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煤礦基本知識 南 桐 技 工 學(xué) 校 1. 煤的簡介 煤是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦產(chǎn)。俗稱煤炭。 成分： 主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成，碳、氫、氧三者總和約占有機質(zhì)的95％以上，是現(xiàn)代社會中非常重要的常規(guī)能源 碳是煤中最重要的組分，其含量隨煤化程度的加深而增高。 泥炭 50％～60％ 褐煤 60％～70％ 煙煤 74％～92％ 無煙煤 90％～98％ 常見煤的種類 泥炭化作用 指高等植物遺體在沼澤中堆積經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過程。 腐泥化作用 指低等生物遺體在沼澤中經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程。 腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì)。 成巖作用 指經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)（或生物）變化過程使松散沉積物固結(jié)形成沉積巖石的作用， 3. 煤炭的重要作用 煤炭是地球上蘊藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料。 根據(jù)世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達4.84104億噸標準煤，占世界化石燃料可采資源量的66.8％ 第一次科技革命（工業(yè)革命）18世紀60年代 蒸汽機的發(fā)明 第二次科技革命（19世紀70年代） 電力的廣泛應(yīng)用 煤炭在國內(nèi)的地位 煤炭儲量： 我國含煤面積約55萬km2 ，2002年底探明可直接利用的儲量為1886億t，按年產(chǎn)19億t，可采100年 我國煤炭占一次能源結(jié)構(gòu)的70%左右，我國石油、天然氣等資源有限，趨于枯竭。 煤炭在世界一次能源消費中所占比重為26.5%，低于石油所占比重37.3%，高于天然氣所占比重23.9%） 能源構(gòu)成（已探明儲量） : 煤占96%， 油、氣僅占4% 水電、核能，近幾十年發(fā)展不能從根本上解決中國能源問題 水資源有限且南北不平衡 核能放射性污染，仍存在爭議 煤炭還是重要的工業(yè)原料 從煤中可以提取200多種產(chǎn)品。（煤化工、煤變油） 煤炭開采 煤層分類 煤層厚度及其變化是影響煤礦開采的主要地質(zhì)因素之一。 煤層厚度級不同，采煤方法亦不同。 煤層發(fā)生分岔、變薄、尖滅等厚度變化，則直接影響煤炭儲量平衡和煤礦正常生產(chǎn)。 煤炭的開采 根據(jù)煤層的賦存情況（厚度、埋藏深度等）和開采技術(shù)條件 露天開采 7%-8% 地下開采（礦井開采） 92%-93% 露天開采 應(yīng)用條件： 煤層厚度大、煤層裸露與地表或埋藏淺 特點： 優(yōu)點 機械化程度高 產(chǎn)量大，一般可達500～1200萬噸，有的可達5000萬噸； 勞動效率高，一般為3.0～28.0噸/工，是井工開采的數(shù)倍，有的達到數(shù)十倍 成本低，大約是井工開采的50% 資源回收率高，達90%以上 作業(yè)空間不受限制； 木材、電力消耗少； 建設(shè)速度快，產(chǎn)量有保證，生產(chǎn)安全，勞動條件好； 缺點 受天氣影響大 需要進行大量的基建剝離，基建投資較大 占用土地多，矸石占地面積大，污染環(huán)境； 對礦床賦存要求嚴格 凡是煤田淺部有露天開采條件的，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟合理剝采比優(yōu)先選擇露天開采 礦井開采 煤田、礦區(qū)、井田 1、煤田：由含炭物質(zhì)沉積形成的大面積含煤地帶稱～（自然形成）。 2、礦區(qū)：開發(fā)煤田形成的社會組合稱礦區(qū) 3、井田：劃分給一個礦井開采的那一部分煤田稱為井田。 煤田，面積大，儲量多，大到數(shù)百、數(shù)千平方公里，多到數(shù)億、數(shù)百億噸。