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1、李化敏 2007年9月,采矿科学的研究及其发展,提 纲,采矿科学的定位 采矿科学的研究与发展的途径 中国煤炭资源分布特点 中国煤矿开采的发展 煤矿开采发展的思考和展望 采矿技术进步与技术结构 采矿技术的发展方向,采矿系统的特征 采矿系统的结构和主要参数 采矿学的组成部分及发展方向 采矿技术问题的研究方法和过程 矿山实测研究的一般原则 采矿模拟实验的指导原则,采科矿学的定位,采矿科学是研究煤矿开采技术、工艺、理论和方法的技术科学。 煤矿开采的对象是 ：条件各异、类型多样、形态多变、采前未能完全确知的天然层状矿体，需采用多层次、多样化和正在发展变化的开采技术。开采工作受矿山地质、技术经济、社会环境
2、等多种因素的影响，要综合运用数学、力学、地质、测量、采矿、掘进、机械、电工、自动化、管理、经济等多方面的工程技术和科学知识，研究煤矿开采的矿山压力显现及其控制、采矿工艺及采矿方法、采区准备和煤矿开拓及矿区开发等问题，寻求与探明煤矿开采的规律，发展先进而适用的开采技术和正确而完善的科学方法。,采矿学研究与发展的途径,要全面深入研究采矿各组成部分的基本规律，其最新发展及相互间的联系，要借助现代科学技术和方法，扩大采矿学科边缘的研究领域。 了解中国煤矿开采的矿山地质和技术经济特点、中国煤矿分布与技术结构的全局、中国煤矿开采的技术进步及研究成果以及具有中国特色的开采技术及采矿原理，对于学习和研究采矿科
3、学具有重要意义。,煤炭资源的分布特点 主要矿区煤炭资源特征及开发价值评估,中国煤炭资源分布,煤炭资源的分布特点,主要聚煤期及聚煤区划分 我国聚煤期多，重要聚煤期有7个，即：早石炭世，晚石炭世一早二叠世，晚二叠世，晚三叠世，早中侏罗世，晚侏罗世一早白垩世和第三纪。其中最主要的有4个：晚石炭世一早二叠世(C3一P1)，广泛分布于华北、辽宁、吉林和陕西、宁夏。广泛分布在南方各省、自治区的晚二叠世(P2)，分布在西北、华北北部和东北南部的早中侏罗世(J12)和分布在东北和蒙东的晚侏罗世早白垩世(J3一K1)。这4个聚煤期含煤建造赋存的煤炭资源量分别占全国煤炭资源总量的26、5、60和7，合计占全国煤炭
4、资源总量的98。,按聚煤作用的广大地区划分，全国可分为6个(以其主要聚煤期命名的)聚煤区。 (1) 华北(石炭二叠纪)聚煤区。本区北界阴山、燕山、长白山东段，南界秦岭及伏牛、大别、淮阴诸山，东I临黄海，西至六盘山、贺兰山。全区包括京、津、冀、晋、鲁、豫、宁等省市自治区的全部或大部，甘肃的东部，内蒙古、辽宁、吉林的东部，陕西，安徽的北部和江苏的西北部。主要聚煤期为石炭二叠纪，其次为侏罗纪，第三纪也有煤炭赋存。石炭二叠纪含煤建造分布最广，资源量最多，占全区资源量的80以上，侏罗纪含煤建造主要集中在本区的西部和北部。华北(石炭二叠纪)聚煤区的煤炭资源丰富，以厚一中厚煤层为主，煤层赋存稳定，大部分煤田
5、地质构造简单，开采条件好，勘探程度高，开发历史悠久，它既是我国主要的煤田分布区，又是我国目前最主要的产煤区。,(2) 华南(二叠纪)聚煤区。本区位于秦岭、大别山以南，西至横断山，东至东海，南至南海诸岛。全区包括贵州、湖北、湖南、广东、广西、江西、福建、浙江、海南诸省区的全部，四川、云南、江苏的大部及陕西、安徽的南部。本期聚煤期多，延续时间长，分布广，以晚二叠世聚煤作用最强，黔西、滇东、川南形成了我国长江以南最大的含煤区，华南聚煤区除第三纪褐煤有厚煤层外，全区以薄或薄一中厚层为主，地质构造比较复杂，开采条件较差。,(3) 西北(侏罗纪)聚煤区。东以贺兰山、六盘山为界，西南至昆仑山、可可西里山，东
