《煤矿开采方法》教案

《煤矿开采方法》教案1绪绪绪绪论论论论一、我国煤炭资源分布我国是世界上煤炭产量最多的国家，2006年煤炭产量为23.5亿吨；煤炭资源丰富，全国绝大多数省市区都有不同数量的煤炭资源分布，已知的含煤面积约为55万平方公里，累计探明总储量为78223.4亿吨。仅次于俄罗斯，居世界第二位。据预测，我国煤炭资源远景储量为50592亿吨；保有储量为10025亿吨。仅次于俄罗斯、美国，居世界第三位。我国的三大聚煤期：石炭二叠纪、侏罗纪、第三纪。根据地质构造带为界，全国划分为五个聚煤区：1.华北聚煤区：包括山西、山东、河北、河南、甘肃、陕西、内蒙古大部、江苏北部、辽宁和吉林南部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的53％。2.西北聚煤区：包括新疆、青海、宁夏、内蒙古西部。其煤炭资源量占全国33％。3.东北聚煤区：包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部。其煤炭资源量占全国8％。4.华南聚煤区：包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、重庆、江西、福建、江苏和安徽南部、四川和云南大部。其煤炭资源量占全国5.9％。5.滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、四川和云南西部。煤炭资源量占全国0.1％。二、煤炭资源赋存的主要特点1.成煤地质年代长。从早古生代至第四纪，均有煤炭沉积。具有工业价值煤层形成始于早石炭世，成煤期自老到新有：早古生代、早石炭世、早二叠世、石炭二叠纪、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、白垩纪、第三纪、第四纪等十一个地质年代。2.地质构造多，煤层赋存条件多样按煤层厚度分：薄煤层占17.36％，中厚煤层占37.84％，厚煤层占44.80％。按煤层倾角分：缓倾斜煤层占85.95％，倾斜煤层占10.16％，急倾斜煤层占3.89％。我国资源赋存特点是缺油、少气、富煤。全国石油、天然气探明储量仅占化石能源探明储量的6%，其余94%为煤炭。煤炭1000米以浅保有储量约1万亿吨，其中探明可采储量1145亿吨。煤层气35万亿立方米。按目前生产和消费水平，可以开采使用100年以上。而石油可采储量只有38亿吨，可采年限仅20年；天然气总资源量为38万立方米，探明剩余可采储量可开采37年。三、煤的形成在显微镜下观察，可以发现：煤是由高等植物转化而来的。1．成煤植物：植物分为低等植物和高等植物。由低等植物形成的煤称为腐泥煤；由高等植物形成的煤称为腐植煤。目前开采主要是腐植煤。《煤矿开采方法》教案22．成煤作用：煤由植物经过漫长极其复杂生物化学、物理化学作用转变而成的。成煤作用分为两个阶段：泥炭化阶段、煤化阶段。四、成煤的必要条件1．植物条件：植物是成煤的原始物质。2．气候条件：潮湿、温暖的气候是成煤的必要条件。3．地理条件：发生大面积沼泽化的自然条件。4．地壳运动条件：地壳大幅度快速下沉。五、煤的工艺性质1．煤的工业分析：煤的工业分析是评价煤质的基本依据。包括测定煤的水分、灰分、挥发分和计算固定碳等四个项目。①水分：分为内在水分和外在水分。外在水分很容易蒸发。②灰分：煤燃烧后的残留物质。灰分是煤中的有害物质，灰分越高，煤质越差。按照灰分高低将煤分为六级。特低灰煤（小于5.00％）、低灰分煤（5.01～10.00％）、低中灰煤（10.01～20.00％）、中灰分煤（20.01～30.00％）、中高灰分煤（30.01～40.00％）、高灰分煤（40.01～50.00％）。③挥发分：反映煤中有机质性质，煤的变质程度。④固定碳：焦渣减去灰分。2．粘接性：它是评价焦煤、动力煤的主要指标。包括粘接指数、胶质层最大厚度、奥－阿膨胀度。3．煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧产生的热量。按照煤的发热量高低将煤分为六级。低热值煤（8.50～12.50MJ/kg）、中低热值煤（12.51～17.00MJ/kg）、中热值煤（17.01～21.00MJ/kg）、中高热值煤（21.01～24.00MJ/kg）、高热值煤（24.01～27.00MJ/kg）、特高热值煤（大于27.00MJ/kg）。六、最新煤炭分类国家标准：将煤炭分为14类。分别是：无烟煤（WY）、贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、瘦煤（SM）、焦煤（JM）、1/3焦煤（1/3JM）、肥煤（FM）、气肥煤（QF）、气煤（QM）、1/2中粘煤（1/2ZN）、弱粘煤（RN）、不粘煤（BN）、长焰煤（CY）、褐煤（HM）。