1 矿山通论-1煤矿地质知识.ppt

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1、 第一章第一章 煤矿地质知识煤矿地质知识1 11.1 1.1 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质作用、地壳的物质组成及地史的概念1.2 1.2 煤的形成及煤系煤的形成及煤系1.31.3 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类1.41.4 影响煤矿生产的地质因素（煤层的埋藏特影响煤矿生产的地质因素（煤层的埋藏特征）征）1.5 1.5 煤田地质勘探及矿井资源煤田地质勘探及矿井资源/储量储量2 2第一章第一章 煤矿地质知识煤矿地质知识3 3应该明确的两个问题：应该明确的两个问题：地地壳壳是是煤煤及及各各种种矿矿产产资资源源形形成成的的地地方方，矿矿产产资资源源的的形形成成与与地地壳壳的的物物质质

2、运运动动及及演演变变有有密密切关系。切关系。地地球球表表面面生生物物的的生生长长、发发育育及及死死亡亡的的整整个个过过程程不不断断地地改改变变着着地地球球表表面面各各种种元元素素和和矿矿物物的的分分布布，使使某某些些元元素素离离散散或或集集中中形形成成有有价价值值的矿产的矿产。（生物遗体变为煤和石油等）。（生物遗体变为煤和石油等）1.1 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质作用、地壳的物质组成及地史的概念 这这两两个个方方面面都都是是地地壳壳物物质质在在地地质质作作用用下下运运动动和和演演变变的的结结果果，因因此此，研研究究地地壳壳的的物物质质组组成成以以及及在在地地质质作作用用下下的的地

3、地壳壳物物质质运运动动，是是掌掌握握矿矿床形成和埋藏规律的基础。床形成和埋藏规律的基础。4 4一一、地地 质质 作作 用用 是是 指指 引引 起起 地地 壳壳 物物 质质 组组 成成、内内 部部 构构 造造 和地表形态变化与发展的自然作用。和地表形态变化与发展的自然作用。内力地质作用内力地质作用外力地质作用外力地质作用地壳运动地壳运动 岩浆活动岩浆活动变质作用变质作用地震作用地震作用风化和剥蚀风化和剥蚀 搬运和沉积搬运和沉积固结成岩固结成岩(按按能能源源及及作作用用场场所所分分）地地质质作作用用5 5 1.1.内内力力地地质质作作用用由由地地球球内内部部能能量量引引起起的的地地壳壳物物质质成成

4、分分、内内部部构构造造、地表形态变化地表形态变化的地质作用。的地质作用。1)1)地壳运动地壳运动即地球内部动力引起的即地球内部动力引起的地壳变形和变位地壳变形和变位。地壳运动对煤矿床的形成及赋存条件有着重要影响。地壳运动对煤矿床的形成及赋存条件有着重要影响。地地壳壳沿沿地地球球半半径径方方向向运运动动时时，表表现现为为地地壳壳的的缓缓慢慢上上升升或或下下降降（海海陆陆变变迁迁），称称为为升升降降运运动动。地地球球物物质质沿沿地地球球切切线线方方向向运运动动时时，呈呈水水平平运运动动。表表现为现为激烈的造山运动激烈的造山运动。2)2)岩浆活动岩浆活动是地下的岩浆沿地壳的裂缝上升，侵入地壳或喷出地

5、表，是地下的岩浆沿地壳的裂缝上升，侵入地壳或喷出地表，在上升过程与围岩相互作用，不断改变自身的成分和状态直至冷凝的在上升过程与围岩相互作用，不断改变自身的成分和状态直至冷凝的全部过程。全部过程。岩浆喷出地表岩浆喷出地表火山作用火山作用 岩浆未达地表岩浆未达地表岩浆侵入活动岩浆侵入活动山东科技大学山东科技大学-资源与环境工程学院资源与环境工程学院-资源资源(采矿采矿)工程系工程系6 6珠穆朗玛峰，位于中国和珠穆朗玛峰，位于中国和尼泊尔尼泊尔两国边界、海拔米，两国边界、海拔米，是喜马拉雅山主峰，也是世界第一高峰。珠穆朗玛在藏族神话中被认是喜马拉雅山主峰，也是世界第一高峰。珠穆朗玛在藏族神话中被认为

6、是五位仙女中的第三女神。她是万山之尊、地球之巅。为是五位仙女中的第三女神。她是万山之尊、地球之巅。秦岭秦岭7 7夏威夷冒纳咯火山意大利埃特纳火山8 8中国西昆仑山阿什库勒火山夏威夷普乌哈鲁鲁喷发形成的岩浆河火山口底部，可以见到红色的岩浆裂隙式火山9 93)3)变质作用变质作用地壳深部的岩石在地壳深部的岩石在高温高压和化学性质高温高压和化学性质活泼的流活泼的流体作用下，岩石的结构、构造及化学成分产生变化，体作用下，岩石的结构、构造及化学成分产生变化，形成新的形成新的岩石的作用。岩石的作用。4)4)地震作用地震作用地震是地壳的快速颤动，是岩石能量积累突然释地震是地壳的快速颤动，是岩石能量积累突然释

