煤矿的基本知识教学提纲.ppt
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1、煤矿的基本知识1.煤的简介煤的简介煤煤是是古古代代植植物物埋埋藏藏在在地地下下经经历历了了复复杂杂的的生生物物化化学学和和物物理理化学变化逐渐形成的化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产固体可燃性矿产。俗称。俗称煤炭。煤炭。成分:成分:u主主要要由由碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、硫硫和和磷磷等等元元素素组组成成,碳碳、氢氢、氧氧三三者者总总和和约约占占有有机机质质的的9595以以上上,是是现现代代社社会会中中非非常常重重要要的常规能源的常规能源 碳碳是是煤煤中中最最重重要要的的组组分分,其其含含量量随随煤煤化化程程度度的的加加深深而而增增高。高。u泥炭泥炭 50506060u褐煤褐煤 60607070u烟
2、煤烟煤 74749292u无烟煤无烟煤 90909898常见煤的种类常见煤的种类无烟煤无烟煤泥炭泥炭褐煤褐煤烟煤成煤的两个阶段:1 1、炭泥化阶段炭泥化阶段 2 2、煤化作用阶段、煤化作用阶段 (成岩过程成岩过程 变质变质过程过程)。2.煤的形成煤的形成堆积在水体中的植物遗体泥炭腐泥褐煤烟煤无烟煤在地表常温在地表常温常压下常压下泥炭化作用泥炭化作用腐泥化作用腐泥化作用盆盆地地基基底底下下降降埋埋藏藏至至地地下下深深部部成成岩岩作作用用变质作用变质作用温度压力上升温度压力上升冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存天然气天然气泥炭化作用泥炭化作用u指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥
3、炭的过程。腐泥化作用腐泥化作用u指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。u腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。成岩作用成岩作用u指经过一系列的物理、化学(或生物)变化过程使松散沉积物固结形成沉积岩石的作用,3.煤炭的重要作用煤炭的重要作用煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料。根据世界能源委员会的评估,世界煤炭可采资源量达4.84104亿吨标准煤,占世界化石燃料可采资源量的66.8第一次科技革命(工业革命)18世纪60年代 蒸汽机的发明第二次科技革命(19世纪70年代)电力的广泛应用衡量生活水平统一度量衡量生活水平统一度量 人均能耗:每人每年的能源平均消耗量人均能耗:
4、每人每年的能源平均消耗量 t (人(人年),是衡量国家经济年),是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标。发展和人民生活水平的综合指标。国家国家美国美国苏联苏联西德西德英国英国法国法国日本日本中国中国世界平均世界平均t/(Pa)12.65.95.75.45.14.51.21.2煤炭的重要地位煤炭的重要地位维持最低生活需要:维持最低生活需要:0.4 t 标准煤标准煤丰衣足食的现代化生活丰衣足食的现代化生活:1.2 1.6 t 标准煤标准煤 高级现代化生活高级现代化生活:2 3 t 标准煤。标准煤。煤炭在国内的地位煤炭在国内的地位煤炭储量:我国含煤面积约55万km2,2002年底探明可直接利用的
5、储量为1886亿t,按年产19亿t,可采100年我国煤炭占一次能源结构的70%左右,我国石油、天然气等资源有限,趋于枯竭。煤炭在世界一次能源消费中所占比重为26.5%,低于石油所占比重37.3%,高于天然气所占比重23.9%)能源构成(已探明储量):煤占96%,油、气仅占4%水电、核能,近几十年发展不能从根本上解决中国能源问题水资源有限且南北不平衡核能放射性污染,仍存在争议煤炭还是重要的工业原料从煤中可以提取200多种产品。(煤化工、煤变油)中国能源消耗构成中国能源消耗构成年度年度消费(消费(%)煤煤石油石油天然气天然气水利水利核能核能195096.720.910.032.330197081.
