煤的主要物理性質(zhì)有哪些？其影響因素及研究意義

【專家解說】：化學：煤的成分就是C，所以具有可燃性，還原性
煤的物理性質(zhì)是煤的一定化學組成和分子結構的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉化過程、煤化
程度和風、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。其中，除了比重
和導電性需要在實驗室測定外，其他根據(jù)肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質(zhì)可以作為初步評價煤質(zhì)的依據(jù)，并用以研究煤
的成因、變質(zhì)機理和解決煤層對比等地質(zhì)問題。
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強；礦物質(zhì)含量越多，光
澤越暗；風、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤硯成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程
度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱
煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計算煤層儲量
的重要指標。褐煤的容重一般為1.05～1.2，煙煤為1.2～1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35～1.8。煤巖組成、煤化程
度、煤中礦物質(zhì)的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質(zhì)含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增
大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機械作用的能力。根據(jù)外來機械力作用方式的不同，可進一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗
磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關，褐煤和焦煤的硬度最小，約2～2.5；無煙煤的硬度最大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質(zhì)、煤巖成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質(zhì)程度的煤
中，長焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無煙煤的脆度最小。
7.斷口
是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質(zhì)組成和煤化程
度不同，斷口形狀各異。
8.導電性
指煤傳導電流的能力，通常以電阻率表示。煤的導電性與煤化程度密切相關。褐煤由于孔隙度大而電阻率低；煙煤是不
良導體，由褐煤向煙煤過渡時，電阻率劇增；但瘦煤階段電阻率又開始降低，無煙煤階段急劇降低，因而無煙煤具有良好的
導電性。一般煙煤的電阻率隨灰分的增高而降低，而無煙煤則相反，隨灰分增高而增高，若煤層中含有大量黃鐵礦時，也會
使無煙煤電阻率降低。各種煤巖組分中，鏡煤的電阻率比絲煤高。氧化煤的電阻率明顯下降。

影響的因素有：
煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì)，由于地殼的變動不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經(jīng)過一系列復雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可然化石，這就是煤炭的形成過程

