章第五章 煤层、煤系、煤田煤层、煤系、煤田第一节第一节 煤煤一、煤的形成一、煤的形成（一）成煤的原始物质（一）成煤的原始物质 煤是由植物遗体转变而成的。煤是由植物遗体转变而成的。低等植物形成的煤叫低等植物形成的煤叫腐泥煤腐泥煤。 高等植物形成的煤叫高等植物形成的煤叫腐植煤腐植煤。低等植物和高等植物混合形成的煤低等植物和高等植物混合形成的煤叫叫腐殖腐泥煤腐殖腐泥煤。（二）煤的形成过程（二）煤的形成过程 植物从死亡及其遗体堆积，到转变为煤植物从死亡及其遗体堆积，到转变为煤的全部过程叫成煤作用。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和这个过程经历了复杂的生物化学作用和物理化学作

2、用。物理化学作用。 成煤作用分为二个阶段：成煤作用分为二个阶段： 泥炭化及腐泥化阶段泥炭化及腐泥化阶段 煤化阶段煤化阶段 1、泥炭化及腐泥化阶段、泥炭化及腐泥化阶段 植物繁殖、死亡、堆积，在微生物作用植物繁殖、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。泥炭，低等植物则形成腐泥。（1）、）、 泥炭化作用阶段泥炭化作用阶段 概念概念 高等植物遗体在泥炭沼泽中经受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。炭的过程叫泥炭化作用。它分为二个阶段：

3、它分为二个阶段： 第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧第一阶段：在沼泽浅部植物遗体受氧化、分解。化、分解。 第二阶段：随积水深度增加，氧化环境第二阶段：随积水深度增加，氧化环境被还原环境代替，产生腐植酸和被还原环境代替，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。沥青质，形成泥炭。 泥炭泥炭黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物质，风干可作燃料，也可作化松状物质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。工原料和肥料。 （2）腐泥化阶段）腐泥化阶段 概念概念 低等植物和浮游生物在湖泊、泻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湖、海湾等还原环境中转变成腐泥的生物化学作用叫腐

4、泥化作用。生物化学作用叫腐泥化作用。 腐泥腐泥含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。淤泥状物质。2、煤化阶段、煤化阶段 泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降而被其泥炭或腐泥形成后，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。此时它沉积物覆盖，则进入了煤化作用阶段。此时生化作用停止，代之以物理化学作用。生化作用停止，代之以物理化学作用。包括了二个连续过程：包括了二个连续过程： （1）成岩作用）成岩作用 ：泥炭（腐泥）在温度、压力作用泥炭（腐泥）在温度、压力作用 下，经压实、脱水、固结转变成下，经压实、脱水、固结转变成褐煤（腐泥煤）。褐煤（腐泥煤）。 （2）变质作

5、用）变质作用：褐煤继续在温度、压力、时间影褐煤继续在温度、压力、时间影响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦响下转变为烟煤、无烟煤、天然焦或石墨。或石墨。（三）煤的形成条件（三）煤的形成条件1、植物条件：、植物条件：成煤的物质基础成煤的物质基础 2、气候条件：、气候条件：影响植物生长和植物影响植物生长和植物的分解，温暖潮湿是重要的气候的分解，温暖潮湿是重要的气候条件。条件。 3、地理条件：、地理条件：植物遗体的堆积场所。植物遗体的堆积场所。 4、地壳运动条件：、地壳运动条件：地壳均衡沉降地壳均衡沉降 （沉降速度与植物堆积速度平衡）（沉降速度与植物堆积速度平衡）（四）煤的变质作用（四）煤的变质作用1、煤

6、的变质因素、煤的变质因素:温度、压力、时间温度、压力、时间2、煤的变质作用类型：、煤的变质作用类型：深成变质作用深成变质作用岩浆变质作用岩浆变质作用动力变质作用动力变质作用二、煤的化学成分和工艺性质二、煤的化学成分和工艺性质（一）煤的元素组成（一）煤的元素组成 煤是有机物质和无机物煤是有机物质和无机物质的混合物，其中有机质是主质的混合物，其中有机质是主要成分。要成分。主要有：主要有：C C、H H、O O（占（占9595以以 上），还有上），还有N N、S S等。等。 1、 碳（碳（C） 煤中主要成分，煤中主要成分，C C 越越多、煤发热量越多、煤发热量越 高，煤中高，煤中C C含量随含量随变