6、5614.141.233.060198069.5023.752.983.770199074.2019.002.004.800200069.4019.902.806.901202068.0014.405.408.503.7煤炭是我国的主要能源煤炭是我国的主要能源中国煤炭工业的发展中国煤炭工业的发展年份年份产量(亿产量(亿t)年份年份产量(亿产量(亿t)19490.32420009.9919796.3554200111.06199010.79200213.93199512.92200316.4199613.74200418.6199713.25200521199812.33200623.25199
7、910.44200725.5中国煤炭资源分布中国煤炭资源分布除上海外,各省和自治区均有,除上海外,各省和自治区均有,北部占探明储量的北部占探明储量的86%,南部占探明,南部占探明储量的储量的14%储量超过储量超过1千亿千亿t的省:的省:陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽储量超过了储量超过了5000亿亿t的省的省:新疆、内蒙、山西新疆、内蒙、山西煤炭开采煤炭开采煤层介绍煤层介绍煤层分类 a.按厚度分0.3-0.5m 极薄煤层0.5-1.3m 薄煤层1.3-3.5m 中厚煤层3.5-8.0m 厚煤层 8m 巨厚煤层b.按倾角分45 急倾斜煤层稳定煤层:
8、全区均可采,煤层厚度变化不大或有一定规律性;较稳定煤层:煤厚有相当变化,大多可采,局部不可采;不稳定煤层:煤厚变化大,分岔、尖灭、增厚、变薄时有出现;极不稳定煤层:常呈透镜状、断续分布、仅局部可采。c.按稳定性分煤煤层层厚厚度度及及其其变变化化是是影影响响煤煤矿矿开开采采的的主主要要地地质质因因素素之之一。一。煤层厚度级不同,采煤方法亦不同。煤层厚度级不同,采煤方法亦不同。煤煤层层发发生生分分岔岔、变变薄薄、尖尖灭灭等等厚厚度度变变化化,则则直直接接影影响响煤炭储量平衡和煤矿正常生产煤炭储量平衡和煤矿正常生产。煤炭的开采煤炭的开采根据煤层的赋存情况(厚度、埋藏深度等)和开采技术条件露天开采7%
9、-8%地下开采(矿井开采)92%-93%露天开采露天开采露天开采露天开采应用条件:煤层厚度大、煤层裸露与地表或埋藏浅特点:优点机械化程度高产量大,一般可达5001200万吨,有的可达5000万吨;劳动效率高,一般为3.028.0吨/工,是井工开采的数倍,有的达到数十倍成本低,大约是井工开采的50%资源回收率高,达90%以上作业空间不受限制;木材、电力消耗少;建设速度快,产量有保证,生产安全,劳动条件好;u缺点缺点u受天气影响大受天气影响大u需要进行大量的基建剥离,基建投资较大需要进行大量的基建剥离,基建投资较大u占用土地多,矸石占地面积大,污染环境;占用土地多,矸石占地面积大,污染环境;u对矿
10、床赋存要求严格对矿床赋存要求严格凡是煤田浅部有露天开采条件的,应根据凡是煤田浅部有露天开采条件的,应根据经济合理剥采比经济合理剥采比优先选优先选择露天开采择露天开采剥采比剥采比每采一吨煤需要剥离岩石量的体积量每采一吨煤需要剥离岩石量的体积量经济合理剥采比经济合理剥采比按剥采比开采的煤炭成本不大于用地下开采的按剥采比开采的煤炭成本不大于用地下开采的煤炭成本煤炭成本例如:最大经济合理剥采比:褐煤例如:最大经济合理剥采比:褐煤 6 m6 m3 3/t/t 烟煤烟煤 8 m8 m3 3/t/t矿井开采矿井开采煤田、矿区、井田1、煤田:由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带称(自然形成)。2、矿区:开发煤田
11、形成的社会组合称矿区3、井田:划分给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。煤田,面积大,储量多,大到数百、数千平方公里,多到数亿、数百亿吨。小的,可以由一个矿区开发,大的可以由几个矿区开发,有时,一个矿区还可以开发多个煤田。矿井开采矿井开采矿井开采开拓方式开拓方式开拓方式开拓方式立立 井井斜斜 井井平平 硐硐综综 合合单水平单水平多水平多水平上下山上下山上上 山山上下山上下山混混 合合分层大巷分层大巷集中大巷集中大巷分组集中分组集中大大 巷巷立井开拓立井开拓立井开拓立井开拓井田开拓矿井系统井田开拓矿井系统立井开拓立井开拓各个巷道的作用:主井:用于提升煤炭,有时兼作回风用的立井,称主立井,简称主井
