第三章煤的岩石组成

1、第一节宏观煤岩组成第一节宏观煤岩组成 二、宏观煤岩组成二、宏观煤岩组成 1 1、宏观煤岩成分、宏观煤岩成分 用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。腐植煤的宏观煤岩成用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。腐植煤的宏观煤岩成分可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种。它们具有不同的性质和分可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种。它们具有不同的性质和特征。镜煤和丝炭一般仅以细小的透镜体或不连续的薄层出现，特征。镜煤和丝炭一般仅以细小的透镜体或不连续的薄层出现，难以形成独立的分层。亮煤和暗煤虽然分层较厚，但常常又有相难以形成独立的分层。亮煤和暗煤虽然分层较厚，但常常又有相互过渡的现象，分界线不太明显。互过渡的现象，分界线不

2、太明显。 2 2、宏观煤岩类型、宏观煤岩类型 通常根据煤的平均光泽强度、各种煤岩成分的比例和组合通常根据煤的平均光泽强度、各种煤岩成分的比例和组合情况将煤划分为光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤四情况将煤划分为光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤四种煤岩类型。宏观煤岩类型实质上是在煤层中的自然共生组合种煤岩类型。宏观煤岩类型实质上是在煤层中的自然共生组合。只有煤化程度相同的煤才能进行比较。只有煤化程度相同的煤才能进行比较。 腐植酸、沥青质腐植酸、沥青质 惰质组也是煤中比较常见的一种显微组分，惰质组在煤中的含量约为10%20%由植物的木质纤维组织经由植物的木质纤维组织经过丝炭化作用形成的。

3、过丝炭化作用形成的。 由于沼泽环境的差异，凝胶化作用进行的强烈程度大不由于沼泽环境的差异，凝胶化作用进行的强烈程度大不相同，产生了结构和形态不同的凝胶化物质。相同，产生了结构和形态不同的凝胶化物质。 如果凝胶化作用微弱，植物的细胞壁基本上不膨胀或仅微如果凝胶化作用微弱，植物的细胞壁基本上不膨胀或仅微膨胀，则植物的细胞结构仍保持原始排列规则，细胞腔明显，膨胀，则植物的细胞结构仍保持原始排列规则，细胞腔明显，通常形成通常形成木煤体或结构镜质体木煤体或结构镜质体等显微组分；等显微组分； 如果凝胶化作用很强烈，植物的细胞结构全部消失，成为如果凝胶化作用很强烈，植物的细胞结构全部消失，成为均匀的凝胶体，

4、则形成均匀的凝胶体，则形成无结构镜质体或基质镜质体无结构镜质体或基质镜质体等显微组分；等显微组分； 如果凝胶化作用的强度介于上述两种情况之间，植物细胞如果凝胶化作用的强度介于上述两种情况之间，植物细胞腔显著缩小或基本被凝胶化物质充填，则形成腔显著缩小或基本被凝胶化物质充填，则形成木质镜煤体等显木质镜煤体等显微组分。微组分。 这些经过凝胶化作用形成的产物，不仅在形态特征上存这些经过凝胶化作用形成的产物，不仅在形态特征上存在差异，而且它们的物理、化学性质也存在差别，但是它们的在差异，而且它们的物理、化学性质也存在差别，但是它们的工艺性质却比较接近。工艺性质却比较接近。镜煤镜煤凝胶化组分凝胶化组分亮

5、煤亮煤暗煤暗煤丝炭丝炭稳定组稳定组 分分丝炭化组分丝炭化组分研究表明，煤的有机显微组分与煤的宏观煤岩成分研究表明，煤的有机显微组分与煤的宏观煤岩成分关系非常密切。如镜煤成分单一，基本上全部由镜关系非常密切。如镜煤成分单一，基本上全部由镜质组组成；丝炭基本上全由惰质组组成；亮煤和暗质组组成；丝炭基本上全由惰质组组成；亮煤和暗煤由三种显微组分以不同的比例组合而成，亮煤中煤由三种显微组分以不同的比例组合而成，亮煤中镜质组含量较多，暗煤中惰质组和壳质组含量较高镜质组含量较多，暗煤中惰质组和壳质组含量较高。它们之间的关系见图。它们之间的关系见图2-12-1。 三、煤岩各种显微组分的化学组成和工艺性质三、