小的，可以由一個礦區(qū)開發(fā)，大的可以由幾個礦區(qū)開發(fā)，有時，一個礦區(qū)還可以開發(fā)多個煤田。 開拓方式 立井開拓 立井開拓 立井開拓 各個巷道的作用： 主井：用于提升煤炭，有時兼作回風(fēng)用的立井，稱主立井，簡稱主井。 副井： 用于礦井輔助提升，兼作進風(fēng)用的立井，稱副立井，簡稱副井。 風(fēng)井：專門用于回風(fēng)用的立井，稱回風(fēng)立井，簡稱風(fēng)井。 井底車場：位于井筒附近，聯(lián)結(jié)主、副井及開采水平主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是聯(lián)結(jié)井下運輸和井筒提升的樞紐。 主石門：位于開采水平，與煤層走向直交或斜交，聯(lián)結(jié)井底車場和開采水平主要運輸巷道，主要服務(wù)于開采水平煤炭運輸?shù)乃�平巷道�? 運輸大巷：位于開采水平，與煤層走向基本平行，和主石門及采區(qū)上、下山直接相連，主要服務(wù)于開采水平煤炭運輸?shù)乃�平巷道�?回風(fēng)大巷 : 位于開采水平上部，與煤層走向基本平行，和回風(fēng)石門及采區(qū)上山直接相連，為開采水平回風(fēng)服務(wù)的水平巷道。 回風(fēng)石門 : 位于開采水平上部，與煤層走向直交或斜交，聯(lián)結(jié)回風(fēng)大巷和風(fēng)井，為開采水平回風(fēng)服務(wù)的水平巷道。 立井開拓 掘進順序 立井開拓 生產(chǎn)、通風(fēng)系統(tǒng) 立井開拓特點 優(yōu)點 1）輔助提升能力大； 2）主井采用大斷面時，可安裝兩套提升設(shè)備，能力大； 3）管線短，井筒短，輔助工作容易； 4）可以通過特殊巖層； 缺點 施工困難，地面設(shè)施復(fù)雜，井底車場布置復(fù)雜，投資大等，與斜井相對應(yīng)。 適合條件 煤層埋藏較深、表土厚、或水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊施工法施工，或多水平開采急緩傾斜的礦井。 例如：煤層埋藏深度超過400m，或有較厚沖擊層，含水層、流砂層等特殊巖層，必須用立井 斜井開拓 片盤斜井是斜井開拓中最簡單的開拓方式。每一階段只能布置一個區(qū)段內(nèi)的工作面，也叫整階段連續(xù)式開采。多用于小型井。大、中型井的初期可用若干對片盤，后期建集中井。 斜井開拓 集中斜井（一般就叫斜井） 斜井開拓特點 片盤斜井 優(yōu)點： 地面建筑簡單，井巷工程量小，投產(chǎn)快，增產(chǎn)潛力大，技術(shù)經(jīng)濟指標較好。 缺點： 井口分散，占地多，接序緊張。 適合條件 煤田位于淺部，露頭發(fā)育，表土不厚(20～30m)水文地質(zhì)條件簡單，地質(zhì)構(gòu)造簡單。 斜井開拓特點 集中斜井（對比立井） 優(yōu)點 1）掘進施工簡單，速度快； 2）地面建筑、井筒裝備、井底車場簡單，提升絞車��； 3）第一水平石門長度短，采用中央采區(qū)時，出煤快； 4）投資少，建井期短； 5）延深方便，對生產(chǎn)干擾少； 6）采用皮帶提升時，能力大，可采用自動控制，并可多水平提升； 缺點 1）同樣的開采深度，斜井比立井長，輔助經(jīng)營費用多，如排水通風(fēng)、供電、水氣、設(shè)備線長度等。 2）采用絞車提升時，能力小，鋼絲繩磨損嚴重。 3）輔助提升能力小，若過長，需多段，管理復(fù)雜，能力��； 4）難以通過特殊巖層。 適合條件 煤層埋藏不深（不超過400m）、表土不厚、水文地質(zhì)情況簡單、井筒不需特殊施工法施工的緩傾斜及傾斜煤層的井田。 平硐開拓 平硐開拓特點 優(yōu)點： 1）井下出煤可直接外運，無提升環(huán)節(jié)，系統(tǒng)簡單，費用成本低； 2）地面建筑簡單，無井架和絞車房； 3）一般不設(shè)井底車場，水倉、水泵房，無需排水設(shè)備； 4）施工條件好，掘進速度快，初期工程量小，出煤快。 缺點 受地形及煤層埋藏條件限制。 適用條件 山區(qū)。在工業(yè)廣場水平之上有煤。其儲量夠一個水平的儲量。 綜合開拓 有時，主副井或風(fēng)井都采用同一種形式的井筒，技術(shù)上有困難，經(jīng)濟上不合理，可考慮用綜合開拓。 