6、南至秦岭，包括新疆全区，青海中部和北部，甘肃的中部和西部，内蒙古和宁夏的一部分；主要聚煤期为早中侏罗世，其次为石炭纪，第三纪褐煤和第四纪泥炭层也有零星分布。新疆煤炭资源最为丰富，占该区煤炭资源量的90以上。本区煤层以厚一中厚煤层为主，并有巨厚煤层，赋存稳定一较稳定，地质构造简单，开采条件好，但地处偏远，开发规模不大。,(4) 东北(侏罗纪)聚煤区。本区位于阴山纬向构造带以东，南部大致以北票一沈阳一线与华北聚煤区相邻，包括黑龙江、吉林、辽宁的北部和西北部，内蒙古的东北部和河北的部分地区；主要聚煤期为侏罗纪，其次为第三纪。全区煤炭资源比较丰富，煤层赋存稳定一较稳定，地质构造简单较简单，开发条件较好
7、，但未开发煤炭资源中褐煤所占的比重大。,(5) 滇西、西藏(中生代及第三纪)聚煤区。本区位于昆仑山以南、喜马拉雅山以北，东至横断山区，包括西藏自治区、青海的南部和云南的西部；主要聚煤期为晚三叠世及第三纪。本区煤炭资源不丰富，且地处高寒地区，开发条件差。 (6) 台湾(第三纪)聚煤区。即台湾省。聚煤期为第三纪。煤田分布在基隆、台北、新竹、苗粟、台中及阿里山一带，含煤性较差，煤炭资源不多。,煤炭资源和储量的地区分布,据第二次全国煤田预测，全国煤炭资源总量为50592亿t，除上海市外，各省市自治区均有煤炭资源赋存。但分布极不均衡，突出特点是西多东少，北富南贫。 太行山雪峰山一线以西的新、甘、宁、青、
8、晋、陕、蒙(西)、云、贵、川、藏等1l省区共有煤炭资源43778亿t，占全国煤炭资源量的865，而又集中在新疆(预测资源量16210亿t，占全国的32)和晋、陕、蒙(西)(预测资源量20540亿t，占全国的406)。 昆仑山一秦岭一大别山一线以北共有煤炭资源47367亿t，占全国煤炭资源总量的936，而该线以南的两湖、两广、云、贵、川、藏、闽、浙、赣、海南、台湾等13省区只有煤炭资源3225亿t，仅占64，且其中的91又集中在云、贵、川三省。这种煤炭资源的富集与水资源丰度及地区经济发展程度呈逆向分布的特点，大大加剧了煤炭产运销的矛盾和煤炭开发的难度。,无论是预测资源总量、1000m以浅的资源量
9、，还是探明储量和保有储量，华北区都占有最大的比重，分别达到43.16、43.94、61.05和61.52； 中南和华东预测煤炭资源量及探明储量和保有储量最少，但1000m以浅资源的探明率最高，分别达到69.52和66.03，表明其增加储量的潜力最小； 东北区和西南区预测资源总量中1000m以浅的资源量相对较多，故所占全国1000n。以浅的煤炭资源量比重分别达到6.26和7.30，相应地，累计探明储量和保有储量所占的比重也较高； 西北煤炭资源丰富，占全国第二位，但探明率低，1000m以浅只有13.68，具有增加探明储量的极大潜力。,主要矿区煤炭资源特征,埋深：我国煤炭保有储量中，埋藏深度小于30
10、0m的约占35，300600m深的约占45，600一1000m的约占20，大于1000m以深的不多。而埋深在1000m以下的储量29500万亿t，占煤炭资源总量的53%。深部煤炭勘探任务繁重。 煤层数：,采矿层总厚：总厚超过10m的矿区占总数的23强，有近13的矿区可采矿层总厚超过20m，主要分布在晋、陕、蒙、东北、贵州、云南及新疆等省区，只有110的矿区可采矿层总厚度低于10m，主要是江南和四川等省区的一些矿区。,水文地质条件：34的矿区水文地质条件为简单或简单至中等，水文地质条件复杂的矿区主要分布在河北、华东、东北和中南。,矿井(露天矿)开采矿层特征,我国适于露天开采的煤炭资源不多，在19
11、90年全国保有煤炭储量中约占4左右。这部分煤炭资源的特点是累计厚度大，大多为近水平或缓倾斜多煤层，结构从简单到复杂不等，岩性从软到硬均有，平均剥采比为27m3t。 适于露天开采的储量中，正在开发利用的约占30，尚未开发利用储量约占70，大多位于边远交通不便地区，其中又约有34是褐煤。 国有重点煤矿开采资源集中的煤田95年以前总体上是以开采多煤层、总厚大、缓倾斜、低瓦斯、表土不厚、埋深不大的煤层为主。随着开采强度的加大及时间的推移，开采深度增加，难度增大。,中国煤矿开采的发展,煤矿开采发展的简要进程 新中国在建立过程中，从旧中国接收了约40个煤矿企业，200处矿井和少数几个露天煤矿，加上解放区民
