采煤概论

采矿概论УГОЛЬЭТОНаСТОЯЩиЙХЛеБПРОМЫШЛеННОСТи!ШаХΤёРПеРВЫЙВСеГДа!Glückauf!Everythingisbeginningwithmining!参考书：《采矿学》，杜计平等，中国矿业大学，2009《矿业工程概论》，汪理全等，中国矿业大学，2001《采矿学》，徐永圻等，中国矿业大学，2003绪论一、采矿的分类1.采矿：是从地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学。2.采矿分类：煤采矿非煤（金属、非金属）石油、天然气二、能源基本知识（一）能源及其分类1、能源（即能量的来源）能提供能量的自然资源，称之为能源。2、能源的分类1）按来源分：（1）来自地球以外天体的能量。a.太阳的辐射能b.各种宇宙射线的能量绪论（2）地球本身蕴藏的能量。地球内部的热能地壳及海洋存有的矿物资源和原子能（3）地球和其他星球相互作用产生的能量。潮汐能就是以月球引力为主而产生的。如:我国有江厦潮汐能电站。绪论2）按能源开发和制取方式，分为：（1）一次能源：自然界天然存在、直接开采可利用的能源。如：煤、石油、天然气、水力等。（2）二次能源：由一次能源加工转换成另一种形态的能源产品。如：焦炭、煤气、电力等。绪论3）按能源在当代人类社会生活中的地位及利用史一次能源：常规能源、新能源（1）常规能源：五大常规能源:水力.煤炭.石油.天然气.核裂变能我国常规能源构成煤炭资源总量5.57万亿吨石油总资源量940亿吨煤层气资源量35万亿立方米（2）新能源：太阳能、海洋能、生物质能等。我国陆地每年接受太阳辐射能相当于2.4万亿吨标煤.我国西部地区年均日照2000小时,有人认为太阳能是未来能源的主流.绪论4）按能源的形式和存在特征又分为：再生能源、非再生能源（1）再生能源：风力、水力、地热等。（2）非再生能源：煤、石油、天然气等。绪论再生能源：水力常规能源非再生能源：煤、石油、天然气、核裂变能一次能源再生能源：太阳能.风力.海洋能.地热能.生物质能能源新能源非再生能源：核聚变能二次能源：焦炭、电力、煤气、热；煤油、重油等石油制品；余热、蒸汽、余能等绪论（二）国际能源度量单位国际上采用两种标准燃料：（1）标准煤:发热值为7000大卡/（29.27MJ）的能源均可折算1Kg标准煤。（2）标准油：发热值为10000大卡/（41.8MJ）的任何能源均可折算1kg标准油。绪论换算方法：能源折算系数E为：E=某种燃料的实际发热值/标准燃料发热值例如：若某矿的原煤发热量为5000大卡，则E＝5000/7000=0.714绪论三、煤炭在我国国民经济中的重要作用1、煤在我国一次能源结构中:占70％左右1）我国在一次能源的总资源中，煤炭约占90%。我国石油、天然气等资源有限，趋于枯竭。水电、核能，近几十年发展不能根本解决中国能源问题。2）煤炭的环境污染是可以控制和解决的。3）煤炭与其他能源相比有较强的竞争力，在所有的化石能源中，煤炭最便宜。4）煤炭工业正深化改革、转换机制、调整结构，即将开创煤炭工业新局面。绪论2.煤是重要的工业原料。冶炼钢铁多种化工原料洗选工业交通燃料综合利用尾体矸石原煤炼焦中煤精煤人造纤维炸药医药农药沥青焦油染料焦炭塑料燃料洗剂化肥香精糖精3.煤是重要的化工原料煤炭以煤气、焦炭、焦油等化工原料为基础，加入其他物质可合成25000多种以上的产品。4.煤与人民生活息息相关人均能耗：每人每年的能源平均消耗量tp.y是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标。维持最低生活：0.4t标准煤丰衣足食的现代化生活:1.21.6t标准煤高级现代化生活:23t标准煤。标准煤：发热值为7000大卡/kg的煤。1.21.04.55.15.45.75.912.6t/P.y世界平均中国日本法国英国西德苏联美国国家5.煤变油技术可解决我国少油的局面未来我国车用油品预测需汽柴油1.15亿吨需汽柴油2.16亿吨原油2.1亿吨原油4.1亿吨2010年2020年直接液化间接液化煤液化技术通过溶剂抽提或在高温高压有催化剂的作用下，给煤浆加氢使煤中复杂的有机物分子结构发生变化，提高H/C比，直接转化为液体油品。