矿业工程概论绪论新

采矿概论,中国矿业大学矿业工程学院张益dzhang,2006年全球煤炭探明储量排行榜,我国煤炭资源资源丰富，成煤时代多，分布广，煤种齐全。1997年，埋深小于2000m的资源总量：5.566万亿t。其中，预测资源量4.552万亿t，发现煤炭储量为1.014万亿t。分布极不平衡。南北以昆仑山秦岭大别山为界，以北地区，煤炭资源量占全国的90.3%，以南地区，只占全国的9.7%；东西以大兴安岭太行山雪峰山为界，以西地区煤炭资源量占全国的89%，以东地区仅占全国的11%。我国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低，人均占有储量较少。,有关预测,到“十二五”末煤炭需求可能突破40亿吨/年。西部六省年产能可能达到30亿吨,占75%，煤炭储量占全国的65%，我国是产量占世界46%的煤炭大国，为国家提供了70%的能源，支撑了国民经济高速发展。理应有世界上最优秀的科研队伍去形成先进的开采理念和技术，理应建立最安全的生产环境和解决好开采对生态环境的影响，理应有最现代化的矿井和技术设备，理应有科学的管理体制和最精干的管理人员。行业理应得到社会的尊重。但现实的回答并不是肯定的。据统计：全国现有生产煤矿中：综采的煤矿715处仅占5.27%；高档普采和普采363处占2.67%；而炮采11118处占到81.87%；手工采煤1384处占10.19%。由此必然导致兼并乡镇和小煤矿，进行大基地建设，为机械化开采奠定基础。,我国的人均能耗,单位国民生产总值能耗，我国是日本的5倍，德国的3.6倍，美国的2.6倍，比印度还要多1倍多。与美国相比，我国的人均能耗不及美国的1/12，而单位能耗的产值只有它的1/5，换言之，我们人均在能源资源的享受方面，只有美国的1/60。,主要内容,绪论第一章煤田地质及矿图知识第二章井田开拓第三章井巷掘进第四章近水平、缓斜及中斜煤层准备方式第五章近水平、缓斜及中斜煤层采煤方法第六章矿井安全技术,绪论,一、采矿的分类1.采矿：是自地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学。2.采矿分类：煤采矿非煤（金属、非金属）石油、天然气,3.矿产资源（1）矿产定义：产于地壳中能被国民经济利用的矿物资源。矿产分类：非煤固体矿产：金属矿产、非金属矿产可燃有机岩矿产：煤、石油、天然气等矿产是人类赖以生存和发展的自然界四大财富（土壤、水、大气、矿产）之一，它是重要的生产资料和发展社会生产力的物质基础。,（2）我国的矿产资源人类已知约160种，我国已发现了150多余种，已探明130多余种。其中：锑、钨、钼、汞、重晶石、稀土金属，石墨等20余种矿产的储量居业界前列。,二、能源基本知识（一）能源及其分类1、能源（即能量的来源）可以提供能量的自然资源，称之为能源。2、能源的分类1）按来源分（1）来自地球以外天体的能量a.太阳的辐射能b.各种宇宙射线的能量,（2）地球本身蕴藏的能量地球内部的热能地壳及海洋存有的矿物资源和原子能（3）地球和其它星球相互作用产生的能量潮汐能就是以月球引力为主而产生的。如:我国有江厦潮汐能电站。,地热发电,加拿大安娜波利斯潮汐电站,2）按能源开发和制取方式，分为：（1）一次能源自然界天然存在、直接开采可利用的能源。如：煤、石油、天然气、水力等。（2）二次能源由一次能源加工转换成另一种形态的能源产品。如：焦炭、煤气、电力等。,3）按能源在当代人类社会生活中的地位及利用史一次能源：常规能源、新能源（1）常规能源：五大常规能源:水力.煤炭.石油.天然气.核裂变能我国常规能源构成煤炭资源总量5.57万亿t石油总资源量940亿t煤层气资源量35万亿m3（2）新能源：太阳能、海洋能、生物质能等。,4）按能源的形式和存在特征又分为：可再生能源、不可再生能源（1）可再生能源：太阳能、风力、水力、地热等。（2）不可再生能源：煤、石油、天然气等。,风力发电,能源的分类总结,（二）国际能源度量单位国际上采用两种标准燃料：（1）标准煤:发热值为7000大卡/（29.27MJ）的任何能源均可折算1Kg标准煤。（2）标准油：发热值为10000大卡/（41.8MJ）的任何能源均可折算1kg标准油。,换算方法：能源折算系数E为：E=某种燃料的实际发热值/标准燃料发热值例如：若某矿的原煤发热量为5000大卡，则E5000/7000=0.714,三、煤炭在我国国民经济中的重要作用1、煤在我国一次能源结构中:占70左右1）我国在一次能源的总资源中，煤炭约占90%。我国石油、天然气等资源有限，趋于枯竭。水电、核能，近几十年发展不能根本解决中国能源问题。2）煤炭的环境污染是可以控制和解决的。3）煤炭与其他能源相比有较强的竞争力，在所有的化石能源中，煤炭最便宜。4）煤炭工业正深化改革、转换机制、调整结构，开创煤炭工业新局面。,中国一次能源消费结构,目前我国煤炭占能源总消费的70%左右。,Mt,为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。