采矿工程英语翻译.doc

LESSON 1煤炭开采史人类首次使用煤炭的时期可能追溯到原始社会，确定这种黑色石头能够燃烧无疑是偶然的，这个现象可能是在几千年间世界上（不同地方的人们）独立发现的。这些独立的发现极可能是这样产生的：原始人碰巧在暴露出黑色石头的矿上营火。这是他们惊讶的发现那儿可以燃烧。中国对煤炭的使用最早的记录出现在公元1100年，从圣经我们上得知所罗门王时是相当熟悉煤的在今天的叙利亚。在威尔士，有证据显示，在青铜时代的人们用煤火葬，而且众所周知，罗马人使用了这种能源。这儿还有其他的古代参考资料。所以煤炭能够燃烧的说法，甚至一些相关的应用流传了几千年。然而，实践并坚持使用煤炭的是中世纪的英国。在美国，到处可以找到证据表明印第安人偶然使用了煤炭。然而，美国第一次有记载的利用煤炭的是法国探险家，他在1679年报道了一个在伊利诺斯河边的暴露的露头。这样之后，法国和英国其他的探险家取得了一个又一个发现，但是，第一个有记载的实际使用时在1702年的维吉尼亚州，一个法国的殖民者被允许在他的铁厂使用煤。最早有记载的商业煤矿是在1750年。煤田从詹姆斯河延伸到里士满伊利诺斯附近，现在那儿被遗弃了。除了当地的消费，煤炭还被运往费城,纽约和波士顿.起始，所有煤炭都是手工用销和钎从坚固的固体矿床上砍下来的。然后它们被工人用铲掘到篮子 、箱子和推车上，运到外面或井底车场。随后，车子有了改进，但仍需工人拽木板。随着时间推移，铁皮，铁轨被用到矿车上，骡子矮马和普通马被用于拉运。逐渐地，黑火药被用于爆破煤炭，但底部掏槽，侧面掏槽和钻孔仍需要人工进行，在17世纪和18世纪，采矿业取得一系列重大发展，1775年，第一台蒸汽机在英国被瓦特发明，它被用于抽出开采过程中的地下水，非常重要的，它使矿井有可能开采更深的部分，第一条轨道修成了，第一台用煤的蒸汽机车在1814年的英国被乔治。斯蒂芬逊改进了，第一辆电动机车在1883年的德国用于地下交通。工作面的机械化操作在1900年前就开始了，它体现冲压机和链条式切割机的发展（冲压机，链条式切割机用于爆破，爆炸前的煤层和岩层）、电动式和压缩空气式机车的使用，甚至有人做了关于连续采矿机械的一些早期实验。长臂开采直到1910年才在美国普遍使用，尤其是在伊利诺斯州。但后来它在开采厚煤层方面无法和逐渐填法和房柱法竞争，因为他们借助了机械化。与此同时，长臂开采在欧亚继续占有主要地位，因为那里主要是瘦煤和深埋的煤层。在第二次世界大战中，德国在工作面改进了长臂开采的铲送机，它可以连续把煤加载到链式运输机上。这是由几个世纪的各式割煤机发展起来的。然而，这最重要的发展是液压支架，自航屋顶千斤顶和旋塞。他们大大减小了在人工设置单体支柱和木垛时所需的体力。随着技术的发展，美国煤炭公司又一次长臂开采产生了兴趣。对美国而言，大量改变和一般性的加强是必须的。在一些失败和误用后，长臂开采在这个国家被实际运用，假设开采条件是正确的，也被逐渐增加的产量所证实。露天开采是最早的采煤方法。它被考虑用于煤床暴露于地表、上覆物只有几英寸厚的情况，在深部岩层和岩石下，最经济的方法是地下开采，事实上这也是唯一的方法，所以，露天开采直到1910前还是微不足道的。从大范围看，被骡子拉着的刮土铲运机和铲运车普及程度很低。练习 译文 第一种For many years the continually improving productivity in US coal mining was the envy of the world.( 多年来,不断提高的美国煤矿效益令人羡慕)。 Such steady improvement meant a fairly level, or even slightly declining,price to the consumer despite large increases in wages,materials,taxes,and other costs of production.（这样的稳步提高意味着相当的水平,或甚至轻微下降,给消费者尽管价格大幅上涨工资、材料、税收、和其他生产成本。） However,this trend has drastically declined since 1968 because of the new stringent Federal safety regulations;rigid controls on surface water,and air pollution;and the mass of newly introduced,and constantly changing,bureaucratic reports. （然而,这种趋势自1968年以来数量急剧下降,因为新的严格的联邦安全法规,严格控制地表水,空气污染,及新引进的各种标准,并且不断在改变着,官僚主义报告）。 