七、煤层分类1．煤层按厚度分类①薄煤层：地下开采厚度在1.3m以下，露天开采在3.5m以下的煤层。②中厚煤层：地下开采厚度在1.3m～3.5m，露天在3.5m～10m的煤层。③厚煤层：地下开采厚度在3.5m以上，露天在10m以上的煤层。2．煤层按倾角分类《煤矿开采方法》教案3①近水平煤层：地下开采倾角在8º以下，露天倾角在5º以下煤层。②缓倾斜煤层：地下开采倾角在8º～25º，露天倾角在5º～10º煤层。③倾斜煤层：地下开采倾角在25º～45º，露天倾角在10º～45º的煤层。④急倾斜煤层：地下或露天开采倾角在45º以上的煤层。3．煤层按稳定性分类①稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显，煤层结构简单或较简单，全区可采或基本可采的煤层。②较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，变化规律较明显，煤层结构简单至复杂，全区可采或大部分可采，可采范围内厚度变化不大的煤层。③不稳定煤层：煤层厚度变化较大，变化规律不明显，煤层结构较复杂至复杂煤层。④极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星的煤层。4．煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类⑴硬煤（含无烟煤、烟煤）⑵褐煤⑶泥炭。①无烟煤:含碳量90％～98％，煤化程度较高，挥发分低，密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时多不冒烟。②烟煤：含碳量75％～90％，煤化程度低于无烟煤高于褐煤，特点是挥发分产率范围宽，不结焦与强结焦均有，燃烧时有烟。③褐煤：含碳量60％～75％，煤化程度低，特点是外观多为褐色，光泽暗淡，含有较高内在水分和不同数量腐植酸。④泥炭：含碳量50％～60％，高等植物遗体，在沼泽中经泥炭化作用形成的一种松散富含水分的有机质堆积物。八、煤炭开采带来的主要问题1．资源有限，不可再生。2．开采利用过程中带来的环境污染与生态破坏。3．开采与利用的经济效益和社会效益。4．煤炭开采中的安全问题。5．煤炭工业的可持续发展问题。九、我国煤炭工业发展历程煤炭的用途：工业动力、火力发电、化学工业原料、民用燃料。我国煤炭开采历史悠久，距今有6800+/-150年的历史。公元前2700年黄帝时代，中国出现了早期的采矿业，春秋战国时期（公元前500年）煤炭成为重要商品；17世纪中叶，宋应星编著了世界上第一部记录煤炭开采的技术著作《天工开物》。1949年全《煤矿开采方法》教案4国煤炭产量为0.32亿吨，2002年全国原煤产量为13.93亿吨。其中：国有重点煤矿生产7.12亿吨，国有地方煤矿生产2.63亿吨，乡镇煤矿生产4.18亿吨；2004年全国原煤产量达到19亿吨；2006年全国原煤产量达到22.5亿吨。我国煤炭开采技术经历了七个阶段：手镐采煤—风镐采煤—爆破采煤—普通机械化采煤（普采）—高档普通机械化采煤（高档普采）—综合机械化采煤（综采）—综合普通机械化放顶煤采煤（综放）。2005/2006年我国能源生产、消费构成。据专家分析，2050年我国能源结构中煤炭仍将占50%以上。十、教学重、难点与学习方法1．教学重、难点§1井田开拓基本知识：井田内再划分、矿井储量、生产能力和服务年限§2井田开拓方式：平峒、斜井、立井、综合开拓；井筒形式分析与选择。§3井底车场：井底车场调车方式及通过能力、井底车场形式及其选择。§4井田开拓的基本问题：井筒的数目及位置、开采水平的划分、开采顺序、采掘关系与三量管理、水平大巷布置、矿井开拓延深、矿井技术改造。§5采煤方法概述：采煤方法概念及其分类、采煤方法的选择、采煤方法发展方向。§6采煤工作面矿山压力基本规律（选）：矿山压力基本概念、采煤工作面围岩移动特征、采煤工作面矿山压力显现规律。§7缓斜倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统：单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采煤系统、煤层群走向长壁采煤法采煤系统、采区车场形式。§8近水平煤层走向长壁采煤法采煤系统（选）：井筒数目及位置、开采水平划分。§9长壁采煤法采煤工艺：炮采工艺、普采工艺、综采工艺、其他条件下机采工艺、倾斜长壁采煤法采煤工艺特点、采煤工艺特殊技术措施、采煤工艺方式选择。