1.煤是由什么物质形成的？

答：煤是由植物（尤其是高等植物）遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

2.成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？

答：组成：碳水化合物（ carbohydrates ）、木质素（ lignins ）、蛋白质（ proteins ）、脂类化合物（ lipids/lipidic compounds ）

贡献：木质素>碳水化合物>脂类化合物>蛋白质

原因：数量上，碳水化合物最多，木质素次之，蛋白质和脂类化合物较少；结构上，木质素、脂类化合物结构较稳定，碳水化合物、蛋白质易分解。

3.为什么木质素对成煤作用的贡献最大？

答：含量仅次于碳水化合物；

结构为三维空间大分子，抵抗微生物分解的能力较强，且结构中含有酚类的结构，具有杀菌作用，所以木质素更容易在成煤过程中保存下来。

4.为什么木质素抗微生物分解能力较强？

答：结构为三维空间大分子，且结构中含有酚类的结构，具有杀菌作用，所以抵抗微生物分解的能力较强。

5.什么是腐泥煤、什么是腐植煤？

答：腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。

腐植煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

6.高等植物和低等植物在化学组成上的区别是什么？

答：低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成，脂肪含量比较高，没有木质素；

高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主，植物的角质层、木栓层、孢子和花粉中还含有大量的脂类化合物。

7.煤炭形成需要哪些条件？

（1）大量植物的持续繁殖 (生物、气候的影响)

（2）植物遗体不能完全腐烂－－适合的堆积场所 (沼泽、湖泊等)

（3）地质作用的配合（地壳的沉降运动－－形成上覆岩层和顶底板－－多煤层）

8.什么是沼泽？按水的补给来源分，沼泽分为几类？

答：沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件下，常年积水或极其潮湿的地段，内有大量植物生长和堆积。

（1）按水分补给来源的不同，可划分为三种类型：

低位沼泽：主要由地下水补给、潜水面较高的沼泽；

高位沼泽：主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽；

中位沼泽或过渡沼泽：兼有低位沼泽和高位沼泽的特点，其水源部分由地下水补给，部分又由大气降水补给的沼泽。

9.什么是成煤作用？它包括哪几个阶段？

答：由植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，经过复杂的生物、物理、化学作用转变成煤的过程。

可分为泥炭化作用和煤化作用。

10.什么是煤化程度？

答：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级(rank)。

11.什么是泥炭？什么是泥炭化作用？

答：植物经过生物化学作用，组织器官基本消失，细胞结构遭到破坏，变成颗粒细小、含水量

极大、呈胶泥状的膏状物——泥炭。

高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。

在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

12.从植物到泥炭，发生了哪些重大变化？其本质是什么？

答：组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体－－泥炭；

组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。

本质：生物化学作用过程。

13.泥炭化作用可分为哪几个阶段？（多氧、缺氧），各阶段的化学变化有何特点？（生物化学、

分解、再化合）

答：一、植物遗体暴露在空气中或在沼泽浅部的多氧条件下，由于喜氧细菌和真菌等微生物的作用，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用。一部分被彻底破坏，变成气体和水；另一部分分解为简单的化学性质活泼的化合物，它们在一定条件下可化合成为腐植酸，而未分解的稳定部分则保留下来。

二、在沼泽水的覆盖下，出现缺氧条件，喜氧微生物被厌氧细菌所替代。分解产物相互作用，

进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

14.为什么在泥炭沼泽中，植物遗骸不会被完全分解？（水、酸性、杀菌成分）

答：（1）泥炭沼泽水的覆盖，使正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝，进入弱氧化或还原环境。

（2）微生物要在一定的酸碱度环境中才能正常生长。在泥炭化过程中，植物分解形成酸性产物，使沼泽水变为酸性，则不利于喜氧细菌的生存。所以泥炭的酸度越大，细菌越少，植物的结构就保存得越完好。

（3）有的植物本身就具有防腐和杀菌的成分，如高位沼泽泥炭藓能分泌酚类，某些阔叶树有丹宁保护纤维素，某些针叶树含酚，并有树脂保护纤维素，都使植物不致遭到完全破坏。15.泥炭的成分有哪些？有机质中包括哪些？（腐植酸、沥青质、木质素、脂类及植物残体）

答：泥炭主要由有机物、矿物质和水组成，其中含水量70%～90%，矿物质含量随泥炭产地不同差异很大。

有机物的组成包括以下几个部分：

（1）腐植酸：它是泥炭中最主要的成分。腐植酸是高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物，具有酸性，溶于碱性溶液而呈褐黑色，它是一种无定形的高分子胶体，能吸水而膨胀。