12、。副井:用于矿井辅助提升,兼作进风用的立井,称副立井,简称副井。风井:专门用于回风用的立井,称回风立井,简称风井。井底车场:位于井筒附近,联结主、副井及开采水平主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称,是联结井下运输和井筒提升的枢纽。主石门:位于开采水平,与煤层走向直交或斜交,联结井底车场和开采水平主要运输巷道,主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。运运输输大大巷巷:位位于于开开采采水水平平,与与煤煤层层走走向向基基本本平平行行,和和主主石石门门及及采采区区上上、下下山山直直接接相相连连,主主要要服服务务于于开开采采水水平平煤煤炭炭运运输的水平巷道。输的水平巷道。回回风风大大巷巷 :位位于于开开采采
13、水水平平上上部部,与与煤煤层层走走向向基基本本平平行行,和和回回风风石石门门及及采采区区上上山山直直接接相相连连,为为开开采采水水平平回回风风服服务务的的水水平巷道。平巷道。回回风风石石门门 :位位于于开开采采水水平平上上部部,与与煤煤层层走走向向直直交交或或斜斜交交,联结回风大巷和风井,为开采水平回风服务的水平巷道。联结回风大巷和风井,为开采水平回风服务的水平巷道。立井开拓立井开拓掘进顺序掘进顺序掘进顺序掘进顺序掘进顺序主主井井副副井井井底井底车场车场主石门主石门运输大巷运输大巷回风大巷回风大巷回风石门回风石门风风井井采区准备巷道采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采煤工作面采煤工作面采区采区
14、采采 区区立井开拓立井开拓生产、通风系统新鲜风流污风风流污风风流煤煤煤煤 流流流流主主井井副副井井井底井底车场车场主石门主石门运输大巷运输大巷回风大巷回风大巷回风石门回风石门风风井井采区准备巷道采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采煤工作面采煤工作面采区采区 采采 区区立井开拓特点立井开拓特点优点1)辅助提升能力大;2)主井采用大断面时,可安装两套提升设备,能力大;3)管线短,井筒短,辅助工作容易;4)可以通过特殊岩层;缺点施工困难,地面设施复杂,井底车场布置复杂,投资大等,与斜井相对应。适合条件煤层埋藏较深、表土厚、或水文地质情况比较复杂、井筒需要特殊施工法施工,或多水平开采急缓倾斜的矿井。例如
15、:煤层埋藏深度超过400m,或有较厚冲击层,含水层、流砂层等特殊岩层,必须用立井斜井开拓斜井开拓片盘斜井片盘斜井是斜井开拓中最简单的开拓方式。每一阶段只能布置一个区段内的工是斜井开拓中最简单的开拓方式。每一阶段只能布置一个区段内的工作面,也叫整阶段连续式开采。多用于小型井。大、中型井的初期可作面,也叫整阶段连续式开采。多用于小型井。大、中型井的初期可用若干对片盘,后期建集中井。用若干对片盘,后期建集中井。斜井开拓斜井开拓集中斜井集中斜井(一般就叫斜井)(一般就叫斜井)斜井开拓特点斜井开拓特点片盘斜井优点:地面建筑简单,井巷工程量小,投产快,增产潜力大,技术经济指标较好。缺点:井口分散,占地多,
16、接序紧张。适合条件煤田位于浅部,露头发育,表土不厚(2030m)水文地质条件简单,地质构造简单。斜井开拓特点斜井开拓特点集中斜井(对比立井)优点1)掘进施工简单,速度快;2)地面建筑、井筒装备、井底车场简单,提升绞车小;3)第一水平石门长度短,采用中央采区时,出煤快;4)投资少,建井期短;5)延深方便,对生产干扰少;6)采用皮带提升时,能力大,可采用自动控制,并可多水平提升;缺点1)同样的开采深度,斜井比立井长,辅助经营费用多,如排水通风、供电、水气、设备线长度等。2)采用绞车提升时,能力小,钢丝绳磨损严重。3)辅助提升能力小,若过长,需多段,管理复杂,能力小;4)难以通过特殊岩层。适合条件煤
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