第三节煤炭

第三节煤炭 一、煤炭史话二、煤的形成及分类三、煤炭开采和加工四、煤炭资源

一、煤炭史话 • 称谓 • “Coal”这个名词来源于古老的盎格鲁撒克逊语——“Col”的意思是发光的或是燃烧的石头。 • 我国： • 现在：煤或煤炭； • 古代：石涅、黑金、黑丹、乌金、石墨、石炭等。

发展史 • 春秋战国时代的地理著作《山海经》记载了煤的产出情况，如： • “女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅。” • “风雨之山，其上多白金，其下多石涅。”

《汉书•地理志》： “豫章出石，可燃为薪”。（豫章：今江西境内）可以当柴烧的石头就是煤，此时，煤已经走进人们的日常生活中了。

南北朝以后，煤被称为石炭。在1500多年以前的古书《水经注》里记载：南北朝以后，煤被称为石炭。在1500多年以前的古书《水经注》里记载： “屈茨北二百里有山，夜则火光，昼日但烟，人取此山石炭，冶此山铁”。（屈茨：今新疆库车一带）这表明当时我国用煤炼铁的事业已经很发达。

隋唐时代，采煤事业有了进一步发展，以采煤为职业的人逐渐增多起来。隋唐时代，采煤事业有了进一步发展，以采煤为职业的人逐渐增多起来。唐代有一个从日本到中国来留学的和尚写了一本书，书上说到，在山西太原晋山： “遍山皆有石炭，近远诸州，尽来取烧。” 现在山东淄博和太行山东麓一带，还有唐代当年开采煤矿的遗迹。可见当时民间用煤十分普遍。

宋代，朝廷开始设有专门的官吏来管理煤炭的生产和买卖。宋代，朝廷开始设有专门的官吏来管理煤炭的生产和买卖。北宋时期，石炭代替木炭，已经成为汴京（今河南开封）居民不可缺少的燃料；当地成千上万户人家做饭取暖都用煤，甚至街头卖小食的也用煤生炉子。

13世纪的宋末元初，意大利人马可•波罗旅行来到中国，回国后在他的《东方见闻录》一书中写道： “中国全境之中，有一种黑石，采自山中，如同脉络，燃烧于薪无异，起火候且较薪为优，盖若夜间燃火，次晨不息，其质优良，只是全境不然它物。” 马可•波罗所说的“黑石”就是煤，其实，这时我国已经用了1000多年，但在他看来，燃烧“黑石”竟还是一件值得大书特书的奇闻怪事。

到了明代，“京师百万之家，皆以石煤代薪”，每年仅仅制造宫廷御用什物，就需要用煤几十万斤。当时民用和手工业用煤的数量就更大了。到了明代，“京师百万之家，皆以石煤代薪”，每年仅仅制造宫廷御用什物，就需要用煤几十万斤。当时民用和手工业用煤的数量就更大了。为了确定各种煤的用途，明代已经有人研究煤的分类。比如根据煤块大小的不同，把煤分成三类：明煤、碎煤和末煤。后来还有人研究煤的成因，认为“煤是远古树木，因地震埋到地下，历经变化而成的。”很有科学道理。

明代科学家宋应星所著《天工开物》中详细地介绍了当时的采煤技术：明代科学家宋应星所著《天工开物》中详细地介绍了当时的采煤技术： “凡取煤经历久者，从土面能辨有无之色，然后挖掘，深至五丈许，方始得煤。初见煤端时，毒气灼人，有将巨竹凿去中节，尖锐其末，插入炭中，其毒烟从竹中透上。人从其下施攫拾取者，或一井而下；炭纵横广有，则随其左右阔取。其上支板，以防压崩耳……” 说明了明代已科学地掌握了采煤方法，懂得采掘、支架、提升和排出毒气的知识。今天的采煤技术，就是在过去采煤技术的基础上发展起采的。

明代民族英雄于谦《咏煤炭》写道： 凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深。爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉。鼎彝元赖生成力，铁石犹存死后心。但愿苍生俱饱暖，不辞辛苦出山林。

康熙皇帝被困煤窑的故事 清朝中期以后，京西门头沟一带流传康熙皇帝被困煤窑的故事。　　在他亲政后不久，臣下向他禀报门头沟一带“关门窑”的情况，他听了以后半信半疑，想亲自去察个究竟。有一天，他装扮成平民只身前往门头沟私访厂走到过街塔附近，看见一伙像罪犯一样的窑工被人领着往窑坑走去，他也随着那伙人往坑下走。

