煤体结构(原生结构煤+构造煤)

煤体结构与构造煤煤体结构指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征。

煤体结构历经变形和变质作用过程后，使得煤体分为原生结构煤和构造煤。

原生结构煤是指保留了原生沉积结构、构造特征的煤层，原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。

构造煤是煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造的变化，引起煤层破坏、粉化、增厚、减薄等变形作用和煤的降解、缩聚等变质作用的产物。

构造煤的宏观结构常见碎裂结构、碎粒结构、粉粒结构、糜棱结构等，对应的构造煤命名为碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤。

国外注意研究煤体结构始于上世纪20年代。

前苏联和波兰对此较为重视，他们对构造煤的破坏程度、光泽、微裂隙密度、间距等作过详细地研究。

上世纪80年代，河南理工大学最早强调研究构造煤的重要性，到90年代构造煤研究已逐渐成为瓦斯地质学科核心内容。

第一章煤体结构特征与分类第一节原生结构煤及其煤岩学特征原生结构煤（即原生煤，亦称为非构造煤）是指煤层未受构造变动，保留原生沉积结构、构造特征，煤层原生层理完整、清晰，仅发育少量内生裂隙和外生裂隙。

显微镜下显微组分分层排列，界限清晰。

原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。

煤岩学中，煤的成分、结构、构造一般是对原生结构煤而言的，且有宏观和显微之分。

（一）原生结构煤的物理性质、结构和构造煤的物理性质、结构和构造是肉眼鉴定宏观煤岩成分和宏观煤岩类型、确定煤的变质程度和成因类型以及评价煤矿瓦斯抽采技术条件的依据。

1．煤的物理性质煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。

它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。

此处主要介绍煤的颜色、光泽、硬度、脆度、断口、裂隙等。

1）颜色煤的颜色是指煤块新鲜表面的自然色彩，是煤对不同波长的可见光吸收的结果。

在不同条件下，煤呈现出不同的颜色。

在普通反射光下，煤的表面所显示的颜色称为表色。

煤的表色变化很大，腐泥煤的表色有时为浅黄色、棕褐色，有时为灰绿色以至黑色；腐殖煤的颜色则随煤化程度的增高而加深；褐煤可以由褐色变为深褐色、黑褐色；烟煤呈褐黑色、黑色；无烟煤呈灰黑色，并常有古铜色或钢灰色色彩。

对煤与瓦斯突出机理的研究对于煤与瓦斯突出机理研究，国内外近年来已有很大进展，通过观测不少关于煤与瓦斯突出事件，积累了大量的突出纪录,并总结了防治突出的经验和教训，并提出了许多假说，1认为瓦斯是诱发煤与瓦斯突出的主要原因这类假说认为煤内存储的高瓦斯是突出中起主要作用的因素。

在这类假说中提出了“瓦斯包”的概念，。

它认为在煤层中存在着瓦斯压力和瓦斯含量比邻近区域高得多的煤窝，即瓦斯包，并且认为“瓦斯包”在突出过程中占有主要地位。

该假说认为在瓦斯包附近其煤质松软，孔隙与裂隙发育,且被透气性差，因此具有较强的存储瓦斯能力，当巷道揭穿“瓦斯包”时，在瓦斯压力作用下将松软的煤窝破碎并抛出，从而诱发突出。

在抚顺煤研分院王佑安的煤与瓦斯突出模拟实验中，当瓦斯压力为零即不存在瓦斯的情况下，即便地应力再大也不会发生突出。

在金洪伟煤与瓦斯突出发展过程的实验中，在只有瓦斯压力的作用下，煤块周围瓦斯压力的突然卸载瞬间会出现喷出雾状煤尘的现象，虽然会媒体表面出现碎粒迸出甚至整体断裂，但不会出现强烈的粉化破坏。

2化学本质说化学本质说主要包括：“爆炸的煤说”、“重煤（原子量13）说”、“地球化学说”、“硝基化合物说”。

该类别假说应用较少。

3认为地应力是诱发诱发煤与瓦斯突出的主要原因该假说认为煤体局部地应力增大时诱发突出的主要原因，并且认为构造应力占主导地位，其中包括残余构造应力说和现在构造应力说以及应力集中说。

残余构造应力说认为在地质构造形成以后，虽然经历的很长的时间，但还会有残余的部分构造应力，其值要远大于自重应力，一旦经过采掘作业，残余构造应力所引起的巨大弹性能会突然释放诱发突出。