7、放的结果。放的结果。在上述地质作用中，在上述地质作用中，最活跃的、起主导作用的是最活跃的、起主导作用的是地壳运动地壳运动。1010神戶大地震破壞(高速公路倒塌)美國加州聖安德烈斯斷層 汶川地震汶川地震 死亡死亡死亡死亡:69197:69197:69197:69197人人人人 ;失踪失踪失踪失踪:18379:18379:18379:18379人人人人 ;受伤受伤受伤受伤:374176:374176:374176:374176人人人人 ;受灾受灾受灾受灾:4624:4624:4624:4624万人万人万人万人 直接经济损失达直接经济损失达直接经济损失达直接经济损失达8451845184518451

8、亿元人民币亿元人民币亿元人民币亿元人民币 这次大地震发生在龙门山的这次大地震发生在龙门山的这次大地震发生在龙门山的这次大地震发生在龙门山的主断裂主断裂主断裂主断裂上，位于我国南北地震带的中上，位于我国南北地震带的中上，位于我国南北地震带的中上，位于我国南北地震带的中段。从区域构造背景上看，新生代早期，印度板块与欧亚大陆板块段。从区域构造背景上看，新生代早期，印度板块与欧亚大陆板块段。从区域构造背景上看，新生代早期，印度板块与欧亚大陆板块段。从区域构造背景上看，新生代早期，印度板块与欧亚大陆板块发生碰撞，形成了青藏高原。在青藏高原隆升的过程中，两侧边缘发生碰撞，形成了青藏高原。在青藏高原隆升的过

9、程中，两侧边缘发生碰撞，形成了青藏高原。在青藏高原隆升的过程中，两侧边缘发生碰撞，形成了青藏高原。在青藏高原隆升的过程中，两侧边缘带构造应力长期积累。初步推断，在印度板块总体向北东方向的作带构造应力长期积累。初步推断，在印度板块总体向北东方向的作带构造应力长期积累。初步推断，在印度板块总体向北东方向的作带构造应力长期积累。初步推断，在印度板块总体向北东方向的作用下，青藏高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，并受到四川盆地的用下，青藏高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，并受到四川盆地的用下，青藏高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，并受到四川盆地的用下，青藏高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，并受到四川盆地的推挡，

10、推挡，推挡，推挡，促使巨大的能量在龙门山映秀促使巨大的能量在龙门山映秀促使巨大的能量在龙门山映秀促使巨大的能量在龙门山映秀-北川地带突然释放，暴发了汶北川地带突然释放，暴发了汶北川地带突然释放，暴发了汶北川地带突然释放，暴发了汶川大地震。川大地震。川大地震。川大地震。11111212 汶川地震的主震发生在汶川地震的主震发生在汶川地震的主震发生在汶川地震的主震发生在具有右旋性质的仰冲型断层具有右旋性质的仰冲型断层具有右旋性质的仰冲型断层具有右旋性质的仰冲型断层带上，震源深度为带上，震源深度为带上，震源深度为带上，震源深度为15151515公里左公里左公里左公里左右。右。右。右。通过现场地震地质构

11、造通过现场地震地质构造通过现场地震地质构造通过现场地震地质构造的考察及多种观测资料的分的考察及多种观测资料的分的考察及多种观测资料的分的考察及多种观测资料的分析，现已初步认定，于中生析，现已初步认定，于中生析，现已初步认定，于中生析，现已初步认定，于中生代早期已开始逐步形成的北代早期已开始逐步形成的北代早期已开始逐步形成的北代早期已开始逐步形成的北东向龙门山已伴生了三条近东向龙门山已伴生了三条近东向龙门山已伴生了三条近东向龙门山已伴生了三条近于平行的断裂，位于龙门山于平行的断裂，位于龙门山于平行的断裂，位于龙门山于平行的断裂，位于龙门山的映秀的映秀的映秀的映秀-北川断裂即是汶川北川断裂即是汶川

12、北川断裂即是汶川北川断裂即是汶川地震的发震主断裂。地震的发震主断裂。地震的发震主断裂。地震的发震主断裂。131314142外力地质作用外力地质作用主要是由地球以外的主要是由地球以外的太阳辐射能、日月引力能太阳辐射能、日月引力能等等引起的地质作用。它能使地表形态发生变化和地壳表层化学元素产生引起的地质作用。它能使地表形态发生变化和地壳表层化学元素产生迁移、分散和富集。按作用方式分为：迁移、分散和富集。按作用方式分为：1)1)风化和剥蚀风化和剥蚀风化风化由于温度变化、大气由于温度变化、大气(氧气氧气)、水溶液以及生物、水溶液以及生物的作用，使地表岩石或矿物在原地发生物理、化学变的作用，使地表岩石或

13、矿物在原地发生物理、化学变化的过程叫风化作用。化的过程叫风化作用。剥蚀剥蚀以风雨、流水等流动物质为动力，对岩石进以风雨、流水等流动物质为动力，对岩石进行破坏并把破坏的产物剥离开的过程称为剥蚀作用。行破坏并把破坏的产物剥离开的过程称为剥蚀作用。风风化化和和剥剥蚀蚀 风化和剥蚀往往是彼此促进的，岩石遭受风化变得松软就易于剥风化和剥蚀往往是彼此促进的，岩石遭受风化变得松软就易于剥蚀，剥蚀后暴露上来新鲜的岩石重新又受到风化。蚀，剥蚀后暴露上来新鲜的岩石重新又受到风化。1515u风化作用的类型风化作用的类型 n机机械械风风化化作作用用 岩岩岩岩石石石石和和和和矿矿矿矿物物物物发发发发生生生生机机机机械械