（2）沥青质：它是由合成作用形成的，也可以由树脂、蜡质、孢扮质等转化而来。沥青质溶于一般的有机溶剂。

（3）未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素。

（4）变化不多的稳定组分，如角质膜、树脂和孢粉等。

16.由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化？

答：泥炭化作用和煤化作用。

泥炭化作用参见11~15题

煤化作用：

煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。

成岩作用diagenesis

泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。

在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。

变质作用 metamorphism

当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。

17.煤化程度由高到低，煤种的序列是什么？

答：无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤、褐煤。

18.泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么？

答：泥炭化作用本质：生物化学作用

成岩作用本质：物理化学作用

变质作用本质：化学作用

19.变质作用有哪几种类型？请解释深成变质作用的特点（垂直分布、水平分带）

答：煤的变质作用可以分为深成变质作用、岩浆变质作用和动力变质作用三种类型。

特点：

垂直分布：指在同一煤田大致相同的构造条件下，随着煤层埋深的增加，煤的挥发分逐渐减少，变质程度逐渐增加。

水平分带规律：因为在同一煤田中，同一煤层或煤层组原始沉积时沉降幅度可能不同，成煤后下降的深度也可能不同。这一煤层或煤层组在不同深度上变质程度也就不同，反映到平面上即为变质程度的水平分带规律。

20.希尔特定律？（水平或近似水平煤层的不同煤层表现出的规律）；水平分带规律是指同一倾

斜煤层中的规律。

答案参见19题

21.什么是岩浆变质作用？

答：在岩浆作用下发生的变质作用，可分为区域岩浆热变质作用和接触变质作用两种类型。

区域岩浆热变质作用：是指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高，形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。

接触变质作用：是指岩浆直接接触或侵入煤层，由于其所带来的高温、气体、液体和压力，促使煤发生变质的作用。

22.区域热变质和接触热变质的区别？

答：前者岩浆与煤层不接触，后者岩浆与煤层接触。

23.什么是动力变质作用？

答：动力变质作用是指由于褶皱及断裂运动所产生的动压力及伴随构造变化所产生的热量促使煤发生变质的作用。根据对构造挤压带煤的研究证明，动压力具有使煤的发热量降低、比重增大、挥发分降低等特点。煤田地质研究表明，地壳构造活动引起的煤的异常变质范围一般不大，一条具有几十米至百余米断距的压扭性断裂，引起煤结构发生变化的范围不过几十米。因此动力变质只是局部现象。

24.影响煤变质作用的因素有哪些？其中最关键的因素是什么？为什么？

答：影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。

温度的影响

促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（<50～60℃），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快。因为变质作用的实质是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。

时间的影响

时间是影响煤变质的另一重要因素。时间因素的重要性表现在以下两个方面：第一，在温度、压力大致相同的条件下，受热时间越长，煤化程度越高。第二，煤受短时间较高温度的作

用或受长时间较低温度（超过变质临界温度）作用，可以达到相同的变质程度。

压力的影响

压力可以使煤压实，孔隙率降低，水分减少；并使煤岩组分沿垂直压力的方向作定向排列。

静压力促使煤的芳香族稠环平行层面作有规则的排列。

尽管一定的压力有促进煤物理结构变化的作用，但只有化学变化才对煤的化学结构有决定性的影响。人工煤化实验表明，当静压力过大时，由于化学平衡移动的原因，压力反而会抑制煤结构单元中侧链或基团的分解析出，从而阻碍煤的变质。因此，人们一般认为压力是煤变质的次要因素。

25.什么是煤层气？煤层气的主要成分是什么？

）为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游答：煤层气是赋存在煤层中以甲烷（CH

4

离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤层本身自生自储式非常规天然气。

主要成分：甲烷。不含乙烷、丙烷等烃类，还含有二氧化碳、氮气等气体。

二

1、煤大分子结构单元是如何构成的？结构单元之间如何构成煤的大分子？

答：研究表明，煤大分子结构单元类似于聚合物的聚合单体，它可分为规则部分和不规则部分。规则部分由几个或几十个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核；不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团。多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成煤的大分子。桥键是连接相邻基本结构单元的原子或原子团。

2、随煤化程度的变化，煤分子结构呈现怎样的规律性变化？

答：随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤大分子基本结构单元的核缓慢增大，核中的缩合环数逐渐增多，当含碳量超过90%以后，基本结构单元核的芳香环数急剧增大，逐渐向石墨结构转变。研究表明，碳含量为70%~86%时，平均环数为2左右；碳含量为83%~90%时，平均环数为3~5；碳含量大于90%时，环数急剧增加，碳含量大于95%时，平均环数大于40。煤的芳碳率，烟煤一般小于0.8，无烟煤则趋近于1 。

