碳、氢、氧是煤中的主要有机质，占95%以上；煤化程度越深，含碳量越高，氢、氧含量越低。碳和氢是煤燃烧时产生热量的元素，氧是助燃元素。煤燃烧时，氮不产生热量，在高温下转化成氮氧化物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害成分，其中以硫为最重要。煤燃烧时，硫大部分被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排出，污染大气，危害动植物生长和人体健康，腐蚀金属设备；含硫量高的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢材的质量。因此，“硫”的含量是评价煤炭质量的重要指标之一。

煤中有机质在一定的温度和条件下分解产生的可燃气体称为“挥发分”，是由各种烃类、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是煤炭的主要质量指标，对确定煤炭的加工利用途径和工艺条件有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多，如果燃烧条件不适宜，挥发分含量高的煤在燃烧时容易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生较多的一氧化碳、多环芳烃和醛类等污染物，热效率降低。因此，应根据煤的挥发分选择适宜的燃烧条件和设备。

煤中无机物质很少，主要为水和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤中的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分是有害成分。

“水分”对煤炭的加工利用影响很大，燃烧时水分变成蒸汽时吸收热量，从而降低煤炭的发热量。煤炭中的水分可分为外部水分和内部水分，内部水分一般作为评价煤炭质量的指标。煤化程度越低，煤炭内部表面积越大，水分含量越高。

“灰分”是煤完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来源于煤中不燃性矿物，矿物焚烧时要吸收热量，大量的炉渣又要带走热量，所以灰分越高，煤燃烧的热效率越低；灰分越多，煤燃烧产生的灰分就越多，排出的飞灰也越多。一般优质煤、精煤的灰分含量都比较低[1]。

煤炭分布于各大洲及海洋岛屿，但世界煤炭分布很不均匀，各国煤炭储量也有很大差异。中国、美国、俄罗斯、德国煤炭储量丰富，也是世界主要产煤国，其中中国是世界煤炭产量最多的国家。中国煤炭资源储量居世界前列，仅次于美国、俄罗斯和澳大利亚[9]。

煤炭的重要地位虽然已被石油所取代，但在相当长的一段时间内，由于石油的逐渐枯竭，煤炭的地位必然会下降，由于煤炭储量巨大，加上科技发展迅速，煤炭气化等新技术已日趋成熟并得到广泛应用。

根据煤的原生物质和形成条件的不同，自然界中的煤可分为三类，即腐殖质煤、残余腐殖质煤和腐泥质煤。

中国是世界上最早利用煤炭的国家，在辽宁新乐古文化遗址发现了煤炭手工艺品，在河南巩义市也发现了煤饼。

《山海经》称煤为石聂，魏晋时称煤为石墨或石炭，明代李时珍在《本草纲目》中首次使用煤这一名称。

希腊和古罗马也是较早使用煤炭的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前300年左右写下的《石器史》记载了煤炭的性质和来源，古罗马在约2000年前就开始使用煤炭取暖。

煤是植物的枝条、根部经过千万年在地面堆积起来的一层极厚的黑色腐殖质，由于地壳的变化，不断埋藏在地下，长期与空气隔绝，在高温、高压的条件下经过一系列复杂的物理化学变化，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤的形成过程。

一个煤矿的煤层厚度与这一地区地壳下降速度和植物遗骸堆积情况有关。地壳下降速度快，植物遗骸堆积厚，所以这个煤矿的煤层就厚。反之，地壳下降速度慢，植物遗骸堆积薄，所以这个煤矿的煤层就薄。由于地壳的构造运动，使原来水平的煤层发生褶皱、破碎，有的煤层埋藏较深，有的则被挤压到地表，甚至裸露在地面上，很容易被人们发现。也有一部分煤层比较薄，面积不大，所以没有什么开采价值，目前也没有关于煤炭形成情况的更新说法。

煤炭是不是这样形成的？是否有一些论述值得进一步研究讨论。一个大型煤矿，煤层很厚，煤质优良，但一般来说它的面积不是很大，如果是植物的叶子、根经过几百万年的自然堆积，它的面积应该很大，因为远古时代地球上到处都是森林、草原，所以地下应该到处都有储煤的痕迹；煤层也不一定很厚，因为植物的叶子、根腐烂成腐殖质，会被植物吸收，如果反复进行，最后埋入地下时就不会那么集中，土层与煤层的界限也不会那么明显。

但无可否认的事实和依据是，煤炭确实是由植物残骸系统演化而形成的，这是不容辩驳的真理。只要仔细观察煤块，就能看到植物的叶子和根的痕迹；如果把煤切片，放在显微镜下观察，能发现非常清晰的植物组织和结构，有时煤层中还保存着树干之类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。

在地表常温常压下，积存在死水中的植物遗骸由泥炭或腐泥转化成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥泥被埋藏后，由于盆地基底的下降而下沉至地下深处，经成岩作用转化为褐煤；当温度、压力逐渐升高时，经变质作用由烟煤转变为无烟煤。泥炭化是指高等植物遗骸在沼泽中积聚，经生物化学变化转化为泥炭的过程。腐泥化是指低等生物遗骸在沼泽中经生物化学变化转化为腐泥泥的过程。腐泥石是一种富含水和沥青质的泥质物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗骸的收集和保存[2]。

煤炭形成的时代

在整个地质时代，全球主要有三大成煤期：

古生代石炭、二叠纪成煤植物主要为孢子植物，煤种主要有烟煤、无烟煤。

中生代侏罗纪、白垩纪，成煤植物主要为裸子植物，煤种主要有褐煤、烟煤。

第三纪至新生代，成煤植物主要为被子植物，煤质以褐煤为主，其次为泥炭，并有少量年轻烟煤。

煤炭是世界上分布最广的化石能源资源，主要分为烟煤、无烟煤、亚烟煤和褐煤四大类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国（25%）、苏维埃加盟共和国（23%）和中国（12%）。此外，澳大利亚、印度、德国和南非四国的煤炭产量占世界总产量的29%，已探明煤炭储量是石油储量的63倍以上。世界上煤炭储量丰富的国家也是煤炭大国。