煤炭加氧和水蒸气进行气化，制成合成气（CO＋H2），在一定的温度、压力和催化剂作用下，合成为液体燃料（合成油品）。日本NEDO煤液化试验工厂南非Sasol公司煤间接液化工厂夜景四、本课程的主要内容及要求主要内容：煤田地质及矿图知识煤矿地下开采的开拓、准备方式采煤方法，采矿工程是应用多学科的理论、技术和方法，来系统研究和解决采矿有关问题，因此本课程的特点：内容涉及面广、科技名词多、空间概念强、技术方案分析多。绪论第一章煤田地质及矿图知识第一节煤田地质概述第二节煤田地质勘探及煤炭储量第三节矿图基本知识一、成煤作用1.成煤作用：从植物死亡、堆积到转变为煤的演变过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用。成煤作用大致分为两个阶段：第一阶段：泥炭化阶段。第二阶段：煤化作用阶段。煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产。第一节煤田地质概述烟煤、无烟煤变质作用煤化作用褐煤成岩作用成煤作用泥炭（或腐泥）泥炭化作用（或泥化作用）成煤原始物质第一节煤田地质概述2.成煤的必要条件第一、温暖潮湿的气候；第二、大量植物生长、死亡；第三、大面积沼泽；第四、地壳运动配合第一节煤田地质概述二、煤层赋存特征（一）煤层的结构和顶、底板1.煤层的结构煤层通常是层状的。根据煤层中有无较稳定的夹矸层，分为两类:（1）简单结构煤层（2）复杂结构煤层第一节煤田地质概述顶板:赋存在煤层之上的邻近岩层。底板:赋存在煤层之下的邻近岩层。伪顶直接顶基本顶直接底老底划分依据：岩层相对于煤层的位置及垮落性能2.煤层的顶、底板第一节煤田地质概述（二）煤层厚度煤层的厚度:煤层顶底板之间的垂直距离。总厚度和有益厚度总厚度:包括所有煤分层和夹矸层厚度总和.有益厚度:是煤分层厚度的总和,不包括夹矸层厚度.煤层最低可采厚度:当代技术和经济条件下，可开采的最小煤层厚度.第一节煤田地质概述图1-1煤层的总厚度及有益厚度0.25m0.1m底板0.4m0.6m0.5m顶板煤层厚度图1-2煤层的产状要素走向倾斜煤层层面倾向水平面（三）煤层的构造形态1.单斜构造描述煤（岩）层的空间形态，通常用产状要素:走向、倾向及倾角第一节煤田地质概述图1-3煤矿构造形态的类型单斜构造断褶曲构造断裂构造层断层2.褶皱构造褶皱构造:煤层及岩层受到水平挤压力后，变成弯曲形状，但仍保持其连续性。3.断裂构造煤（岩）层受地壳运动作用力，作用力超过煤（岩）层的强度，就产生断裂，失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造。断裂后，两侧岩层若没有发生明显位移，称为节理；断裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造称为断层。断层对矿井生产影响特别显著。第一节煤田地质概述断层分类:如图根据断层上下盘相对移动的方向，可分为：(1)正断层：岩层断裂后，上盘相对下降，下盘相对上升。(2)逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。(3)平推断层：断层两盘沿水平方向移动。第一节煤田地质概述图1-5断层示意图上盘下盘断层面图1-7断层的类型正断层平推断层逆断层图1-6断距示意图ab-垂直断距bc-水平断距bca第一节煤田地质概述钻孔钻孔钻孔勘探线图1-8地面勘探线、钻孔、与煤层断层的关系示意图（四）常用的煤层分类1.按煤层倾角分类根据当前开采技术，我国将煤层按倾角分为四类：近水平煤层8°缓（倾）斜煤层8~25°中斜煤层25~45°急（倾）斜煤层45°第一节煤田地质概述2.按煤层厚度分类根据当前开采技术，我国将煤层按厚度分为四类：薄煤层1.3m中厚煤层1.3~3.5m厚煤层3.5m特厚煤层第一节煤田地质概述第一节煤田地质概述3.按煤层稳定性分类煤层稳定性是煤层形态、厚度、结构及可采性的变化程度。按煤层稳定性，可分为：稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层第二节煤田地质勘探及煤炭储量一、煤田地质勘探阶段及其任务1.