立、斜綜合開拓 斜主、立副 立主、斜副 平、立或平斜綜合開拓 綜合開拓 一、立、斜綜合開拓 1、斜主、立副。 斜井用皮帶，能力大，副井利用立井，能力也大。 特點： 充分發(fā)揮皮帶斜井作為主井提升的優(yōu)點，克服一般斜井作為副井的缺點。 適合條件： 大型井和特大型井；尤其是特大型井采用。 綜合開拓 2、立主、斜副。 主井為立井，副井為斜井 特點： 發(fā)揮立井提升速度快、能力大、通風(fēng)排水有利、淺部用斜井作為副井可節(jié)約立井施工投資的優(yōu)點。 適合條件： 小型井，中、小型井，特別是中型井，當斜井提升能力不夠時采用，此時，付井用斜井足夠，主井用立井，能力足夠。 綜合開拓 綜合開拓 二、平、立或平斜綜合開拓 特點 利用平硐開拓井田淺部，利用立井或斜井開拓井田深部。 適合條件：適用各類井型。 一般情況下，平硐完成主副井的所有工作，用斜井或立井回風(fēng)，路線短。有時，用平硐進風(fēng)路線太長時，可用立井，斜井進風(fēng)。 主要缺點 井口分兩處，工業(yè)廣場分散，不利于主、副井的井上、下聯(lián)系；占地多、煤柱損失大；不利于生產(chǎn)調(diào)度。 綜合開拓 5. 采煤方法 任何一種采煤方法均包括二項主要內(nèi)容：采煤系統(tǒng)、回采工藝。 采場：直接大量采取煤炭的場所稱采場；也叫采煤工作面，采煤礃子面。 回采工作面：采場內(nèi)進行回采的煤壁稱回采工作面。一般通俗稱采場為回采工作面。 回采工作：在采場內(nèi)，為采出煤炭所進行的一系列工作。由5個字組成：破、裝、運（采煤過程）、支、控（頂板管理）。 輔助工作：為正常完成回采工作面的工作而需要做的輔助工作或服務(wù)工作。如：移溜、灑水、灌漿、端頭支護、通風(fēng)、運料、順槽支護、工作面標準化管理的工作等。 回采工藝：在回采工作面，按照一定順序完成各項回采工作的方法及其配合，稱為回采工藝；煤層自然條件不同，采用機械不同，完成這些工序的方法就不同，在進行的時間、順序、空間上都有一定的規(guī)律。 回采工藝過程：在一定時間內(nèi)，按照一定順序完成回采工作各項工序的過程稱回采工藝過程。 采煤系統(tǒng)：回采巷道與采場的回采工作在時間上的配合和空間上的相互關(guān)系稱回采巷道布置系統(tǒng)，也叫采煤系統(tǒng)。 采煤方法：采煤系統(tǒng)與回采工藝的組合。新的設(shè)備具有新的回采工藝，要求有新的采煤系統(tǒng)。采煤系統(tǒng)又會促進回采工藝的改造，互相影響。 采煤方法的分類 采煤方法的分類 一、壁式體系采煤法 以長壁工作面為主，占95%以上的產(chǎn)量。 二、柱式體系采煤法 國內(nèi)用的較少，占產(chǎn)量3～4%。 采煤方法的分類 一、壁式體系采煤法 1、薄及中厚煤層 單一長壁的采煤方法，一次采全高，整層開采。 2、厚煤層分層開采的采煤方法 煤厚，一次采不了，分成若干層，一次次回采。 1）、傾斜分層（圖2-4a ） 2）、水平分層（急傾斜厚煤層（M＞10m）（圖2-4b ） 3）、斜切分層 （急傾斜厚煤層（M＞10m）（圖2-4c ） 3、厚煤層整層開采 1）、4.5m以下一次采全高（大采高） 2）、10m以下一次采全高，放頂煤。 3）、4.0～6.0m急傾斜，55°～65°，采用偽傾斜柔性掩護式支架采煤。 4）、25m以上的厚煤層，可采用分段放頂煤； 采煤方法的分類 采煤方法的分類 采煤方法的分類 6、礦井通風(fēng) ①供給井下人員足夠的空氣，滿足人員呼吸的需要； ②稀釋和排出各種有毒有害氣體和礦塵； ③調(diào)節(jié)氣候條件，給作業(yè)人員一個舒適的環(huán)境，以提高工作效率。 新鮮空氣（新風(fēng)）　　　污濁空氣（乏風(fēng)）井下空氣的主要成分：氧氣和氮氣氧氣：相對密度為1.105，人體在靜止狀態(tài)下耗氧量為0.25 l/min，在工作時耗氧量為1－3 l/min；當濃度小于17％時，呼吸困難、心跳加快，當濃度小于15％時，無力進行勞動，當濃度小于12％時，有生命危險。當濃度小于3％時，立即死亡。《規(guī)程》規(guī)定工作面進風(fēng)流中>=20％氮氣：相對密度為0.97，微溶于水，不助燃，無毒。地層中涌出。當?shù)獨鉂舛壬�高時，意味著氧氣濃度的減少，可引起缺氧窒息。 通風(fēng)系統(tǒng) 謝 謝 !ftv紅軟基地

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