走着走着，闻到一股股烂肉的臭味，他借着油灯的微弱光亮仔细一看，不由得大吃一惊，走着走着，闻到一股股烂肉的臭味，他借着油灯的微弱光亮仔细一看，不由得大吃一惊，原来臭味是坑道边上一些死人腐烂的气味，心里发怵了。于是他焦急地要回皇城，立即降旨查封这些关门窑。

康熙皇帝一心想着爬出坑口返回城里，施展他的权威，却忘记了这儿是关门窑，眼下已身不由己了。当他刚向坑口爬行时，冷不防挨了一鞭子，被脚踢得滚了下来，这时他一怔靖醒过来了，想走走不了了。于是主意来了，他一狠心张嘴咬破了中指，用自己的鲜血在煤石上写了几句诗：康熙皇帝一心想着爬出坑口返回城里，施展他的权威，却忘记了这儿是关门窑，眼下已身不由己了。当他刚向坑口爬行时，冷不防挨了一鞭子，被脚踢得滚了下来，这时他一怔靖醒过来了，想走走不了了。于是主意来了，他一狠心张嘴咬破了中指，用自己的鲜血在煤石上写了几句诗：真龙被困关门窑，过街塔下好心焦。血染煤石传圣旨，快快还我大清朝。

诗的落款是“康熙御血题记”，再说，朝廷的大臣们找不见皇帝，一个个急得团团转，立即派人四出查巡，忽然在景山煤堆上发现了一块写着血字的煤石，才知道皇帝被困在煤窑里边了上。诗的落款是“康熙御血题记”，再说，朝廷的大臣们找不见皇帝，一个个急得团团转，立即派人四出查巡，忽然在景山煤堆上发现了一块写着血字的煤石，才知道皇帝被困在煤窑里边了上。后来，人们就把康熙皇帝写的那块煤石称为“御血石”，还在过街塔西边修了一座石佛寺，把血石供奉在寺内听人祭祀。这个故事，以特殊情节揭示了门头沟一带窑主的凶残。

出土煤雕 • 中国的煤精雕刻，历史悠久、源远流长，考古出土大批实物资料证实，早在六七千年以前的新石器时代晚期，我们的祖先就用煤精磨制出了古朴的用品；从新石器时代晚期起直下唐宋时期的几千年中，中国的煤雕工艺一直延绵不衰，出土的煤精制品遍及全国广大地区。据已经发现和见到的调查、发掘资料初步统计，10个省区30多个县市数十处古墓、遗址中出土的煤精制品和坯料、煤块等，共计已有550多件。

陕西风翔高庄、马家庄、大邑丘龙等地春秋战国时期的古墓中。陕西风翔高庄、马家庄、大邑丘龙等地春秋战国时期的古墓中。西周国都丰镐遗址出土的炭精环

河南陕县出土的东汉炭精小羊 四川奉节出土的西汉炭精发饰

陕西西安出土的东汉炭精耳珰 甘肃嘉峪关出土的晋代煤精猪

四川昭化出土的南北朝炭精狮

新疆高昌故城出土的唐代煤精方盒（a） 盒内装的波斯萨珊王朝银币（ b）

二、煤的形成及分类 （一）煤的形成煤是最丰富的化石燃料，在距今3亿年前的古生代石炭纪，生长着大量的植物。

这些生物死后，残骸在地下经长期的堆积、埋藏，在高温、高压、缺氧条件下，经过复杂的物理化学变化而形成的。这一过程称成煤作用。这些生物死后，残骸在地下经长期的堆积、埋藏，在高温、高压、缺氧条件下，经过复杂的物理化学变化而形成的。这一过程称成煤作用。

植物死亡后，被氧化及被细菌或微生物分解，使其腐烂成为泥煤(peat)，泥煤中含有大量之水分，燃烧热值不高。植物死亡后，被氧化及被细菌或微生物分解，使其腐烂成为泥煤(peat)，泥煤中含有大量之水分，燃烧热值不高。泥煤被埋在沉积物底下，受地质作用之温度与温度的增加，使煤原有之水分、氧、氮之含量减少，碳之含量及密度逐渐增加，经褐煤(lignite)、烟煤(bituminous coal)，最后转变成为无烟煤(anthracite)。