The problem now is to not only meet the new safety and environmental requirements but,at the same time,to revive the steady progress of the past. (现在的问题是,不仅要满足新的安全、环保要求,而且,与此同时,还要来恢复过去稳步前进的步伐。) Reserves of all fossil fuels are limited,but the United States has more reserves in coal than in oil,gas,oil shale,and tar sands combined.( 所有化石燃料储量是有限的,但美国有更多的储备在煤比石油、天然气、石油页岩,沥青沙的总和。) Even if coal reserves are over estimated ,as some in the industry believe,the relative dominance compared to other fossil fuels is apparent.(即使煤炭储量在估计, 像一些业内人士相信, 相对优势比其它化石燃料是很明显的.) Reserves of all fossil fuels are finite,so far the long pull the world is forture in having nuclear energy.( 储备的化石燃料是有限的,到目前为止,世界的长远计划是寄托在核能。) The distant future may see all fossil fuels consumed for higher uses than boiler fuel,for example,petrochemicals,lubricants,gasoline,chemicals,etc. (在遥远的未来可能会看到所有化石燃料在其他方面的消耗比锅炉燃料的使用更高,例如、石化、润滑油、汽油、化学品等。)Table 1.1 US Reserves of Fossil Fuels Expressed in Heat Value.( 表1.1美国储备的化石燃料热值表达)Reserves储量Coal煤Oil石油Natural gas天然气Tar sands油砂Oil shale油页岩Total总量Quadrillions of Btu17307237319067406425653ctivity per man day.(人均日产量) Metric equivalent:（公式等效）1 stX0.9071847=tDespite the tremendous importance of coal,the industry is faced with serious problems,such as；(尽管有重大意义的煤、产业正面临著严峻的问题,如)1) Air and water pollution both at the mines and at the consuming end. (空气和水的污染在矿山和消费两者间结束。)2) The onerous new Federal safety regulations.（ 繁重的新的联邦安全条例。）3) Public outcry against surface mining and lack of satisfactory restoration in some cases.（公众强烈抗议露天采矿和一定程度上缺乏满意的地表修复。）4) A shortage of qualified supervisory and engineering personnel,as well as mine workers,to meet the growing demand for coal and the increasingly more difficult mining conditions.（缺乏合格的监督和工程人员,以及煤炭工人,来满足日益增长的煤炭需求和越来越多的困难开采条件。）5) A need to improve machinery,techniques,and managerial ability to resume the former yearly improvement in productivity and cost.（需要改进机械、技术与管理能力,以恢复前些年度在生产力和成本上的增值。） There are certainly solutions to all of these problems, which are challenges that a young person entering the industry should welcome as great opportunities.（当然要解决所有这些问题,对于一个年轻人进入这个受欢迎的行业有更多的机会但是富有挑战的。）LESSON 2煤的性质和分类已经存在几种煤的分类方法。大部分都是以化学分析和某些物理测量煤在进一步的压力和温度（变质）下的反应为基础的。