14、械械破破破破碎碎碎碎而而而而不不不不改改改改变变变变其其其其化化化化学学学学成成成成分分分分的的的的风风风风化化化化作作作作用用用用，称称称称为为为为机机机机械械械械风化作用。风化作用。风化作用。风化作用。它它它它是是是是由由由由于于于于温温温温度度度度变变变变化化化化及及及及岩岩岩岩石石石石空空空空隙隙隙隙中中中中水水水水和和和和盐盐盐盐分分分分的的的的物物物物态态态态变变变变化化化化引引引引起起起起的的的的，作作作作用方式主要有用方式主要有用方式主要有用方式主要有：p 1.1.岩石的热胀冷缩岩石的热胀冷缩p 2.2.岩岩石石空空隙隙中中水水和和盐盐分分的的物物态的变化态的变化山东科技大学山

15、东科技大学-资源与环境工程学院资源与环境工程学院-资源资源(采矿采矿)工程系工程系1616 1.1.氧氧化化作作用用 氧氧气气与与各各种种矿矿物物结结合合，产产生生新新的的矿矿物物。黄黄铁铁矿矿FeS2(+)FeS2(+)氧氧化化成成褐褐铁铁矿矿Fe2O3.H2O(3+)Fe2O3.H2O(3+)，由由铜铜黄黄色色变变为为褐褐红红色色，颜颜色色变变深深，结结构构变变疏疏松松。在地表称铁帽，地下连着矿床。在地表称铁帽，地下连着矿床。2.2.溶溶解解作作用用 任任何何矿矿物物都都溶溶于于水，只是溶解度有大有小。水，只是溶解度有大有小。CaCO3+CO2+H2O-Ca(HCO3)2CaCO3+CO2

16、+H2O-Ca(HCO3)2方解石方解石 (重碳酸钙重碳酸钙)n 化学风化作用化学风化作用化学风化作用化学风化作用 空气中的氧和水溶液不仅使岩石和矿物化学成分发空气中的氧和水溶液不仅使岩石和矿物化学成分发空气中的氧和水溶液不仅使岩石和矿物化学成分发空气中的氧和水溶液不仅使岩石和矿物化学成分发生变化，而且使一部分被溶液带走，或使稳定的矿物变为不稳定的矿生变化，而且使一部分被溶液带走，或使稳定的矿物变为不稳定的矿生变化，而且使一部分被溶液带走，或使稳定的矿物变为不稳定的矿生变化，而且使一部分被溶液带走，或使稳定的矿物变为不稳定的矿物，这种对岩石的破坏作用称为化学风化作用。物，这种对岩石的破坏作用称

17、为化学风化作用。物，这种对岩石的破坏作用称为化学风化作用。物，这种对岩石的破坏作用称为化学风化作用。17173.3.水解作用水解作用 水和矿物相结合的一种化学反应。水和矿物相结合的一种化学反应。4.4.水合作用水合作用 有些矿物吸引一定数量的水。石膏有些矿物吸引一定数量的水。石膏+H2O-+H2O-硬石膏硬石膏1818n n生物风化作用生物风化作用生物风化作用生物风化作用n n 生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过程对岩石的破坏作用有机械和化学两种方程对岩石的破坏作用有机械和化学两种方程对岩石的

18、破坏作用有机械和化学两种方程对岩石的破坏作用有机械和化学两种方式：式：式：式：n n 1.1.生物的机械风化作用生物的机械风化作用生物的机械风化作用生物的机械风化作用n n植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。n n 2.2.生物的化学风化作用生物的化学风化作用生物的化学风化作用生物的化学风化作用n n 生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植生物死亡后，腐烂分解

19、形成一种腐植生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质质质质(胶状的物质胶状的物质胶状的物质胶状的物质)，是一种有机酸，对岩，是一种有机酸，对岩，是一种有机酸，对岩，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用。石起腐蚀作用。石起腐蚀作用。石起腐蚀作用。地壳表层地壳表层地壳表层地壳表层岩石岩石岩石岩石经机械破碎，化学风化后形成的经机械破碎，化学风化后形成的经机械破碎，化学风化后形成的经机械破碎，化学风化后形成的松散物松散物松散物松散物，再经过生物的化学，再经过生物的化学，再经过生物的化学，再经过生物的化学风化作用，增加了有机物质风化作用，增加了有机物质风化作用，增加了有机物质风化作用

20、，增加了有机物质-腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质叫做的松散物质叫做的松散物质叫做的松散物质叫做土壤土壤土壤土壤。1919页状剥落页状剥落 (果洲群岛果洲群岛)块状崩解块状崩解 (石澳石澳)蜂窝状风化蜂窝状风化 (长洲人头石）长洲人头石）蜂窝风化蜂窝风化 (长洲长洲)蜂窝状风化蜂窝状风化 (长洲长洲)块状崩解块状崩解 (石澳石澳)20202 2）搬运和沉积）搬运和沉积 最主要的沉积区是内陆胡泊、沼泽和海洋。最主要的沉积区是内陆胡泊、沼泽和海洋。3 3）固结成