3、从煤的生成过程来分析，为什么煤的大分子结构以芳香结构为主要特征？

答：在成煤植物化学组成中，木质素含量较高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分。由于含量较少或不易在成煤过程中保存下来，成煤植物中的其他化学组成对成煤的贡献均不如木质素，因此，煤的大分子结构芳香结构是主要的特征。

4、希尔施结构模型和两相模型分别反映了煤物理结构哪些特征？

答：

5、煤分子结构现代概念是什么？

答：1、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩合物，2、煤分子基本结构单元的核心是缩合芳香核，3、基本结构单元上的不规则部分包括烷基侧链和官能团，4、基本结构单元之间通过桥键连接成煤的大分子，桥键是连接相邻基本结构单元的原子或原子团，5、氧的存在形式除了官能团外，还有醚键和杂环；硫的存在形式有巯基、硫醚以及噻吩等；氮的存在形式有吡咯环、胺基和亚胺基等，6、在煤的高分子化合物的缝隙中还独立存在着具有非芳香结构的低分子

化合物，它们主要是脂肪族化合物，7、随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少

三

1、煤岩学的研究方法有哪几类？薄片和光片有何区别？

答：宏观方法－用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、条痕色、光泽、裂隙和断口等，识别

煤岩宏观煤岩成分判断煤的性质；微观方法－用显微镜研究煤，分为在透射光和在反射光

下观察。薄片的规格为2×2 cm，厚 0.02 mm。薄片是用于在透射光下根据颜色、形态和结

构识别显微煤岩组分、判断煤的性质。光片的规格为直径 2 cm，厚1.5-2 cm 圆柱体。光片是用于在普通反射光或油浸物镜下，根据颜色、形态、结构、突起、反光性等特征识别煤岩

组分、判断煤的性质。

2、什么是宏观煤岩成分（lithotype）？煤的宏观煤岩成分有哪几种？

答：根据煤的颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等，利用肉眼或放大镜可以区分的煤的基本组

成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭

3、区分煤的宏观煤岩成分需要利用煤的哪些外观性质或特征？各自在煤中的存在形态怎样？

答：需要利用煤的颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等特征，对于镜煤，其颜色最黑、光泽最亮、质地均匀、常具有内生裂隙、性脆易碎成小立方块、具贝壳状断口；内生裂隙发育，垂

直于条带，裂隙面呈眼球状。对于丝炭，其外观象木炭，颜色灰黑，性脆，具有明显的纤维

状结构和微弱的丝绢光泽。对于亮煤，其光泽仅次于镜煤，较脆，内生裂隙也较发育，程度

次于镜煤，比重较小，有时也有贝壳状断口。对于暗煤。其光泽暗淡，一般呈灰黑色，结构

致密或呈粒状，比重大，硬度和韧性都大，断面比较粗糙，一般不发育内生裂隙。

4、什么是宏观煤岩类型？与宏观煤岩成分有何区别与联系？

答：通常根据煤的平均光泽强度，煤岩成分的数量比例和组合情况划分出宏观煤岩类型，作

为观察煤层的单位。

5、有机显微煤岩组分组有哪几种？它们的成因是怎样的？

答：腐植煤的有机显微组分分为三组：镜质组vitrinite 、惰质组inertinite和壳质组

exinite。成煤植物的组织在气流闭塞、积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。主

要发生两方面的变化：一方面是植物组织在微生物作用下，发生：分解、水解、化合形成新

的化合物并破坏植物组织器官的细胞结构；另一方面植物组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，使植物细胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解为凝胶的过程。（成岩作用过程也要

答，自己补充）。壳质组来源于高等植物的孢粉外壳、角质层、木栓层等较稳定的器官、组

织、树脂、蜡、脂肪和油等植物代谢产物以及藻类、微生物降解物。壳质组是成煤植物中化

学稳定性强的组成部分，在泥炭化和成岩阶段保持在煤中的组分几乎没有发生什么质的变化。

惰质组的成因多种多样，植物组织的火焚作用，植物组织的腐解。受真菌侵袭和氧化脱水作

用（丝炭化作用）以及地球化学煤化作用等都能导致惰质化，但以丝炭化作用和火焚作用为

主。丝炭化作用fusinization：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维

组织经过：脱水作用dehydration和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化

作用后转化为惰质组分。丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但

经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。火焚作用burning：有的丝

炭化组分是由于古代沼泽森林火灾后，由烧焦的炭化组织转化而来的，称为火焚丝质体。6、从煤的生成过程分析凝胶化作用和镜质组的形成。

答：在泥炭化作用阶段，成煤植物的组织在气流闭塞、积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。主要发生两方面的变化：一方面是植物组织在微生物作用下，发生：分解、水解、化合形成新的化合物并破坏植物组织器官的细胞结构；另一方面植物组织在沼泽水的浸泡下吸水