这个进一步的反应表明一个连续的煤系列从褐煤到各种烟煤再到无烟煤和变质无烟煤。这美国煤等级的分类标准，由美国试验与材料协会制定，见表2.1。随后的章节解释了用在表格里面的术语。在确定煤等级时，矿物质不包括在分析中，因为他一点也不能反应煤的变质程度。在较高等级煤中，湿度通常很低而且被排除在测定的等级影响因素中。在较低等级煤中，湿度被认为是煤的基本性质，因此水分包括在分析中，作为等级划分的基础。残留在炭渣的有机物，根据标准分析过程通过非燃烧过程的热量将挥发性成分（比如瓦斯）排除的，这被称为固定碳。挥发分是部分在标准分析程度下作为气体被移除的有机物质。煤的燃烧所产生的热称为发热量，它也是由标准分析过程所决定。这（BUT）英国的热量单位，通常被用来表示热值，是一英镑水升一度所需要的热量，它一般被称作是多少磅碳。烧结的特点是在标准实验过程中测试粉末状的样品煤是否或会熔化形成固体状态在高温条件下。由于全世界大多数煤的分类都基于类似的标准，所以将其他地方所采用的分类描述煤等级与美国分类法描述的煤等级进行比较总是可行的。对于在高温高压下会进一步形成较高等级的煤这一观点有不同的意见，但是煤碳方面的科学家认为在一个长期中适当的热是更重要的决定因素。煤的变质程度增加从褐煤到亚烟煤这一等级经历了高挥发性，中挥发性，低挥发性的烟煤的等级，到无烟煤和变质无烟煤。这等级上的增长是大致以不稳定物质的进一步亏损和碳含量的增加为特点的。 高温以及火成岩侵入导致了自然焦炭煤层的产生。在这儿它们跟煤有更少的直接联系，火成岩的侵入是温度达到一个可以使煤液化的程度，在某些方面把煤的等级由低级变为了高级。包括无烟煤在内的更高等级的煤的出现，然而，在岩浆侵入的附近就不知道了。这更高等级的煤，被展示在表2.1，是变质无烟煤。这个等级的煤是相对少有以及无论是化学还是物理性质类似石墨。变质无烟煤被认为在世界上有很多地方，通常是跟火成岩入侵是有关系的。它也被认为是来自前寒武纪的地层中，确信是由于海藻或者真菌的聚集所形成的。变质无烟煤在罗德岛上有商业开采。练习2 煤的组成就像前面提到的，煤是一种复杂的矿物，因为最初形成泥炭的物质是多样化的以及随着等级的升高这些物质也在发生不同的变化。在这里我们将要简要地研究煤的植物组成（古生物学）和物理成分（岩相学）。1.古植物学大量的植物化石存在与伴生在煤层中的不同的岩石，我们得出了一个结论：煤是由植物演变而来的。有许多例子说明，植物化石能够清楚地在煤层中识别并且能够清晰地辨认出从煤层中捡来的煤中的植物部分，特别是在低级的褐煤中。2.岩相学仔细观察煤块我们会立即发现煤是由很多薄的条带和透镜状矿体组成并且有显著地不同特点。一些条带是十分明亮并光亮透明的，另外一些比较暗，再有一些条带和组分部分是松弱和乌黑的。这些乌黑色的条带就是脏手的原因。煤的岩相学是通过借助显微镜对煤的构成进行系统的研究。3.矿物质 煤除了有机物构成外,无机的矿物质(煤燃烧后形成灰分)也是一种重要的煤组分.矿物质一般是不好的成分,涉及到煤使用时，它是各种问题根源.硫通常被认为是一种有害成分，它在冶金焦炭中不受欢迎，因为在高炉中降低了铁的含量，同时它也是一种被广泛认为是空气受污染的贡献者当煤燃烧时，并相信它在熔融灰分的点火设备中起了不好的作用。综合其他因素考虑，锅炉的腐蚀以及其中沉淀物的结构都和煤中的硫分有关。除了硫，像钠、钾、钙、氯、铁、铝、硅元素和其他以被发现都是矿物主要组成部分，同样在燃烧、炼焦或转化过程（液化和汽化）时也有影响。煤的成分，有所有的地球物质，有多种微量元素，通常在百万或十亿分之几来衡量的品种。由于空气质量日益关注，煤中的微量元素的分析已经加速。这些矿物质成分是否显著加剧了空气污染问题仍有待确定。一些微量元素，当然，当煤燃烧时留在了煤中。某些微量元素，可能在一些煤炭转化过程中会起阻碍催化作用，而某些却起催化作用。LESSON 3 煤的地质年代从前寒武纪的沉积岩中得知，煤的一般分布是通过沉积岩的次序来体现的，只有相对稀少的材料才会变得像煤，有的甚至变成石墨。这些材料被认为是当地集中的藻类植物或真菌。在寒武纪中，从最古老的岩石中发现重要有机体的化石是常见的，它们是海藻沉积物和海洋生物的贝壳遗骸。它们主要在石灰石和其他石灰质岩层中发现。最早知道的陆生植物化石是在志留纪岩层中出现的，少量的煤是在志留纪和泥盆纪上覆岩层中发现的，分布在世界各地，包括北美。第一个大煤层是在北美的密西西比州和宾夕法尼亚州的岩层和欧洲的白垩纪年代岩层中发现的。在过去大多数北美的煤矿来源于美国和加拿大的宾夕法尼亚州地层。西方国家过去几年快速增长的煤炭产品主要来自白垩纪和第三纪的煤层。阿巴拉亚契煤的煤层特点如图3.2所示。在世界各地煤分布在从志留纪到第四纪的所有地质时期。没有太多商业价值的煤层被发现在比密西西比年代更久的地层年代，尽管在欧洲有局部地区也开采泥盆纪的煤炭。二叠纪的煤炭在美国被开采，但是这一地质年代的煤层更多的被保留在世界的其他地方，尤其是在苏联和澳大利亚。三叠纪的煤被一些欧洲国家开采但是储量很少。尽管欧洲和亚洲部分地区开采，侏罗纪的煤层储量在大部分地方相对较少。