无烟煤质地坚硬，燃烧时几乎无烟、耐燃。 埋在地下的时间愈久，煤含水及其它挥发成分愈低，煤质愈好。煤中所含不挥发的碳，称为固定碳。无烟煤是最高级的煤，固定碳量在90%以上。固定碳及挥发份多，煤之燃料价值也较高。硫分及水分越多，则煤的品质越差。

煤形成过程中的三个因素： 细菌：在细菌作用下，残骸的表层部分由于接触空气，经腐解变质，蛋白质和纤维素生成CO2和H2O等气体和液体产物，深埋地下。在缺氧或无氧条件下，厌氧菌将木质素等转变为腐殖酸和沥青等，后者再经多种不同步骤转化为煤。温度：随着地层的下沉和沉积层的加厚明显升高，使成煤过程的变质作用得以进行。压力：压力是变质作用的必要条件之一，压力与温度相关联，温度高时，压力也大。

（二）煤的分类 主要有泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤（煤化程度的不同），其煤化程度依次增高。它们的形成过程，用化学式可大致表示如下：可见，随着煤转化程度的提高，各类产物中的碳氢比依次增高，而氧含量逐渐减小。

（1）泥炭 煤化最浅的可燃矿物，其含碳量约为55％～60％，氧含量约为30％，在干燥情况下很容易燃烧。另外泥炭中含有大量腐殖酸类物质，经过加工，可以作农作物肥料和生长激素。（2）褐煤泥炭进一步煤化的产物，很容易燃烧，适宜于作为发电燃料，也可用于气化，生成合成原料气或城市煤气。

（3）烟煤 煤化较深的品种，其挥发分含量达10％～15％，容易燃烧；燃烧时会发出较长的火焰和黑烟，故称烟煤。是世界上储量最多，用途最广的煤种。陈供燃烧外，还大量用于焦炭的冶炼、煤气化和化学工业。（4）无烟煤（又称白煤）煤化过程的最后产物，其合碳量高达89%～98%，质硬，色黑，有金属光泽，燃点较高；燃烧火焰呈蓝色。多用于民用和化肥工业。

三、煤炭资源 （一）世界煤炭资源煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达4.84×104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8％。据《1997世界能源统计评论》统计，至1996年底，世界煤炭探明的可采储量为1.03161×104亿t，储采比为224年，其中七位储量最大的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。

（一）我国煤炭资源 1.总括我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭在能源生产和消费中的比例一直在70％以上，而且这种格局短期内不会根本改变。据有关专家预测，到2050年，煤炭在能源中的比例仍占50%以上。为节约和保护资源，实现国民经济和社会可持续发展，正确认识我国煤炭资源基本特征是非常必要的。

经过反复计算和论证，截至2002年年底： • 中国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨； • 人均探明煤炭储量145吨，按人均年消费煤炭1.45吨，即全国年产19亿吨煤炭计算，可以保证开采上百年。 • 包括3317亿吨基础储量和6872亿吨资源量共计1万亿多吨的资源，可以留待后人勘探开发。

另一组数据显示： • 同期中国炼焦用煤储量为649亿吨，还有基础储量1244亿吨、资源量1477亿吨； • 2003年中国生产焦炭1.78亿吨，出口量占世界贸易量的56.4%。 • 按照近期中国焦炭的生产能力，已经探明的炼焦用煤储量，可以保证开采200年左右。

2.我国煤炭资源的地域分布 煤炭资源主要分布于昆仑-秦岭-大别山以北地区，煤炭资源量占全国煤炭资源总量的93.08% 。煤炭资源主要分布于大兴安岭-太行山-雪峰山以西地区。大致这一线以西的内蒙古、山西、四川、贵州等11个省区，煤炭资源量占全国煤炭资源总量的91.83%。我国煤炭资源地域分布上的北多南少、西多东少的特点，决定了我国的西煤东运、北煤南运的基本生产格局。

中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国各省、市、自治区都有不同数量的煤炭资源。中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国各省、市、自治区都有不同数量的煤炭资源。在全国2100多个县中，1200多个有预测储量，已有煤矿进行开采的县就有1100多个，占60％左右。按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏6省区最多，这6省的保有储量约占全国的81.6％。

煤炭资源的分布区域： • 华北地区最多，占全国保有储量的49.25％； • 西北地区（30.39％）； • 西南地区（8.64％）； • 华东地区（5.7％）； • 中南地区（3.06％）； • 东北地区（2.97％）。

3.我国煤质特征及煤炭分类 • （1）煤质特征 • 判别煤炭质量优劣的指标很多，其中最主要的指标为煤的灰分含量和硫分含量。 • 陆相沉积，煤的灰分、硫分普遍较低； • 海陆相交替沉积，煤的灰分、硫分普遍较高。