一座煤礦的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構造運動使原來水平的煤層發(fā)生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發(fā)現(xiàn)。還有一些煤層相對比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價值，有關煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。
煤炭是這樣形成的嗎？有些論述是否應當進一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質(zhì)很優(yōu)，但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬年植物的枝葉和根莖自然椎積而成的，它的面積應當是很大的。因為在遠古時期地球上到處都是森林和草原，因此，地下也應當?shù)教幱袃Υ婷禾康暮圹E；煤層也不一定很厚，因為植物的枝葉、根莖腐爛變成腐植質(zhì)，又會被植物吸收，如此反復，最終被埋入地下時也不會那么集中，土層與煤層的界限也不會劃分得那么清楚。
但是，無可否認的事實和依據(jù)，煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(tǒng)的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡；如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現(xiàn)非常清楚的植物組織和構造，而且有時在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。值得探討的是它為何形成得如此集中，而且又是那么如此的優(yōu)質(zhì)呢？
記得上小學的時候，我家住在離城不遠的鄉(xiāng)村，每當盛夏雨季來臨時，一場暴雨過后，村子中央就會出現(xiàn)一條湍急的“小溪流”，我們許多小朋友就會跑到那里面去嬉戲，那小溪流也會因暴雨停止時間的延長，而變得越來越小，最后干涸。但在沒有斷流之前你會發(fā)現(xiàn)，很多水流處卻被沖下來的木棍兒、雜草等漂浮物堵塞，形成一個個小的水坎兒。為了能讓水流通暢，我們不時地把那些小水坎扒開，有的時候也會借此筑起一道小溪上的“堤壩”。既便是現(xiàn)在居住在城里，一場暴雨過后，街道上很多地方也會出現(xiàn)各種各樣的漂浮物截住了水流，堵塞了下水道口，而且很多漂浮物又被集中地滯留在一個地方的現(xiàn)象。
小巫見大巫，由此我們便可以推斷出煤炭的形成可能與洪水有直接關系。如果沒有洪水那樣強大的力量和搬運的功能，煤炭的形成絕對不會那么集中，也不會那么優(yōu)質(zhì)。
我們可以設想一下，在千百萬年前的地質(zhì)歷史期間，由于氣候條件非常適宜，地面上生長著繁茂高大的植物，在海濱和內(nèi)陸沼澤地帶，也生長著大量的植物，那時的雨量又是相當?shù)某渑?，當百年一遇的洪水或海嘯等自然災害降臨時，就會淹沒了草原、淹沒了大片森林，那里的大小植物就會被連根撥起，漂浮在水面上，植物根須上的泥土也會隨之被沖刷得干干凈凈，這些帶著須根和枝杈的大小樹木及草類植物也會相互攀纏在一起，順流漂浮而下，一旦被沖到淺灘、灣叉就會擱淺，它們就會在那里安家落戶，并且象篩子一樣把所有的漂浮物篩選在那里，很快這里就會形成一道屏障，并且這個地方還會是下次洪水堆積植物殘?。ㄒ矔性S多動物的殘骸）的地方。當洪水消退后，這里就會形成一道逶迤的堆積植物殘骸的丘嶺，再經(jīng)過長期的地質(zhì)變化，這座植物殘骸的丘嶺就會逐漸地埋入地下，最后演變成今天的煤礦。
那么也許有人會問，1998年中國遭受的一場罕見的水災，為何沒有出現(xiàn)這樣的情況呢？我認為，那是因為中國目前的森林覆蓋率很低，而且有森林的地方多在高海拔地區(qū)，在平原到處是糧田，幾乎到了沒有什么森林可淹的境地，只不過是淹沒了一些農(nóng)田的防護林，并且農(nóng)田防護林的樹木很稀少，而且樹木的根須又十分的發(fā)達，抓地抓得十分牢固，短時間的浸泡、沖擊不會造成多大危害。而森林中的樹木就不同了，很多樹木都擠在一起生活，它們?yōu)榱宋程柕哪芰?，拼命地往上長，根須并不發(fā)達，一旦一處樹木被洪水連根撥起，就會連帶成片的樹木被洪水毀掉，就如同放木排一樣，順流漂浮而下，勢不可擋，最后全部堆積在一個地方。
另外，由于人類對大自然認識的增強，抵御突發(fā)性自然災害的能力不斷提高，興修水利，筑起堅固的堤壩，加固江堤、河堤，大大地減緩了兇猛洪水的沖擊力，泛濫的現(xiàn)象少了，甚至乖乖地聽從人類的召喚，并把兇猛的洪水變成了電能、動能、熱能，造福于人類，服務于人類社會。
不僅洪水有搬運動植物這樣的能力，而且潮汐、臺風、海嘯也具備這樣的能力。由于地震、火山噴發(fā)等因素引起的海嘯，可以使海浪掀起三、四十米還高，并且在頃刻之間把一個島嶼上的動植物掃蕩一空；把海岸線附近的一切生物全部洗劫。
再者，地球表面上的物質(zhì)不可能永久的一成不變地等待著地球進行沉降運動的，而且地球表面上的物質(zhì)是在不斷地循環(huán)流動著的。因此，“水災說”是使煤炭形成得如此集中、優(yōu)質(zhì)，還是有一定的道理的，是有說服力的，也是能夠令人信服的。

發(fā)展煤的意義：
我國一次能源中石油、天然氣的供需矛盾日益突出。10 年前中國進口石油占整體石油需求的比例才6%，現(xiàn)在已經(jīng)提高到1/3，到2020 年預期將有60%的石油都必須來自進口，預計未來十幾年，中國天然氣需求將呈高速增長，平均增速將達11%～13%,2010 年需求缺口在20%左右,到2020 年，天然氣需求缺口在50%左右。石油、天然氣如此依賴進口勢必影響我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和國家的經(jīng)濟安全,由于石油資源的短缺和石油進口量的增加,以煤為原料發(fā)展化學工業(yè),以及由煤制取燃料油工業(yè)必須作為重要的課題對待。因此21 世紀的煤炭利用必將以潔凈煤技術為先導,充分利用化學這一物質(zhì)相互交換的手段來建立起既環(huán)境友好又綜合發(fā)展、高效益的新一代煤炭、能源、化工為一體的綜合型企業(yè)。