然而，侏罗纪煤层在西伯利亚和加拿大西部却有很大储量。大量的白垩纪和第三纪的煤层在美国西部，加拿大西部以及世界上其他地方发现，也将是美国西部露天开采的巨大基础。成煤条件已经存在很长时间了，特别是自从密西西比州地层年代之后，一些被影响的地区达到成千上万英里大小。独立煤层的厚度从零点几英寸到数英寸不等，被报道在一些地方最厚的可达91米。大部分烟煤的厚度小于6.1米，大多数煤田介于0.9到3米之间。在美国西部一些发展较快速的含次烟煤和褐煤的煤层可达30.5米可以进行露天开采。在一些地区，沉积岩地层会达到几千英尺厚，但这还是比较少见的。在一个煤田中，含煤地层有4572-6096米厚，但是已勘探出的煤层通常存在于世界上小于1524米的地下。在美国，大部分勘探出的煤层处于914.4米的深度，但几乎所有的开采深度已从几英尺到305米。部分沉积岩在水中形成，泥，泥浆和沙子被溪水预淤积起来最终形成页岩和泥岩，粉砂岩和砂岩。在地质年代的早期，虽然尚未在最早的沉积岩中发现，动物和简单海洋生物已经出现。在前寒武纪的沉积岩中只能发现很原始的藻类和真菌遗迹以及像虫一样的地洞，但是关于寒武纪的海生生物多样性的集合物已经出现。许多海生动物和植物从海水中吸取碳酸钙。当他们积聚在海底，其他的贝类和钙碳酸盐泥形成厚度从几英尺到几百英尺的沉积岩，演变称现在的石灰岩和大理岩。在过去多变的地质年代中，巨大的海域被切割，蒸发作用使盐度升高难以维持生命，导致了石膏和硬石膏的沉积。尽管许多沉积岩都被先前发生过的沉积作用标示，但其他的积聚类型也被证实，包括风蚀作用和溪流湖泊沉积作用。在沉积岩中，我们今天所看到的煤层岩是由许多不同时期的大量植物材料沉积而形成的，而这种沉积有独特的性质。LESSON 4煤田地质构造很多地质因素影响着煤的厚度，质量和开采条件。泥煤积累不久以后，形成一些特点，而其他特点在深埋藏和煤化作用后出现。一些相同的特点将从以下几个方面进行描述：1.煤夹层和裂开的煤在泥炭沼泽中植物原料积累，河流周期性地泛滥，堆积薄的淤泥层，变成了页岩夹层或者泥砂岩，在植物原料煤化以后。特别是在洪水河边相对地沉积的很厚一层，在洪峰后，沼泽也随着重建。这种导致煤撕裂发生在煤田中（图4.1）。2.冲蚀在植物原料积累和各种沉积物埋藏之后，它可能被河流向下冲蚀。这种岩层的缺失叫做水冲蚀缺失。（图4.2）。冲蚀可能发生在泥炭沉积不久之后或者很久之后，甚至煤被其它沉积物覆盖。后来槽堆满泥浆和其他泥沙沉积物，以至于煤的存在位置被页岩或砂岩占据。3.倾斜和褶曲 贯穿整个地质时代，水平和垂直应力作用导致岩石顺序变化，例如折叠只会使底层倾斜产生局部变化（包括煤层），有时影响的区域很广大例如一个间歇地下沉的盆地的范围会有几千平方英里，有时折叠底层很强烈，有时这种褶曲是那样强烈以至于煤层几乎接近垂直或者实际上可能倒转。部分被强烈侵蚀的褶曲使追踪这连续的煤田变得困难。4.断层断层是岩石断裂形成的，每层的断裂向不同方向移动。这种移动测得可能是几英尺，几十甚至几百英尺或者更少。移动可能向任何方向，从水平到垂直。两种最常见的断层形式，用立体图举例描述，如图4.3。压力发在相反的方向上或者拉紧的，在破裂的表面岩石被拉开有位移表示正断层，【4.3（A）】。水平方向有压力的断层，岩石以另一方式存在，举例如4.3（B），展示了逆冲断层或者逆断层。如果一个钻眼钻孔非常接近正断层，会缩短关键层的间距，然而在一个逆断层，层序的部分会被重复地钻孔。5.碎屑岩墙和黏土脉不规则垂直-倾斜平板状的块在碎屑状的原料（粘土，泥沙，沙粒）中，中断了煤层，被称为碎屑岩墙（如图4.4）。它们也被称为顶底板突出，也在另一些领域中运用。它们可能来自于一英寸到几英寸的断裂而且常扩展到更多距离到几百英寸。它们伸展到一定的距离到煤覆盖的岩层，当开采煤时会不断的导致顶板变弱。6.顶底板突出在许多矿中，大量的顶板页岩向下突出缓慢的挤入煤层中。顶底板突出的煤层渐渐变薄，但是并没有表现出被腐蚀。这些顶底板突出常常较小，很少超过煤层厚度的一半，常常只有几英尺宽，即使一些大的突出被发现。7.节理和裂隙烟煤通常有稠密的、相对平滑垂直裂隙或楔隙，裂隙与裂隙之间都是一英寸到几英寸的距离。这里有两个很常见的方向趋势的层理，接近90。这种层理能够更好伸展，叫做主要解理面，另一种叫煤层的短而不清楚的解理面。8.结核煤和副矿常常包含着一些球形、盘形或不规则形式的聚集物。它们可能很细或几英寸宽，尽管最常见宽度只有几英寸。LESSON 4 煤层底板和顶板煤层的顶底板岩石性质可能对煤的可采性有重要影响。通常，粘土下面的煤层（也归类为底土，底岩，底粘土或耐火土）他们在物理方面性质变化很大。它可能相当软弱，特别它是湿的时候，可能阻碍大型挖煤设备的使用。在很多例子中，在煤层采空和煤巷掘进后，底板材料不够结实而不能支撑过重的负担，从而需要煤柱支撑。在这个例子中，煤柱下的粘土向侧面和向外流动到采空区和巷道的空白处。这种流动叫做底板鼓起或底板挤压。煤上几英寸的煤层性质对采煤有重要的影响。当用木结构或顶锚支撑时，材料必须足够结实去保持所需时间的稳定。页岩和粉砂岩是最常见的顶板岩类型，并且在位置和性质方面变化最多。