但在漫长的地质年代中，残余构造应力是否能保存下来还未有定论，所以又有人提出了现代构造应力说，即认为现代构造应力大的区域即为突出危险区域。

另有人认为在采掘工作面前方存在着应力集中,当厚层顶板悬顶过长或突然冒落时，可能产生附加的集中应力。

在集中应力作用下，煤发生破坏和破碎时,会伴随大量瓦斯涌出而构成突出。

煤的化学组成和分子结构煤中有机物主要由碳、氢、氧和少量氮、硫和磷等元素构成,各种煤所含的主要元素组成见表2-2-03。

表2-2-03 煤的元素组成一、煤的种类（按炭化程度分）1.泥煤（草煤、泥炭）8380~10500kJ/kg2.褐煤10500~16700kJ/kg3.烟煤21000~29400kJ/kg4.无烟煤（白煤）21000~25200kJ/kg二、煤的化学组成1.碳C C +O2=CO2 +33900kJ/kg2.氢H H +O2=HO2 +142400kJ/kg1）化合氢：与氧化合形成结晶水的氢。

不能燃烧放热。

2）自由氢：未与氧结合的氢。

与其他元素（C、S）构成可燃化合物。

3.硫S S+O2=SO2 +10500kJ/kg1）有机硫—燃烧形成→SO22）无机硫↗黄铁矿硫→燃烧形成→SO2↘硫酸盐→灰渣4.氧和氮（O、N）5.水分W↗内在水分：干燥除去水分→外在水分：风干↘结晶水：高温除去6.灰分A：灰熔点三、成分表示方法：（煤的元素分析法）1.应用基y（为基准）2.分析基f3.干燥基g4.可燃基r第二节煤的使用性能一、煤的工业分析：1.挥发物V2.水分W3.固定碳C GD4.灰渣AC GD=100-（W+A+V）二、煤的发热量（一）概念1.定义：单位质量或体积燃料完全燃烧时所发出的热量。

2.分类↗高位发热量Q gw:含水蒸气凝结时的热量↘低位发热量Q dw（二）计算公式P91.工业分析法：2.元素分析法：↗杜隆公式↘门捷列夫公式3.高低发热量的换算：三、煤的物理、化学性质（一）物理性质：1.比重：1~1.8t/m3随炭化程度而加大。

2.比热：0.84~1.67kJ/kg℃随炭化程度而减少。

3.导热系数：0.232 ~0.348w/m℃随炭化程度而加大。

（二）化学性质：1.粘结性、结焦性2.耐热性3.反应性、可燃性四、工业要求：（燃烧用）Q y dw=5500~6000kcal/kgV f >20%S g≯4%A g<50%灰熔点>1200℃煤的化学成分主要是碳和氢，还含有少量氧、氮、硫。

构造煤与原生结构煤的孔隙结构及吸附性差异王向浩;王延斌;高莎莎;洪鹏飞;张美娟【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2012(018)003【摘要】基于晋城和焦作煤样的吸附实验,对比分析了构造煤与原生结构煤的孔隙结构、吸附能力差异及其影响因素.结果表明,与原生结构煤相比,构造煤低温液氮吸附两阶段的拐点相对提前,中值孔径显著偏小,总孔容、微孔-中孔范围内各孔径段孔容以及相应的孔比表面积均要大几到十几倍.构造煤平均孔容具有微孔≈小孔＞中孔的特点,原生结构煤却呈中孔＞小孔≈微孔的规律,但两类煤体分段孔比表面积比例却不存在实质性差别.同时,构造煤吸附能力显著强于相同煤级的原生结构煤,原因在于构造煤的吸附孔孔容及相应的孔比表面积显著较高.此外,构造动力对煤孔隙结构乃至煤吸附性的改造可能涉及与煤大分子结构相关的微孔层次,有关现象和机理值得进一步深入探讨.%Based on the adsorption experiment of the coal samples from the Jincheng and Jiaozuo areas, the difference and geological controls of pore structure and adsorptivity between the tectonically deformed and undeformed coals were comparatively discussed. It was found that the turning point between two liquid nitrogen adsorption stages for the deformed samples move forward comparing to the undeformed samples, indicating the smaller median diameter and the larger volume and specific surface area of total, middle and micro-pores in the deformed samples. Tectonically deformed coals have larger micro- and small-pore volumes and smaller middle-pore volume, while undeformedcoal show larger middle-pore volume and fewer small- and micro-pore volume, but the specific surface area at various pore size span does not exist substantial differences between two types of the coals. The absorptivity of the deformed coals is significantly stronger than that of undeformed coals with the same coal rank because the absorption pore volume and specific surface area of the deformed samples is significantly higher. In addition, it was suggested that the alteration of the tectonic dynamics to the pore structure and adsorptivity of coal may involve the micro-pore related to the macro-molecular structure of coal, which is worthy of further investigation.【总页数】5页(P528-532)【作者】王向浩;王延斌;高莎莎;洪鹏飞;张美娟【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.原生结构煤与构造煤孔隙结构与瓦斯扩散特性研究 [J], 胡彪;程远平;王亮2.不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征 [J], 孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰3.基于分形维数的原生煤与构造煤孔隙结构特征分析 [J], 郭品坤;程远平;卢守青;张然4.突出孔洞构造煤与原生结构煤瓦斯吸附特性对比研究 [J], 马瑞帅;田世祥;林华颖;许石青;苏伟伟;谢红飞5.贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形 [J], 林华颖;田世祥;焦安军;马瑞帅;许石青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