21、岩）固结成岩指松散的沉积物逐步变成坚硬的沉积岩的过程。指松散的沉积物逐步变成坚硬的沉积岩的过程。（紧压（紧压胶结胶结重结晶重结晶）从上可见，破坏岩石从上可见，破坏岩石 变地貌变地貌 生成新岩石生成新岩石 是外力地质作是外力地质作用的整个过程。用的整个过程。搬运作用搬运作用风化和剥蚀作用的产物，由风、流风化和剥蚀作用的产物，由风、流水等搬运到别的地方的过程。水等搬运到别的地方的过程。沉积作用沉积作用随着搬运力量的减落或消失，被搬随着搬运力量的减落或消失，被搬运物在低洼地区逐渐沉积的过程。运物在低洼地区逐渐沉积的过程。搬搬运运和和沉沉积积21213 3、关系（内力与外力地质作用）、关系（内力与外力

22、地质作用）外外力力地地质质作作用用在在很很大大程程度度上上受受地地壳壳运运动动的的制制约约。风风化化剥剥蚀蚀过过程程主主要要在在地地壳壳上上升升隆隆起起的的地地区区进进行行，而而其其进进行行的的强强度度也也与与地地壳壳上上升升隆隆起起的的幅度速度有关。幅度速度有关。沉沉积积、固固结结成成岩岩过过程程主主要要在在地地壳壳下下降降沉沉陷陷地地区区形形成成，沉沉积积物物的的物物质成分，厚度和分布范围等，都受着地壳沉降的幅度和速度的限制。质成分，厚度和分布范围等，都受着地壳沉降的幅度和速度的限制。2222 地壳是由岩石组成的，岩石则是由一些细小的矿物颗粒组成的。地壳是由岩石组成的，岩石则是由一些细小的

23、矿物颗粒组成的。1 1、矿矿物物由由一一种种或或多多种种元元素素在在地地质质作作用用下下形形成成的的，具具有有比比较较固固定定的化学成分和物理性质的自然产物。的化学成分和物理性质的自然产物。自自然然界界中中矿矿物物的的种种类类繁繁多多，目目前前已已知知的的有有20002000多多种种。像像自自然然金金(Au Au)自自然然银银 (Ag(Ag)石石墨墨（C C）等等由由一一种种元元素素组组成成。石石英英（SiOSiO2 2）黄黄铁铁矿矿（FeSFeS2 2）磁磁铁铁矿矿（FeFe3 3OO4 4）由由两两种种元元素素化化合合而而成成。方方解解石石（CaCOCaCO3 3）高岭石（高岭石（ALAL

24、2 2OO3 3 、2SiO2SiO2 2 、2H2H2 2OO）由）由多种元素组成多种元素组成。组组成成岩岩石石的的常常见见矿矿物物，称称为为造造岩岩矿矿物物，主主要要的的有有2020多多种种，像像石石英英、长石、云母、方解石、赤铁矿、黄铁矿等。长石、云母、方解石、赤铁矿、黄铁矿等。2、岩石、岩石矿物的集合体矿物的集合体二、地壳的物质组成二、地壳的物质组成u岩岩浆浆岩岩是是地地球球内内部部的的高高温温熔熔融融状状态态的的岩岩浆浆，沿沿地地壳壳薄薄弱弱地地带带侵侵入入地地壳壳或或喷喷出出地地壳壳逐逐渐渐冷冷却却、凝凝固固而而成成的的岩岩石石。（花花岗岗岩岩、玄玄武武岩岩、闪闪长长岩、辉绿岩等）

25、岩、辉绿岩等）根据根据SiOSiO2 2含量，岩浆岩分为酸性、中性、基性和超基性四种岩类，含量，岩浆岩分为酸性、中性、基性和超基性四种岩类，岩浆岩造岩矿物：石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母等。岩浆岩造岩矿物：石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母等。岩岩石石按按生生成成原原因因分分为为三三类类u变变质质岩岩原原有有的的岩岩石石在在地地壳壳中中受受到到高高温温、高高压压及及化化学学性性质质活活泼泼的的气气体影响，岩石的体影响，岩石的物理和化学性质发生变化，变成一种新的岩石物理和化学性质发生变化，变成一种新的岩石。u常常见见的的变变质质岩岩有有：由由石石灰灰岩岩、白白云云岩岩变变成成的的大大理理

26、石石；由由石石英英砂砂岩岩变变质而成的石英岩；以及由其他岩石变质而成的片麻岩、片岩、千枚岩等质而成的石英岩；以及由其他岩石变质而成的片麻岩、片岩、千枚岩等u 沉沉积积岩岩是是暴暴露露于于地地表表的的原原有有岩岩浆浆岩岩、沉沉积积岩岩、变变质质岩岩，经经受受外外力力地地质质作作用用被被风风化化、剥剥蚀蚀成成碎碎块块或或碎碎屑屑的的物物质质和和溶溶解解物物质质，经经搬搬运、沉积和固结成岩作用而形成的新的岩石。运、沉积和固结成岩作用而形成的新的岩石。u 沉沉积积岩岩分分布布最最广广，地地表表约约75%75%的的面面积积都都覆覆盖盖有有沉沉积积岩岩，有有许许多多重要的矿产如煤、油页岩、岩盐等本身就是沉