6、煤岩各种显微组分的化学组成和工艺性质 1 1、化学组成研究表明，同一种煤中各种显微组分（镜质化学组成研究表明，同一种煤中各种显微组分（镜质组、惰质组、壳质组）的化学组成、物理性质都有较大差异，呈组、惰质组、壳质组）的化学组成、物理性质都有较大差异，呈规律性变化；另外，随煤化程度的增高，同一种显微组分（镜质规律性变化；另外，随煤化程度的增高，同一种显微组分（镜质组或惰质组或壳质组）的化学组成、物理性质也发生规律性变化。组或惰质组或壳质组）的化学组成、物理性质也发生规律性变化。见表见表2-102-10从表中可见，从表中可见， A A、同一煤化程度的煤中：、同一煤化程度的煤中： 碳含量：惰质组最高，

7、壳质组次之，镜质组最低；碳含量：惰质组最高，壳质组次之，镜质组最低； 氢含量：壳质组最高，镜质组次之，惰质组最低；氢含量：壳质组最高，镜质组次之，惰质组最低； 密度：密度： 惰质组最高，镜质组次之，壳质组最低；惰质组最高，镜质组次之，壳质组最低； 挥发分：壳质组的最高，镜质组第二，惰质组最低；挥发分：壳质组的最高，镜质组第二，惰质组最低； 反射率：惰质组最大，镜质组次之，壳质组最小。反射率：惰质组最大，镜质组次之，壳质组最小。 B B、不同煤化程度的煤中，随着煤化程度增高，各种显、不同煤化程度的煤中，随着煤化程度增高，各种显微组分（镜质组、惰质组、壳质组）的碳含量增加，微组分（镜质组、惰质组、

8、壳质组）的碳含量增加，氢含量和挥发分减少，密度和反射率增大。氢含量和挥发分减少，密度和反射率增大。 另外还可看出，随着煤化程度的增高，各种显微另外还可看出，随着煤化程度的增高，各种显微组分的化学组成，物理性质的差异在逐渐缩小。组分的化学组成，物理性质的差异在逐渐缩小。 2 2、工艺性质工艺性质 黏结性是炼焦煤的一个重要工艺性质。在煤热解黏结性是炼焦煤的一个重要工艺性质。在煤热解过程中，镜质组和壳质组表现出良好的黏结性，是炼过程中，镜质组和壳质组表现出良好的黏结性，是炼焦过程中的活性组分；惰质组在热解过程中既不软化，焦过程中的活性组分；惰质组在热解过程中既不软化，也不产生胶质体，因此不具有黏结性

9、，属于惰性组分。也不产生胶质体，因此不具有黏结性，属于惰性组分。所以，当煤化程度相同时，煤中镜质组、壳质组含量所以，当煤化程度相同时，煤中镜质组、壳质组含量越高，煤的黏结性越好，煤中惰质组含量越高煤的黏越高，煤的黏结性越好，煤中惰质组含量越高煤的黏结性越差。结性越差。 煤中各种显微组分工艺性质的差异在其它一些方煤中各种显微组分工艺性质的差异在其它一些方面也有体现。例如：干馏时或加氢液化时，壳质组的面也有体现。例如：干馏时或加氢液化时，壳质组的煤气产率和焦油产率最高，较容易液化，镜质组次之煤气产率和焦油产率最高，较容易液化，镜质组次之，而惰质组属惰性组分，很难液化，所以用于液化使，而惰质组属惰性

10、组分，很难液化，所以用于液化使用的煤，应选择惰质组含量低的煤。用的煤，应选择惰质组含量低的煤。第三节第三节 煤岩学的研究方法煤岩学的研究方法宏观研究法和显微研究法宏观研究法和显微研究法 一、煤岩显微组分的分离和富集一、煤岩显微组分的分离和富集1 1、分离方法：一般先手选、粉碎解理、再筛选、最后用密分离方法：一般先手选、粉碎解理、再筛选、最后用密度法精选。度法精选。充分解理，将共生在煤颗粒中的不同显微组分分散开来，充分解理，将共生在煤颗粒中的不同显微组分分散开来，才能有效分离。才能有效分离。机械研磨机械研磨是解理的主要方法。是解理的主要方法。10-2m10-2m2 2、分离步骤分离步骤初步分离（

