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《采煤概论》讲义第一章：煤炭工业基本概况第二章：煤矿地质李志华绪论煤炭是现代世界五大能源（石油、煤炭、天然气、水电、核能）之一。我国是世界煤炭储量丰富的国家之一，煤种齐全，分布面积广。历史记载：我国是世界上开发、应用煤炭最早的国家之一。《采煤概论》是一门系统介绍煤炭工业概况、煤矿生产建设专业技术知识的课程。课程的内容主要包括煤矿地质基础知识、井田开拓、井巷工程和采煤方法专业基础知识，矿井通风与煤矿安全等方面知识。第一章：煤炭工业基本情况第一节：世界煤炭工业概况能源对一个国家及其世界经济地位的发展具有极其重要的战略意义，人均能源消耗量的多少标志着一个国家人民生活水平的高低。目前，世界59亿人口中的1/4生活在发达国家，其能源消耗量占世界总能耗的2/3，而不发达国家对能源的需求在迅速上升并将伴随着人口的增长而增长。目前，世界探明的煤炭储量估计为1.083万亿吨，按目前的煤炭开采、消费水平计算，可供开采200年以上。世界煤炭可采储量的60%集中在美国（25%）、俄罗斯（23%）和中国（12%），澳大利亚、印度、德国和南非4个国家共占29%。第二节：中国煤炭工业概况一、煤炭资源中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50%左右。在中国南方，煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省，这三省煤炭资源量之和占中国南方煤炭资源量的90%以上；探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。二、煤炭产量组成及主要矿区1、煤矿的生产状况我国是世界第一产煤大国，已查明资源储量1万亿吨，居世界第三位。在查明资源储量中，晋陕蒙宁占67%；新甘青、云贵川渝占20%；其他地区仅占13%。我国的煤炭生产主要包括三种经济类型的煤矿，即国有重点煤矿、地方煤矿和乡镇煤矿。。“十五”期间，全国煤炭产量增长了69.7%，百万吨死亡率下降了39.2%。2005年，全国煤矿百万吨死亡率2.711。其中，国有重点煤矿0.919，国有地方煤矿1.993，乡镇煤矿5.158。2、我国主要的大型矿区“十一五”煤炭工业发展方针是：要以煤炭整合、有序开发为重点。对中小煤矿实施整合改造，实现资源、资产、技术、人力等生产要素的整合和重组。在大型煤炭基地内，一个矿区原则上由一个主体开发，推进企业整合。鼓励大型煤炭企业整合重组和上下游产业融合，提高产业集中度。发展的目标是：煤炭产量26亿吨，其中：大型煤矿产量14.5亿吨，比重占56%；中型煤矿产量4.5亿吨，比重占17%；小型煤矿数量控制在1万处，产量控制在7亿吨以内，比重占27%。原煤入选13亿吨，入选率50%。重点建设10个千万吨级安全高效现代化矿井。2006年，国家将以45个煤炭规划矿区为重点推进建设神东、晋北、晋东、蒙东、云贵、河南、鲁西、晋中、两淮、黄陇、冀中、宁东、陕北等13个大型煤炭生产基地。１３个大型煤炭基地产量将达到２２．４亿吨，占全国总产量的８６％。三、煤炭消费需求1、能源消费结构从整个世界的能源消费结构中，石油占主导地位，但在我国的能源消费结构中煤炭始终是占主导地位。2、目前我国的经济特点决定煤炭行业发展我国经济发展的阶段性特点和煤炭在我国一次能源消费中占据主导地位的特点，决定了中国煤炭行业的发展不同于发达国家，仍具有明显的成长性特征。3、煤炭主要消费的四大行业电力、钢铁、建材和化工四个行业是煤炭的主要消费行业，其中电力占49%，钢铁占13%，建材占17%，化工占6%。第三节：煤炭工业发展面临主要问题及对策一、现状和主要问题现状：改革开放以来，我国煤炭生产开发速度加快，煤炭产量持续增长，“十五”期间煤炭产量增长了近10亿吨，2006年全国煤炭产量23.25亿吨，2007年达到25.23亿吨；煤炭生产技术水平逐步提高，产业结构调整取得重大进展，煤矿安全生产条件有所改善；煤炭加工转化、资源综合开发利用和矿区环境治理日益得到重视和加强，为国民经济和社会发展发挥了重要的保障作用。