27、积岩。重要的矿产如煤、油页岩、岩盐等本身就是沉积岩。2424各类岩浆岩的主要组成矿物及岩石颜色各类岩浆岩的主要组成矿物及岩石颜色2525岩浆岩岩浆岩 橄榄岩 玄武岩花岗岩闪长岩 辉长岩 安山岩 2626大理岩大理岩 黑色大理岩黑色大理岩 石英片岩石英片岩(具有褶皱构造具有褶皱构造)石英片岩石英片岩 片麻岩片麻岩 花岗片麻岩花岗片麻岩 变质岩变质岩2727黑色片岩黑色片岩 片岩片岩(褶皱引起褶皱引起)板岩板岩 硬泥岩硬泥岩 矽质片岩矽质片岩 蛇纹岩蛇纹岩 变质岩变质岩2828沉积岩按物质成分和成因可分为沉积岩按物质成分和成因可分为:碎屑岩类碎屑岩类角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩角砾岩、砾岩、砂岩、粉

28、砂岩 （其中含有化石和结核）（其中含有化石和结核）粘土岩类粘土岩类泥岩、页岩泥岩、页岩化化学学和和生生物物化化学学岩岩类类石石灰灰岩岩：矿矿物物成成分分主主要要是是方方解解石石，一一般般为为白白色色或灰色或灰色 沉积岩具有明显的沉积岩具有明显的成层现象成层现象。2929颗粒大小颗粒大小 尽管沉积岩颗粒的分类很复杂，但粗粒、中粒和细粒等术语仍经常使用颗粒的大小从巨砾到粘土的微粒，组成粗粒岩石的碎屑肉眼可见，如砾岩、角砾岩和砂岩，中粒岩的颗粒用便携式放大镜可辨，如粉砂岩，细粒岩石包括页岩、粘土岩和泥岩。石英砾岩 粗 粒 中 粒砂岩 细 粒 石 英 砾 岩 沉积岩形成于地沉积岩形成于地表或接近地表。

29、岩石表或接近地表。岩石颗粒经过风、流水、颗粒经过风、流水、冰川的搬运，然后沉冰川的搬运，然后沉积于陆地、河湖以及积于陆地、河湖以及海洋环境如海滩、三海洋环境如海滩、三角洲、海底等。角洲、海底等。成因成因山东科技大学山东科技大学-资源与环境工程学院资源与环境工程学院-资源资源(采矿采矿)工程系工程系3030鱼类化石鸟类化石 昆虫化石 琥珀 化石主要产于沉积岩，化石主要产于沉积岩，它们是保存在沉积岩中的动植物遗体。它们是保存在沉积岩中的动植物遗体。岩石中所含化石指示岩石的形成环境，如海生生物化石说明岩石是岩石中所含化石指示岩石的形成环境，如海生生物化石说明岩石是在海洋环境下形成的，石灰岩是富含化石

30、的沉积岩。在海洋环境下形成的，石灰岩是富含化石的沉积岩。3131火星环形山斜坡上的沉积岩火星环形山斜坡上的沉积岩 恐龙蛋化石恐龙蛋化石远古海底的沉积岩 3232 地地球球形形成成已已有有四四十十五五亿亿年年以以上上的的历历史史，在在不不同同的的历历史史时时期期和和自自然然地地理理环环境境下下形形成成的的地地层层，其其颜颜色色、成成分分和和结结构构等等都都有有一一定定的的特特征征；各各个个历历史史时时期期和和特特定定的的自自然然环环境境都都繁繁殖殖有有一一定定的的古古生生物物群群，经经石石化化后后形形成成生生物物化化石石，成成了了地地层层的的天天然然纪纪录录。为为了了便便于于研研究究，通通常常根

31、根据据地地壳壳运运动动及及古古生生物物的的发发展展，将将地地球球的的历历史史从从古古到到划划分分为为太太古古代代、元元古古代代、古古生生代代、中中生生代代和和新新生生代代五五个个大大的的时时代代，代代以以下下又又分分为为若若干干纪纪，纪纪以以下下又分为世。又分为世。代代、纪纪、世世是是国国际际统统一一的的地地质质时时代代单单位位。计计算算地地球球年年龄龄以以“百百万万年年”为为最最小小单单位位。在在各各个个地地质质时时代代是是形形成成的的地地层层相相应应地地称称为为界界、系系、统，它是国际统一的地层单位，见表统，它是国际统一的地层单位，见表 1-21-2。三、三、地史的概念地史的概念3333年

32、代单位年代单位年代年代符号符号距今年数距今年数(百万年百万年)主要现象主要现象新生代(哺乳类动物时代)第四纪全新世Qh0.012更新世Qp1.64冰川广布，黄土生成晚第三纪上新世N2523.3西部造山运动，东部低平，湖泊广布中新世N1早第三纪渐新世E337.5哺乳类分化始新世E238蔬果繁盛，哺乳类急速发展古新世E165（我国尚无古新世地层发现）3434年代单位年代单位年代年代符号符号距今年数距今年数(百万年百万年)主要现象主要现象中生代(爬行动物时代)白垩纪K137造山作用强烈，火成岩活动矿产生成侏罗纪J205恐龙极盛，中国南山俱成，大陆煤田生成三叠纪T250中国南部最后一次海侵，恐龙哺乳类