11、手选、筛选）初步分离（手选、筛选）精细分离精细分离二、煤岩分析样品的制备方法二、煤岩分析样品的制备方法粉煤光片、块煤光片、煤岩薄片、光薄片粉煤光片、块煤光片、煤岩薄片、光薄片四、煤岩显微组分的反射率四、煤岩显微组分的反射率五、煤岩学定量分析方法五、煤岩学定量分析方法 第四节第四节 煤岩学的应用煤岩学的应用 煤岩学自创立以来，在生产中的应用日益广泛，已在煤田煤岩学自创立以来，在生产中的应用日益广泛，已在煤田地质、选煤、炼焦、煤质评价和煤分类方面发挥了重要作用。地质、选煤、炼焦、煤质评价和煤分类方面发挥了重要作用。 1. 1. 在选煤中的应用在选煤中的应用 选煤：去除煤中矿物杂质的过程。选煤：去除

12、煤中矿物杂质的过程。 洗选后的煤称为精煤洗选后的煤称为精煤 精煤中灰分、硫、磷等有害杂质的含量必须降到能满足各精煤中灰分、硫、磷等有害杂质的含量必须降到能满足各种工业用煤的质量要求。要达到此目的，需要选择适易的选煤种工业用煤的质量要求。要达到此目的，需要选择适易的选煤方法并制定科学的工艺流程。方法并制定科学的工艺流程。 目前，选煤方法、工艺流程确定的主要依据是煤的可选性目前，选煤方法、工艺流程确定的主要依据是煤的可选性评价结果，如试验数据，可选性曲线等。评价结果，如试验数据，可选性曲线等。 另外，利用煤岩学方法评定煤的可选性也是非常重要的。另外，利用煤岩学方法评定煤的可选性也是非常重要的。 实

13、验表明，煤的可选性与煤中矿物的成因、成分、粒度、数实验表明，煤的可选性与煤中矿物的成因、成分、粒度、数量及赋存状态关系密切，如果煤中矿物的粒度大、数量少、分布量及赋存状态关系密切，如果煤中矿物的粒度大、数量少、分布集中、与煤中有机质的密度差异大，矿物质与煤中有机质就容易集中、与煤中有机质的密度差异大，矿物质与煤中有机质就容易分离，则煤的可选性就好。相反，如果煤中的矿物质粒度小，数分离，则煤的可选性就好。相反，如果煤中的矿物质粒度小，数量多，均匀分布于煤的有机质中或充填于有机质细胞腔中，虽经量多，均匀分布于煤的有机质中或充填于有机质细胞腔中，虽经破碎，矿物质与煤中有机质也难以分离开，则煤的可选性

14、差。破碎，矿物质与煤中有机质也难以分离开，则煤的可选性差。 利用显微镜观察煤的光片，能直观地了解煤中矿物的种类、利用显微镜观察煤的光片，能直观地了解煤中矿物的种类、数量、粒度大小和赋存状态等，根据观察到的数量、粒度大小和赋存状态等，根据观察到的“信息信息”可对煤的可对煤的可选性作出评价，并为选择合理的破碎粒度、制定选煤工艺和流可选性作出评价，并为选择合理的破碎粒度、制定选煤工艺和流程提供技术依据。程提供技术依据。 2. 2. 在配煤炼焦方面的应用在配煤炼焦方面的应用 用煤岩学方法预测焦炭质量指导配煤炼焦是煤岩学发展史上用煤岩学方法预测焦炭质量指导配煤炼焦是煤岩学发展史上的一个重大成就。这种方法