7、质程度加深而增加。变质程度加深而增加。2、氢（、氢（H） 煤中重要成分，其煤中重要成分，其 发热发热量是量是C C的的4.24.2倍。低等植物富含倍。低等植物富含H H，故腐泥煤故腐泥煤H H含量较腐植煤高。煤中含量较腐植煤高。煤中H H 随变质程度加深而减少，烟煤随变质程度加深而减少，烟煤系列中以气煤系列中以气煤H H含量最高。含量最高。3、氧（、氧（O） 煤中氧随变质程度加深而减少，但变化较大。从褐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。到无烟煤，下降幅度较小

8、。4、氮（、氮（N） 含量较少，随变质程度加深而略趋减少。在高温下可含量较少，随变质程度加深而略趋减少。在高温下可转化为氨（转化为氨（NH3NH3）及其它氮的化合物。）及其它氮的化合物。5、硫（、硫（S） 硫是煤中有害元素之一。煤中硫分为无机硫硫是煤中有害元素之一。煤中硫分为无机硫和有和有机硫（机硫（SoSo），无机硫又分为硫化物硫（黄铁矿硫，），无机硫又分为硫化物硫（黄铁矿硫，SpSp）和硫）和硫酸盐硫（石膏硫，酸盐硫（石膏硫，SsSs）。有机硫主要来自成煤植物。煤中硫）。有机硫主要来自成煤植物。煤中硫的总和叫全硫（的总和叫全硫（StSt），根据煤的干燥基全硫含量），根据煤的干燥基全硫含量S

9、tSt，d d （）（）将煤分为六级：将煤分为六级：级级 别别特特 低低 硫硫 煤煤低低 硫硫 煤煤低低 中中 硫硫 煤煤中中 硫硫 煤煤中中 高高 硫硫 煤煤高高 硫硫 煤煤S St t，d d0.500.500.510.511.001.001.011.011.501.501.511.512.002.002.012.013.003.003.003.006、磷（、磷（P） 主要存在无机矿物中，含量主要存在无机矿物中，含量 极低，但危害大，炼焦时磷进入焦炭极低，但危害大，炼焦时磷进入焦炭使钢材具冷脆性，因此炼焦用煤要求使钢材具冷脆性，因此炼焦用煤要求P P含量在含量在0.020.020.030.

10、03以下。以下。 7、其它元素：、其它元素： 煤中还有砷（煤中还有砷（AsAs）、氯）、氯（ClCl）等有害元素，还有锗（）等有害元素，还有锗（GeGe）、）、 镓（镓（GaGa）、铀（）、铀（U U）、锂（）、锂（LiLi）、钒）、钒（V V）等有益元素。）等有益元素。（二）煤的工业指标（二）煤的工业指标 煤的工业用途广泛，但对煤质要求各不相同。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，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：评价煤质的常用指标有： 1 1、水分（、水分（M M）按结合状态分成二类：）按结合状态分成二类： （

11、1 1）化合水（结晶水）化合水（结晶水） 是与煤中矿物成分是与煤中矿物成分呈化合形态的水。呈化合形态的水。 （2 2）游离水，又分为二类，二类之和又叫全）游离水，又分为二类，二类之和又叫全水分（水分（MtMt）：）： 外在水分外在水分煤表面和表面大毛细管吸煤表面和表面大毛细管吸附之水，易蒸发；附之水，易蒸发； 内在水分内在水分煤内部小毛细管吸附水，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。常温不失去，加热到一定温度才失去。 2 2、灰分（灰分（A A）煤完全燃烧后剩下的残渣，主要成）煤完全燃烧后剩下的残渣，主要成分为分为AlAl2 2O O3 3、CaOCaO、SiOSiO2 2

