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1第四章 煤岩学基础1 宏观煤岩组成 煤的物理性质 煤的结构、构造 煤的显微组成 煤岩学应用 煤岩学的研究方法*2第一节 宏观煤岩组成一、宏观煤岩成分：肉眼可以区分的基本组成单元 英国煤岩学家M.Stops(1919) 在条带状烟煤首次分出镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种煤岩成分国际煤岩学委员会ICCP（1957，1963）称之为煤的岩石类型 其中，镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分 *3一、宏观煤岩成分1、镜煤： 煤中颜色最黑，光泽最亮，成分均一，性脆，贝壳状断口，轮廓清晰，垂直于条带的内生裂隙发育，内生裂隙面常呈眼球状，有时裂隙面上有方解石或黄铁矿薄膜在煤层中一般以条带状、透镜状出现，厚度12cm 显微镜下镜煤的轮廓清楚，主要是凝胶化的木质纤维组织所形成的均质镜质体或结构镜质体在四种煤岩成分中，镜煤的挥发分高，粘结性强42、丝炭： 外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结构，丝绢光泽，疏松多孔，无粘结性质轻者性脆，易污手；质重者，被矿物充填在煤层中丝炭的数量不多，一般以扁平透镜体沿层理面分布，厚度12mm至几毫米 显微镜下，丝炭是具有植物细胞结构的丝炭化木质纤维组织丝质体和半丝质体。

丝炭的氢含量低、碳含量高；由于孔隙度大，吸氧性强，容易受氧化而自燃一、宏观煤岩成分丝炭是植物的木质纤维组织在缺水的多氧环境中缓慢氧化或由于森林火灾所形成53、亮煤： 亮煤是最常见的煤岩成分，不少煤层以亮煤为主组成较厚的分层，其至组成整个煤层它的光泽仅次于镜煤，较脆，内生裂隙也较发育，但程度次于镜煤，密度较小，有时也有贝壳状断口亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细的纹理 显微镜下观察，亮煤的组成比较复杂，以镜质组为主，并含有一定数量的惰质组和壳质组一、宏观煤岩成分*64、暗煤 暗煤一般呈灰黑色，光泽暗淡，密度大，内生裂隙不发育，断面粗糙，致密坚硬具韧性常以较厚的分层出现，其至单独成层 显微镜下观察，暗煤的组成复杂多样，其特征和性质取决于显微组成富含惰质组的暗煤，宏观往往略带丝绢光泽，挥发分低，粘结性弱；富含壳质组的暗煤，略带油脂光泽，挥发分和氢含量较高，粘结性较好；含大量粘土矿物的暗煤，则密度大，灰分产率高一、宏观煤岩成分*7 宏观煤岩类型划分依据：是根据煤中“光亮成分”镜煤和亮煤在分层中的含量及其反映出来的总体相对光泽强度，将煤划分为光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤，作为肉眼观察研究煤层的单位，分层划分的厚度一般不小于5cm。

二、宏观煤岩类型*8说明： 煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比； 新鲜面，不考虑具体光泽； 相同煤层中光泽最强的镜煤为参考标准； 最小分层厚度为310cm，一般不小5cm，视煤层厚度而定 二、宏观煤岩类型*91、光亮煤: 主要由镜煤和亮煤组成（80%)，四种类型中光泽最强，与镜煤相近由于成分较均匀，通常条带状结构不明显具贝壳状断口，内生裂隙发育显微镜下，镜质组一般大于80%，显微煤岩类型以微镜煤为主2、半亮煤： 镜煤和亮煤占多数（5080%），光泽较强，常以亮煤为主，也可夹暗煤和丝炭，条带状结构明显内生裂隙发育，常具棱角状或阶梯状断口显微镜下，镜质组含量6080%，以微镜煤、微亮煤和微惰煤为主是最常见的宏观煤岩类型二、宏观煤岩类型*103、半暗煤： 光泽较弱，常以暗煤为主，镜煤和暗煤含量占2050%，镜煤和丝炭成细条带、透镜状和线理状分布内生裂隙不发育，断口参差不齐，硬度和韧性很大镜质组含量4060%，个别大于60%，但因矿物质含量高，而使得煤的相对光泽强度变弱4、暗淡煤： 光泽暗淡，主要为暗煤，镜煤和亮煤含量小于20%，有时有少量丝炭和矿物质通常成块状、致密、坚硬、韧性大、密度大，内生裂隙不发育。