12、主政府兴办的小煤矿、公私合营煤矿和私人开办的小煤窑，1949年生产原煤3243Mt。 在三年恢复时期(19501952)，全面恢复了原有煤矿的生产，对32处矿井进行了改扩建，并开工建设新井17处，设计生产能力12.5lMta，初步奠定了煤矿开采发展的基础。 “一五”时期(19531957)开始了大规模的煤矿生产建设，重点扩建了开滦、大同、阜新、鹤岗等15个老矿区，又开发建设了平顶山、鹤壁、包头、潞安、石嘴山等10个新矿区，开工建设矿井194处，设计生产能力75.37Mta；建成投产矿井205处，设计生产能力63.76Mta；恢复矿井38处，设计生产能力11.34Mta，1957年全国原煤产量达
13、到130.73Mt。,中国煤矿开采的发展,1958年开始的三年大跃进及这期间出现的高指标、瞎指挥等不科学的做法，导致不适当地扩大了煤矿建设规模，一些新建矿井简易投产，一些生产矿井重采轻掘，推行了不合理的采矿方法，出现严重的采掘失调。针对大跃进带来的问题，煤炭工业进行了第一次大调整。 “三五”(19661970)和“四五”(197l1975)时期，煤炭开发战略和建设重点有重大改变。在此期间，集中建设了煤炭工业“大三线”西南和西北煤炭生产基地，突击性开发江南煤田。在西南主要建设了六盘水(六枝、盘县、水城三个矿区的总称)和攀枝花矿区，建设矿井共28处，设计生产总能力14.11Mta，建成投产矿井21
14、处，设计生产能力9.40Mta；在西北的贺兰山基地和渭北基地，,中国煤矿开采的发展,“四五”期间，建设总规模达到42处，设计生产能力12.82Mta；建成矿井(露天)13处，设计生产能力11.22Mta，满足了西南和西北用煤的需要，显著改善了煤炭开发布局。为扭转北煤南运的局面，“三五”时期对江南煤田进行了大规模的煤田地质勘探和分布范围广阔的矿区建设，到“四五”期末，建成矿井295处，设计生产能力39.36Mta。由于建设部署不符合江南煤田实际，尽管做出了巨大努力，但“扭转北煤南运”的原定目标仍未能实现。,中国煤矿开采的发展,针对70年代偏重挖掘生产矿井潜力、新井建设规模缩小、一些生产矿井又出现
15、采掘失调的情况，从70年代后期起，又进行了煤炭工业第二次大调整。加大了新井建设规模，建设重点由西南、江南转向北方和东部，加强了生产矿井的开拓延深，改善了安全生产条件。 进入80年代以后，随着改革开放的深化，煤矿开采在质与量方面都有很大发展，新开发了十多个新矿区，新建设了一批现代化的大型矿井和露天矿，大力推广了采矿机械化和综合机械化，有重点地建设多层次的高产高效矿井，大力发展了地方煤矿，开办了遍布全国的乡镇煤矿，有选择地建设了重点产煤县，使中国煤矿开采在更大规模和高质量的基础上持续向前发展。,20世纪的最后10年，我国煤矿开采以提高经济效益为中心，应用现代高新技术与采矿技术及装备相结合，加速推进
16、煤矿生产技术的现代化，进行了高产高效矿井(露天)建设，并建成了129处高产高效煤矿(其中矿井123处，露天6处)，少数矿井达到了世界最先进的水平，获得了巨大的经济效益和社会效益，也开拓出了我国煤矿开采21世纪发展的新道路。,中国煤矿开采的发展,我国煤矿开采发展的思考和展望,(1)我国是一个发展中国家，人均能耗远远低于发达国家水平，随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求会越来越高。我国又是一个以煤为主要能源的国家，在一次能源的总资源量中，煤炭资源约占90，在一次能源的生产和消费构成中，煤炭所占比重长期保持在75左右；尽管20世纪90年代大力进行了能源结构的调整，2000年煤炭生产和消费在一次能源中所占比重仍分别达67.2和67.0。从我国拥有及可能利用的能源资源类别与分布出发，以煤为主的能源格局长期内不会有根本的改变，煤矿开采的规模还会很大。,(2)随着我国的改革不断深化，开放更加扩大，煤矿开采也逐渐进人市场经济轨道，煤炭开发保证国民经济发展和人民生活需要的总目标没有改变，但在煤炭资源评价、择优开发、选点布局、技术优选、科学管理等方面，市场经济规律将起更大的