12、等，它们来自煤中矿物质，按等，它们来自煤中矿物质，按灰分高低分为灰分高低分为6 6级：级：级级 别别特低特低 灰煤灰煤低灰低灰 分煤分煤低中低中 灰煤灰煤中灰中灰 分煤分煤中高中高 灰煤灰煤高灰高灰 分煤分煤Ad(%)Ad(%)5.005.005.015.01 10.0010.0010.0110.0120.0020.0020.0120.013 30.000.0030.0130.0140.0040.0040.0140.0150.0050.003 3、挥发分（、挥发分（V V） 隔绝空气的煤在（隔绝空气的煤在（9001090010）温度下加热）温度下加热7min7min，使有机质和部分矿物质分解所

13、得气态物质，使有机质和部分矿物质分解所得气态物质称为挥发分。称为挥发分。 挥发分与煤中有机质性质、变质程度有关。挥发分与煤中有机质性质、变质程度有关。 泥炭为泥炭为7070、褐煤为、褐煤为404060%60%、烟煤为、烟煤为10105050、无烟煤小于、无烟煤小于1010。4 4、焦渣、焦渣5 5、发热量、发热量6 6、胶质层厚度胶质层厚度 三、煤的物理性质三、煤的物理性质1 1、颜色和条痕、颜色和条痕 颜色指新鲜煤块表面的自然色彩。随变质程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

14、灰色。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。条痕指煤粉末的颜色，它与颜色相差不大。 2 2、光泽、光泽 指煤新鲜面的反光能力，随煤变质程度增加，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，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。故以它们作为观察对象。3 3、 密度密度 指单位体积煤的质量（指单位体积煤的质量（g/cm3g/cm3） 影响因素影响因素 （1 1）变质程度：越高、密度越大。）变质程度：越高、密度越大。 （2 2）煤岩成分：暗煤大、亮煤次之、镜煤更次之。）煤岩成分：暗煤大、亮煤次

15、之、镜煤更次之。 4. 4. 硬度、脆度硬度、脆度 硬度：抵抗外来机械作用的能力，摩氏硬度：抵抗外来机械作用的能力，摩氏硬度硬度 1 14 4之间。褐、焦硬度小，无烟煤最大；同变之间。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。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、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，中变质程度煤大；高变质程度煤脆度小，中变质程度煤大； 煤岩成分中丝炭最大，镜煤次之，暗煤最小。煤岩成分中丝炭最大，镜煤次之，暗煤最小。5、裂隙、裂隙 指成煤过程中，煤受到各种自然力作用指成煤过程中，煤受到各种自然力作用而产生

16、裂开现象。而产生裂开现象。按成因分为二类：按成因分为二类： （1 1）内生裂隙内生裂隙：煤化作用过程中，受温度、：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。组较稀，以中变质煤最发育。 （2 2）外生裂隙外生裂隙：煤层形成后受地质构造变：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，其方位，常穿过多个煤岩分层，与层理面斜交，其

17、方向与附近断层方向大体一致。向与附近断层方向大体一致。6、 导电性导电性 指煤传导电流的能力，以电阻率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。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；褐煤多孔隙、湿度大、电阻率低； 烟煤电阻率大，是不良导体；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。无烟煤电阻率小，具良好的导电性。 四、煤岩成分和煤岩类型四、煤岩成分和煤岩类型（一）宏观煤岩成分（一）宏观煤岩成分 煤岩成分指肉眼能见到的煤的基本组成单位，煤岩成分指肉眼能见到的煤的基本组成单位，又称为宏观煤岩类型，即丝炭、镜煤、暗煤、亮又称为宏观煤岩类型

18、，即丝炭、镜煤、暗煤、亮煤。煤。 1、丝炭、丝炭 灰黑色，形如木炭，具明显的纤维状结构和灰黑色，形如木炭，具明显的纤维状结构和丝绢光泽；丝绢光泽； 疏松、多孔、硬度小、脆度大、易染指；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、没有粘结性、吸氧性强、易氧化自燃、 易成煤尘；易成煤尘； 在煤层中多呈几毫米厚的扁平透镜体，在煤层中多呈几毫米厚的扁平透镜体，数量不多，但分布广。数量不多，但分布广。 2. 镜煤镜煤 乌黑、光亮如镜、内生裂隙发育、结构均一、易碎、乌黑、光亮如镜、内生裂隙发育、结构均一、易碎、粘结性强；粘结性强； 在煤层中不形成独立分层，以透镜或条带状散布在煤