一些页岩和泥砂岩是相当硬的，表现为很结实，很坚定的顶板。其他是相对松软，易断裂的或者具有滑动的特点而难于支撑。石灰岩和砂岩是更好的顶板岩层，但是这些岩层易变化会导致顶板质量变化大。2.岩浆入侵在一些采煤区，煤层和相关的地层曾经被熔融的火层岩侵入而被迫改变层积顺序从下图可看出(图4.5)。火层岩一般看成是岩墙，通常像扁平的物块垂直切割沉积的岩层。 被称为煤的很多材料有不同的重要的性质。由于不同的原因煤的物理和化学性质很复杂。首先，这就是煤很多类型的植物最终变化成泥煤，的形成。第二，植物的不同部分（树木的组织，树皮，叶子，孢子，种子等）成为最初的泥煤，有很多不同的特征和不同的形成过程。第三，最初泥煤聚集环境不同。第四，在宽广的地质环境中存在多种地藏条件。其他地质因素，如最终埋深，最大温度和压力，火成岩侵入的影响和持续的地质时间通过这些条件来影响煤的形成，同样可以影响煤的性质。正如我们所知道的那样，在泥炭煤化以后矿物质积累或者与泥炭有关或者在积在煤层里，同样也对煤的性质有很深的影响。表格：Fig.4.1 煤层的破裂 Fig.4.2 一些特征影响煤的连续性。煤在A处通过近代的水侵蚀移动，沉积侵蚀在B处，C 处是在煤沉积后的侵蚀，D处溪水流动通过煤的堆积时间。 Fig.4.3 断层。正断层A中上盘沿断层面相对向下运动，下盘相对向上运动；逆断层B中上盘向上运动。Fig.4.4. 一个碎屑堤坝中断了煤层和上覆岩层.煤田勘探煤田勘探可被定义为获取必要的数据确定以及获得煤矿可采的商业价值。不同于金属矿，煤炭资源分布广泛且相对丰富，在几乎所有情况下供大于求。这个简单的认识对于煤炭来说是不够的。各个煤层的化学和物理变化特征，煤炭开发的资本密集性和煤炭利用的变化方式要求对每个潜在储量做多相、三维空间的评价。不仅包括煤的数量和质量，而且煤的地质、水文、工程特点及其围岩，这些因素都必须进行调查。第一阶段的典型勘探计划包括一个初步的调查，这个调查涉及到将汇编的所有可用的和恰当的地质属性数据进行审查。这个阶段的主要目的是搜集和探索到足够的数据，使得地质学家对锁定地域界限以帮助后面更详细的勘探阶段。即使在这个阶段的早期，勘探人员必须确定煤的潜在范围和质量，以及煤的沉积环境和结构特点对煤层的影响。假设勘探的目标已经被确认并且初步或区域调查已经分级，进行勘探的地质学者下一步就要组织到最有利的目标区域实施野外普查以证实和扩大现有的数据。测量并详细描述所有煤系露头。地层学部分测量标记煤床、追溯并确认标志层和煤层其横向的相关程度。尽可能详细地记录影响目标煤层的结构特点。这个勘探阶段的数据可能以1 :24000（1英尺=2000英寸）的地图比例或直接以同一尺度的航空照片来编译。如果野外普查证实了初步调查和目标地区有潜力的结论，下一步的探索将由关键域的获取和广泛开拓钻探的计划组成。初步勘探钻探计划的目的是使获得的数据提供一个推断（50%）置信水平。这通常意味着数据点（钻洞，露头，矿山测量）的范围从1.6至3.6公里（1至2英里）为中心；然而，异常复杂的地区可能需要在非常小的坐标方格里钻探。如果决定继续进行下一个阶段的探索，那么就开始进行几种开拓钻探计划中的第一个计划。作为真正的所有阶段的探索，每一次连续的钻井方案都会评估以决定继续或暂停勘探项目。进一步的钻探确定煤层的储量范围并且提高煤层的吨位和质量的置信水以达到所指示的程度。一般来说，这里指资料点相距0.82.4 km ( 0.51.5 miles ) ，究竟相距多少，取决于储量的特征（相当地表的深度）以及沉积环境和煤层结构的复杂程度。在最后阶段的探索包括钻探计划，使工程处于实测状态，准备最后的可行性研究，并获得项目边界内的所有性质。钻孔程序不仅要确定煤的数量和质量的测量置信水平，而且精确地界定露头，次露头，薄煤带，冲刷区，和结构变形区。这取决于项目的复杂性，数据点的范围以0.8到0.4公里（1/ 2至1/ 4英里）为中心。汇编的数据应按照初步设计的比例中获取，通常从1 :12000（1英寸=1000英尺）到1 :2400（1英寸=200英尺）。在大多数情况下，在开始在初始探索阶段允许相关数据的收集；然而，通常收集到的信息的公开性是有限的。在最后的钻探计划中，勘探地质学家应审查联邦，州，和当地矿山许可证的规定并实施各种取样和记录程序的必要履行许可证的要求。最后的评估需要最综合的分析，提供针对初步采煤计划的必要数据和详细的经济分析。在所之前的阶段的数据进行再次审查，并作出决定继续或暂停矿山发展。煤的储量计算在勘探之后地质学家绘制出可可采煤矿的范围和厚度，以及覆盖岩层的深度时，便可以计算矿藏储量了。储量首先计算的是在地方的总储量（比如在地下的煤）。当煤的比重得知时，就可以运用下面这个公式了。在地方吨=CA1359SG其中，C指的是以英尺为单位的可开采煤的厚度，A指的是以英亩为单位的面积数，1359代表比重为1.0时的煤吨数，SG指的是比重。当煤层比重未知时，我们也可能假设一个平均的比重值。