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煤矿基本知识南桐技工学校煤碳开采1.煤炭简介2.煤炭的形成3.煤炭的重要地位4.煤炭开采①露天开采②矿井开采5.采煤方式6.矿井通风1.煤的简介•煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产。俗称煤炭。•成分：主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上，是现代社会中非常重要的常规能源•碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭50％～60％褐煤60％～70％烟煤74％～92％无烟煤90％～98％常见煤的种类无烟煤泥炭褐煤烟煤成煤的两个阶段：1、炭泥化阶段2、煤化作用阶段(成岩过程变质过程)。2.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常压下泥炭化作用腐泥化作用盆地基底下降埋藏至地下深部成岩作用变质作用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•泥炭化作用指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。•腐泥化作用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。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。•成岩作用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人均能耗：每人每年的能源平均消耗量t（人·年），是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标。国家美国苏联西德英国法国日本中国世界平均t/（P·a）12.65.95.75.45.14.51.21.2煤炭的重要地位维持最低生活需要：0.4t标准煤丰衣足食的现代化生活:1.21.6t标准煤高级现代化生活:23t标准煤。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）中国能源消耗构成年度消费（%）煤石油天然气水利核能195096.720.910.032.330197081.5614.141.233.060198069.5023.752.983.770199074.2019.002.004.800200069.4019.902.806.901202068.0014.405.408.503.7煤炭是我国的主要能源中国煤炭工业的发展年份产量（亿t）年份产量（亿t）19490.32420009.9919796.3554200111.06199010.79200213.93199512.92200316.4199613.74200418.6199713.25200521199812.33200623.25199910.44200725.5中国煤炭资源分布除上海外，各省和自治区均有，北部占探明储量的86%，南部占探明储量的14%储量超过1千亿t的省：陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽储量超过了5000亿t的省：新疆、内蒙、山西煤炭开采煤层介绍煤层分类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5°近水平煤层5°-25°缓倾斜煤层25°-45°倾斜煤层45°急倾斜煤层稳定煤层：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•煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。•煤层厚度级不同，采煤方法亦不同。•煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。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%-8%•地下开采（矿井开采）92%-93%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500～1200万吨，有的可达5000万吨；劳动效率高，一般为3.0～28.0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；缺点受天气影响大需要进行大量的基建剥离，基建投资较大占用土地多，矸石占地面积大，污染环境；对矿床赋存要求严格凡是煤田浅部有露天开采条件的，应根据经济合理剥采比优先选择露天开采•剥采比——每采一吨煤需要剥离岩石量的体积量•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煤炭成本例如：最大经济合理剥采比：褐煤6m3/t烟煤8m3/t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。矿井开采矿井开采开拓方式开拓方式立井斜井平硐综合单水平多水平上下山上山上下山混合分层大巷集中大巷分组集中大巷立井开拓21—主井；2—副井；3—井底车场；4—开采水平运输大巷I—立井单水平上、下山开拓II—立井多水平上、下山开拓13341234立井开拓2421—主井；2—副井；3—井底车场；4—开采水平运输大巷I—立井多水平上山开拓II—立井多水平上、下山混合开拓1341343443井田开拓矿井系统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。•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。•运输大巷：位于开采水平，与煤层走向基本平行，和主石门及采区上、下山直接相连，主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。•回风大巷:位于开采水平上部，与煤层走向基本平行，和回风石门及采区上山直接相连，为开采水平回风服务的水平巷道。•回风石门:位于开采水平上部，与煤层走向直交或斜交，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•掘进顺序掘进顺序掘进顺序主井副井井底车场主石门运输大巷回风大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区采区立井开拓•生产、通风系统新鲜风流污风风流煤流主井副井井底车场主石门运输大巷回风大巷回风石门风井采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区采区立井开拓特点•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：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。852167II34I3、6IIIIIIVI—I1、25471—主井；2—副井；3—片盘车场；4—片盘运输平；5—片盘回风平巷；6—上煤层超前运输平巷；7—上煤层超前回风平巷；8—上煤层回采工作面斜井开拓集中斜井（一般就叫斜井）-350-50-200I-I12354671—主斜井；2—副斜井；3—井底车场；4—运输大巷；5—回风大巷；6—回风石门；7—回风井斜井开拓特点•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，接序紧张。•适合条件煤田位于浅部，露头发育，表土不厚(20～30m)水文地质条件简单，地质构造简单。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。•适合条件煤层埋藏不深（不超过400m）、表土不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊施工法施工的缓倾斜及倾斜煤层的井田。平硐开拓5、611324I—III6512341—主平硐；2—运输大巷；3—副巷；4—风井；5—采区轨道上山；6—采区运输上山平硐开拓特点•优点：1）井下出煤可直接外运，无提升环节，系统简单，费用成本低；2）地面建筑简单，无井架和绞车房；3）一般不设井底车场，水仓、水泵房，无需排水设备；4）施工条件好，掘进速度快，初期工程量小，出煤快。•缺点受地形及煤层埋藏条件限制。•适用条件山区。在工业广场水平之上有煤。其储量够一个水平的储量。综合开拓•有时，主副井或风井都采用同一种形式的井筒，技术上有困难，经济上不合理，可考虑用综合开拓。•立、斜综合开拓斜主、立副立主、斜副•平、立或平斜综合开拓综合开拓•一、立、斜综合开拓•1、斜主、立副。斜井用皮带，能力大，副井利用立井，能力也大。•特点：充分发挥皮带斜井作为主井提升的优点，克服一般斜井作为副井的缺点。•适合条件：大型井和特大型井；尤其是特大型井采用。综合开拓•2、立主、斜副。主井为立井，副井为斜井•特点：发挥立井提升速度快、能力大、通风排水有利、浅部用斜井作为副井可节约立井施工投资的优点。•适合条件：小型井，中、小型井，特别是中型井，当斜井提升能力不够时采用，此时，付井用斜井足够，主井用立井，能力足够。综合开拓311、立井—斜井开拓方式2、斜井—立井开拓方式21—主立井；2—副斜井1421—主斜井；2—副斜井；3—风井；4—副立井一、立、斜综合开拓综合开拓二、平、立或平斜综合开拓•特点利用平硐开拓井田浅部，利用立井或斜井开拓井田深部。•适合条件：适用各类井型。一般情况下，平硐完成主副井的所有工作，用斜井或立井回风，路线短。有时，用平硐进风路线太长时，可用立井，斜井进风。•主要缺点井口分两处，工业广场分散，不利于主、副井的井上、下联系；占地多、煤柱损失大；不利于生产调度。综合开拓平硐—立井开拓平硐—立井开拓二、平、立或平斜综合开拓5.采煤方法•任何一种采煤方法均包括二项主要内容：采煤系统、回采工艺。•采场：直接大量采取煤炭的场所称采场；也叫采煤工作面，采煤礃子面。•回采工作面：采场内进行回采的煤壁称回采工作面。一般通俗称采场为回采工作面。•回采工作：在采场内，为采出煤炭所进行的