19、层中不形成独立分层，以透镜或条带状散布于亮煤中；于亮煤中； 3. 亮煤亮煤 灰黑、光泽较强、性脆易碎、内生裂隙发育、均一灰黑、光泽较强、性脆易碎、内生裂隙发育、均一程度不如镜煤；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；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，也可在煤层所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。单独成层。 4. 暗煤暗煤 灰黑、光泽暗淡、致密坚硬、韧性较大；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、层理不清晰、矿物质含量较多，成分复杂、 对煤质影响大；对煤质影响大； 在煤层中所占

20、比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。在煤层中所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。（二）宏观煤岩类型（二）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，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、暗淡型四种类可将煤划分为光亮型、半亮型、半暗型、暗淡型四种类型。型。 1. 光亮型煤光亮型煤 主要由镜煤、亮煤组成，光泽很强、内主要由镜煤、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生裂隙发育，性脆易碎，中变质光亮型煤是炼焦最好用煤。煤。 2. 半亮型煤半亮型煤 以亮煤为主，光泽强度次于光亮型煤，以亮煤为主，光泽强度

21、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。光泽，最常见。 3. 半暗型煤半暗型煤 由暗煤、亮煤组成，以暗煤为主，光泽由暗煤、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。较暗，硬度、脆度较大，内生裂隙不发育。 4. 暗淡型煤暗淡型煤 由暗煤组成，有时夹有镜煤和丝炭，光由暗煤组成，有时夹有镜煤和丝炭，光泽暗淡，层理不明显，硬度和韧性强，煤泽暗淡，层理不明显，硬度和韧性强，煤质较差。质较差。 注意：实际工作中，只有变质程度相同注意：实际工作中，只有变质程度相同的煤才能互相比较和划分不同类型，划分的煤

22、才能互相比较和划分不同类型，划分的最小厚度一般为的最小厚度一般为310cm。五、煤的工业分类及综合利用五、煤的工业分类及综合利用1. 分类指标为：分类指标为： VdafVdaf（干燥无灰基挥发分）（干燥无灰基挥发分） GR-IGR-I（烟煤的粘结性指数）（烟煤的粘结性指数） Y Y（烟煤的胶质层最大厚度）（烟煤的胶质层最大厚度） b b（烟煤的奥亚膨胀度）（烟煤的奥亚膨胀度） HdafHdaf（干燥无灰基氢含量）（干燥无灰基氢含量） PMPM（煤样透光率）（煤样透光率） Qgr.mafQgr.maf ( (煤的恒湿无灰基高位发热量）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、

23、灰其中：干燥无灰基是指完全不含水分、灰分（不包括可燃烧）的煤分（不包括可燃烧）的煤2. 分类原则分类原则 以煤化程度参数干燥无灰基挥发分以煤化程度参数干燥无灰基挥发分( (VdafVdaf) )区区 分无烟煤、烟煤、褐煤；分无烟煤、烟煤、褐煤； 以以VdafVdaf和干燥无灰基氢含量和干燥无灰基氢含量( ( HdafHdaf ) ) 区分区分 无烟煤中的小类；无烟煤中的小类； 以以VdafVdaf、烟煤的粘结性指数、烟煤的粘结性指数( G )( G )、烟煤的、烟煤的 胶质层最大厚度胶质层最大厚度( Y )( Y )、烟煤的奥亚膨胀、烟煤的奥亚膨胀 度度( b )( b )区分烟煤中的类别；区

