1我国厚煤层开采现状

1我国厚煤层开采现状§1.1能源的重要性§1.2我国能源现状§1.3我国煤炭资源基本特征§1.4我国煤炭资源开采现状§1.5我国厚煤层开采的主要方法2§1.1能源的重要性一次能源可再生能源太阳能海洋能地热能风能水能生物质能非可再生能源石油煤炭核能化学能天然气3§1.1能源的重要性二次能源汽化燃料汽油电能4§1.1能源的重要性能源是国家经济发展的基础人类赖以生存的五大要素之一（阳光、空气、水、食物、能源），也是21世纪的热门话题。社会的进步和发展离不开能源过去的200多年，煤炭、石油、天然气极大地推动了人类社会的发展；伴随着资源日益枯竭，环境不断恶化，水资源遭到破坏等。进入21世纪后，新能源研究然而新的可再生能源系统的建立，是一个长期的过程，要想使其成为能源开发与消费的主体，至少需要数十年，甚至上百年的时间。目前世界范围内，仍然以化石能源为主其在能源消费总量构成中占90％以上。相当长的时期内，化石能源的开采与利用仍然是能源开发与消费的主体，并占有统治地位。5§1.1能源的重要性我国是世界上能源开采与消费的大国能源消费量占世界总消费量的10%以上，仅次于美国，居世界第二。人均商品能源消费甚低约为世界平均值的二分之一，美国的十分之一。我国以往经济增长主要是依靠投资和消耗大量能源但投资对经济增长的贡献已经开始下降。我国的经济结构不够合理高能耗工业过多，能源的浪费严重，能源效率低，能耗高。合理利用与开发能源促进经济发展是我国今后能源战略的主要内容之一。降低能耗，充分发挥能源效率，走集约化发展的道路。6§1.2我国能源现状在当今的世界能源结构中，煤炭资源储量丰富，而石油、天然气相对贫乏。中国更是一个富煤贫油的国家。煤炭是我国最主要的能源。我国常规能源（包括煤、油、气和水能，按使用100年计算）探明总资源量中：煤炭占87.4%，石油占2.8%，天然气占0.3%,水能占9.5％。7§1.2我国能源现状2013年能源生产结构为：原煤占75.6%，原油占8.9%，天然气占4.6%，水电、核电、风电等占10.9%；能源消费结构为：煤炭占66.0%，石油占18.4%，天然气占5.8%，水电、核电、风电等占9.8%。2013年能源生产结构天然气,4.60%原油,8.90%水电、核电、风电,10.90%煤炭,75.60%2013年消费生产结构天然气,5.80%石油,18.40%水电、核电、风电,10.90%煤炭,66.00%8§1.2我国能源现状核能：由于核电基本建设投资昂贵，因此在未来二三十年内，在人口多、国土广的我国，核能不可能在能源结构中占较大比例，但在一次能源缺口较大而交通运输又很紧张的地区发展核电站有其突出的优势。9§1.2我国能源现状水能资源：预计全国蕴藏量达6.76亿kw，可能开发达3.78亿kW(年发电量19000亿kW·h)，占世界首位。但大部分集中于西南地区，占67.8%，其次中南为15.5%，而后为西北占9.9%，华东占3.6%，东北占2%，华北占1.2％。目前，我国水资源开发利用仅7.8%，世界平均为20%，其中美国达39%，主要原因是水电建设投资大，工期长（相对于火力发电）。10§1.2我国能源现状新能源与可再生能源：国家经贸委制订的2000-2015年规划，将达到4300万t标煤。11§1.2我国能源现状太阳能：我国陆地每年接受太阳辐射能相当于2.4万亿t标煤，我国西部地区年均日照2000h，有人认为太阳能是未来能源的主流。12§1.2我国能源现状风能：我国风能资源理论总储量约32.26亿kW，陆地上储量为2.53亿kW。我国风能资源开发始于20世纪80年代初，至1999年底全国风电装机容量达26.79万kW,“十五”期间新增风电容量119.2万kW。其中有新疆、内蒙、吉林、黑龙江、河北、江苏、辽宁、广东和上海。13§1.2我国能源现状地热能：我国地热资源远景储量为1353.5亿t标煤，探明储量相当于31.6亿t标煤。我国地热资源以中低温地热为主。主要分布在四川、华北、松辽、苏北等地，可采资源量为18亿t标准煤。高温地热资源主要分布在云南、西藏、川西和台湾。