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煤矿新工人培训班教案环保技术科2018年10月主要内容:一、煤的形成二、常用煤质指标三、煤的种类四、煤层的结构五、煤层的分类六、煤层的顶底板煤的基础知识一、煤的形成1、煤的概念煤是一种可以燃烧的“石头”。2、煤的形成煤主要由植物遗体转变而来，煤的形成有两个阶段：即泥炭化阶段和变质阶段。(1)泥炭化阶段：植物遗体在地表湖泊、沼泽或海湾环境中，经历复杂的生物化学变化，形成泥炭或腐泥。腐泥是湖泊、泻湖及海湾中常见的物质，一般为黄褐色或黑褐色。它是由植物遗体随泥沙沉积到湖底或海底，经过一系列复杂的生物、化学作用，逐渐为富含沥青质的胶冻状物质，这种物质与泥沙混合成为腐泥腐泥晒干后可以作为燃料使用，还可真以为肥料使用。腐泥经进一步的地质作用而形成的煤，称为腐泥煤。泥炭一般为黄褐色或黑褐色，无光泽、质地较疏松。在沼泽环境中，植物死亡后其遗体被沼泽水淹没或浸泡，并在一系列生物化学作用下转化为新的合成物质，这种物质在地下水溶解矿物质与由地表水流携入沼泽的泥沙混合在一起，就形成了泥炭。泥炭经进一步的地质作用而形成的煤，称为腐植煤。泥炭风干后可作燃料，也可作为化工原料。由于泥炭含有大量的腐殖酸及氮、磷、钾元素，因此泥炭也是重要的肥源之一。目前开采的煤层，绝大多数为腐植煤。(2)煤的变质阶段泥炭在地壳运动中下沉到一定深度后，由于上覆沉积物静压力越来越大，原来疏松、多水的泥炭受到紧压、脱水、胶结、聚合，体积大大减小，结果变成了比较致密的褐煤。煤的变质过程：泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤→石墨。泥炭转变为褐煤之后地壳继续沉降，在温度和压力更高的情况下，褐煤中的成分进行重新排列，进一步增高聚合程度，其化学工艺性质和物理性质进一步发生变化，这样就形成了烟煤。3、成煤的必要条件(1)植物条件植物物质是成煤的原材料，是成煤的必要条件。如果由于更强的地壳运动、或者岩浆活动，烟煤受到更高的温度和压力作用，烟煤便转化为无烟煤。(2)气候条件植物的生长直接受气候条件的影响，潮湿和温暖的气候对成煤最有利。(3)自然地理条件形成分布面积较广的煤层，还必须有适应于大面积沼泽化的自然地理条件。无烟煤进一步变质，还可以形成石墨。①泥炭层的聚积，要求地壳发生缓慢下沉，且下沉的速度最好与植物物质聚积的速度大致平衡。(4)地壳运动条件地壳运动对煤的形成的影响是多方面的：②泥炭层的保护与转变成煤层，要求地壳发生大幅度和较快的沉降。③为了使同一地区能形成较多的煤层，则要求地壳在总的下降过程中发生多次升降或间歇性下降。二、常用的煤质指标煤质指标就是原煤质量指标，是煤炭企业对煤炭计量和计价的重要依据。常用的煤质指标有水分、灰分、挥发分、发热量、胶质层厚度、含矸率。水分是指煤炭在开采、运输、贮存、洗选加工等过程中留存在煤炭表面的水和吸附、凝聚在煤炭内部的水的总和。其含量的多少取决于煤的内部结构和外部条件，通常煤的变质程度越高，水分月低。灰分是指煤炭完全燃烧后其中矿物质的固体残余。挥发分是指在隔绝空气条件下，将煤炭加热到850℃左右，从煤中有机物分解出来的液体（蒸汽状态）和气体产物称为挥发分。煤炭变质程度越高挥发分越低。发热量是指每公斤煤在锅炉中燃烧后能被实际利用热量，煤的发热量与煤的变质程度、水分及挥发分有关。胶质层厚度是反映煤的粘结性的指标。煤的粘结性越强，其胶质层厚度越大。含矸率是指矿井所产煤炭中大于50毫米的矸石量占全部煤量的百分率。三、煤的种类煤的种类有：褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤、无烟煤。煤岩类型有：光亮型、半亮型、半暗型、暗淡型。四、煤层的形态与结构1、煤层的形态煤在地下通常是呈层状埋藏的，但由于沉积环境不同以及后期地质作用力的影响，煤层的形态发生了变化，一般有层状煤层、似层状煤层和非层状煤层。