§10采煤工作面生产技术管理：生产组织管理、技术管理、质量管理、安全管理。§11厚煤层放顶煤采煤法(选):基本特点及类型、放顶煤支护设备、放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎规律、放顶煤采煤工艺、厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望。能源生产/消费构成单位05年06年标准煤国内生产总量以能源生产总量为100万吨100100煤炭%68.5/65.370.7/66.1石油%19.4/24.317.2/23.4天然气%3.3/2.73.2/2.7水力发电%8.7/7.78.9/7.8《煤矿开采方法》教案5§12急斜煤层采煤法：开采特点、采区巷道布置方式、走向长壁采煤法、伪斜柔性掩护支架采煤法、水平分段放顶煤采煤法、水平分层及斜切分层采煤法、仓储采煤法。§13柱式采煤法(选):柱式采煤工艺、柱式采煤法特点及适用条件。§14其他采煤法(选):“三下一上”采煤方法、水力采煤法、水砂充填采煤法、深井采煤、煤炭地下气化。§15矿井开采设计：设计依据、程序和内容、设计方法、矿井开拓设计示例。§16采区方案设计：采区设计依据、程序、步骤和内容、采区参数的确定。§17采区车场轨道线路设计：轨道线路设计基础、采区下、中、上部车场设计。§18采区峒室设计：采区煤仓、采区绞车房、采区变电所、采区水泵房设计。2．学习方法煤矿开采技术课程要求理论联系实际，注重培养分析问题和解决问题的能力。主要学习方法：认真学习书本知识，记好笔记；积极参加实习实训；独立完成课程设计。复习思考题1．名词解释：①薄煤层②中厚煤层③厚煤层④近水平煤层⑤缓倾斜煤层⑥倾斜煤层⑦急倾斜煤层。2．我国三大聚煤期和五个聚煤区域。3．我国煤炭资源赋存的特点。4．我国的开采技术经历的七个阶段。5．最新煤炭分类国家标准。6．煤炭开采带来的主要问题。§1井田开拓基本知识§1.1矿井生产概况一、基本概念1.煤田：在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成基本连续的大面积含煤地带。2.矿区和矿区开发开发煤田形成的社会组合，成为矿区。根据煤炭储量、赋存条件、煤炭市场需求量、投资环境等情况，确定矿区规模，划分井田，规划井田开采方式、规划矿井或露天矿建设顺序、确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模、建设过程等，总称为矿区开发。3.井田：在矿区内，划归给一个矿井开采的部分煤田。二、矿井巷道矿井井巷按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。《煤矿开采方法》教案61．垂直巷道立井——有直接通达地面出口的垂直巷道，一般位于井田中部。暗立井——没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备。溜井——担负自上而下溜放煤炭或矸石任务的暗井。2．倾斜巷道斜井——有直接出口通达地面的倾斜巷道。暗斜井——没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的斜巷。上山——无直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的斜巷。下山——位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。3．水平巷道平硐——有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。石门——和煤层走向正交或斜交的水平岩石巷道。煤门——开掘在煤层中并与煤层走向垂直或斜交的水平巷道。平巷——没有出口直接通达地表，沿煤层走向开掘的水平巷道。根据巷道服务范围及其用途，矿井巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三类。⑴开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。⑵准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。⑶回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。三、矿井生产系统矿井生产系统是指在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是矿井安全生产的基本前提和保证。矿井生产系统包括井下生