14§1.2我国能源现状中国各种一次能源消费的百分率（%）世界范围的能源消费结构以油气优质燃料为主，占一次能源结构的64％。而我国以煤为主，占一次能源结构的65％以上（我国的煤炭在生产一次能源生产中占70％以上），而世界平均仅为26.2%，15§1.2我国能源现状我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，这是我国的能源特点所决定的，而且这种现状在今后相当长的一段时期内不会改变；预计到2050年，煤炭在我国一次能源结构中的比重将维持在65％左右。因此我国的能源开发必然重视煤炭资源的开发，研究煤炭开采的技术进步。煤炭是可靠、廉价和可洁净利用的能源，是通向未来能源系统的桥梁。16§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(l)分布广泛。在全国34个省级行政区划中，除上海和香港特别行政区外，都有不同质量和数量的煤炭资源，全国63％的县级政区中都分布着煤炭资源。(2)西多东少，北多南少。在我国5.06万亿t煤炭资源总量中分布在大兴安岭—太行山—雪峰山以西的晋、陕、蒙、宁、甘、青、新、川、渝、黔、滇、藏12个省的煤炭资源总量达4.50万亿t，占总量的89%，而该线以东的20个省只有0.56万亿t，仅占全国的11％。分布在昆仑山—秦岭—大别山一线以北的京、津、冀、辽、吉、黑、鲁、苏、皖、沪、豫、晋、陕、宁、甘、青、新等18个省的煤炭资源量达4.74万亿t，占全国总量的93.6%，而该线以南的14个省只有0.32万亿t，仅占总量的6.4％。17§1.3我国煤炭资源基本特征18§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(2)西多东少，北多南少。这种煤炭资源分布西多东少、北多南少的格局与我国地区的经济发达程度和水资源分布均呈逆向分布，使煤炭基地远离了消费市场，煤炭资源中心远离了消费中心，加剧了远距离输送煤炭的压力。由于矿区水资源贫乏，必然给煤炭生产、加工、运输等带来一系列困难，同时大规模采矿活动和加大用水，必然要使本来就脆弱的生态环境进一步恶化，也给煤矿开采带来困难。19§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(3)相对集中。我国煤炭资源除具有分布广泛，西多东少，北多南少的特点外，还有分布不平衡、某些地区相对集中的特点。以下11个省、自治区具有资源储量4.778万亿t，占全国煤炭资源总量的94.4%。新疆1.6万亿贵州0.186万亿内蒙古1.2万亿河北0.115万亿山西0.68万亿河南0.114万亿陕西0.29万亿安徽0.104万亿宁夏0.199万亿山东0.10万亿甘肃0.19万亿20§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(4)优质动力煤丰富。我国煤类齐全，从褐煤到无烟煤各个煤化阶段的煤都有赋存，能为各工业部门提供冶金、化工、气化、动力等各种用途的煤源。但各煤类的数量不均衡，地区间的差别也很大。21§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(5)煤层埋藏较深，适于露天开采的储量很少。据对全国煤炭保有储量的初略统计，煤层埋深小于300m的约占30%，埋深在300-600m的约占40%，埋深在600-1000m的约占30%。一般来说，京广铁路以西的煤田，煤层埋藏较浅，不少地方可以采用平峒或斜井开采，其中晋北、陕北、内蒙古、新疆和云南的少数煤田的部分地段，还可露天开采；22§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(5)煤层埋藏较深，适于露天开采的储量很少。京广铁路以东的煤田，煤层埋藏较深，特别是鲁西、苏北、皖北、豫东、冀南等地区，煤层多赋存在大平原之上，上覆新生界松散层多在200-400m，有的已达600m以上，建井困难，而且多需特殊凿井。