等级 比重 无烟煤 1.47 烟煤 1.32 次烟煤 1.30 褐煤 1.29 矿藏现有储量就地转换为回采和净回采储量（可销售的储量）通过应用矿山和洗煤厂的回收率。这些采收率是分别基于地区的开采经验和可洗性的研究的。虽然很少或几乎没有开采数据是可利用的，下面这些煤的回采率是经常被使用的。 开采方法 回收率 深矿：保守的连续性开采法 50%80%长壁采矿法和短壁采矿法 70% 露天开采：所有方法 85%洗煤厂的损失受到由煤层的质量特点广泛变化所影响最终成品决定了质量的要求。洗煤厂的回收率（净煤回收率）反映了在原煤开采的清洗过程中需要除去的杂质（分离物、顶板和底层岩石等）的平均总量，这些未加工的煤在洗煤是要被移除。净回采储量计算方式如下：（见书）上浮岩层的所占的比例是至关重要的，它决定着露天开采的储量。这个比例用每一吨商业煤开除出需要开采出的上浮岩层。12.5：1的比例表明12.5立方码的覆盖层被移除才能开采出仅仅1吨的煤。和矿藏储量的计算一样，比例的计算也是为了现有储量和可采储量。矿藏储量可以以非常多的方法被记录出来。一些是以地带为基础记录的，每个有矿藏的地带的土地区域都是被一一地分别评估。其他的矿藏储量便会以岩层质量和高度标准为基础来总结。煤田勘探的阶段阶段目标储备的置信水平1认清勘探对象推测假设2通过使用最初获得物的特性控制和钻探土地考察措施来确认和扩大现有数据源假设值（+100%）3在目标范围内获取关键要表和使用初级宽范围钻孔。给出一份获取数据评估和运行初步可行性研究推断（+50%）4增大钻孔和核心深度，积累数据在连续接缝处，结构上的复杂性，在工程学上的难题，继续认识获取物特性作为极据，作出评估并参究起可行性确认（+20%）5加大钻孔和核心密度获得详细数据对于保留煤的初步可行性研究做出保证，继续保留至少90%获取物的特性测量（+10%+20%）LESSON 6测量与矿图测量是用一些参考点或参考线来确定物体，线或者地区的位置。测量有很多不同的方法。例如：陆地测量，即为了确定陆地区域边界的测量；线路测量，即为了确定道路，高速公路，公用道路和运输线的位置；城市测量，即为了规划地块，街道和小巷；矿山测量，即为了投影采矿巷道以及定位采矿操作过程。根据其是否考虑地球曲率，测量方法更进一步的被分为平面测量和大地测量。平面测量技术能把被测区域简化成一个平面，除非需要考虑区域面积大小，否则不会有明显的测量错误产生。相反地，大地测量考虑了大地曲率并且在测量大面积区域和距离时会作出修正和调整。几乎所有的测量方法都涉及到确定一个定位点相对于另一点的方向和距离的测量。一些测量也用来确定一个点相对于另一个点的高程。水准测量决定了相对高程的测量并且在很多测量中起到了重要作用，例如路线和矿山测量，在这些测量中需要根据高程的不同来计划运输道坡度和排水系统。所有的平面测量手段基本上用的都是相同的基本数学原理和野外测量技术来达到他们的目标。这些基本原理来自平面和球面三角学以及平面和立体几何学，但要勘查各式各样的野外资料可简化为方向角和距离的测量，这几乎为任何一个查阅普通交通地图以便找出从一个城市到另一个城市有多远和如何走的人所熟知。用一种稍微过于简化的方式看，大多数测量手段可以解决确定两点间水平距离和由两点构成直线的方向。矿山测量有和其它类型测量有大部分相同的基本原理。实际上，测量矿山表面作业施工与其他测量方法没有太大差别。但是，当地下施工作业测量时，必须做出一些技术上的修改和改变。总的来说，合格的地下测量工作包含可能比其他测量更宽范围的测量技术。在测量站点，地下照明的问题需特别注意以获得好的视线。并且，测量站点，测量站点需设在可以被容易再定位的地方，而且要保护其免于在有限的巷道空间内被矿山机械破坏。后者已经克服了当矿的顶板比底板高的并不太多的时候，测站点可以被设在顶板上。然而，将侧站点放置在顶板上需要将普通的测量技术修改到这种程度以致使作业基本上颠倒了。然而在普通的测量作业中经纬仪被设在测站点上，当测站点被定在顶板上时，经纬仪一定会设在其下方。在确定地下高程时同样的问题也存在；得到顶板上点的高程比底板上的点高程更方便更有必要。在这些例子中，这些工作与地面水平测量作业相比是颠倒的，也要求技术上的改变和更多的注意细节来避免错误。地下测量和城市测量有些相似，因为大多数地下矿井设计和规划都有城市的小巷，街区，街道系统的风格。开采计划设计规划施工工作以致主要巷道可以通到煤矿的各主要采煤工作面（类似于主要街道），第二级通道到达煤矿中稍微小一点的地区（类似于背街），还有石门（或者联络横巷）就是在单独巷道之间的通道，就类似于在城市街道间的小巷。地下测量工作是为了两个原则上的目的的需要。第一，矿井巷道，通道和工作区域必须根据采矿作业的总体规划的工程设计来合理的定位。第二，开采工作进度必须及时测量和定位，从而使矿图能显示什么地方才开过，什么地方正在进行，以及什么地方在将来进行开采。因此，测量用来确定“中心线”的位置，矿井巷道将沿这条中心线掘进；确定“测量点”（称为井下测量钩站）的位置；确定矿井巷道从一个方向转向另一个方向的“转弯位置”。练习1象限角和方位角现在大圆真北方向是方向测量的一个参考量。方向使用象限角和方位角表示。