煤田普查：煤田普查可分为找煤和普查勘探。找煤——为寻找煤炭资源，并对工作地区有无进一步工作价值作出评价所进行的地质调查工作。煤田普查——为煤炭工业的远景规划和详查提供必要资料所进行的地质工作。2.矿区详查：在普查的基础上进行。根据国家建设需要和普查结果，选择资源条件好、开发条件有利的矿区进一步查明资源的情况，为矿区总体设计提供依椐。3.井田精查：为煤矿初步设计提供地质资料所进行的详查勘探工作。二、煤炭储量煤炭储量:煤田内埋藏的具有一定工业价值和一定勘探研究程度的煤炭资源量。根据勘探和地质研究程度，将煤炭储量按精度依次分为A、B、C、D四级。其中:A、B级储量之和为高级储量；A、B、C级储量之和为工业储量；D级储量称为远景储量。第二节煤田地质勘探及煤炭储量煤炭储量能利用储量（A+B+C+D）暂不能利用储量工业储量（A+B+C）远景储量（D）可采储量设计损失量第二节煤田地质勘探及煤炭储量第三节矿图基本知识一、矿图的基本知识在采矿设计、施工和生产过程中，需要一套图纸分别反映地形、地物、地下煤层形态、地质构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井各种巷道、工作面以及它们之间的关系等，这类图纸称为矿图。矿图投影方法:正投影和标高投影。图1—9三面正投影关系H(水平投影面)YV(正立投影面)X水平投影OZ侧投影正立投影W(侧投影面)我国以黄海的平均海水面为标准的零点高程(标高)，空间一点与这个水准面的垂直距离称为该点的标高。高于水准面的取正值，低于水准面的取负值。在水平投影图上，在各投影点位置的旁边标注各点的标高数值，叫标高投影。第三节矿图基本知识+20投影面A-1001B-1002-100A1B-100C+20C图1—10标高投影原理1-大巷;2-上山;A、B、C-标高点二、地质图煤矿地质图:反映煤矿各种地质现象与井巷工程之间相互关系及它们空间分布情况的所有图件。煤矿常用地质图有:a.钻孔柱状图b.地质剖面图c.煤层底板等高线图d.地形地质图第三节矿图基本知识1.钻孔柱状图32ⅠⅠⅤⅢⅡⅣⅤ151413107456118129ⅢⅡⅣmm2.地质剖面图123±050100130-50-100图1－14地质剖面图之一-100-50-200mm-200-150mm±0mmmm-50-100-150mm±0图1—15煤层底板等高线图概念之一3．煤层底板等高线图4．地形地质图(a)(b)图1－20山岭与湖泊等高线+40+20+80+60+0-20+20VIV沙NVII河33000325003200031500310003050030000v勘探线v建筑物公路铁路河流钻孔露头线断层线+0+20+4025.323.6205002100021500+110+30+50+70+90+110+50+70+90图1－21地形地质图三、采掘工程图采掘工程图是反映采掘工程、地质和测量信息的综合性图纸。1.采掘工程平面图及剖面图2.采掘工程立面图3.煤层层面图第三节矿图基本知识第二章井田开拓第一节井田开拓的基本问题第二节井田开拓方式第一节井田开拓的基本问题一、煤田划分为井田（一）煤田与井田1.煤田：同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。煤田分类：•富量煤田：面积大、储量丰富的煤田。•限量煤田：面积小、只能由一个矿井开采。2.井田：划归一个矿山开采的那部分煤田。第一节井田开拓的基本问题二、矿井储量、生产能力及服务年限（一）矿井储量矿井储量：井田内煤炭的埋藏量。矿井工业储量(Zg):矿井设计的资源依据，一般是列入平衡表内的A+B+C级储量。矿井可采储量(Zk):矿井设计的可以采出的储量。第一节井田开拓的基本问题工业储量Zg、可采储量Zk，存在以下关系：Zk=(Zg-P)×C(t)•式中P：永久煤柱损失，t；•C:采区采出率。•（《规程》规定：厚煤层不小于75％；中厚煤层不小于80％；薄煤层不小于85％。地方煤矿不低于70%。新设计矿井时可按上述数据选取）第一节井田开拓的基本问题（二）矿井生产能力矿井生产能力