煤矿开采与掘进技术

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1、煤矿开采技术与掘进技术,重庆市煤矿矿长资格培训班教学课件,第一章 概述,第一节 我国煤炭资源 一、我国煤炭资源分布 我国是世界上发现、利用、开采煤炭最早的国家，也是煤炭产量最多的国家，煤炭资源丰富，全国绝大多数省市区都有不同数量的煤炭资源分布，已知的含煤面积约55万k，累计探明总储量为78223.4亿t。仅次于俄罗斯，居世界第二位。据预测，我国煤炭资源远景储量为50592亿t；保有储量为10025亿t。仅次于俄罗斯、美国，居世界第三位。,二、煤炭资源赋存的主要特点,1.成煤的地质年代长。 从早古生代至第四纪，均有煤炭沉积。具有工业价值的煤层形成始于早石炭世，成煤期自老到新有：早古生代、早石炭世

2、、早二叠世、石炭二叠纪、晚二叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、白垩纪、第三纪、第四纪等11个地质年代。 我国三大聚煤期：石炭二叠纪、早中侏罗纪及晚侏罗纪、第三纪。 2.地质构造多，煤层赋存条件多样。,三、我国能源赋存特点,我国资源赋存特点，决定了能源必须以煤炭为主。我国的资源赋存是缺油、少气、富煤。全国石油、天然气探明储量仅占化石能源探明储量的6%，其余94%为煤炭。煤炭1000米以浅保有储量约1万亿吨，其中探明可采储量1145亿吨。煤层气35万亿立方米。按目前的生产和消费水平，可以开采使用100年以上。而石油可采储量只有38亿吨，可采年限仅20年；天然气总资源量为38万立方米，探明剩余可采

3、储量可开采37年。,四、全国的五个聚煤区,根据地质构造带为界，全国划分为五个聚煤区： 1. 华北聚煤区：包括山西、山东、河北、河南、甘肃、陕西、内蒙古大部、江苏北部、辽宁和吉林南部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的53。 2. 西北聚煤区：包括新疆、青海、宁夏、内蒙古西部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的33。 3. 东北聚煤区：包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的8。,四、全国的五个聚煤区,4.华南聚煤区：包括贵州、广西、广东、海南、湖南、湖北、江西、福建、江苏和安徽南部、四川和云南大部。其煤炭资源量占全国煤炭资源量6。 5.滇藏聚煤区：包括西藏、青海南部、四

4、川和云南西部。其煤炭资源量占全国总煤炭资源量的0.1。,五、煤的形成,在显微镜下观察，可以发现：煤是由高等植物转化而来的。 1.成煤植物：植物分为低等植物和高等植物。由低等植物形成的煤称为腐泥煤；由高等植物形成的煤称为腐植煤。目前开采主要是腐植煤。 2.成煤作用：煤由植物经过漫长极其复杂生物化学、物理化学作用转变而成的。成煤作用分为两个阶段：泥炭化阶段、煤化阶段。,六、成煤的必要条件,1. 植物条件：植物是成煤的原始物质。 2. 气候条件：潮湿、温暖的气候是成煤的必要条件。 3. 地理条件：发生大面积沼泽化的自然条件。 4. 地壳运动条件：地壳大幅度快速下沉。,七、最新煤炭分类国家标准,将煤炭

5、分为14类。分别是：无烟煤（WY）、贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、瘦煤（SM）、焦煤（JM）、1/3焦煤（1/3JM）、肥煤（FM）、气肥煤（QF）、气煤（QM）、1/2中粘煤（1/2ZM）、弱粘煤（RN）、不粘煤（BN）、长焰煤（CY）、褐煤（HM）。,。,我国煤炭资源已经探明可采储量中，按煤层厚度分： 薄煤层占17.36 中厚煤层占37.84 厚煤层占44.80 按煤层倾角分： 缓倾斜煤层占85.95 倾斜煤层占10.16 急倾斜煤层占3.89 我国最早开办的近代煤矿： 台湾基隆煤矿1876年兴建，1878年投产。 河北开平煤矿1877年兴建，1881年投产。,八、煤的分类 1.煤炭按煤的

