中国矿业大学煤矿煤炭行业讲课培训教材(绪论

1、采采 矿矿 概概 论论中 国 矿 业 大 学矿业工程学院F我国煤炭资源我国煤炭资源 资源丰富，成煤时代多，分布广，煤种齐全资源丰富，成煤时代多，分布广，煤种齐全。 1997年，埋深小于年，埋深小于2000 m的资源总量：的资源总量：5.566万亿万亿t。其。其中，预测资源量中，预测资源量4.552万亿万亿t，发现煤炭储量为，发现煤炭储量为1.014万亿万亿t。分布极不平衡分布极不平衡。 南北南北以昆仑山以昆仑山秦岭秦岭大别山为界，以大别山为界，以北北地区，煤炭资地区，煤炭资源量占全国的源量占全国的90.3%，以南地区，只占全国的，以南地区，只占全国的9.7%； 东西东西以大兴安岭以大兴安岭太行

2、山太行山雪峰山为界，以雪峰山为界，以西西地区煤炭地区煤炭资源量占全国的资源量占全国的89%，以东地区仅占全国的，以东地区仅占全国的11%。 我国煤炭资源总量虽然较多，但我国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低，人均占有探明程度低，人均占有储量较少储量较少。 我国的人均能耗我国的人均能耗 单位国民生产总值能耗，我国是日本的单位国民生产总值能耗，我国是日本的，德国的德国的，美国的，美国的，比印度还要多，比印度还要多多。多。 与美国相比，我国的人均能耗不及美国的与美国相比，我国的人均能耗不及美国的，而单位能耗的产值只有它的，而单位能耗的产值只有它的，换，换言之，我们人均在能源资源的享受方面，言之，我们

3、人均在能源资源的享受方面，只有美国的只有美国的。主要内容主要内容绪论绪论第一章第一章 煤田地质及矿图知识煤田地质及矿图知识第二章第二章 井田开拓井田开拓第三章第三章 井巷掘进井巷掘进第四章第四章 近水平、缓斜及中斜煤层准备方式近水平、缓斜及中斜煤层准备方式 第五章第五章 近水平、缓斜及中斜煤层采煤方法近水平、缓斜及中斜煤层采煤方法第六章第六章 矿井安全技术矿井安全技术绪绪 论论一、采矿的分类一、采矿的分类 1.1.采矿采矿：是自：是自地壳内地壳内和和地表地表开采矿产资开采矿产资源的技术和科学。源的技术和科学。 2.2.采矿采矿分类分类： 煤煤 采矿采矿 非煤（金属、非金属）非煤（金属、非金属）

4、 石油、天然气石油、天然气 3. 3. 矿产资源矿产资源 （1 1）矿产）矿产 定义：产于地壳中能被国民经济利用的矿物资源。 矿产分类： 非煤固体矿产：非煤固体矿产：金属矿产、非金属矿产 可燃有机岩矿产：可燃有机岩矿产：煤、石油、天然气等 矿产是人类赖以生存和发展的自然界四大财富（土壤、水、大气、矿产）之一，它是重要的生产资料和发展社会生产力的物质基础。 （2 2）我国的矿产资源）我国的矿产资源 人类已知约160种，我国已发现了150多余种，已探明130多余种。 其中：锑、钨、钼、汞、重晶石、稀土金属，石墨等20余种矿产的储量居业界前列。二、能源基本知识二、能源基本知识l（一）能源及其分类（一

5、）能源及其分类 1 1、能源（即能量的来源）、能源（即能量的来源） 可以提供能量的自然资源，称之为能源。能源。 2 2、能源的分类、能源的分类 1 1）按来源分）按来源分 （1 1）来自）来自地球以外地球以外天体的能量天体的能量 a.太阳的辐射能 b.各种宇宙射线的能量 （2 2）地球本身地球本身蕴藏的能量蕴藏的能量 地球内部的热能 地壳及海洋存有的矿物资源和原子能 （3 3）地球和其它星球相互作用产生的能量）地球和其它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。加拿大安娜波利斯潮汐电站加拿大安娜波利斯潮汐电站 2 2）按能源开发和制取方式，分为：）

6、按能源开发和制取方式，分为： （1 1）一次能源）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 2）二次能源）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。 3）按能源在当代人类社会生活中的地位及利用史）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：）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t 石油总资源量940亿t 煤层气资源量35万亿m3 （2）新能源：）新能源： 太阳能、海洋能、生物质能等。 4 4）按能源