24、分烟煤中的类别； 采用目视比色法透光率采用目视比色法透光率 ( PM) ( PM) 区分褐煤和区分褐煤和 烟煤，及划分褐煤中的小类；烟煤，及划分褐煤中的小类； 以煤的恒湿无灰基高位发热量以煤的恒湿无灰基高位发热量( ( Qgr.mafQgr.maf) )作作 为区分褐煤和烟煤的辅助指标。为区分褐煤和烟煤的辅助指标。3、分类、分类 按按1986.10.11986.10.1试行的中国煤田分类国家标准分试行的中国煤田分类国家标准分为为1414大类大类2929小类。小类。 其中其中14大类为：大类为： 无无 烟烟 煤煤 气气 肥肥 煤煤 贫贫 煤煤 中粘结煤中粘结煤 贫贫 瘦瘦 煤煤 中粘结煤中粘结煤

25、 瘦瘦 煤煤 弱粘结煤弱粘结煤 焦焦 煤煤 不粘结煤不粘结煤 长长 焰焰 煤煤 1/31/3焦煤焦煤 肥肥 煤煤 褐褐 煤煤 六、煤尘爆炸性和煤的自燃倾向性六、煤尘爆炸性和煤的自燃倾向性（一）（一）煤尘：煤尘： 是指在矿山生产和建设过程中所产生的是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。各种煤、岩微粒的总称。 （1 1）煤尘的危害）煤尘的危害 矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面: : A A 污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。 B B 某些矿尘某些矿尘( (如煤尘、硫化尘如煤尘、硫化尘)

26、)在一定条件下可以在一定条件下可以爆炸。爆炸。 C C 加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命。 D D 降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。（2 2）煤尘爆炸的机理）煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在以下一般煤尘爆炸机理及过程主要表现在以下方面：方面： A A煤本身是可燃物质，当它以粉末状态煤本身是

27、可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；过程迅速展开； 、当温度达到、当温度达到300300400400时，煤的干馏现时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体。象急剧增强，放出大量的可燃性气体。、形成的可燃气体与空气混合在高温作用、形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化中下吸收能量，在尘粒周围形成活化中心，当活化中心的能量达到一定程度心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增后，链反应过程开始，游离基

28、迅速增加，发生了尘粒的闪燃；加，发生了尘粒的闪燃；、闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，、闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。地循环进行。（）煤尘爆炸的特征（）煤尘爆炸的特征 (1)(1)形成高温、高压、冲击波形成高温、高压、冲击波 (2)(2)煤尘爆炸具有连续性煤尘爆炸具有连续性 (3)(3)煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸的感应期 即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。体形成爆炸所需的时间。 (4)(4)挥发分减少或形成挥发分减少或形成“粘焦粘焦” (5)(5)产生大量的

29、产生大量的COCO（）影响煤尘爆炸的因素（）影响煤尘爆炸的因素1 1、煤的挥发分，、煤的挥发分， 煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。强。2 2、煤的灰分和水分，煤内的灰分是不燃性物质，能吸收、煤的灰分和水分，煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。3 3、煤尘粒度，粒度对爆炸性的影响极大。、煤尘粒度，粒度对爆炸性的影响极大。1mm1mm以下的煤尘以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。而迅速增加

30、。4 4、空气中的瓦斯浓度，空气中有瓦斯存在时，煤尘爆炸、空气中的瓦斯浓度，空气中有瓦斯存在时，煤尘爆炸的下限浓度会降低的下限浓度会降低5 5、空气中氧的含量，、空气中氧的含量， 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于含量低于17%17%时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力6 6、引爆热源、引爆热源（二）煤的自燃倾向性（二）煤的自燃倾向性 、影响因素、影响因素 （）煤的变质程度（）煤的变质程度（

31、）煤的水分（）煤的水分（）煤岩组分（）煤岩组分（）煤的含硫量（）煤的含硫量（）煤的粒度（）煤的粒度（）其他（）其他、煤的自燃倾向性等级、煤的自燃倾向性等级第二节第二节 煤煤 层层煤层煤层：由上下两个层面限制的煤及其间由上下两个层面限制的煤及其间 所夹的矸石层称为煤层。所夹的矸石层称为煤层。一、煤层形态一、煤层形态层状层状似层状似层状不规则状不规则状二、煤层的顶、底板二、煤层的顶、底板1、 顶板顶板 位于煤层上方一定距离的岩层。顶板分为三种位于煤层上方一定距离的岩层。顶板分为三种： 1 1）伪顶伪顶 直接覆于煤层之上的薄岩层，多为炭直接覆于煤层之上的薄岩层，多为炭质页岩、泥岩，一般厚几厘米到几十