6、含碳量和煤化程度分类,硬煤（含无烟煤、烟煤）、褐煤、泥炭。 煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类表,2、煤的工业用途分类,3、煤层按厚度分类,煤层按厚度分类 薄煤层：井工开采时厚度在1.3m以下，露天开采时厚度在3.5m以下的煤层。 中厚煤层：井工开采时厚度在1.3m3.5m，露天开采时厚度在3.5m10m的煤层。 厚煤层：井工开采时厚度在3.5m以上，露天开采时厚度在10m以上的煤层。,4、煤层按倾角分类,近水平煤层：井工开采时倾角在8以下，露天开采时倾角在5以下的煤层。 缓倾斜煤层：井工开采时倾角在825，露天开采时倾角在510的煤层。 倾斜煤层：井工开采时倾角在2545，露天开采时倾角在104

7、5的煤层。 急倾斜煤层：井工或露天开采时倾角在45 以上的煤层。,5、煤层按稳定性分类,稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显，煤层结构简单或较简单，全区可采或基本可采的煤层。 较稳定煤层：煤层厚度有一定的变化，变化规律较明显，煤层结构简单至复杂，全区可采或大部分可采，可采范围内厚度变化不大的煤层。 不稳定煤层：煤层厚度变化较大，变化规律不明显，煤层结构复杂至极复杂的煤层。 极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星的煤层。,第二节 开采技术发展现状 一、开采技术发展历程,1. 我国是世界上最早开发利用煤炭资源的国家，距今有6800+/-15

8、0年的历史。我国煤炭开采经历了七个阶段：手镐采煤风镐采煤爆破采煤普通机械化（普采）采煤高档普采综合机械化采煤综合机械化放顶煤采煤。 2.解放前，我国煤矿普遍采用穿峒式、高落式、残柱式采煤方法。,开采技术发展历程,3.解放后，我国加强了采煤方法的改革，逐步推广了壁式体系采煤法，二十世纪六十年代以浅截深单滚筒采煤机、可弯曲刮板运输机、金属摩擦支柱和金属绞接顶梁支护的普通机械化采煤工作面问世。1974年第一批国产综合机械化采煤设备在井下生产试验。1978年以来，我国先后从国外引进100多套综合机械化采煤设备。 4.综采、综放技术最新成果： 煤厚小于1.3煤层：刨煤机组开采 煤厚在1.31.8煤层：薄

9、煤层综采 煤厚在1.83.5煤层：中厚煤层综采 煤厚在3.513煤层：一次采全高综放技术,2003年国有重点煤矿综合机械化采煤程度已达56.73，年产超过100万吨的采煤队有52个。其中，神华集团大柳塔矿综采队工效达543.8t工；铁法矿务局晓南矿综采队工效达127.59t工。,二十世纪九十年代，我国开始进行综合机械化放顶煤试验，取得了圆满成功，技术经济效益十分明显。2003年国有重点煤矿综合机械化放顶煤创年产100万吨的采煤队有37个。其中，兖州矿业集团东滩矿综放队年产512万吨，工效达246.96t工。目前，我国已有利用综放技术一次开采6-13m的成功经验。 我国于二十世纪五十年代开始进行

10、水力采煤试验，并取得成功。目前，水力采煤产量占1.8。露天煤矿产量占35。,二、煤炭按煤的含碳量和煤化程度分类,1.无烟煤:含碳量9098，煤化程度较高，挥发分低，密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时多不冒烟。 2.烟煤：含碳量7590，煤化程度低于无烟煤高于褐煤，特点是挥发分产率范围宽，不结焦与强结焦均有，燃烧时有烟。 3.褐煤：含碳量6075，煤化程度低，特点是外观多为褐色，光泽暗淡，含有较高内在水分和不同数量腐植酸。 4.泥炭：含碳量5060，高等植物遗体，在沼泽中经泥炭化作用形成的一种松散富含水分的有机质堆积物。,三、煤炭在国民经济中的重要作用,煤炭的用途：工业动力、火力发电、化学工业原料

11、、民用燃料。 据煤炭科学研究总院刘修源介绍，2000年我国能源结构为：煤炭占67.9，石油占26.6，天然气占2.6，水电、核电、风能、太阳能仅占2.9。预计到2050年仍将占47.7。 四、煤炭开采带来的主要问题 资源有限，不可再生。 开采利用过程中带来的污染与破坏。 开采与利用的经济效益和社会效益。 煤炭开采中的安全问题。 煤炭工业的可持续发展问题。,五、我国煤炭开采技术发展三种模式,兖矿模式：大型煤炭企业与高等院校、科研机构合作，进行大规模技术创新，努力建设世界一流的高产高效矿井。 彬县模式：利用高等院校、科研机构开发的新技术改造中小型矿井。 神华模式：直接引进国外全套先进装备， 一次性