33、发育3535年代单位年代单位年代年代符号符号距今距今年数年数主要现象主要现象上古生代(两栖动物与造煤植物时代)二叠纪P295世界冰川广布，新南最大海侵，造山作用强烈石炭纪C354气候温热，煤田生成，爬行类昆虫发生，地形低平，珊瑚礁发育中古生代(鱼类时代)泥盆纪D410森林发育，腕足类鱼类极盛，两栖类发育志留纪S438珊瑚礁发育，气候局部干燥，造山运动强烈3636年代单位年代单位年代年代符号符号距今距今年数年数主要现象主要现象下古生代(无脊椎动物时代)奥陶纪O490地热低平,海水广布,无脊椎动物极繁,末期华北升起寒武纪543浅海广布，生物开始大量发展隐生代上元古代震旦纪Sn680地形不平，冰川广

34、布，晚期海侵加广下元古代前震旦纪滹沱2300沉积深厚造山变质强烈，火成岩活动矿产生成五台2500早期基性喷发,继以造山作用,变质强烈,花岗岩侵入太古代泰山约3350地壳局部变动大陆开始形成3737 煤由植物遗体堆积埋藏后经成煤作用转变而成。几乎所有的植物煤由植物遗体堆积埋藏后经成煤作用转变而成。几乎所有的植物遗体，只要具备了成煤的条件，都可以转化成煤。低等植物遗体所形遗体，只要具备了成煤的条件，都可以转化成煤。低等植物遗体所形成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。分布广、规模大、利分布广、规模大、利用广泛的煤，都是高等植物的遗体（主要是古代的蕨类、

35、松柏类以及用广泛的煤，都是高等植物的遗体（主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体）形成的。一些被子植物的遗体）形成的。成煤作用可划分为两大阶段：成煤作用可划分为两大阶段：n第一阶段第一阶段是在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥是在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥的过程，称炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥的过程，称泥炭化（或腐泥泥炭化（或腐泥化）作用阶段。以生物化学降解作用为主。化）作用阶段。以生物化学降解作用为主。n 第二阶段第二阶段是泥炭或腐泥被埋藏后，由于沉积盆地基底沉是泥炭或腐泥被埋藏后，由于沉积盆地基

36、底沉 降至地下深部，降至地下深部，经成岩作用转变成褐煤，当温度和压力经成岩作用转变成褐煤，当温度和压力 再逐渐增高经变质作用转变成烟再逐渐增高经变质作用转变成烟煤和无烟煤。由泥炭或腐泥转变成褐煤，以至无烟煤的全过程，称煤和无烟煤。由泥炭或腐泥转变成褐煤，以至无烟煤的全过程，称煤化煤化作用。这一阶段以物理化学变化为主。作用。这一阶段以物理化学变化为主。1.2 1.2 煤的形成及煤系煤的形成及煤系一、煤的形成一、煤的形成山东科技大学山东科技大学-资源与环境工程学院资源与环境工程学院-资源资源(采矿采矿)工程系工程系38383939高等植物高等植物泥泥 炭炭褐褐 煤煤长焰煤长焰煤不粘结煤不粘结煤弱粘

37、结煤弱粘结煤气煤气煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤成成煤煤作作用用煤煤化化作作用用变变质质作作用用泥炭化作用（腐泥化作用）泥炭化作用（腐泥化作用）成岩作用成岩作用烟烟 煤煤低等植物低等植物腐腐 泥泥腐腐泥泥煤煤成煤过程划分示意图成煤过程划分示意图4040 煤煤的的岩岩石石组组成成和和成成因因类类型型取取决决于于泥泥炭炭或或腐腐泥泥形形成成时时的的成成煤煤植植物物种种类、堆积环境和堆积方式。类、堆积环境和堆积方式。煤的物理、化学和工艺性质却在很大程度上取决于煤化作用阶段煤的物理、化学和工艺性质却在很大程度上取决于煤化作用阶段的的有机质热演化程度，即煤级有机质热演化程度，即煤级。古植

38、物、古气候、古地理和古构造条件，是影响成煤作用发生和古植物、古气候、古地理和古构造条件，是影响成煤作用发生和强度的重要因素。成煤植物群落不同，决定了煤的成因类型。强度的重要因素。成煤植物群落不同，决定了煤的成因类型。n石石炭炭纪纪开开始始，富富含含木木质质纤纤维维组组织织的的陆陆生生高高等等植植物物大大量量繁繁殖殖、堆堆积积形形成成的的煤煤大大多多为为腐腐殖殖煤煤；富富含含蛋蛋白白质质、脂脂肪肪的的低低等等菌菌藻藻类类为为主主形形成成的的煤煤为为腐腐泥泥煤煤；高高等等和和低低等等植植物物混混合合形形成成的的煤煤为为腐腐殖殖腐腐泥泥煤煤。腐腐泥泥煤煤、腐腐殖殖腐腐泥泥煤煤在在自自然然界界分分布布