7、的形式和存在特征又分为：）按能源的形式和存在特征又分为： 可再生能源、不可再生能源 （1）可再生能源：太阳能、风力、水力、地热等。 （2）不可再生能源：煤、石油、天然气等。风力发电风力发电 一次能源能源二次能源：焦炭、电力、煤气、热；煤油、重油等石油制品等常规能源新能源可再生能源： 水力不可再生能源： 煤、石油、天然气、 核能可再生能源：太阳能、海洋能等不可再生能源： 核聚变能能源的分类总结能源的分类总结l（二）国际能源度量单位（二）国际能源度量单位 国际上采用两种标准燃料： （1）标准煤: 发热值为发热值为7000大卡大卡/（29.27MJ）的任何）的任何能源均可折算能源均可折算1Kg标准煤

8、。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。 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 E5000/7000=0.714三、煤炭在我国国民经济中的重要作用三、煤炭在我国国民经济中的重要作用l1 1、煤在我国一次能源结构中、煤在我国一次能源结构中: : 占占7070左右左右l1）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。l2）煤炭的环境污染是可以控制和解决的。l3）煤炭与其他能

9、源相比有较强的竞争力，在所有的化石能源中，煤炭最便宜。l4）煤炭工业正深化改革、转换机制、调整结构，开创煤炭工业新局面 。中国中国一次一次能源能源消费消费结构结构目前我国煤炭占能源总消费的目前我国煤炭占能源总消费的70%70%左右。左右。Mt为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。时期内仍需保证煤炭的高产稳产。我国石油资源将在我国石油资源将在20302030年耗尽。为了满足国民经济建设的年耗尽。为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的

10、高产稳产。中国煤炭在能源消费结构中占主导地位中国煤炭在能源消费结构中占主导地位煤炭消费预测煤炭消费预测70%65%60%50%0%10%20%30%40%50%60%70%80%2000200520152050世世 界界 范范 围围 各各 年年 能能 源源 消消 费费 构构 成成2 2、煤是重要的工业原料、煤是重要的工业原料 冶炼钢铁冶炼钢铁多种化工原料多种化工原料 洗选洗选 工业交通燃料工业交通燃料 综合利用综合利用尾体矸石尾体矸石原煤原煤炼焦炼焦中煤中煤精煤精煤3 3、煤是重要的化工原料、煤是重要的化工原料4 4、煤与人民生活息息相关、煤与人民生活息息相关 人均能耗人均能耗：每人每年的能源

11、平均消耗量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。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：维持最低生活： 0.4 t 标准煤标准煤 丰衣足食的现代化生活丰衣足食的现代化生活: 1.2 1.6 t标准煤标准煤 高级现代化生活高级现代化生活: 2 3 t标准煤。标准煤。 2003年世界人均能源地区消费分布年世界人均能源地区消费分布5 5、煤变油技术可解决我国少油的局面、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 需汽柴油需汽柴油1.15亿亿t 需汽柴油需汽柴油2.16亿亿t原油原油2.1亿亿t原油原油4.1亿亿t 2010年年

12、2020年年我国原油进口情况我国原油进口情况原油进口量，年均递增原油进口量，年均递增25%020004000600080001000019932003年份年份万万t9.18倍倍进口石油依存度变化进口石油依存度变化010203040506070199520032020（估）（估）年份年份百分比百分比直接液化直接液化间接液化间接液化煤液化技术煤液化技术通过溶剂抽提或在高温高压有催化剂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，提高有机物分子结构发生变化，提高H/C比，比，直接转化为液体油品。直接转化为液体油品。煤炭加氧和水

13、蒸气进行气化，制成合煤炭加氧和水蒸气进行气化，制成合成气（成气（COH2），在一定的温度、），在一定的温度、压力和催化剂作用下，合成为液体燃压力和催化剂作用下，合成为液体燃料（合成油品）。料（合成油品）。 日本日本NEDO煤液化试验工厂煤液化试验工厂南非南非Sasol公司煤间接液化工厂夜景公司煤间接液化工厂夜景神华煤直接液化工程神华煤直接液化工程四、煤矿生产安全现状四、煤矿生产安全现状l“十五十五”时期，在煤炭产量快速增长的情况下，煤时期，在煤炭产量快速增长的情况下，煤矿安全生产状况保持了总体稳定、趋于好转的发矿安全生产状况保持了总体稳定、趋于好转的发展态势。展态势。“九五”时期“十五”时期百