32、厘米，质页岩、泥岩，一般厚几厘米到几十厘米，极易垮落。极易垮落。 2 2）直接顶直接顶 位于伪顶之上，多为粉砂岩、泥位于伪顶之上，多为粉砂岩、泥岩，厚约岩，厚约1-2m1-2m，采煤回柱后能自行垮落。，采煤回柱后能自行垮落。 3 3）老顶老顶 位于直接顶之上，多为砂岩、石灰位于直接顶之上，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。易自行垮落，只发生沉降。 2、 底板底板 位于煤层下方一定距离的岩层。位于煤层下方一定距离的岩层。分为二种：分为二种： 1 1）直接底直接底 直接伏于煤层之下的岩层，多直接伏于煤层之下的岩层，多见

33、炭质泥岩，常几十厘米厚。见炭质泥岩，常几十厘米厚。 2 2）老底老底 位于直接底之下，多为粉砂岩、位于直接底之下，多为粉砂岩、砂岩，厚度较大。砂岩，厚度较大。三、煤层结构三、煤层结构 煤层包含煤分层和岩石夹层，不含夹石层的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。复杂结构煤层。 煤层夹矸的物质来源，主要取决于泥炭沼泽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。所处的沉积环境。 对采煤方法、采掘机械的选择和原煤质量等，对采煤方法、采掘机械的选择和原煤质量等，都有一定影响：都有一定影响： 当煤层

34、中含有较厚夹矸时，可实行煤分层的当煤层中含有较厚夹矸时，可实行煤分层的分采；分采； 当煤层结构复杂而难以分采时，夹石将掺入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。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。构，并作出原煤质量的初步评价。四、煤层厚度及其变化原因四、煤层厚度及其变化原因（一）煤层厚度的分类（一）煤层厚度的分类总厚度：是煤层顶、底板之间各煤总厚度：是煤层顶、底板之间各煤分层分层和夹石层厚度的总和；和夹石层厚度的总和； 有益厚度有益厚度：指煤层顶、底板之间：指煤层顶、底板之间 各

35、煤分层厚度的总和；各煤分层厚度的总和； 可采厚度可采厚度 ：指在现代经济技条件指在现代经济技条件 下适于开采的煤层厚度。下适于开采的煤层厚度。 最低可采厚度最低可采厚度：按照国家目前有关技术政策，依据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、资源条的下限标准。（影响因素：煤种、产状、开采方式、资源条件）件）煤层厚度分类煤层厚度分类 有三类分类：有三类分类： 1) 1) 按厚度分按厚度分: : 极薄煤层极薄煤层 0.3-0.5m 0.3-0.5m薄煤层

36、薄煤层 0.5-1.3m0.5-1.3m中厚煤层中厚煤层 1.3-3.5m1.3-3.5m厚煤层厚煤层 3.5-8.0m3.5-8.0m巨厚煤层巨厚煤层 8m8m 煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。因素之一。 煤层厚度不同，采煤方法亦不同。煤层厚度不同，采煤方法亦不同。 2)2)按倾角分按倾角分: : 近水平煤层近水平煤层 525253)3)按稳定性分按稳定性分: : 稳定煤层稳定煤层：均：均可采厚度，煤层厚度变化有一可采厚度，煤层厚度变化有一定规律性定规律性; 较稳定煤层较稳定煤层：煤厚有相当变化，大多可采，局：煤厚有相当变化，大多可采

37、，局部不可采；部不可采； 不稳定煤层不稳定煤层：煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、：煤厚变化大，分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现；变薄时有出现； 极不稳定煤层极不稳定煤层：常呈透镜状、断续分布、仅局：常呈透镜状、断续分布、仅局部可采；部可采； 煤层发生分岔煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直、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。接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。（二）煤层厚度变化的原因（二）煤层厚度变化的原因1 1、原生变化、原生变化 煤层形成以前，由于地壳运动、沉积环境变迁等地煤层形成以前，由于地壳运动、沉积环境变迁等地质因素影响而引起煤层形态和厚度的变化。质因素影响而