秦 勇, 139********@ 吴财芳, caifangwu@, 138******** 何金先, he2003jin@, 138********n地质2012级(资源勘查工程)PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 第二部分:化石能源矿产基本性质岩石 → 物理→ 化学→演化 化石能源矿产如何识别？PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 二. 沉积有机质物理性质物理性质：物质不需要经过化学变化就表现出来的性质， 或物 质没有发生化学反应就表现出来的性质，属于统计物理学范畴 (即大量分子所表现出来的性质)。

电磁性质光 学 性 质 导 电 性 质 介 电 性 质 核 磁 性 质力学性质 空间结构性质 吸附性质硬 度 性 质 脆 度 性 质 力 学 强 度 弹 性 性 质 密 度 性 质 孔 隙 性 质 裂 隙 性 质渗流性质构 吸 吸 吸 吸 润 扩 毛 渗 造 附 附 附 附 湿 散 管 透 性 能 势 热 常 性 性 作 性 质 数 用思考：沉积有机质的不同物理性质，在能源地质研究、勘 探及开发中有何作用？PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 1.沉积有机质电磁性质1) 光学性质：反射/折射/吸收，颜色/光泽/…可见光性质：物质与可见光相互作用的肉眼表现特征牛顿(1666) 发现， 透过棱镜的白光光 束是由连续光谱混 合而成，按蓝、绿、 橙、红的顺序逐渐 变化。

波长紫外线 可见光 红外线γ射线 宇宙射线 X射线 微波 无线电波 长电振荡波长也就是说，可见光是电磁波的一部分，波长范围380-780nm，从 远红外到紫外，并延伸到X射线区。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 色度图反射反射：颜色，强度(光泽, 反射率) 透射：颜色，强度(透射率) 折射与散射：折光率PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 折射散射透射煤及其显微组分的颜色与光学强度煤级 褐煤 肉眼(宏观) 光泽 颜色 粉色 无或暗淡 褐,深褐, 沥青光泽 黑褐 强沥青光 泽, 弱玻 璃光泽 玻璃光泽 黑色 强玻璃光 泽 金刚光泽 黑,偏灰 不透明 灰白 显微镜(微观,透射光/镜质组) 透射光 反射光 黑灰 浅灰 棕红, 红棕 灰色 亮灰 无荧光 偶尔见 暗褐色 荧光 荧光 浅棕,深 褐红, 棕红 棕 深棕 棕黑长焰煤 沥青光泽 黑, 偏褐 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤黑色,偏 红棕, 棕褐 棕 黑色 几乎不透明似金属光 灰黑,古铜, 灰黑 无烟煤 钢灰 泽PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 显微组分反射率概念：显微组分抛光表面入射光强度与反射光强度之比, %R 显微组分光学各向异性：不同振动方向上光性存在差异 参数：按观测介质分: 空气反射率, Ra 油浸反射率, Ro 按振动方向分: 最大反射率, Rmax 最小反射率, Rmin 平均反射率, Rm 随机反射率, Rr 综合参数: 双反射率, ΔR二轴光性一轴光性思考：镜质组反射率测定条件(GB/T 6948-2008)？PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 显微组分反射率应用：地质应用 沉积有机质演化(热成熟作用) 石油天然气成藏与古地热场 沉积环境(煤相)与煤层对比 构造应力场与煤层构造变形 热液型金属矿产勘探区圈定 工业应用 煤质，配煤(炼焦, 液化, 气化) 焦炭质量评价与优化 商品混煤判别(GB/T15591-2013)显微组分反射率热演化轨迹PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 煤炭可洗选性与工艺优化2) 导电性：视电阻率煤层：视电阻率(ρs)一般高于煤系其它岩层物理 性质 视电阻率 自然伽玛 伽玛-伽玛 煤层 高 低 特高 砂岩 高 低 低贵州织纳灰岩 特高 低 低岩性 粉砂岩 泥岩 弱低 低 较高 高 较高 高碳质泥岩 较低 较低 高铝土岩 略高 特高 较高吉林舒兰煤层及其顶底板岩层视电阻率曲线PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 煤层顶板岩层视电阻率平面等值线煤层导电性影响因素含水性 孔隙特性 煤化程度：低阶，中阶，高阶 物质组成：煤岩类型，矿物 煤体结构：原生结构，构造煤 风氧化程度：风化煤，氧化煤 思考：煤层导电性地质 影响因素具体表现及其 变化规律？ 思考：页岩储层、砂岩 储层导电性受哪些地质 因素影响？PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 含金属元素矿物地球物理测井 煤 层 识 别 煤 层 物 性 物 质 组 成选煤 摩 擦 电 选概念：岩石在外加载荷作用下的表观性能，也称机械性能1) 硬度：物质局部抵抗外来机械作用力的能力刻化硬度抗磨硬度抗压硬度冲击硬度摩氏硬度，标准矿物，煤2-4(褐煤和焦煤2-2.5，无烟煤4)；弹性极限、屈服极限、强度极限和破裂极限凸起，壳质类、惰质类组分和硫化铁、石英等矿区凸起高；抗塑性变形、抵抗破裂和剥离的能力压痕硬度，显微硬度，与煤级、显微煤岩组分和矿物种类有关；对塑性变形的阻力，反映矿物的强度极限普式硬度，坚固性系数，与力学强度不同，是煤在几种变形方式组合作用下抵抗破坏的能力思考：四种硬度的形成机理与相互关系？在煤中具体体现？煤的刻化硬度分布范围摩氏硬度标准矿物坚固性系数(f)岩石坚固性系数(普氏系数)：表征岩石抵抗破碎的相对值。