但是，由于深刻的经济、社会和历史根源，我国煤炭生产开发仍面临许多问题，需要我们迅亟采取对策。主要问题：1、资源保障程度偏低，有效供给能力不足2、产业集中度低，产业结构不合理3、对煤炭生产开发缺乏统一规划4、煤炭资源生产开发过程中的浪费和破坏问题仍然十分严重5、煤矿安全形势仍然较为严峻6、煤矿从业人员的合法权益尚未得到全面和有效的保护7、煤炭生产科技水平亟待进一步提高8、资源综合开发利用水平低，生产矿区生态环境污染和破坏严重9、行业管理弱化，对生产开发的监督管理力度有待加大10、煤炭法治建设和国外发达产煤国家相比仍然差距不小对策：1、加强煤炭资源勘查，提高资源保障能力2、加快结构优化调整，提高产业集中度3、完善煤炭规划制度，通过科学规划来体现科学发展观要求4、整顿资源勘查开采秩序，遏制资源浪费和破坏5、大力完善煤矿安全管理制度6、加大对煤矿从业人员权益的保护力度7、加大科技投入，提高煤炭生产科技水平8、健全资源综合利用和环境保护的有关立法规定和政策要求9、理顺监督管理体制，强化煤炭行业管理10、加强煤炭法治建设，实现“依法治煤”第二章煤矿地质知识第一节：地壳运动及地质年代第二节：煤的形成及附存特征第三节：煤田地质勘探及储量第四节：煤层的埋藏特征与地质构造第五节：矿图基本知识第一节：地壳运动及地质年代一、地壳的物质组成1、地壳基本特征地球组成分为：地核、地幔和地壳。地壳是指地球表面及其以下的坚硬岩层形成的薄壳。煤及各种矿产资源都赋存在地壳中。2、地壳物质组成地壳是由岩石组成，而岩石则由矿物组成，矿物是由一种或多种元素组合而成。目前人们发现的元素已达一百多种。地壳中重量百分比最大的10种主要元素的顺序是：O＞Si＞Al＞Fe＞Ca＞Na＞K＞Mg＞Ti＞H。岩浆岩沉积岩变质岩岩石（1）岩浆岩：由高温熔融状态的岩浆喷出地表或侵入地壳的上部逐渐冷却、凝固而形成的岩石。又称火石岩。基本特征：成块状结构，不含生物化石。（2）沉积岩：是由于暴露于地表的原有岩石或生物遗体，经外力地质作用，在适当的条件下逐渐沉积下来，形成各种沉积物。基本特征：岩层具有明显的层状结构，岩层中可含大量的生物化石。（3）变质岩：是地壳内已形成的岩浆岩、沉积岩，受到高温、高压作用或岩浆侵入，使原有岩石的矿物成分、结构发生部分或全部变化而形成的一种新岩石。基本特征：即具有一定的继承性，又在矿物成分与结构上具有不同的特点。二、地质作用在漫长的地质年代中，由于自然动力所引起的地壳物质组成、内部构造和地壳形态变化与发展的作用。•1.内力地质作用：由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，它包括地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用等。•2.外力地质作用：它作用在地壳表层，主要是由地球以外的太阳辐射能、日月引力能等引起的大自然物理和化学变化的各种地质作用。按其作用方式可分为：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩。三、地质年代及地层为了便于研究，通常根据地壳运动及古生物的发展，把地球的历史进化过程划分为宙、代、纪、世、期、时六个地质年代单位。在各个地质年代中，都有相应特征的岩层形成特定的地层。地层一般是指某一地质年代形成的一套成层状的岩层。将地层按形成的不同地质年代单位划分为不同的分层单位，称为地层单位。以形成地层时间为主要划分依据的地层单位，称为年代地层单位。年代地层单位与地质年代单位相对应，从大到小依次分为宇、界、系、统、阶、时间带六个等级。第二节煤的形成及赋存特征一、煤的形成1）、煤的形成煤----是地质历史上植物残体堆积、被岩层覆盖，长期高温高压，炭化演变后形成的黑色可燃化石。煤炭变质至今经历了亿年的演变过程，我区的成煤地质年代主要是古生代和中生代，（侏罗纪1.4亿年、石炭纪2.7亿年、二叠纪2.3亿年）。