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简介
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煤矿基本知识 南 桐 技 工 学 校 1. 煤的简介 煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产。俗称煤炭。 成分： 主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上，是现代社会中非常重要的常规能源 碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。 泥炭 50％～60％ 褐煤 60％～70％ 烟煤 74％～92％ 无烟煤 90％～98％ 常见煤的种类 泥炭化作用 指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。 腐泥化作用 指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。 腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。 成岩作用 指经过一系列的物理、化学（或生物）变化过程使松散沉积物固结形成沉积岩石的作用， 3. 煤炭的重要作用 煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。 根据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达4.84104亿吨标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8％ 第一次科技革命（工业革命）18世纪60年代 蒸汽机的发明 第二次科技革命（19世纪70年代） 电力的广泛应用 煤炭在国内的地位 煤炭储量： 我国含煤面积约55万km2 ，2002年底探明可直接利用的储量为1886亿t，按年产19亿t，可采100年 我国煤炭占一次能源结构的70%左右，我国石油、天然气等资源有限，趋于枯竭。 煤炭在世界一次能源消费中所占比重为26.5%，低于石油所占比重37.3%，高于天然气所占比重23.9%） 能源构成（已探明储量） : 煤占96%， 油、气仅占4% 水电、核能，近几十年发展不能从根本上解决中国能源问题 水资源有限且南北不平衡 核能放射性污染，仍存在争议 煤炭还是重要的工业原料 从煤中可以提取200多种产品。（煤化工、煤变油） 煤炭开采 煤层分类 煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。 煤层厚度级不同，采煤方法亦不同。 煤层发生分岔、变薄、尖灭等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。 煤炭的开采 根据煤层的赋存情况（厚度、埋藏深度等）和开采技术条件 露天开采 7%-8% 地下开采（矿井开采） 92%-93% 露天开采 应用条件： 煤层厚度大、煤层裸露与地表或埋藏浅 特点： 优点 机械化程度高 产量大，一般可达500～1200万吨，有的可达5000万吨； 劳动效率高，一般为3.0～28.0吨/工，是井工开采的数倍，有的达到数十倍 成本低，大约是井工开采的50% 资源回收率高，达90%以上 作业空间不受限制； 木材、电力消耗少； 建设速度快，产量有保证，生产安全，劳动条件好； 缺点 受天气影响大 需要进行大量的基建剥离，基建投资较大 占用土地多，矸石占地面积大，污染环境； 对矿床赋存要求严格 凡是煤田浅部有露天开采条件的，应根据经济合理剥采比优先选择露天开采 矿井开采 煤田、矿区、井田 1、煤田：由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带称～（自然形成）。 2、矿区：开发煤田形成的社会组合称矿区 3、井田：划分给一个矿井开采的那一部分煤田称为井田。 煤田，面积大，储量多，大到数百、数千平方公里，多到数亿、数百亿吨。小的，可以由一个矿区开发，大的可以由几个矿区开发，有时，一个矿区还可以开发多个煤田。 开拓方式 立井开拓 立井开拓 立井开拓 各个巷道的作用： 主井：用于提升煤炭，有时兼作回风用的立井，称主立井，简称主井。 副井： 用于矿井辅助提升，兼作进风用的立井，称副立井，简称副井。 风井：专门用于回风用的立井，称回风立井，简称风井。 井底车场：位于井筒附近，联结主、副井及开采水平主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是联结井下运输和井筒提升的枢纽。 主石门：位于开采水平，与煤层走向直交或斜交，联结井底车场和开采水平主要运输巷道，主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。 运输大巷：位于开采水平，与煤层走向基本平行，和主石门及采区上、下山直接相连，主要服务于开采水平煤炭运输的水平巷道。 回风大巷 : 位于开采水平上部，与煤层走向基本平行，和回风石门及采区上山直接相连，为开采水平回风服务的水平巷道。 回风石门 : 位于开采水平上部，与煤层走向直交或斜交，联结回风大巷和风井，为开采水平回风服务的水平巷道。 立井开拓 掘进顺序 立井开拓 生产、通风系统 立井开拓特点 优点 1）辅助提升能力大； 2）主井采用大断面时，可安装两套提升设备，能力大； 3）管线短，井筒短，辅助工作容易； 4）可以通过特殊岩层； 缺点 施工困难，地面设施复杂，井底车场布置复杂，投资大等，与斜井相对应。 适合条件 煤层埋藏较深、表土厚、或水文地质情况比较复杂、井筒需要特殊施工法施工，或多水平开采急缓倾斜的矿井。 