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煤与含煤岩系-煤矿地质学培训课件

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第五章    煤与含煤岩系

     第一节  煤的形成 第二节  煤的物质组成和性质
    第三节  煤的分类及用途
    第四节  煤系和煤田
   

 第一节  煤的形成
    煤的形成可划分两个阶段:
一、成煤的第一节阶段:植物遗体在地表湖沼或海湾环境中,经
历复杂的生物化学变化形成泥炭或腐泥。
(一)腐泥的形成:
    在腐泥形成过程中,若矿物质较多,可形成油页岩的前身。腐
泥若经受进一步的地质作用而形成的煤—腐泥煤。
(二)泥炭的形成:
    由泥炭经过进一步的地质作用而形成的煤—腐植煤。
   在一些湖、沼过渡环境,由高、低等植物形成的混合型的煤—
腐植腐泥煤。
二、成煤的第二阶段
1、褐煤的形成:
2、烟煤的形成:

三、成煤的必要条件
    形成具有开采价值的煤层必须具备下列四个条件:
(一)植物条件:
(二)气候条件:潮湿、温暖的气候对成煤最有利。
(三)自然地理条件:形成分布面积较广的煤层,必须有适于发
生大面积沼泽化的自然地理条件。
(四)地壳运动条件:
1、泥炭层的聚积,要求地壳发生缓慢下降,下降速度=植物遗体       
 聚积速度。
2、泥炭层的保存并转变成煤层,要求地壳大幅度的沉降。
3、为了使同一地区形成较多的煤层,要求地壳在总的下降过程中
发生多次的升降或间歇性的下降。  

第二节  煤的物质组成和性质
一、煤岩组分及煤岩类型
(一)煤岩组分:
1、丝炭   2、镜煤   3、亮煤   4、暗煤
(二)煤岩类型:
1、光亮型    2、半亮型    3、半暗型    4、暗淡型
使用煤岩类型应注意的问题:
1)区分四种类型是根据其相对的光泽强度,因此只有变质程度相同的煤,才能相互比较和划分。
2)煤是不均匀的,其不同条带的光泽差异较大,所以要以平均光泽作为标准进行划分。
3)在煤层描述时,划分的最小厚度与任务要求有关,通常为3—10厘米。
4)观察时,必须选择新鲜面。
5)煤岩类型除描述外,还可以用煤层柱状表示。

二、煤的化学组成和性质
(一)煤的化学组成
1、工业分析:
1)水分(W):
外在水分:润湿在煤的表面和大气毛细孔中的水分。
内在水分:将除去外在水分以后的风干煤样,加热到102°-105°时所失去的水分,既吸附、凝聚在煤内部毛细孔隙中水。
        煤中的全水分=外在水分+内在水分
2)灰分(A):煤完全燃烧后,其中矿物质的固体残余。
           矿物质和灰分是两个不同的概念
灰分对煤炭燃烧、加工利用都带来不利的影响:(1)灰分降低煤的发热量;(2)增加运输成本;(3)导致高炉减产。

3)挥发分(V):在隔绝空气的条件下,将煤加热到850℃
从煤中有机物质分解出来的液体和气体产物称为挥发分。
煤中挥发分随变质程度的增高而减少,它是评价煤质和进行煤的分类的重要依据。由于煤的挥发分与水分和矿物质无关,所以常以煤的可燃基(煤的总量减去水分和灰分)挥发分作指标,代号Vr。
4)固定碳(C):煤中有机质分解后的不挥发物质。
    在测量挥发分时,残留在坩埚的固态产物—焦渣。
            固定碳=焦渣-灰分


2、元素分析
煤是由有机质和无机质混合组成的,有机质是煤的主要组成部分,有机质主要有C、H、O、N四种元素组成。
1)碳:煤的基本结构单元中最重要的元素。
2)氢:煤中第二重要元素,它是煤结构单元中侧链上的组成元素。
3)氧:也是组成煤的重要元素之一。
4)氮:含量较少,一般不超过3%
5)硫:可分为有机硫和无机硫两部分。通常测定的是煤中的全硫(SQ),即有机硫和无机硫的总和。
6)磷:煤中有害组分。
(二)煤的工艺性质
1、粘结性:
煤粒在隔绝空气的条件下加热,煤中有机分解、熔融而使煤粒粘结成块的性质。


2、发热量(Q):单位重量的煤完全燃烧所产生的热值。
    

 

 

 

 

 

 