39、量量少少，常常呈呈薄薄层层或或透透镜体夹于腐殖煤的煤层中。镜体夹于腐殖煤的煤层中。4141n泥炭历来被认为是温暖潮湿气候条件下的产物。根据近代研究表泥炭历来被认为是温暖潮湿气候条件下的产物。根据近代研究表明，在气候条件中湿度所起的作用比温度更重要。明，在气候条件中湿度所起的作用比温度更重要。因为现代无论因为现代无论在温暖的低纬度和寒冷的高纬度在温暖的低纬度和寒冷的高纬度 (50(507070)，只要是降水量大，只要是降水量大于蒸发量的地区，都有较厚的泥炭层堆积，于蒸发量的地区，都有较厚的泥炭层堆积，干旱条件显然不利于干旱条件显然不利于成煤。成煤。n有利于成煤作用的地理环境是沼泽有利于成煤作用的

40、地理环境是沼泽。沼泽分布在滨海平原、海湾。沼泽分布在滨海平原、海湾泻湖、内陆大湖、三角洲平原、河流冲积平原和冲积扇前等环境。泻湖、内陆大湖、三角洲平原、河流冲积平原和冲积扇前等环境。n成煤作用有利的构造背景是古构造稳定期。地壳缓慢沉降，容易成煤作用有利的构造背景是古构造稳定期。地壳缓慢沉降，容易在地表形成积水洼地。造山运动和地壳上升阶段，均不利于泥炭在地表形成积水洼地。造山运动和地壳上升阶段，均不利于泥炭的堆积和保存。的堆积和保存。4242芦苇河流树木湿地芦苇沼泽稻田湿地平原湿地湿地是富饶多产的生态体系。湿地的类型繁多，湿地是富饶多产的生态体系。湿地的类型繁多，包括：沼泽地、河口三角湾、泥滩、

41、泥沼、水塘、包括：沼泽地、河口三角湾、泥滩、泥沼、水塘、三角洲、珊瑚礁、季节性河流、泻湖、浅海、泥三角洲、珊瑚礁、季节性河流、泻湖、浅海、泥炭地、湖泊、泛滥平原等等。炭地、湖泊、泛滥平原等等。4343 上述可见，要形成有开采价值的煤层，必须具备下列条件：上述可见，要形成有开采价值的煤层，必须具备下列条件：1 1、植植物物条条件件：我我国国的的三三大大聚聚煤煤时时期期（晚晚古古生生代代的的石石炭炭二二迭迭纪纪、中中生生代代的的侏侏罗罗纪纪和和新新生生代代的的第第三三纪纪），分分别别是是植植物物界界的的孢孢子子植植物物，裸裸子子植植物物和被子植物繁殖的极盛时代。和被子植物繁殖的极盛时代。2 2、气

42、候条件：、气候条件：温暖潮湿。温暖潮湿。3 3、地地理理环环境境：大大面面积积沼沼泽泽化化的的自自然然地地理理条条件件。滨滨海海平平原原、海海湾湾泻泻湖湖、河漫滩、河口三角洲等。河漫滩、河口三角洲等。4 4、地地壳壳运运动动：泥泥炭炭层层的的积积聚聚要要求求地地壳壳缓缓慢慢下下沉沉，下下沉沉速速度度最最好好为为与与植植物物遗遗体体堆堆积积的的速速度度大大致致平平衡衡，这这种种状状态态持持续续的的时时间间越越久久，形形成成的的泥泥炭炭层层越越厚厚。泥泥炭炭层层形形成成以以后后，地地壳壳下下降降较较快快，有有利利于于泥泥炭炭的的保保存存和和转转变变成成煤。煤。4444煤系煤系是含有煤层的一组沉积岩

43、层（也叫含煤地层）。是含有煤层的一组沉积岩层（也叫含煤地层）。煤煤系系一一般般是是按按其其形形成成的的时时代代来来命命名名的的，如如华华北北的的石石炭炭二二迭迭纪纪煤煤系，东北的侏罗纪煤系，华南的晚二迭纪煤系。系，东北的侏罗纪煤系，华南的晚二迭纪煤系。煤煤田田在在地地质质历历史史发发展展过过程程中中，同同一一地地质质时时期期形形成成并并大大致致连连续续发育的含煤岩系分布区称为煤田。发育的含煤岩系分布区称为煤田。二、煤系和煤田二、煤系和煤田45451.31.3 煤的性煤的性质及工及工业分分类 由由于于成成煤煤的的原原始始物物质质,成成煤煤环环境境及及所所受受的的变变质质作作用用不不同同,煤煤的的

44、种种类类很很多多,其其物物理理性性质质和和化化学学组组成成也也有有差差别别。性性质质不不同同的的煤煤用用途途也也不一样。不一样。一、煤的性质一、煤的性质 1 1、物物理理性性质质 包包括括光光泽泽、颜颜色色、条条痕痕、硬硬度度、脆脆度度、比比重重和和容重、导电性等，见表容重、导电性等，见表1-31-3。2 2、化学组成化学组成 煤是由有机物和无机物混合组成的。煤是由有机物和无机物混合组成的。煤煤的的化化学学组组成成碳 最主要的可燃物质，含碳量越高，发热量越大氢 主要的可燃物质，随变质程度加深而降低 氧 不可燃物质，随变质程度加深而降低 氮 含氮量较少，近13%，不产生热量 硫 有害物质，燃烧时