例如：煤层埋藏深度超过400m，或有较厚冲击层，含水层、流砂层等特殊岩层，必须用立井 斜井开拓 片盘斜井 是斜井开拓中最简单的开拓方式。每一阶段只能布置一个区段内的工作面，也叫整阶段连续式开采。多用于小型井。大、中型井的初期可用若干对片盘，后期建集中井。 斜井开拓 集中斜井（一般就叫斜井） 斜井开拓特点 片盘斜井 优点： 地面建筑简单，井巷工程量小，投产快，增产潜力大，技术经济指标较好。 缺点： 井口分散，占地多，接序紧张。 适合条件 煤田位于浅部，露头发育，表土不厚(20～30m)水文地质条件简单，地质构造简单。 斜井开拓特点 集中斜井（对比立井） 优点 1）掘进施工简单，速度快； 2）地面建筑、井筒装备、井底车场简单，提升绞车小； 3）第一水平石门长度短，采用中央采区时，出煤快； 4）投资少，建井期短； 5）延深方便，对生产干扰少； 6）采用皮带提升时，能力大，可采用自动控制，并可多水平提升； 缺点 1）同样的开采深度，斜井比立井长，辅助经营费用多，如排水通风、供电、水气、设备线长度等。 2）采用绞车提升时，能力小，钢丝绳磨损严重。 3）辅助提升能力小，若过长，需多段，管理复杂，能力小； 4）难以通过特殊岩层。 适合条件 煤层埋藏不深（不超过400m）、表土不厚、水文地质情况简单、井筒不需特殊施工法施工的缓倾斜及倾斜煤层的井田。 平硐开拓 平硐开拓特点 优点： 1）井下出煤可直接外运，无提升环节，系统简单，费用成本低； 2）地面建筑简单，无井架和绞车房； 3）一般不设井底车场，水仓、水泵房，无需排水设备； 4）施工条件好，掘进速度快，初期工程量小，出煤快。 缺点 受地形及煤层埋藏条件限制。 适用条件 山区。在工业广场水平之上有煤。其储量够一个水平的储量。 综合开拓 有时，主副井或风井都采用同一种形式的井筒，技术上有困难，经济上不合理，可考虑用综合开拓。 立、斜综合开拓 斜主、立副 立主、斜副 平、立或平斜综合开拓 综合开拓 一、立、斜综合开拓 1、斜主、立副。 斜井用皮带，能力大，副井利用立井，能力也大。 特点： 充分发挥皮带斜井作为主井提升的优点，克服一般斜井作为副井的缺点。 适合条件： 大型井和特大型井；尤其是特大型井采用。 综合开拓 2、立主、斜副。 主井为立井，副井为斜井 特点： 发挥立井提升速度快、能力大、通风排水有利、浅部用斜井作为副井可节约立井施工投资的优点。 适合条件： 小型井，中、小型井，特别是中型井，当斜井提升能力不够时采用，此时，付井用斜井足够，主井用立井，能力足够。 综合开拓 综合开拓 二、平、立或平斜综合开拓 特点 利用平硐开拓井田浅部，利用立井或斜井开拓井田深部。 适合条件：适用各类井型。 一般情况下，平硐完成主副井的所有工作，用斜井或立井回风，路线短。有时，用平硐进风路线太长时，可用立井，斜井进风。 主要缺点 井口分两处，工业广场分散，不利于主、副井的井上、下联系；占地多、煤柱损失大；不利于生产调度。 综合开拓 5. 采煤方法 任何一种采煤方法均包括二项主要内容：采煤系统、回采工艺。 采场：直接大量采取煤炭的场所称采场；也叫采煤工作面，采煤礃子面。 回采工作面：采场内进行回采的煤壁称回采工作面。一般通俗称采场为回采工作面。 回采工作：在采场内，为采出煤炭所进行的一系列工作。由5个字组成：破、装、运（采煤过程）、支、控（顶板管理）。 辅助工作：为正常完成回采工作面的工作而需要做的辅助工作或服务工作。如：移溜、洒水、灌浆、端头支护、通风、运料、顺槽支护、工作面标准化管理的工作等。 回采工艺：在回采工作面，按照一定顺序完成各项回采工作的方法及其配合，称为回采工艺；煤层自然条件不同，采用机械不同，完成这些工序的方法就不同，在进行的时间、顺序、空间上都有一定的规律。 回采工艺过程：在一定时间内，按照一定顺序完成回采工作各项工序的过程称回采工艺过程。 采煤系统：回采巷道与采场的回采工作在时间上的配合和空间上的相互关系称回采巷道布置系统，也叫采煤系统。 采煤方法：采煤系统与回采工艺的组合。新的设备具有新的回采工艺，要求有新的采煤系统。采煤系统又会促进回采工艺的改造，互相影响。 采煤方法的分类 采煤方法的分类 一、壁式体系采煤法 以长壁工作面为主，占95%以上的产量。 二、柱式体系采煤法 国内用的较少，占产量3～4%。 采煤方法的分类 一、壁式体系采煤法 1、薄及中厚煤层 单一长壁的采煤方法，一次采全高，整层开采。 2、厚煤层分层开采的采煤方法 煤厚，一次采不了，分成若干层，一次次回采。 1）、倾斜分层（图2-4a ） 2）、水平分层（急倾斜厚煤层（M＞10m）（图2-4b ） 3）、斜切分层 （急倾斜厚煤层（M＞10m）（图2-4c ） 3、厚煤层整层开采 1）、4.5m以下一次采全高（大采高） 2）、10m以下一次采全高，放顶煤。 3）、4.0～6.0m急倾斜，55°～65°，采用伪倾斜柔性掩护式支架采煤。 4）、25m以上的厚煤层，可采用分段放顶煤； 采煤方法的分类 采煤方法的分类 采煤方法的分类 6、矿井通风 ①供给井下人员足够的空气，满足人员呼吸的需要； ②稀释和排出各种有毒有害气体和矿尘； ③调节气候条件，给作业人员一个舒适的环境，以提高工作效率。 新鲜空气（新风） 污浊空气（乏风） 井下空气的主要成分：氧气和氮气 氧气：相对密度为1.105，人体在静止状态下耗氧量为0.25 l/min，在工作时耗氧量为1－3 l/min； 当浓度小于17％时，呼吸困难、心跳加快， 当浓度小于15％时，无力进行劳动， 当浓度小于12％时，有生命危险。 当浓度小于3％时，立即死亡。 《规程》规定工作面进风流中>=20％ 氮气：相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒。地层中涌出。当氮气浓度升高时，意味着氧气浓度的减少，可引起缺氧窒息。 通风系统 谢 谢 !
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