如右图所示。(l)层状煤层。煤层在一定范围内具有显著的连续性，层位稳定，煤层厚度变化有一定的规律。(2)似层状煤层。煤层有一定的连续性，层位比较稳定，煤层厚度变化较大，形状像藕节或串珠等。(3)非层状煤层。煤层连续性不明显，层位极不稳定，常有分叉现象，形状像鸡窝或扁豆等。2、煤层的结构(1)筒单结构煤层。简单结构煤层是指煤层中不含有夹矸或含有夹矸很少的煤层，通常厚度较小的煤层是简单结构煤层。简单结构煤层极易被开采，且煤质好、灰分较低。(2)复杂结构煤层。复杂结构煤层是指煤层中含有夹矸较多的煤层，且夹矸的层数、层位、厚度和岩性变化大。影响采掘工作面机械破煤，同时也会影响煤质，使煤的灰分增高。通常厚度较大的煤层是复杂结构煤层。如右图所示。煤层的结构是指煤层中夹矸的数量和分布特征（在多数煤层中，含有厚度较薄且有时不稳定的岩层，称为夹矸）。根据煤层中有无较稳定的夹矸，将煤层分为简单结构煤层、复杂结构煤层两类。3、煤层的厚度(1)按煤层的结构分：筒单结构煤层、复杂结构煤层。煤层的厚度是指煤层顶、底板之间的垂直距离。由于成煤条件的不同，煤层的厚度差异也很大，薄的仅数厘米，厚的可几十米。煤层太薄时就失去了开采价值。它分为总厚度和有益厚度。五、煤层的分类(2)按煤层的倾角分：近水平煤层倾角在8°以下的煤层缓倾斜煤层倾角在8°～25°的煤层倾斜煤层倾角在25°～45°的煤层急倾斜煤层倾角在45°以上的煤层4、煤层产状要素煤层的产状要素是指煤层的走向、倾向及倾角（简称煤层产状三要素），如右图所示(3)按煤层的厚度分：极薄煤层厚度在0.3～0.5米薄煤层厚度在0.5～1.3米中厚煤层厚度在1.3～3.5米厚煤层厚度在3.5～8.0米特厚煤层厚度大于8.0米(4)按煤层的稳定性分：稳定煤层：其厚度在井田范围内变化有一定规律，井田范围内可采。较稳定煤层：其厚度有相当变化，井田范围内大部分可采。不稳定煤层：其厚度变化很大，在井田范围内经常出现不可采区。极不稳定煤层：煤层呈透镜体状（鸡窝状），断断续续分布，在井田范围局部可采。六、煤层的顶底板位于煤层上面的岩层称顶板，位于煤层下面的岩层称底板。煤层顶底板一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、黏土岩或石灰岩等组成。由于岩性和厚度等不同，在回采过程中破裂、冒落的情况也不一样。为此，按顶板与煤层相对位置及垮落难易程度，可将煤层顶板分为伪顶、直接顶和老顶（又称基本顶），把底板分为直接底和老底（基本底）。如右图所示(1)伪顶。伪顶是紧贴在煤层之上，极易垮落的薄岩层，厚度一般小于0.5m，常由碳质页岩、泥质页岩等硬度较低的岩层组成。在回采时随落煤垮落。(2)直接顶。直接顶位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，一般由一层或几层厚度不定的泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成，一般能随回柱放顶在采空区及时垮落。(4)直接底。直接底是指位于煤层之下厚度较薄(约0.2～0.4m)的岩层，常由泥岩、页岩、黏土岩等组成。如果直接底的岩性是遇水后膨胀的黏土岩，可造成巷道底鼓与支架插底，轻者影响巷道运输与工作支护，重者可使巷道遭受严重破坏。(3)老顶。老顶又叫基本顶，一般指位于直接顶之上（有时也直接位于煤层之上）厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等岩层所组成。老顶能在采空区维持很大的悬露面积而不随直接顶垮落。(5)老底。老底位于直接底或煤层之下，一般由砂岩或石灰岩等坚固岩层所组成。有的煤层下面没有直接底，紧贴着老底。有人根据我国矿井生产实际，对煤层顶板进行了分类，主要以下五类：