45、形成二氧化硫，炼焦煤中含硫量不超过1%磷 有害物质，炼焦煤中含磷量不超过0.01%46461、常用的煤质指标：水分（、常用的煤质指标：水分（W）、灰分（）、灰分（A）、挥发分（）、挥发分（V）、发热量）、发热量（Q）、胶质层厚度（）、胶质层厚度（Y）、含矸率。）、含矸率。n n水分和灰分：水分和灰分：水分和灰分：水分和灰分：煤中的不可燃部分，含量越少煤质越好。灰分是指煤煤中的不可燃部分，含量越少煤质越好。灰分是指煤煤中的不可燃部分，含量越少煤质越好。灰分是指煤煤中的不可燃部分，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，灰分超过完全燃烧后所剩下的固体残渣，灰分超过完全燃烧后所剩下的

46、固体残渣，灰分超过完全燃烧后所剩下的固体残渣，灰分超过40%40%的煤暂不利用。的煤暂不利用。的煤暂不利用。的煤暂不利用。n n挥发分：挥发分：挥发分：挥发分：指煤与空气隔绝后，加热到指煤与空气隔绝后，加热到指煤与空气隔绝后，加热到指煤与空气隔绝后，加热到900900左右时所排出的气体物左右时所排出的气体物左右时所排出的气体物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。质，主要成份为沼气、氢及其它化合物。质，主要成份为沼气、氢及其它化合物。质，主要成份为沼气、氢及其它化合物。n n固体碳：固体碳：固体碳：固体碳：是除去水份、灰分和挥发份后的有机固体可燃物。其含量是除去水份、灰分和挥

47、发份后的有机固体可燃物。其含量是除去水份、灰分和挥发份后的有机固体可燃物。其含量是除去水份、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。随煤的变质程度提高而增高。随煤的变质程度提高而增高。随煤的变质程度提高而增高。n n胶质层厚度：胶质层厚度：胶质层厚度：胶质层厚度：指粉煤与空气隔绝后加热到指粉煤与空气隔绝后加热到指粉煤与空气隔绝后加热到指粉煤与空气隔绝后加热到8502085020时，煤中的有机时，煤中的有机时，煤中的有机时，煤中的有机质分解、熔融而产生具有粘结性胶体厚度，单位：质分解、熔融而产生具有粘结性胶体厚度，单位：质分解、熔融而产生具有粘结性胶体厚度，单位：质分解、

48、熔融而产生具有粘结性胶体厚度，单位：mmmm。焦炭就是。焦炭就是。焦炭就是。焦炭就是由粘结性好的煤，加热后由胶质层粘结形成的。由粘结性好的煤，加热后由胶质层粘结形成的。由粘结性好的煤，加热后由胶质层粘结形成的。由粘结性好的煤，加热后由胶质层粘结形成的。4747二、煤的工业分类二、煤的工业分类n n发热量发热量发热量发热量：指质量为：指质量为：指质量为：指质量为1kg1kg的煤完全燃烧时放出的热量，其单位是的煤完全燃烧时放出的热量，其单位是的煤完全燃烧时放出的热量，其单位是的煤完全燃烧时放出的热量，其单位是J/kgJ/kg，或大卡，或大卡，或大卡，或大卡/kg/kg。n n硫和磷硫和磷硫和磷硫和

49、磷：煤中的有害杂质。含硫高的煤，炼钢性脆，质量下降。：煤中的有害杂质。含硫高的煤，炼钢性脆，质量下降。：煤中的有害杂质。含硫高的煤，炼钢性脆，质量下降。：煤中的有害杂质。含硫高的煤，炼钢性脆，质量下降。n n含矸率含矸率含矸率含矸率：指矿井采出的原煤中，大于：指矿井采出的原煤中，大于：指矿井采出的原煤中，大于：指矿井采出的原煤中，大于50mm50mm的矸石量占全部煤量的矸石量占全部煤量的矸石量占全部煤量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。的百分数。含矸率的高低将直接影响煤的质量和售价。的百分数。含矸率的高低将直接影响煤的质量和售价。的百分数。含矸率的高低将直接影响

50、煤的质量和售价。484849492、工业分类工业分类 表表1-4 由于成煤时期的原始条件和受地壳运动的影响不同，埋藏在地下的由于成煤时期的原始条件和受地壳运动的影响不同，埋藏在地下的由于成煤时期的原始条件和受地壳运动的影响不同，埋藏在地下的由于成煤时期的原始条件和受地壳运动的影响不同，埋藏在地下的煤层的赋存状态、顶底板岩性及含水性、煤层的含瓦斯性及自燃倾煤层的赋存状态、顶底板岩性及含水性、煤层的含瓦斯性及自燃倾煤层的赋存状态、顶底板岩性及含水性、煤层的含瓦斯性及自燃倾煤层的赋存状态、顶底板岩性及含水性、煤层的含瓦斯性及自燃倾向、以及受地质构造影响的程度等都有明显的差别，而这些都与采向、以及受地