我国某些煤产地不同煤类煤的发热量
第三节  煤的分类及用途
一、煤的成因分类:
根据上述分类依据,煤的成因分类可把煤划分为三大类:
腐植煤、腐泥煤和腐植腐泥煤。


二、煤的工业分类及用途
    我国煤分类方案中,采用可燃基挥发分(Vr%)和胶
质层最大厚度(Y)两项指标,依次将煤划分成10大类
、24小类。
1、褐 煤     2、长 烟 煤     3、气 煤    
4、肥 煤     5、焦    煤     6、瘦 煤    
7、贫 煤     8、弱粘结煤             
9、不粘结煤  10、无烟煤

 

 

 

 

 

 

第四节   煤系和煤田
一、煤系
煤系:一套含有煤层的沉积岩系。又称含煤岩系、含煤
地层、含煤建造。
(一)、煤系的特点:
1、岩性主要为灰、灰绿及灰黑色的沉积岩组成。
2、煤系中沉积岩岩性主要上砾岩、各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成,石灰岩也比较常见,砂岩中以石英砂岩和长石砂岩为主。
3、不同时代、不同地区的含煤岩系,其岩系组合相差很大。
4、煤系的名称:(1)采用形成时代命名:华北C、P纪煤系;(2)用煤系发育良好、研究较早的地区命名。因此同一时代形成的煤系在不同地区,常有不同的地区性名称。
5、煤系中的伴生矿产:
6、煤系的后期改造:

(二)煤系类型
1、近海型煤系:沉积区往往是滨海平原或海边的泻湖、海湾以及浅海。
2、内陆型煤系:
(1)河床相或湖滨三
角洲相各种粒度的砂
岩;
(2)河漫滩相的
粉砂岩;
(3)沼泽相
的泥炭和煤层;

(4)湖泊相的泥岩、粉砂岩。

二、含煤岩系的组成
(一)煤层
1、煤层的结构
(1)简单结构的煤层:煤层中不含夹矸,但可能夹有一些小的矿物质透镜体或结核。
(2)复杂结构的煤层:
煤层中含有稳定的夹石层。
2、煤层的厚度
(1)简单结构的煤层
煤层顶底板之间的垂距。
(2)复杂结构的煤层
1)总厚度:煤层顶底间的距离。
2)有益厚度:顶、底板之
间,各煤分层厚度的总和。
3)可采厚度:目前经济技
术条件下可以开采的煤层厚度。

3、煤层的分类
(1)煤层按倾角分类
       煤层                                        露采                         地采
近水平煤层                                    <5°                             <8 °
缓斜煤层(缓倾斜煤层)          5 ° -10 °               8 ° -25 °     
中斜煤层(倾斜煤层)             10 °-45 °               25 °-45 °
急斜煤层(急倾斜煤层)            >45 °                         >45 °
(2)煤层按厚度分类
          煤层                               露采                       地采
      薄煤层                               <3.5m                      <1.3m
      中厚煤层                          3.5-10m                   1.3-3.5m
       厚煤层                               >10m                         >3.5m
(3)煤层按稳定性分类
稳定煤层:厚度变化小,规律明显,全区可采或基本全区可采。
较稳定煤层:厚度有一定变化,规律明显,全区可采或大部分可采。
不稳定煤层:厚度变化大,无明显规律,大部分可采或局部可采。
极不稳定煤层:厚度变极大,透镜状、鸡窝状,一般不连续,仅局部可采。

(二)煤层中的顶、底板
4、煤层顶地板岩性:
1)顶板岩性:根据顶板岩层变形和垮塌的难易程度,可将顶板划分为:
(1)伪顶:
(2)直接顶:
(3)老顶:
2)底板岩石:
(1)直接底:位于煤层之下直接与煤层接触
                          的岩石。
(2)老底:位于直接底以下的一套地层。

 

三、煤田、聚煤期和聚煤区
煤田:同一地史发展过程中形成的煤系经后期改变所保留下来的, 比较连续分布的广大地区。
煤产地:煤田中由于后期构造影响而分隔开的一些单独部分,或是某些面积和储量较小的含煤盆地。煤产地又叫煤矿区。
  我国的六大聚煤区:华北CP纪聚煤区、华南P纪聚煤区、东北J纪聚煤区、西北J纪聚煤区、台湾第三纪聚煤区、西藏滇东中生代及第三纪聚煤区。

 

 

 

 

 


                                           中国聚煤区划分示意图
 Ⅰ-东北聚煤区;Ⅱ-西北聚煤区;Ⅲ-华北聚煤区;Ⅳ-滇藏聚煤区;Ⅴ-华南聚煤区

 

 

 

 

 