14、万吨死亡率（人/Mt）5.193.93事故起数（起/a）42413703事故死亡人数（人/a）76196213一是煤矿事故在工矿商贸企业中最严重。一是煤矿事故在工矿商贸企业中最严重。二是重特大事故多发。二是重特大事故多发。事故数/起百分比/%死亡数/人百分比/%煤矿1851626.93160440.3工矿商贸企业6880510077158100l生产安全形势依然严峻，不容乐观生产安全形势依然严峻，不容乐观“十五”起数/起 平均起数/起/a百分比/%3-9人重大事29人特大事故214433630人以上特别重大事故42858三是煤矿职业危害严重。三是煤矿职业危害严重。l据

15、不完全统计，全国据不完全统计，全国煤矿尘肺病患者煤矿尘肺病患者30万人，占全国尘万人，占全国尘肺病患者肺病患者50%左右。左右。l仅国有重点煤矿每年新增尘肺病患者近仅国有重点煤矿每年新增尘肺病患者近5000例，平均每例，平均每年死亡年死亡2500人以上；人以上；l地方国有煤矿和乡镇煤矿尚未建立地方国有煤矿和乡镇煤矿尚未建立报告制度报告制度。农民工已。农民工已成为职业危害的主要受害群体。成为职业危害的主要受害群体。l煤矿尘肺病每年造成直接煤矿尘肺病每年造成直接经济损失经济损失数十亿元。数十亿元。 四是与世界主要采煤国家安全生产水平相比差距大。四是与世界主要采煤国家安全生产水平相比差距大。 012

16、345百万吨死亡率中国俄罗斯印度波兰美国 澳大利亚H 瓦斯爆炸造成的灾害瓦斯爆炸造成的灾害五、煤矿五、煤矿“绿色开采技术绿色开采技术” “新型工业化道路新型工业化道路” 的提出：的提出：党的十六大明确提出“走出一条科技含量高，经济效益好，资源走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的挥的新型工业化新型工业化路子。路子。” 我们必须充分考虑我国资源短缺，环境脆弱资源短缺，环境脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约，环境友好的新型工业化发展道路。p由此提出煤炭开采技术的三大原则：l（1）经济原则）经济原则l（2

17、）环境保护原则）环境保护原则l（3）高效安全生产原则）高效安全生产原则 矿区的开发建设，强烈的人为活动使环境发生巨大矿区的开发建设，强烈的人为活动使环境发生巨大变化，形成了独特的矿区生态环境问题。变化，形成了独特的矿区生态环境问题。农田以及建筑物破坏；农田以及建筑物破坏；村庄迁徙；村庄迁徙；矸石堆积如山；矸石堆积如山；河川径流量减少，地下水水源干枯，土地沙漠化；河川径流量减少，地下水水源干枯，土地沙漠化；矿物内的有害物质流入地下水。矿物内的有害物质流入地下水。 有人提出不要因为矿产资源的开发而带来威胁人类生存有人提出不要因为矿产资源的开发而带来威胁人类生存的地质灾害。的地质灾害。“莫让资源大省

18、成为地质灾害大省莫让资源大省成为地质灾害大省”。p煤炭开采形成的环境问题 (1)对土地资源的破坏和占用对土地资源的破坏和占用。井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，露天开采以直接挖损和外排土场压占为主。 (2)对水资源的破坏和污染对水资源的破坏和污染。煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时开采还可能污染地下水资源。 (3)对大气环境的污染对大气环境的污染。主要来自矿井排出的煤层瓦斯抽放和煤矿矸石山的自燃。“山西省煤炭开采对水资源破坏的调查研究”指出：1）地表水迳流减少。采煤造成的塌陷，使地表水漏失，迳流减少。如大同十里河等，在80年代

19、流量均达1.5106 m3/a，目前河道均已断流。2）破坏了裂隙水引起水井报废，人畜吃水困难，采煤造成矿区漏水，导致井水位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，水库40座，输水管道793890m；造成1678个村庄，812715口人，108241头牲畜饮水困难。3）采煤破坏开采深度在300m范围内地下水动储量相当于4.2亿m3/a，13.32 m3/s。山西省山西省1949-1998年共生产原煤年共生产原煤56亿多吨：亿多吨：地面塌陷破坏面积地面塌陷破坏面积100多万亩多万亩，其中，其中40%是耕地；是耕地；矸石山占地矸石山占地3万多亩万多亩。到到1998年煤炭地下年煤炭地下采空面积达采空面积达1300 km2（全省的（全省的1%），），采煤破坏地下水采煤破坏地下水4.2亿亿m3/a。每生产每生产1t煤炭环境损失煤炭环境损失9元，元，1t焦炭焦炭21元，还有发电。仅元，还有发电。仅此三项造成的环境代价转移近此三项造成的环境代价转移近20年就达年就达500亿元。