图7.1举例说明了出大圈及方位角圆和象限角圆的关系。从图7.1可以看出方位角圆随顺时针方向变大，从正北方向的0开始，并且增大圆的正东方90，再到180的正南方，再到270的正西方，再回到360（或者回到0）的正北方。这样，如果一条线的方位角是16000（160度0分），那它的方位将在正东方和正南方之间偏南。同样的，从图7.1可以看出，象限圆被分成四部分：北东（NE）象限，南东（SE）象限，南西（SW）象限，和北西（NW）象限。在北东象限的象限角沿顺时针方向增大，从正北方的0到正东方的90。在南东象限，象限角沿逆时针方向增大，从正南方的0到90的正东方。在南西象限，象限角沿顺时针从正南方的0到正西方的90。并且在北西象限，象限角沿逆时针从正北方的0到正西方的90。因为大圆既包括了方位角，也包括了象限角，所以表示一个方向可以用方位角或象限角之一表示，并且可以把方位角转化为象限角，反之亦然。很有必要清晰的理解这种相互联系，因为，当确定从一条线到另一条线角度变化时计算常用方位角，但线的方向通常都用象限角记录。把方位角转化为象限角下面的计算例子表示了方位角与象限角的关系：如果一条线的方位角是4615，那么这条线的象限角是多少？解：方位角4615在大圆的东北象限。因为象限角在北东象限随顺时针增大，所以象限角和方位角一样。答案：N4615Eb） 如果一条线的方位角是12030，那么这条线的象限角是多少？解：方位角12030在大圆的东南象限。因为象限角在东南象限沿逆时针增大，所以象限角等于（180）（12030）答案：S5915Ec）如果一条线的方位角是21513，那么这条线的象限角是多少？解：方位角21513在大圆的西南象限。因为象限角在西南象限沿顺时针增大，所以象限角等于（21513）（180）答案：S3513Wd）如果一条线的象限角是N3911W，它的方位角是多少？解：在西北象限象限角沿逆时针方向增大，所以这条直线的方位角等于（36000）（3911）答案：32049课文2矿图采矿作业需要绘制两种地图。一类是地面图，表示地貌特征，诸如煤及其他矿物露头，河流，道路，铁路，钻孔，油气井的位置以及矿藏自身的边界线等。地面图也表示了各种施工设施的位置，比如矿井巷道，选煤厂，储存场，还有各种开采建筑。地下图表示出矿井巷道，通道，采区，钻孔眼，临近井巷的油气井和各种设备，例如配水，配电和压气管道线。地下图必须与地表图相关联，以便显示地下作业点相对于矿产边界域和某些地表特征的实际位置。矿图可以使用任何比例尺。表示整个矿床特征的矿图可以用非常小的比例绘制，比如矿图上得1英寸相当于实际距离的1000英尺或更多。在另一方面，在地图上要求表示更多的细节，例如采区的地图，比例尺就需要较大的，比如1英寸等于100英尺或者50英尺。在大多数井工开采的煤矿，通常用1英寸等于100英尺的比例绘制所有的井巷和工作区域，也可以使用摄影示意图技术获得更小比例的矿图，比如1英寸等于300英尺，500英尺，1000英尺等。在某些国家1：200英尺是底图的标准比例尺。在一个类似网格状的东北坐标系中通过勘察测量获得的数据绘制矿图。矿图上某一给定测点标志着某一参考左边中北多少英尺，东多少英尺的指定位置。例如，如果一个矿井下测站钩的坐标值为北10100.00，东10000.00，在以基本参考坐标绘制的图上井下测站钩位于北10100.00，东10000.00的坐标点（图7.2）。与使用多个象限相比，为了便于计算和绘图，几乎总是选择0-0坐标（基准线）的位置以便把所有矿产都放在东北象限里。所有的井下测站钩通过他们的坐标值在图上绘制都可以代表真正的矿山位置的方向和距离，除了距离已经使用比例尺化简。矿井巷道的水平剖面图表示井下测量。如图7.3测量数据的记录。随着矿井巷道的往前掘进，测点布置在为该巷道的掘进而设的顶板中心线上。图7.3表示两条巷道，左边的巷道被掘进超过或者邻近#103点，右边的巷道邻近在#104点附。左边巷道中心线处带有“+”号的数字表示101号测点向前的距离。在邻近点的两边带有“+”号测点表示巷道煤层壁两边的距离和距联络巷中心的距离。所以在#101测点前+3m处，两帮到左边的距离为3.4m，相对于右边中心线联络巷中心为3.4m。往#101测点内移动，在十27.4m处煤层距中心线距离为3.7m、相对联络巷右边中心线点为3m.在+33.5m处相对于左边煤层距为3m,相当于联络巷右边中心线距是3.4m.当巷道进一步掘进到103号测点附近，需要建立另一测点的距离时，巷道两边的测量工作将继续。增加的距离将需要在点#103处重新掘进。同样的方法也可以用于图7.3右边巷道的工程。如果联络横巷的中心点被建立用于两交界的巷道，那么连接中心位置应设在联络巷两帮如图7.3所示。练习2井下测量仪器“测量手段”特指用工程经纬仪或经纬仪测方向角和用钢尺或其他同精度的设备来进行距离的测量。尽管对这些测量的需求已经被阐明，一些测量应用的例子已被展示，但是并没有深入测量的每个细节的技术和手段。为了提供一个非技术但基础的对定位和标出矿山作业的工作的描述。各种测量中用的仪器包括常规的经纬仪和水准仪。