                                      华北石炭二叠纪聚煤区煤田分布图
1-第三纪煤田;2-晚侏罗世煤田;3-早、中侏罗世煤田;4--晚三叠世侏罗世煤田
                               5-石炭二叠纪煤田;6-聚煤界线

(一)华北CP纪聚煤区
北界为阴山、燕山及长白山东段,
南界为秦岭、伏牛山、大别山及张八岭,
西界为贺兰山、六盘山;
东临黄海、渤海,
    遍及14个省、市、自治区,既京、津、晋、冀、鲁、豫的全部,
辽、吉、内蒙的南部。甘、宁东部,陕、苏、皖北部。
1、中石炭统本溪组(C2b)
    一般厚20—50米,总的趋势是北厚南薄,本溪一带厚100—60米,
而平顶山、淮南地区则缺失这一时期的沉积。
    本溪组不是主要含煤层位,煤层薄且不稳定,仅局部可采。
2、上石炭统太原组(C3t)
    岩性以砂岩、粉砂岩和泥岩为主,间夹灰岩,煤层和少量砾岩,
全区厚度0—719米,一般70—100米。以山西为中心向南向北减薄,
向东、向西加厚。东部增厚区中心在淮北一带,厚度大于200米,
西部增厚区在贺兰山一带,最厚可达700余米。

可划分为北、中、南三个带。
北带:北纬37 ° 30 ´以北,大致包括辽西、承德、冀东、北京、大同、宁武、桌子山等主要煤田。
中带:34 ° 30 ´—37 ° 30 ´之间,包括山东、冀中南、晋中南、山西渭北等煤田,岩性多为中—细粒砂岩、泥岩和灰岩,中带的岩性具有南北带过度的特色,普遍形成了重要的煤田。
南带:34 ° 30 ´以南地区,在地层剖面组成中占60%,煤层多而厚,一般不可采。

3、下二叠统下部山西组(P11)
煤系厚度变化规律:东厚西薄、北厚南薄。一般厚40—130米,陆相沉积占优势。    根据岩性岩相组合仍然可划分三个带(与太原组相同)
北带:以陆相地层为主,大多数地区不是主要含煤地层。
中带:主要的含煤地层,煤层厚度较大而且稳定。为河床湖泊、沼泽相。
南带:煤层厚度减薄,常为较稳定的煤层。为过渡相沉积。
4、下二叠上部下石盒子组(P12)
北带及中带大部分区域以粗粒砂岩为主,厚180—260米。局部含有薄煤层。南带是主要的含煤地层,厚500—800米。两淮地区的含煤性最好,含可采煤层十余层。
综上所述:华北地区PC纪煤系主要可采煤层的曾为,在时间和空间上有明显的迁移现象:既北部主要可采煤层位于太原组;中部山西组;南部下石盒子组。
(二)华南晚二叠世煤系
    华南晚二叠世煤系分布地区广泛,遍及江南各省,煤种齐全,储量丰富。
    煤系厚度:西部云贵川一带较薄,几十米---200余米。东部江西、福建、浙江一带较厚,达400—600米。煤系的岩性、岩相在各地明显地受古陆及浅海的控制。

1、云贵地区
靠近川滇古陆,以陆相碎岩为主,煤层较少。向东至六(枝)盘(县)水(城)地区,煤系厚度200—400米,岩性为较细的碎  岩,夹几层灰岩,为海陆交互相,含煤20—30层,可采10余层。再向东灰岩增多,可采煤层1—2层,以海相为主。
2、苏浙皖鄂地区
煤系由西北向东南逐渐增厚,几十米—及千米。以砂岩、粉砂岩、泥岩及灰岩、煤层组成,含煤性以苏南、浙北最好。
3、湘干粤闽地区
煤系由西北向东南逐渐增厚,几十米—几千米。以过度相的砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成,除粤北外灰岩很少。湘中一带是本区含煤性最好的地区,可采煤层数较多且稳定。闽中一带煤系厚度大,可采煤层多,但多为薄煤层,且变化大不稳定。

思  考  题
1、煤是如何形成的?
2、成煤的主要条件是 什么?
3、煤中的主要元素有那些?
4、腐植煤的宏观煤岩组分、宏观煤岩类型有那些?
5、煤的分类名称、分类指标,新的分类有那些特点?
6、煤层顶、底板含义是什么?
7、我国主要的聚煤区?

文档信息
  • 文档上传人:admin
  • 文档格式:PPT
  • 上传日期:2014年05月07日
  • 文档星级:★★★★★
  • 需要煤安币:5个
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