15、被公认是比较好的配煤方法，现在世的一个重大成就。这种方法被公认是比较好的配煤方法，现在世界各国已被广泛采用。界各国已被广泛采用。 配煤炼焦的理论基础是：配煤炼焦的理论基础是： 1 1）煤中镜质组和壳质组属于活性物质，在热解过程中能熔）煤中镜质组和壳质组属于活性物质，在热解过程中能熔融并产生活性键成分，具有黏结性；而惰质组为惰性成分，在热融并产生活性键成分，具有黏结性；而惰质组为惰性成分，在热解过程中不能熔融，不产生活性键成分，不具备黏结性。解过程中不能熔融，不产生活性键成分，不具备黏结性。 2 2）活性成分的质量差别很大，不仅不同煤化程度的煤差别）活性成分的质量差别很大，不仅不同煤化程度的煤差

16、别大，即使同一种煤，所含的活性成分的质量也有差别。大，即使同一种煤，所含的活性成分的质量也有差别。 3 3）惰性成分也是不可缺少的，缺少或过剩都对配煤炼焦不）惰性成分也是不可缺少的，缺少或过剩都对配煤炼焦不利，都会导致焦炭质量下降。利，都会导致焦炭质量下降。 所以说，一个比较好的配煤方案，实际上是各种活性组分和所以说，一个比较好的配煤方案，实际上是各种活性组分和一定质量的惰性组分比例恰当的组合。通过观测、统计各种煤岩一定质量的惰性组分比例恰当的组合。通过观测、统计各种煤岩显微组分的含量及测定镜质组反射率，并使用适当的方法计算、显微组分的含量及测定镜质组反射率，并使用适当的方法计算、试验、作图，

17、找出炼焦配煤的最佳配比，预测焦炭质量。试验、作图，找出炼焦配煤的最佳配比，预测焦炭质量。 3. 3. 在煤质评价方面的应用在煤质评价方面的应用 从煤岩学的观点考虑，影响煤质的因素主要有煤岩组成和从煤岩学的观点考虑，影响煤质的因素主要有煤岩组成和煤化程度。研究表明，同一煤系煤化程度相同的煤层，由于煤煤化程度。研究表明，同一煤系煤化程度相同的煤层，由于煤岩组成不同，煤的工艺性质出现明显差异。例如：鹤岗煤田兴岩组成不同，煤的工艺性质出现明显差异。例如：鹤岗煤田兴山矿处于不同埋藏深度的上、下部煤层的挥发分值出现一定异山矿处于不同埋藏深度的上、下部煤层的挥发分值出现一定异常，呈现上部挥发分值低于下部的情

18、况，与正常规律相背离。常，呈现上部挥发分值低于下部的情况，与正常规律相背离。为了查明异常的原因，测定了煤岩岩相组成及镜质组反射率，为了查明异常的原因，测定了煤岩岩相组成及镜质组反射率，表明上、下部煤层的煤化程度基本相同，但是下部煤层镜煤含表明上、下部煤层的煤化程度基本相同，但是下部煤层镜煤含量高，而暗煤、丝炭、半丝炭较上部明显偏低。量高，而暗煤、丝炭、半丝炭较上部明显偏低。 4. 4. 在煤分类中的应用（正在发展中）在煤分类中的应用（正在发展中） 目前，国内外现有的煤炭分类方案大多是使用反映煤化程度目前，国内外现有的煤炭分类方案大多是使用反映煤化程度和反映煤工艺性质的指标作为分类依据，比如：使

19、用挥发分、碳和反映煤工艺性质的指标作为分类依据，比如：使用挥发分、碳含量、氢含量、发热量等表示煤化程度；使用黏结指数、胶质层含量、氢含量、发热量等表示煤化程度；使用黏结指数、胶质层厚度、奥亚膨胀度、罗加指数、自由膨胀序数，葛金焦型等表示厚度、奥亚膨胀度、罗加指数、自由膨胀序数，葛金焦型等表示煤的工艺性质（黏结性、结焦性）。随着科学技术的不断发展，煤的工艺性质（黏结性、结焦性）。随着科学技术的不断发展，人们对煤的研究逐渐深化，对煤的认识更加深刻，而且煤的加工、人们对煤的研究逐渐深化，对煤的认识更加深刻，而且煤的加工、利用途径更加广阔，各种工业用煤对煤质的要求更加严格，现有利用途径更加广阔，各种工