经纬仪用来测量水平角和垂直角，水准仪用来测高程差。有几种经纬仪，但最常用的是工程经纬仪。除了有特殊用途的附加装置，其他的经纬仪在结构和功能上都很相似。高精度经纬仪根本上是高精度的经纬仪。它的操作原则本质上和常规经纬仪一样，但是角度读数是通过一个在望远镜旁边特殊目镜读数的。虽然以前高精度经纬仪基本用于高精度的测量工作上，但现在它在普通测量工作上的应用也正在普及。水准仪的类型很多，但最常用的是直接读数的类型。LESSON 7开采基础知识1.开采作业的分类采煤包括煤炭生产和运输的基本单元作业以及虽不直接对煤炭产量产生影响担忧是必不可少的服务性辅助作业。这些可分为如下：单元作业辅助作业切割通风器械钻探地面控制(顶板支护)爆破排水系统装载供电运输通信和照明开采方法是这些单元作业和辅助作业综合设计的结果，它包括确定人员和机械最有效的调配.因为井下遇到的自然条件千变万化，因而就有了把辅助作业和单元作业组合成有效的整体实施方案的不同开采方法。 当然，最终目标是在保证安全和健康前提下有可能最高的产量和生产率。 可以猜想在采矿工业中安全和生产率常是非常矛盾的，所选择的采煤方法必须把两者统一起来。事实上，最安全的系统将永远被证明是最有效的,反之亦然。然而,把一个长期应用的不合理的开采方法改进为一个更新的更安全的方法时偶尔会出现暂时的混乱或减产。然而,从长远来看,安全生产工序的效率将很快超过了不安全生产。在日常运作中，把健康和安全作为生产步骤的一个重要组成部分。因此,健康以及安全因素将被认为是与技术及经济因素同等重要的,而事实上经济与技术才是最被人们最强调的. 地下开采系统可称为房柱式开采，它将作为单元作业和辅助作业相结合采矿的一个实例,因为它是迄今为止最常见的地下采矿系统并且与其他地下开采系统有许多共同之处。2.巷道掘进称为平硐矿的地下开采在开拓阶段从掘进主平巷开始。同一类型的掘进主平巷在生产阶段称为一个煤仓。一个巷道进口通常是4.6到6.1米宽,高跟煤层的厚度保持一致。它提供了一个工作区域,被称之为工作面。随着煤从煤层中取出,工作面通常是通过普通开采方法或者连续开采方法向前掘进。普通开采方法有五个基本步骤操作，它们依次是:切割、钻孔、爆破、加载和运输(6个步骤包括顶板锚杆支护)。连续开采将这些作业的前四项集中于一台机械即连续采煤机上，连续采煤机在单一作业中完成从工作面破煤到将煤装入梭车。 尽管在传统的和连续采矿方法在这篇文章中将被详细的介绍，但是连续采煤将被用作一个例子，以及现在流行的各式各样的连续采煤机，切头采煤机将被描述。因为矿井平巷比采煤机的3m切割宽度大，所以采煤机向前开采一下段距离后就后退靠帮，根据需要在一层层的扩帮，最后达到所要求的平巷宽度。这个步骤将被重复直到机器掘进完水平巷道例如上文提到的6.1m。然后必须停下来安装顶板支护和延伸通风和其他要求的设备。在关于连续开采煤机的作业过程描述中,掘一条独头平巷的缺点在生产与安全两个方面是显而易见的，。机械不得不停止生产在因需要的辅助施工而不能生产时。而且掘一条独头平巷随着长度迅速增加限制迅速增多以致辅助服务不易实施，结果是健康与安全受到威胁。因此，至少同时应掘进二条巷道，以便开采与服务交替进行，如图8.1。当连续采煤机正开采no.1地区时（从左向右向里标号），顶板支护工作组应该在2号区域进行。如果工作组合机械尺寸得到适当满足时，机械操作员将完成1号区落煤工作，同时，支护组也完成了2号区域的工作，双方能交换工作区域。连接工作区域的石门，一般不超过30m，不仅为了方便设备移动，也为通风提供一条通路。一系列不开采于两工作面之间不开采的煤岩称为煤柱，留下来为顶板支护。煤柱宽度将随地下深度，顶板条件等变化，平均为12m左右。3.房柱法采煤同时开掘面两个工作区对连续开采是很有效率的，传统开采法进行五个单元作业要求一个工作面为一个工作单元，而要获取理想效率，总数有7-10个工作点最为理想。因为生产时安全总被忽视，最多有16个工作面被平行掘进，从根本上提供足够的通风和运输能力。一次通常最少5条主平巷需被挖掘在一个平硐开采矿中以到达露头处，如8.2图所示。在主巷道已经提供足够距离，为煤柱，在矿层露头或进口处，三产煤入口，称作盘区或石门，6.1m宽，609-1219m长，将向左呈直角方向掘进至主巷道。然后，煤房9.1宽，挖121m深沿着盘区巷道入口，在它们中留下足够宽的煤柱。然而，12m宽的煤柱被留在最初的西煤房间，他们构成了回风巷，用来促使矿井中空气循环，并且最后塌陷区域是熟知的采空区。练习1开采基础知识刚才描述的工序将一个盘区接着一个盘区继续进行，直到主平巷达到地界线以及所有左侧的煤已经开采完。如果在主平巷的右侧存在同样数量的煤，沿盘区巷道向右以直角掘进到主平巷，对这些巷道，开始在矿井最里的部分，工作朝着巷道的入口的反方向。然而刚才我们叙述的（见表7.2）是一个相对较小的平硐矿，那些大的煤矿就不那么复杂了。所有尺寸被布置在这个逻辑坐标系统。房柱法的宽度随着矿井自然条件的变化而变化，煤柱也不能部分或完全留下来,但房柱法是采矿的一种基本的方法。然而，图8.2揭示了煤