38、引起煤层形态和厚度的变化。原生变化包括：原生变化包括： 地壳不均衡沉降、泥炭沼泽古地形影响（基底不地壳不均衡沉降、泥炭沼泽古地形影响（基底不 平）、河流同生冲蚀、海水同生冲蚀。平）、河流同生冲蚀、海水同生冲蚀。2 2、后生变化、后生变化煤层形成以后，因河流冲蚀、构造运动、岩浆侵煤层形成以后，因河流冲蚀、构造运动、岩浆侵入、喀斯特陷落等地质因素影响而引起煤层形态和入、喀斯特陷落等地质因素影响而引起煤层形态和厚度的变化。厚度的变化。后生变化包括：后生变化包括：河流冲蚀、构造运动、岩浆侵入、喀斯特陷落。河流冲蚀、构造运动、岩浆侵入、喀斯特陷落。五、煤层厚度变化对煤矿生产的影响及处理五、煤层厚度变化对

39、煤矿生产的影响及处理（一）煤层厚度变化对煤矿生产的影响（一）煤层厚度变化对煤矿生产的影响影响采掘部署影响采掘部署影响回采计划，造成采掘工作被动影响回采计划，造成采掘工作被动巷道掘进率增高，回采率降低巷道掘进率增高，回采率降低降低矿井或采区的服务年限降低矿井或采区的服务年限（二）煤矿生产过程中对煤厚变化的处理方法（二）煤矿生产过程中对煤厚变化的处理方法掘进过程中对煤厚变化的处理方法掘进过程中对煤厚变化的处理方法回采过程中对煤厚变化的处理方法回采过程中对煤厚变化的处理方法 第三节煤系第三节煤系一、煤系的概念一、煤系的概念 指在一定地质时间内，形成的具有成因联系指在一定地质时间内，形成的具有成因联系

40、且连续沉积的一套含煤岩系。且连续沉积的一套含煤岩系。 特点：特点： 1 1、一定要在一套岩层系统中含有煤层；、一定要在一套岩层系统中含有煤层； 2 2、主要由沉积岩组成，在地壳运动剧烈、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的地区，可能含有火山岩和火山碎屑岩；屑岩； 3 3、含有大量的植物化石。、含有大量的植物化石。二、煤系的特征二、煤系的特征（一）岩性特征（一）岩性特征（二）岩相特征（二）岩相特征（三）旋回结构特征（三）旋回结构特征 三、煤系的类型三、煤系的类型 煤系在地壳以沉降运动为主的振荡过程中形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

41、不同，以及地成的。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理环境和范围的差异性，至使煤系的特点各不相同。同。 1 1、近海型煤系；、近海型煤系； 2 2、内陆型煤系；、内陆型煤系；1、近海型煤系、近海型煤系 是在滨海平原或泻湖，海湾以及浅海所成。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。广阔的沼泽。 主要特点：主要特点： 1 1） 分布面积一般较广；分布面积一般较广； 2 2） 岩性、岩相均比较简单；岩性、岩相均比较简单； 3 3） 标志层较多，标志

42、层较多， 旋回结构非常清楚，对比较易；旋回结构非常清楚，对比较易； 4 4） 煤层厚度较为稳定，但多数为薄煤层厚度较为稳定，但多数为薄中厚煤层；中厚煤层； 5 5） 煤层一般含硫量较高；煤层一般含硫量较高； 6 6） 含有大量的植物化石和海生动物化石；含有大量的植物化石和海生动物化石； 如：华北的石炭系煤系；华南二叠系煤系等。如：华北的石炭系煤系；华南二叠系煤系等。2、内陆型煤系、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。组成。 主要特