镜质组含量一般低于40%，惰质组含量可达50%以上矿物质含量相对最高二、宏观煤岩类型*11三、褐煤的煤岩组成与类型 根据煤化程度，褐煤可以分为软、暗、亮褐煤三个煤级其中后两者统称为硬褐煤因亮褐煤的宏观特征与烟煤近似，因此可借用烟煤的宏观分类术语 软褐煤和暗褐煤的宏观特征与硬煤不同，不能划分出四种宏观煤岩成分 GB/T12937-1995中划分为： 木质煤（木煤10%）、碎屑煤（木煤、丝炭均小于10%）、丝质煤（丝炭10% ）和矿化煤木煤：轮廓清楚的腐植化植物组织残体，相当于镜煤12第二节 煤的物理性质 煤的物理性质主要包括：煤的光学性质（颜色、光泽、反射率、折射率、吸收率）、机械性质与空间结构性质（硬度、脆度、可磨性、断口、密度、孔隙性、表面积、压缩性）、热性质（比热、导热性）、电性质（介电常数，导电性）、磁性等 *13（一）颜色 煤的颜色：新鲜煤块表面的自然色彩反映煤表面对可见光的选择吸收能力1、表色：在普通白光照射下，煤表面反射光线所显示的颜色 与宏观煤岩类型和煤的变质程度有关: 褐煤褐色或黑褐色 烟煤黑色， 无烟煤灰黑至钢灰色一、煤的光学性质 *14（一）颜色 2、条痕：煤粉末的颜色。

一般常用镜煤或较纯净的亮煤在脱釉的瓷板上刻划的条痕而得到 主要与煤的变质程度有关：随着煤的变质程度提高，煤的粉末色由浅到深 褐煤浅棕色 长焰煤、弱粘煤、不粘煤棕色 气煤和13焦煤棕黑色 肥煤和焦煤黑色略带棕色 瘦煤、贫瘦煤和贫煤黑色 无烟煤钢灰色 一、煤的光学性质 *15（一）颜色 3、透光色：把煤磨成薄片（厚约0.03mm），用显微镜在普通透射光下观察，煤薄片显示出的颜色，又称体色 透光色是煤对不同波长可见光选择吸收的结果不同的煤岩组分具有不同的透光色，常见的有黄色、红色和黑色；同一煤岩组分在不同煤化阶段显示出不同的透光色煤级越高，透光性越差，无烟煤几乎不透明一、煤的光学性质 *16（一）颜色 4、反光色：把煤的表面磨光，用显微镜在普通反射光下观察，煤光面显示出的颜色，称反光色 各种煤岩组分的反光色均呈灰至白色不同的煤岩组分具有不同的反光色；同一煤岩组分在不同煤化阶段反光色也不同随煤化程度的增高，煤反光色逐渐变浅一、煤的光学性质 *17（一）颜色 5、反射荧光色：煤的磨光面用蓝光或紫外光激发而呈现的颜色，称为反射荧光色 反射荧光色随煤岩组分和煤化程度的不同而变化，常见有绿黄色、黄色、棕色等。

随煤化程度的增高，荧光减弱，至高价煤荧光消失一、煤的光学性质 *18一、煤的光学性质 （二）光泽 煤的光泽 ：煤的断面对可见光的反光能力 煤光泽强弱与煤岩成分、煤化程度和煤的成因类型的关系:1、镜煤 亮煤 暗煤 丝炭呈丝绢光泽2、随煤化程度提高而增强： 暗淡光泽沥青光泽玻璃光泽金刚光泽似金属光泽 褐煤暗淡光泽 长焰煤沥青光泽 气煤强沥青光泽或弱玻璃光泽 肥煤玻璃光泽 焦、瘦煤强玻璃光泽 贫煤金刚光泽 无烟煤似金属光泽 3、腐植煤 腐泥煤*19（三）反射率、折射率和吸收率 1、煤的反射率：在垂直照明条件下，煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比 油浸介质中，煤的最大反射率 空气介质中，煤的最大反射率 当Cdaf 85%时，反射率出现最大值和最小值，即双反射现象随煤级升高，双反射逐渐增强 2、煤的折射率：是光线通过煤的界面时，在界面发生折射后进入煤的内部，其入射角和折射角的正弦之比 3、煤的吸收率：随煤化程度增高，吸收率逐渐增大一、煤的光学性质 *20二、煤的机械性质及空间结构性质 煤的机械性质：是指煤在外力作用下所表现的种种特征 煤的机械强度：煤对外力作用时的抵抗能力，包括煤的抗碎强度、耐磨强度和抗压强度等物理性质。