同时，由于沉积环境和成煤条件等多种地质因素的影响，我国多以薄-中厚煤层为主，巨厚煤层很少。23§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(6)共伴生矿产种类多，资源丰富。我国含煤地层和煤层中的共生、伴生矿产种类很多。含煤地层中有高岭岩（土）、耐火黏土、铝土矿、膨润土、硅藻土、油页岩、石墨、硫铁矿、石膏、硬石膏、石英砂岩和煤层气等；煤层中除有煤层气（瓦斯）外，还有稼、锗、铀、钍、钒等微量元素和稀土金属元素；地层的基底和盖层中有石灰岩、大理岩、岩盐、矿泉水和泥炭等，共30多种，分布广泛，储量丰富。有些矿种还是我国的优势资源。24§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(6)共伴生矿产种类多，资源丰富。我国含煤地层和煤层中的共生、伴生矿产种类很多。我国煤炭开发企业以开采煤炭为主，因此对其共生、伴生的矿产资源研究得不多，开发利用很少。近年来虽然已开始重视，但终因起步晚，基础差，目前仅对常见矿产进行部分开发。而且开采出来的矿石，多处于粗加工阶段，离市场要求的高纯、超细、超白、改性、活化等目标，相差甚远。煤矿开发利用共生、伴生矿产资源的条件十分优越。25§1.3我国煤炭资源基本特征我国煤炭资源在地理分布上有如下特点：(7)煤矿开采条件差。我国煤矿的地质条件复杂，开采条件较差，在世界上产煤国家属中等偏下，露天开采量不到总量的5%，矿井平均开采深度超过400m，最深达1160m；国有重点煤矿高瓦斯和瓦斯突出的矿井占48%，有自燃发火危险的矿井占57.6%，粉尘爆炸危险的矿井占88.1％。同时我国煤矿的煤岩赋存条件也给高效安全开采带来困难：如薄煤层比例较大，煤层软、顶板软、底板软煤层较多，部分坚硬顶板煤层，地质构造多，煤层的连续性差，大倾角煤层比例较大，受到底板水、顶板水的威胁等。26§1.4我国煤炭资源开采现状我国煤矿开采属多种所有制共存，技术装备、管理水平参差不齐：既有世界先进的采煤工艺与装备的现代化矿井，也有近乎原始开采的小煤窑国有重点煤矿的装备和技术水平好些，但国有重点煤矿的煤炭产量仅占一半左右，我国近几年各类煤矿煤炭产量的结构变化见表1-4。近几年来，煤矿企业重组，严格审查与关闭不合格的小煤窑等，使国有重点煤矿的产量比重有所上扬，目前基本维持在一半左右。27§1.4我国煤炭资源开采现状对煤炭急剧增长的需求，也给煤炭资源的开采带来了巨大压力，尤其是关闭大量小煤矿后，国有重点煤矿的产量与安全压力很大。28§1.4.1煤矿开采学科及采煤方法(1)煤矿开采学科的形成与发展采煤方法从房柱式、连续采煤机房柱式逐步发展到长壁式为主或并重的格局，工作面的装备也从普通机械化发展到了综合机械化。同时采场矿山压力研究方面先后提出了“压力拱假说伙“悬梁假说”、“预成裂隙假说”、“铰接岩块假说”和我国的“砌体梁理论”等。29§1.4.1煤矿开采学科及采煤方法(1)煤矿开采学科的形成与发展在煤矿灾害防治等方面，针对不同的采煤方法提出了多种理论与防治技术。各个研究领域的发展极大地促进了煤矿开采学科的丰富和发展，目前已经形成了具有系统理论基础的技术科学。近些年来，在寻找学科的新起点，利用各种先进理论、技术、信息理论与技术等方面正在迅速崛起，形成了煤矿开采中许多边缘性研究方向。30§1.4.1煤矿开采学科及采煤方法(2)采煤方法现状我国煤层赋存条件复杂多样，开采技术条件各异，因而促进了采煤方法多样化发展；我国是世界上采煤方法种类最多的国家，但总的看可以分为壁式体系采煤法和柱式体系采煤法；世界各主要产煤国家，根据煤层条件和采煤技术的延续情况不同所采用的不同采煤方法比重也有所差别。31§1.4.1煤矿开采学科及采煤方法(2)采煤方法现状我国国有重点煤矿壁式体系采煤法的产量占95％以上；美国壁式采煤法占50%，连续采煤机房柱式开采41%；印度壁式采煤法小于5%，传统房柱式采煤法占65%，机械化房柱式开采占30%；俄罗斯壁式开采占86%；澳大利亚壁式开采占85%；南非房柱式占66.9%，壁式占3