20、业用煤对煤质的要求更加严格，现有分类已不能完全满足工业应用的需要，所以，不断有人提出采用分类已不能完全满足工业应用的需要，所以，不断有人提出采用煤岩学参数对煤进行重新分类，如煤岩学参数对煤进行重新分类，如2020世纪世纪7070年代以来，俄罗斯、年代以来，俄罗斯、美国、澳大利亚、加拿大、印度等国都分别提出了以煤岩学参数美国、澳大利亚、加拿大、印度等国都分别提出了以煤岩学参数为分类指标的煤炭分类方案，这些新的煤炭分类法对煤的区别更为分类指标的煤炭分类方案，这些新的煤炭分类法对煤的区别更加精细，实际上也是对常规煤炭分类的非常重要的补充。加精细，实际上也是对常规煤炭分类的非常重要的补充。 5. 5.

21、 在煤田地质方面的应用在煤田地质方面的应用 （1 1）研究煤的成因类型和成煤环境）研究煤的成因类型和成煤环境 煤是由植物演变而成的，在煤中保存着许多植物的细胞结构煤是由植物演变而成的，在煤中保存着许多植物的细胞结构和植物的原始组分。如果是低等植物形成的煤，在煤片中可观察和植物的原始组分。如果是低等植物形成的煤，在煤片中可观察到藻类体等显微组分；如果是高等植物形成的煤，则可观察到孢到藻类体等显微组分；如果是高等植物形成的煤，则可观察到孢子、花粉、角质层、树脂等显微组分，进而可确定煤的成因类型。子、花粉、角质层、树脂等显微组分，进而可确定煤的成因类型。 在沼泽中，植物遗体的堆积环境决定了凝胶化作用

22、或丝炭化在沼泽中，植物遗体的堆积环境决定了凝胶化作用或丝炭化作用的形式，所以根据煤中各种显微组分的含量可推测成煤环境。作用的形式，所以根据煤中各种显微组分的含量可推测成煤环境。例如：美国伊利诺斯煤田宾夕法尼亚系的例如：美国伊利诺斯煤田宾夕法尼亚系的SpringfieldSpringfield和和HerrinHerrin煤煤层的成煤环境就可用镜质组和惰质组的比值加以说明。研究表明，层的成煤环境就可用镜质组和惰质组的比值加以说明。研究表明，这两层煤的镜质组和惰质组的比值与沼泽距古河道的远近有关。这两层煤的镜质组和惰质组的比值与沼泽距古河道的远近有关。在靠近古河道处，沼泽水位高，氧气不充足，泥炭不易

23、暴露和氧在靠近古河道处，沼泽水位高，氧气不充足，泥炭不易暴露和氧化，主要发生凝胶化作用，所以煤中的镜质组与惰质组比值较高化，主要发生凝胶化作用，所以煤中的镜质组与惰质组比值较高（12-2712-27）；在远离河道处（）；在远离河道处（10km20km10km20km），沼泽水位低，氧气充），沼泽水位低，氧气充足，泥炭易暴露和氧化，丝炭化作用显著，煤的镜质组与惰质组足，泥炭易暴露和氧化，丝炭化作用显著，煤的镜质组与惰质组比值较小（比值较小（5-115-11）。）。 （2 2）确定煤化程度研究表明，镜质组反射率随煤化程度）确定煤化程度研究表明，镜质组反射率随煤化程度的增高而增大，而且镜质组反射率与

24、挥发分、碳含量等可反映的增高而增大，而且镜质组反射率与挥发分、碳含量等可反映煤化程度的指标相比较，它受煤的岩相组成的影响小，是判定煤化程度的指标相比较，它受煤的岩相组成的影响小，是判定煤化程度的比较理想的指标。（图煤化程度的比较理想的指标。（图2-22-2） （3 3）在地质勘探中的应用煤和石油都是生物遗体形成的）在地质勘探中的应用煤和石油都是生物遗体形成的沉积矿产。研究发现，油气形成的阶段与煤中镜质组反射率存沉积矿产。研究发现，油气形成的阶段与煤中镜质组反射率存在对应关系。例如：在我国，当镜质组反射率为在对应关系。例如：在我国，当镜质组反射率为0.3%0.7%0.3%0.7%时，时，常能发现石油；反射率为常能发现石油；反射率为0.7%1.0%0.7%1.0%时，不常有石油；反射率时，不常有石