中国煤炭灰分普遍较高，秦岭以北地区，晋北、陕北、宁夏、两淮、东北等地区，侏罗纪煤田为陆相沉积，煤的灰分一般为 10％～20％，有的在10％以下，硫分一般小于1％，东北地区硫分普遍小于0.5％。中国北方普遍分布的石灰纪、秦岭以南地区、湖南的黔阳煤系、湖北的梁山煤系等属海陆交替沉积的煤，灰分一般达15％～25％，硫分一般高达2％～5％。广西合山、四川上寺等地的晚二叠纪煤层属浅海相沉积煤，硫分可高达6％～10％以上。

硫分小于1％的特低硫煤占探明储量的43.5％以上，大于4％的高硫煤仅为2.28％。 中国的炼焦用煤一般为中灰、中疏煤，低灰和低硫煤很少。炼焦用煤的灰分一般都在20％以上；硫分含量大于2％的炼焦用煤占20％以上。中国炼焦用煤的另一大特点是：硫分越高，煤的动结性往往越强，其可选性一般较差

气煤（13.75％） 主焦煤（5.81％）肥煤（3.53％）瘦煤（4.01％）其它（0.55％）炼焦煤类（27.65％）非炼焦煤类（72.35％）无烟煤（10.93％）贫煤（5.55％）弱黏煤（1.74％）不黏煤（13.8％）长焰煤（12.52％）褐煤（12．76％）天然焦（0.19％）其它（14.86）（2）煤炭分类分类

4.对我国煤炭资源的评价 中国煤炭资源在储量、勘探程度、地理分布、煤种及煤质等方面有以下特点：（1）煤炭资源丰富，但人均占有量低。（2）煤炭资源的地理分布极不平衡。（3）各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想。（4）适于露天开采的储量少

（1）煤炭资源丰富，但人均占有量低 • 中国煤炭资源虽丰富，但勘探程度较低，经济可采储量较少。所谓经济开采储量是指经过勘探可供建井，并且扣除了回采损失及经济上无利和难以开采出来的储量后，实际上能开采并加以利用的储量。在目前经勘探证实的储量中，精查储量仅占30％，而且大部分已经开发利用，煤炭后备储量相当紧张。 • 我国人均：约234.4t • 世界人均：312.7t • 美国人均：1045t

（2）煤炭资源的地理分布极不平衡 • 北多南少、西多东少，分布与消费区分布不协调。 • 华东地区：煤炭87％在皖、鲁，而工业在以上海为中心的长江三角洲地区； • 中南地区：煤炭72％在豫，而工业在武汉和珠江三角洲地区； • 西南地区：煤炭67％在黔，而工业主要在四川； • 东北地区：煤炭52％在黑，而工业集中在辽宁。

（3）各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想（3）各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想 • 中国炼焦煤在地区上分布不平衡： • 四种主要炼焦煤种中，瘦煤、焦煤、肥煤有一半左右集中在山西；而拥有大型钢铁企业的华东、中南、东北地区，炼焦煤很少。 • 东北地区，钢铁工业在辽；炼焦煤大多在黑； • 西南地区，钢铁工业在川；炼焦煤主要集中在黔。

（4）适于露天开采的储量少 露天开采效率高，投资省，建没周期短。我国适于露天开采的煤炭储量少，仅占总储量的7％左右，其中70％是褐煤，主要分布在内蒙、新疆和云南。

5.我国主要煤田 煤田是煤炭生成和分布的地带。煤矿是人类开采煤炭的场所。人类只有在煤田上开设煤矿生产煤炭，才能取得能源。由此可见，煤田的划分是根据自然条件，而煤矿的设立是根据开采条件。

1.大同煤田 含煤面积1781.3Km2，资源量341.8亿吨。区内产量9000万吨左右，以动力煤为主，是山西生产出口煤最多的煤田。主要品种为大同动力煤。但是，随着与之相似的国内陕西神府煤田、内蒙古东胜煤田的开发及神华铁路的建设、印尼及南非出口动力煤的迅速发展，该事实上已失去竞争力，未来将处于逐年退缩的境地。大同煤田目前以生产侏罗纪煤为主，侏罗纪煤现仅有保有储量58.8亿吨，按现有产量仅可开采20余年。因此,开发下部石炭-二迭纪煤田以迫在眉睫.

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