由此说明煤是由古代植物遗体经漫长的地质时期，在地质作用下演变而形成的。煤的形成可分为泥炭化阶段、煤化阶段和变质阶段。即：植物遗体——腐泥——泥炭——褐煤——烟煤——无烟煤2）煤的形成条件1、植物的大量繁殖。2、温暖潮湿的气候。3、适宜的古地理环境。4、地壳运动的配合。二、煤系煤系是指在一定的地质时期内，形成一套含有煤层并具有成因联系的沉积岩系。煤系命名有多种方式，最常采用的是按形成的地质年代命名。如我国山西大同的侏罗纪煤系。由于积聚条件不同，各煤系有很大差别，分布范围小的仅有几平方千米，大的可达几十万平方千米，煤系的厚度有几十米到几千米，单个煤层厚度有几厘米到一、二百米，而含煤层数可有一到几十层。三、煤的性质（一）煤的物理性质1.颜色：是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。一般随煤化程度的提高而逐渐加深。2.光泽：是指煤的表面在普通光下的反光能力。3、密度：是指自然状态下单位体积煤的质量。4、硬度：是指煤抵抗外来机械作用的能力。5、脆度：是煤受外力作用而破碎的程度。（二）煤的化学组成1、碳2、氢3、氧4、氮5、硫6、磷四、煤的工业分类（一）常用的煤质指标评价煤质的主要指标包括：水分W、灰分A、挥发分V、胶质层厚度Y、发热量Q、含矸率。1、水分：煤中水分有内在水分（吸附或凝聚在煤内部毛细孔中的水分）和外在水分（在煤的开采、运输过程中降尘和洗选过程存留在煤表面的水分）。2、灰分；是指煤完全燃烧后，残余的不可燃固体物质。3、挥发分：是指在隔绝空气条件下，把煤加热到850-900℃.，在高温下分解出来的液态和气态物质。4、胶质层厚度：是指在隔绝空气条件下，将煤加热到一定温度，煤中有机质就开始分解软化，形成黏稠状胶质体的厚度。5、发热量：是单位质量的煤完全燃烧后所产生的全部热量。6、含矸率：是指矿井开采出来的煤炭中含有大于50㎜的矸石量的百分率。（二）煤的工业分类1、以煤的挥发份、黏结性、胶质层厚度为依据，我国现行《煤炭分类标准》(GB5751—1986）共分为14种29小类，即：无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤、褐煤。2、按照工业用途，煤又可以分为以下三类：（1）动力煤。动力煤主要是通过煤直接燃烧来利用其热量。（2）化工用煤。化工用煤多是对煤进行气化和回收炼焦时的副产品，仅从这种副产品中就可以提取几十种化工原料，如医药、糖精、汽油、塑料、橡胶等，煤也是生产化肥的主要原料。（3）炼焦煤。炼焦煤主要是把煤炼成焦炭，用焦炭冶炼钢铁第三节：煤田地质勘探及储量一、煤田地质勘探（一）煤炭地质勘探的任务煤炭地质勘探时应用各种地质勘探技术手段，为矿井设计、建设和生产提供可靠的地质资料。任务是：查明煤系地层构造、煤层赋存状况、煤炭储量和煤质、水文地质状况等。（二）煤田地质勘探阶段的划分煤炭工业建设一般分为远景规划、矿区总体设计和矿井设计3个阶段。各阶段对煤田地质勘探程度要求也不相同。煤田地质勘探按照循序渐进的原则，地质勘探相应地划分为预查、普查、详查和精查（勘探）4个阶段。（三）煤田地质勘探方法1、地质测量2、物探工程3、探掘工程4、钻探工程二、煤炭储量（一）煤炭储量是指地下埋藏的具有一定工业价值和经济研究具有开采价值的煤炭资源数量。（二）储量的分类•1）总储量：是指在勘探区或生产矿井井田技术边界范围内，通过物探、钻探、巷探和地质调查等手段查明，符合煤炭储量计算标准要求的全部储量。•2）能利用储量：指煤层的厚度、质量符合当前矿井开采技术经济条件的储量。•3）工业储量：在能利用储量中，可以作为设计和投资依据的那部分储量。A+B+C•4）可采储量：是指在工业储量中可以采出来的那部分储量。工业储量减去设计损失量，即为可采储量。•5）远景储量：指在能利用储量中，研究程度不足，只能做为地质勘探设计和矿区远景发展规划依据的那部分储量，不能作为矿区规划和建设的依据。其储量级别较低，大致相当于Ｄ级储量。第四节煤层的埋藏特征与地质构造一、煤层赋存条件煤层的赋存条件