关于煤体结构分类：
分类一：前苏联矿业研究所1958 年依据煤的破坏程度将煤体结构分为5 类: ①非破坏煤; ②破坏煤; ③强烈破坏煤(片状煤) ; ④粉碎煤(粒状煤) ; ⑤全粉煤(土状煤) .
分类二：中国矿业大学彭苏萍等：原生构造煤，碎裂煤和构造煤
分类三：河南理工大学瓦斯地质研究所（1983）从瓦斯地质角度，根据煤体宏观和微观结构特征，把煤体结构划分为 4 种类型，即原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤
分类四：琚宜文等（2003）在详细研究沁水盆地和两淮煤田构造煤的基础上，结合前人的研究成果，按构造变形机制将构造煤分为 3 个变形序列 10 类煤: 脆性变形序列包括碎裂煤、碎斑煤和碎粒煤、碎粉煤和片状煤和薄片煤; 韧性变形序列为揉皱煤、糜棱煤和非均质结构煤; 脆韧性过渡型为鳞片煤
分类五：姜波等（2004）根据构造煤结构特征及其形成的环境条件，将构造煤分为碎裂煤和糜棱煤两大系列及初碎裂煤、碎裂煤、碎
斑煤、碎粒煤、鳞片煤、揉皱煤和糜棱煤七种类型。

关于煤体结构判识方法的探讨罗沙;汪凌霞【摘要】煤体结构是煤层气选区评价的关键地质条件,也是煤层气高渗高产的决定性因素.本文对煤体结构的判断方法进行了归纳,其一是通过煤心直接用肉眼进行鉴别;其二是通过测井曲线响应特征进行间接地定性或定量识别.分析认为:煤心鉴别法最直接、可靠,但受取心率、煤心污染破坏程度、取心成本及数量等因素的限制,在实际运用中有一定的局限性;测井曲线识别法是在大量数据中寻找煤体结构与各测井参数的规律特征,应用更广泛,需事先校正和处理测井数据,建立适合不同地区的测井解释图版.建立煤体结构判识图版,量化各测井参数对煤体结构的影响,对煤层气选区评价和后期的储层改造具有重要意义.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】4页(P98-101)【关键词】煤体结构;煤层气;判识方法;测井响应【作者】罗沙;汪凌霞【作者单位】贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心,贵州贵阳550008;贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心,贵州贵阳550008;贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心,贵州贵阳550008;贵州省煤田地质局水源队,贵州六枝553400【正文语种】中文【中图分类】TE122.11我国晚古生代含煤盆地大多经历了多次不同规模的构造运动作用，煤层遭受不同程度的构造变形破坏，形成了不同结构类型构造煤[1，2]。

煤层气勘探开发实践表明，煤体结构在地质选区评价、钻井与固井储层污染、储层改造与排采等煤层气生产环节中扮演重要角色，而这些环节都与煤层气井产量的高低息息相关[3]。

如何利用现有资料进行煤体结构的准确判断，是煤层气开发工作中的一项重要内容。

国内外对煤体结构的划分较多，常用的有四分法、三分法和二分法（见表1）。

原煤体结构四类分法主要是针对煤矿开采而进行的分类，与GB/T 30050-2013中煤体结构划分方案基本一致，即煤体结构分为原生结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构，其中后三种统称为构造煤；根据煤层气勘探开发实际应用情况，为深入弄清煤储层物性特征及其展布形态，不少学者在四类分法的基础上，衍生出三类分法[4，5]（Ⅰ类原生结构煤、Ⅱ类过渡煤、Ⅲ类构造煤）和二类分法[6]（原生煤和构造煤）。