膨胀，使植物细胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解为凝胶的过程。凝胶在成岩作用阶段，凝胶发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，凝胶逐渐变成了镜质组。

7、什么是丝炭化作用？惰质组的成因有哪几种？

答：丝炭化作用fusinization：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经过：脱水作用dehydration和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质组分。丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。惰质组的成因多种多样，植物组织的火焚作用，植物组织的腐解。受真菌侵袭和氧化脱水作用（丝炭化作用）以及地球化学煤化作用等都能导致惰质化，但以丝炭化作用和火焚作用为主。

8、壳质组是如何形成的？

答：壳质组来源于高等植物的孢粉外壳、角质层、木栓层等较稳定的器官、组织、树脂、蜡、脂肪和油等植物代谢产物以及藻类、微生物降解物。壳质组是成煤植物中化学稳定性强的组成部分，在泥炭化和成岩阶段保持在煤中的组分几乎没有发生什么质的变化。

9、从成因角度分析惰质组与凝胶化组分的关系。

10、答：丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但经丝炭化作用后的组

分不能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。

11、从煤的生成过程分析煤有机显微组分多样性的原因。（起始物料、水位高低、空气流通、季

节变换、水流特点）

答：（1）腐植煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

（2）腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。

（3）残植煤：由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分(孢子、角质层、树皮、树脂)富集而成。

（4）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。

(还没有答完)

12、煤的无机显微组分有哪些？

答：煤的无机显微成分主要是指粘土矿物、黄铁矿、石英、方解石等

13、什么是显微组分的反射率？研究煤的性质时为什么采用镜质组的最大反射率？

14、答：在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强度之比称为反射率。在三种有机显

微组分中，随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化。因此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率Romax作为分析比较的指标。

15、煤岩学有哪些方面的应用？（科学目的、指导煤炭加工利用目的）

答：煤岩学在选煤中的应用，煤岩学在炼焦工业中的应用（p76）

四

1.什么是煤的工业分析？

工业分析是确定煤化学组成的最基本的方法，它是在规定条件下，将煤组成分成水分、灰分、挥发分和固定碳四种组分。它是一种条件实验，除水分外，灰分、挥发分和固定碳是煤在测定条件

下转化的产物，不是煤固有组分，其测定结果依测定条件变化而变化。

2.煤的工业分析将煤分为哪几个组分？煤的全水分是否包含在工业分析中？

水分、灰分、挥发分和固定碳四种组分。不包括。

3.煤的工业分析的方法特点是什么？

粗略、将煤中的无机质和有机质转化

4.煤中水分的存在状态有哪几种形式？、

物理态、化学态

5.什么是煤的外在水分、内在水分和全水分？外在水分、内在水分分界的关键因素是什么？

煤中游离水中吸附在煤粒外表面和较大的毛细孔中的水叫外在水分，而存在于较小的孔隙中的水叫内在水分。煤中内在水和外在水质量之和就是全水分。关键因素是水分在常温的大气条件下是否容易失去

6.外在水分、内在水分的含义是什么？

煤的外在水分是指吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分，在实际测定中，是指煤样达到空气干燥状态时所失去的水分。

煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中，在实际测定中，是指煤样达到空气干燥状态时所保留的那部分水。

7.在计算煤的全水分时，为什么不能将内在水分和外在水分直接相加来计算？

基准不同

8.什么是风干煤样？什么是空气干燥煤样？什么是分析煤样？什么是一般分析试验煤样？什么是收到煤样？

失去外在水分的煤样称为风干煤样或空气干燥煤样。粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（分析煤样，一般分析实验煤样）。按照一定的·采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用户煤场等处所采煤样送到化验室后称为收到煤样

9.什么是空气干燥基水分？什么是收到基水分？表示符号各是什么？

）。收到煤样的水分占收到煤样的质量百分数称为煤空气干燥煤样的水分称为空气干燥基水分(M

ad

的收到基水分(M

）

ar

10.空气干燥基水分与内在水分有何关系？

理论上都属于内在水分，数值上应该相等，但实际上测值不一定相同，因为煤样处理时的条件不会完全相同，主要是空听说的湿度上会有差别导致测值上不一定相同

11.水分的测定方法有哪些？