43、点主要特点： 1 1） 煤系厚度一般较大，分布面积一般较小，岩煤系厚度一般较大，分布面积一般较小，岩性、岩相变化也大，煤层不易对比；性、岩相变化也大，煤层不易对比； 2 2） 煤层厚度大，层数多，厚度变化大，分岔、尖煤层厚度大，层数多，厚度变化大，分岔、尖灭时有出现；灭时有出现； 3 3） 煤系结构复杂，含硫较低；煤系结构复杂，含硫较低； 4 4） 岩石成分复杂，富含大量的植物化石和淡水动岩石成分复杂，富含大量的植物化石和淡水动物化石；物化石； 5 5） 在地壳运动强烈的地方，煤系中可出现火山岩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；及火山碎屑岩； 第四节煤田第四节煤田一、煤田的

44、概念：一、煤田的概念： 指同一个地质时期形成、并大致连续发育的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。含煤岩系分布区。 面积一般由几十到几百平方米。面积一般由几十到几百平方米。如：山西大同煤田、山东鲁西煤田、辽宁阜如：山西大同煤田、山东鲁西煤田、辽宁阜新煤田等。新煤田等。 单纪煤田单纪煤田 山西的沁水煤田山西的沁水煤田 双纪煤田双纪煤田 山西的大同煤田山西的大同煤田中国主要聚煤期中国主要聚煤期 聚煤期又叫成煤期，指地质历史中有煤田资聚煤期又叫成煤期，指地质历史中有煤田资源形成的地质时期。源形成的地质时期。 我国最重要的聚煤期有我国最重要的聚煤期有7个：个： 1. 1. 早石炭世早

45、石炭世 5. 5. 早、中侏罗世早、中侏罗世 2. 2. 石炭二叠纪石炭二叠纪 6. 6. 晚侏罗世早白垩世晚侏罗世早白垩世 3. 3. 晚二叠世晚二叠世 7. 7. 古近、新近纪古近、新近纪 4. 4. 晚三叠世晚三叠世 二、中国煤田概述二、中国煤田概述 1 1、华北聚煤区：包括山西、河南、山东，、华北聚煤区：包括山西、河南、山东，以及陕、甘、宁、内蒙、辽、吉、冀大部和苏北、以及陕、甘、宁、内蒙、辽、吉、冀大部和苏北、皖北。主要成煤期为皖北。主要成煤期为C-PC-P，其次为，其次为J1-2J1-2，再次为，再次为古近纪。尤其以古近纪。尤其以C-PC-P煤田分布最广、储量最多，煤田分布最广、储

46、量最多，占该区储量占该区储量8080以上。本区煤炭资源量约占全国的以上。本区煤炭资源量约占全国的5353。 2 2、华南聚煤区：包括桂、黔、粤、湘、赣、华南聚煤区：包括桂、黔、粤、湘、赣、浙、闽、琼，及云、鄂、川大部。成煤期多：浙、闽、琼，及云、鄂、川大部。成煤期多：C1C1、P2P2、P3P3、T3T3、J1J1、N N（新近纪），其中以（新近纪），其中以P2P2晚期至晚期至P3P3成煤作用最强。全区煤炭资源量约占全国的成煤作用最强。全区煤炭资源量约占全国的6 6。 3、西北聚煤区：包括新疆、甘肃大部、宁夏、内西北聚煤区：包括新疆、甘肃大部、宁夏、内蒙的一部分。主要成煤期为蒙的一部分。主要成

47、煤期为C C、J J1-21-2。以。以J J1-21-2成煤成煤最强，以新疆含煤性最好。本区资源量巨大，约最强，以新疆含煤性最好。本区资源量巨大，约占全国的占全国的3333。 4、东北聚煤区：包括内蒙东部、黑龙江、吉林大东北聚煤区：包括内蒙东部、黑龙江、吉林大部和辽宁北部。主要成煤时期为部和辽宁北部。主要成煤时期为J J3 3K K1 1，其次为，其次为古近纪。该区煤炭资源量约占全国的古近纪。该区煤炭资源量约占全国的8 8。 5、滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、川西、滇滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、川西、滇西。主要为西。主要为P P和新近纪煤，和新近纪煤，C C1 1、T T3 3、K K2 2含煤性差。含煤性差。煤炭资源量很小，约占全国的煤炭资源量很小，约占全国的0.10.1。6 6、台湾古近纪、新近纪聚煤区。、台湾古近纪、新近纪聚煤区。