12、投资2亿元。,六、我国煤炭工业运行趋势,国民经济的持续快速发展，对煤炭的消耗需求不断增加。经济的发展是建立在能源消耗基础之上的。近几年，国家通过实行积极的财政政策，扩大内需，促进了国民经济的快速发展，也拉动了煤炭需求。2003年全国煤炭产量达到15.9亿吨，创历史最高水平；2004年煤炭产量达到19亿吨。预计2005年煤炭产量将超过20亿吨。按照国民经济年均增长7%8%的发展速度，专家预测到2005年、2010年、2015年的煤炭需求将分别达到20亿吨、21.5亿吨和22亿吨;在一次能源中的比重将分别为65%、62%和60%左右。根据这个预测，2005年将出现供应偏紧；2010年将出现供应明显

13、不足。即使煤炭产量保持一定的增幅，届时也可能出现0.51亿吨的缺口。,第一章 复习思考题,1名词解释：薄煤层中厚煤层厚煤层近水平煤层 缓倾斜煤层 倾斜煤层 急倾斜煤层。 2我国的三大聚煤期。 3我国煤炭资源赋存的特点。 4我国的五个聚煤区域。 5最新煤炭分类国家标准。 6成煤的必要条件。 7煤炭开采带来的主要问题。 8开采技术经历的七个阶段。 9煤炭的用途。,第二章 煤田划分,第一节 煤田划分为井田,一、基本概念 1. 煤田：在地质历史发展的过程中，有含炭物质沉积形成的基本连续大面积含煤地带，称为煤田。对于面积较大、储量较多的煤田，若由一个矿井来开采整个煤田，显然在经济上极不合理，在技术上有难

14、以实现。因此，需要将煤田进一步划分成适合于由一个矿区来开采的若干个区域。,第一节 煤田划分为井田,2. 矿区是开发煤田形成的社会组合。 3.矿区开发：矿区范围仍然很大，需根据煤炭储量、赋存条件、煤炭市场需求量、投资环境等情况，确定矿区规模，划分井田，规划井田开采方式、规划矿井或露天矿建设顺序、确定矿区附属企业类别、数目和生产规模、建设过程等，总称为矿区开发。,第一节 煤田划分为井田,4. 井田 在矿区内，划归给一个矿井开采的部分煤田，称为井田。 井田范围的大小、矿井生产能力和服务年限的确定，是矿区总体设计中必须解决好的关键问题之一。,第一节 煤田划分为井田,二、矿井巷道 矿井开采需要在地下煤岩

15、层中开凿大量的井巷和硐室。这些井巷种类很多，按其所处空间位置和形状，可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。 1垂直巷道 （1）立井有直接通达地面出口的垂直巷道叫做立井，又称竖井。立井一般位于井田中部，担负全矿煤炭提升任务的叫主立井，担负人员升降和材料、设备、矸石等辅助提升任务的为副立井。,第一节 煤田划分为井田,（2）暗立井没有直接通达地面出口的立井，装有提升设备，也有主、副暗立井之分。暗立井通常用作上下两个水平之间的联系，即将下水平的煤炭通过主暗井提升到上一个水平，将上一个水平中的材料、设备和人员等转运到下水平。 （3） 溜井担负自上而下溜放煤炭任务的暗井称为溜井。,第一节 煤田划分为井田,2

16、倾斜巷道 斜井有直接出口通达地面的倾斜巷道叫斜井。主要担负全矿井下煤炭提升任务的斜井叫主斜井；只担负矿井通风、行人、运料等辅助提升任务的斜井叫副斜井；主要作回风，一般布置在井田浅部斜井叫通风斜井。 暗斜井没有直接通达地面的出口、用作相邻的上下水平联系的倾斜巷道，其任务是将下部水平的煤炭运到上部水平，将下部水平的材料、设备等运到下部水平。,第一节 煤田划分为井田,上山没有直接出口通往地面，位于开采水平以上，为本水平或采区服务的倾斜巷道。上山中安设输送机运煤的称为运输上山；铺轨，有绞车运输物料的称轨道上山；专为通风的上山，称为通风上山。服务于采区的上山叫做采区上山，服务于阶段的称主要上山。 下山位于开采水平以下，为本水平或采区服务的倾斜巷道。,第一节 煤田划分为井田,3水平巷道 平硐有出口直接通到地表的水平巷道称为平硐。一般以一条主平硐担负全