煤的机械强度与煤化程度、煤岩组成、矿物质含量以及风化等因素有关 *211、硬度 硬度：煤能抵抗外来机械作用的能力 在肉眼鉴鉴定中，主要指煤抵抗外力刻划的能力 根据表现现形式可分为为刻划硬度、显显微(压压痕)硬度和耐磨(磨损损)硬度1）煤的刻划硬度：多在摩氏硬度的1度4度之间间 中等煤化度的焦煤类类的硬度最低，由焦煤向瘦煤、贫贫瘦煤、贫贫煤和无烟煤过过渡时时，硬度逐渐渐增高，至年老无烟煤的摩氏硬度可达4度左右但由无烟煤向半石墨、石墨过过渡时时，硬度又急剧剧降低从焦煤向肥煤、13焦煤、气煤、长长焰煤过过渡时时，煤的硬度又逐渐渐有所提高，但到年轻长轻长 焰煤至褐煤阶阶段，煤的硬度又有显显著降低 二、煤的机械性质及空间结构性质 *22（2）煤的显显微硬度：指煤对坚对坚 硬物体压压入 的对对抗能力 通过显过显 微镜镜下，正四锥锥体金刚刚石压头压头 在规规定的试验试验 力和一定作用时间时间 内压压入显显微组组分的程度来测测定 压压痕越大，显显微硬度越小，反之亦然煤的显显微硬度与煤的煤化程度（见图见图 ）、显显微组组分、成煤环环境有关： 惰质组质组 镜质组镜质组 壳质组质组 强还还原煤弱还还原煤 二、煤的机械性质及空间结构性质 *23（3）煤的耐磨硬度：指用磨料抛光时显时显 微组组分的抗磨强度。

软软的显显微组组分磨损损快，容易凹下，硬的显显微组组分磨损损慢，相对对突出，显显示突起 煤的耐磨硬度与煤的煤化程度、显显微组组分的关系：在低、中煤级级煤中，丝丝炭比较较硬，在磨光面上显显示突起，而镜镜煤的比较较软软，不显显突起；随着煤级级的增高，镜镜煤和丝丝炭抗磨硬度逐渐渐接近 耐磨硬度还还与煤中的矿矿物质质、煤中裂隙、风风氧化程度有关二、煤的机械性质及空间结构性质 *24 2、脆度 脆度：煤受外力作用时时被破裂的性质质或倾倾向 （1）生产产采用的脆度(脆性) ：指煤受压时压时 在装卸和运输过输过 程中被破碎的倾倾向 煤的脆性在某种程度上取决于煤的刚刚性、弹弹性和破碎特性脆性越大的煤，其块块煤的破碎概率也越大，且块块度越大，也越容易破碎成小块块 煤的脆性与煤化程度密切相关： 通常以焦煤和挥发挥发 分Vdaf弱还还原煤； 镜质组镜质组 惰质组质组 壳质组质组 二、煤的机械性质及空间结构性质 *26 3、可磨性 可磨性：指煤被粉碎的难难易程度 ，用可磨性系数来衡量可磨性越大的煤越易粉碎 由于煤的复杂杂性，不同牌号的煤往往具有不同的可磨性即使同一矿矿区同一煤层层的煤，由于所包含的矿矿物质质的性质质、数量的不同和煤的结结构、挥发挥发 分产产率以及水分的差异，也能得到不同的结结果。

可磨性的测测定的理论论依据主要是根据磨碎定律即在研磨煤粉时时所消耗的功与煤所产产生的新表面积积成正比一般是采用哈特格罗罗夫法测测定可磨性 丝质组丝质组 可磨性半丝质组丝质组 镜质组镜质组 、壳质组质组 二、煤的机械性质及空间结构性质 *27 4、压缩压缩 性 煤的压缩压缩 性：指在恒温下，其体积变积变 化的百分数 压缩压缩 性与煤化程度有关：煤化程度越高，压缩压缩 性越小加压压后丝质组丝质组 体积变积变 化极少，镜质组镜质组 有变变化，稳稳定组组分变变化最大 显显微组组分的压缩压缩 性随压压力的增大而增加，壳质组变质组变 化最大，镜质组镜质组 次之，惰性组组最小二、煤的机械性质及空间结构性质 *28 5、断口 煤的断口：指煤受外力打击击后断开的表面，称为为断口不包括层层理面或裂隙面 煤中常见见的断口：贝贝壳状断口、阶阶梯状断口、参差状断口、棱角状断口、粒状断口等 断口反映了煤物质组质组 成的均一性和方向性的变变化组组成较较均一的煤，如腐泥煤、腐植腐泥煤、镜镜煤等常具有贝贝壳状断口二、煤的机械性质及空间结构性质 *296、比重与密度 煤的密度：指单单位体积积煤的质质量 煤的相对对密度（比重）：指20C时时煤的质质量与同温度下同体积积水的质质量之比。

两者在数据上极为为接近 真相对对密度 ：在20C时单时单 位体积积(不包括煤的内部孔隙、裂隙)煤的质质量和同温度、同体积积水的质质量之比，以符号（TRD）d来表示 二、煤的机械性质及空间结构性质 *30煤的密度与煤岩成分、煤化程度及煤中矿矿物质质的性质质和含量有关： 同一煤级级的煤，丝质组丝质组 的真密度 镜质组镜质组 壳质组质组 ; 随煤化程度的增高，各种煤岩组组分的真密度逐渐渐接近； 煤。