第三章煤化(méihuà)作用2025/3/72025/3/72025/3/72025/3/72025/3/72025/3/72025/3/7一、煤化过程中煤的成分和性质的变化二、煤化作用(zuòyòng)物理—化学实质的探讨2025/3/7（2）氢、氧含量减少随着煤化程度的增加，氢、氧含量减少，氢含量在碳含量大于87%（Vr为29%）时减少特别急剧，而氧含量在碳含量小于87%时比较显著（图3.2）。（二）原生腐植酸的含量原生腐植酸的含量在泥炭与年轻(niánqīng)褐煤阶段最高，随着成岩作用的加强，腐植酸逐渐变成腐植质，而到了长焰煤阶段腐植酸已经完全消失（图3.3）。（三）甲烷生成量的变化甲烷生成量的变化随着煤化程度的增高而递增（图3.4）。（四）煤的结构致密化和定向(dìnɡxiànɡ)排列的趋势煤化作用过程实际上是依序排除不稳定结构的过程。在煤化过程中，煤的芳香化程度逐渐提高，芳香族物质逐渐缩合成较大的聚合体，脂肪族成分逐渐脱落并以挥发物形式逸出，分子排列逐渐定向(dìnɡxiànɡ)化（图3.5）。一、煤化过程(guòchéng)中煤的成分和性质的变化一、煤化过程(guòchéng)中煤的成分和性质的变化煤的结构(jiégòu)上主要表现为芳香族稠环体系的缩合度进一步增加，侧链更加减少，芳香单元直径加大，层系间空间减小，使得顺层面三维的定向排列更加紧密。（五）煤显微组分性质的均一性在煤化作用的低级阶段，煤显微组分的光性和化学组成结构差异显著，也就是说具有不同的煤化作用轨迹（图3.6）。但随着煤化作用的进行(jìnxíng)，只是在高变质阶段，这些差异趋于一致，变得愈来愈不易区分。例如：丝炭化组分中的碳、氢、氧含量在煤化过程中最为稳定，镜质组分次之，孢子体等最不稳定；煤的挥发分产率、反射率（图3.7）以及真比重等的变化梯度以壳质组为最大，惰性组最小，到高变质阶段则渐趋一致（图3.8），煤化过程中各种显微组分吸附水分的能力都逐渐(zhújiàn)降低，其中以镜质最为显著，但到中变质阶段时彼此已接近一致。此外，煤的粘结性的变化主要取决于镜质和壳质组，因为惰性组在任何煤化阶段均无粘结性。镜质的粘结性以肥、焦煤阶段最高；壳质组的粘结性在老褐煤阶段开始出现，到焦煤阶段已消失，最大值大致在气煤阶段。一、煤化(méihuà)过程中煤的成分和性质的变化2、煤的性质变化（一）煤的工艺性质方面（1）随煤化程度的增高，挥发(huīfā)分逐渐降低（图3.9）。2025/3/7（3）粘结性则以焦、肥煤阶段为最强，这可从胶质层厚度和罗加指数(zhǐshù)的变化曲线上明显的看出（图3.12、3.13）。（二）煤的物理性质方面煤化过程中，煤的物理性质亦作规律性的变化。（1）随着煤化程度的增高，煤的颜色由褐色变为黑色再到黑灰色；粉末则由浅褐色到黑色和深黑色；（2）随着煤化程度的增高，光泽也逐步增强，年轻褐煤一般不具光泽，由老褐煤开始到无烟煤阶段依次出现沥青光泽、玻璃(bōlí)光泽、金刚光泽和似金属光泽；在中变质阶段之前，各种煤岩类型之间光泽的差别较大，而到高变质阶段则渐趋一致；（3）煤的镜质组反射率随煤化程度的增高而加大，到无烟煤阶段尤为明显；（4）随着(suízhe)煤化程度的增高，煤的硬度变化也很明显，肥煤和焦煤的硬度最小，无烟煤最大，而长焰煤、气煤与贫煤的硬度相近，仅次于无烟煤；一、煤化过程中煤的成分(chéngfèn)和性质的变化（8）煤的导电性在烟煤(yānméi)阶段增长很慢，电阻率常为2000—200欧姆-米，而无烟煤(yānméi)则增长很快，电阻率常为50—0.1欧姆-米（图3.16）。煤化过程中，煤的化学组成和物理(wùlǐ)结构的变化是既有区别又有联系的。也就是说“化学煤化作用”和“物理(wùlǐ)煤化作用”基本上是平行进行的，但也不也完全一致。煤化作用不同阶段物理(wùlǐ)—化学变化的表现1.煤的成岩阶段2.成岩和变质作用过渡的老褐煤阶段3.煤变质作用阶段1.煤的成岩阶段在煤的成岩阶段，丝炭组分和稳定组分的物理—化学变化不太明显，而其他腐植物质却发生明显的物理—化学变化。（1）物理变化表现在煤发生物理胶体反应（成岩凝胶化作用），未分解的木质素和纤维素不断转变成腐植酸和腐植质，而腐植酸和腐植质又逐渐变成黑色具光泽的镜质组。（2）化学变化表现在缩合成(héchéng)分子量更大的腐植酸和腐植质，侧链上的亲水官能团如羟基（-OH），羧基（-COOH），甲氧基（-OCH3）、羰基（=C=0）以及环氧的数目不断减少，析出大量的水分和二氧化碳、甲烷，导致碳含量增高，水分和氧含量较快地减少。2.成岩和变质作用过渡的老褐煤阶段（1）物理变化：在成岩和变质作用过渡的