,我国石油资源将在2030年耗尽。为了满足国民经济建设的需要，在今后相当长的历史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。,中国煤炭在能源消费结构中占主导地位,煤炭消费预测,世界范围各年能源消费构成,2、煤是重要的工业原料,冶炼钢铁,多种化工原料,洗选,工业交通燃料,综合利用,尾体矸石,原煤,炼焦,中煤,精煤,3、煤是重要的化工原料,4、煤与人民生活息息相关,人均能耗：每人每年的能源平均消耗量tp.y,是衡量国家经济发展和人民生活水平的综合指标。维持最低生活：0.4t标准煤丰衣足食的现代化生活:1.21.6t标准煤高级现代化生活:23t标准煤。,2003年世界人均能源地区消费分布,5、煤变油技术可解决我国少油的局面,未来我国车用油品预测,需汽柴油1.15亿t,需汽柴油2.16亿t,我国原油进口情况,直接液化,间接液化,煤液化技术,通过溶剂抽提或在高温高压有催化剂的作用下，给煤浆加氢使煤中复杂的有机物分子结构发生变化，提高H/C比，直接转化为液体油品。,煤炭加氧和水蒸气进行气化，制成合成气（COH2），在一定的温度、压力和催化剂作用下，合成为液体燃料（合成油品）。,日本NEDO煤液化试验工厂,南非Sasol公司煤间接液化工厂夜景,神华煤直接液化工程,四、煤矿生产安全现状,在煤炭产量快速增长的情况下，煤矿安全生产状况保持了总体稳定、趋于好转的发展态势。,一是煤矿事故在工矿商贸企业中最严重。二是重特大事故多发。,生产安全形势依然严峻，不容乐观,三是煤矿职业危害严重。据不完全统计，全国煤矿尘肺病患者30万人，占全国尘肺病患者50%左右。仅国有重点煤矿每年新增尘肺病患者近5000例，平均每年死亡2500人以上；地方国有煤矿和乡镇煤矿尚未建立报告制度。农民工已成为职业危害的主要受害群体。煤矿尘肺病每年造成直接经济损失数十亿元。,四是与世界主要采煤国家安全生产水平相比差距大。,瓦斯爆炸造成的灾害,煤矿瓦斯突出，引起一系列灾害事故,随着开采深度的增加，瓦斯含量急剧增加，瓦斯灾害频繁,五、煤矿“绿色开采技术”,“新型工业化道路”的提出：党的十六大明确提出“走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”我们必须充分考虑我国资源短缺，环境脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约，环境友好的新型工业化发展道路。,由此提出煤炭开采技术的三大原则：（1）经济原则（2）环境保护原则（3）高效安全生产原则,矿区的开发建设，强烈的人为活动使环境发生巨大变化，形成了独特的矿区生态环境问题。农田以及建筑物破坏；村庄迁徙；矸石堆积如山；河川径流量减少，地下水水源干枯，土地沙漠化；矿物内的有害物质流入地下水。有人提出不要因为矿产资源的开发而带来威胁人类生存的地质灾害。“莫让资源大省成为地质灾害大省”。,煤炭开采形成的环境问题(1)对土地资源的破坏和占用。井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，露天开采以直接挖损和外排土场压占为主。(2)对水资源的破坏和污染。煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时开采还可能污染地下水资源。(3)对大气环境的污染。主要来自矿井排出的煤层瓦斯抽放和煤矿矸石山的自燃。,“山西省煤炭开采对水资源破坏的调查研究”指出：1）地表水迳流减少。采煤造成的塌陷，使地表水漏失，迳流减少。如大同十里河等，在80年代流量均达1.5106m3/a，目前河道均已断流。2）破坏了裂隙水引起水井报废，人畜吃水困难，采煤造成矿区漏水，导致井水位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，水库40座，输水管道793890m；造成1678个村庄，812715口人，108241头牲畜饮水困难。3）采煤破坏开采深度在300m范围内地下水动储量相当于4.2亿m3/a，13.32m3/s。,山西省1949-1998年共生产原煤56亿多吨：地面塌陷破坏面积100多万亩，其中40%是耕地；矸石山占地3万多亩。到1998年煤炭地下采空面积达1300km2（全省的1%），采煤破坏地下水4.2亿m3/a。每生产1t煤炭环境损失9元，1t焦炭21元，还有发电。仅此三项造成的环境代价转移近20年就达500亿元。还有废水，烟尘等的影响，而相当部分治理费用（事实上并未治理）并未计入成本。要形成“绿色开采技术”已迫在眉睫。,瓦斯即煤层气，是比CO2还严重的温室气体，也是导致煤矿重大安全事故的根源。我国2000m以浅煤层气资源30-35万亿m3，居世界前列。我国煤层透气性小，难以在开采前抽出。建国以来，发生煤与瓦斯突出事故1500余次，仅2001年由于瓦斯事故死亡2356人，为煤矿总死亡人数的40%。煤矿每年排放瓦斯70-190亿m3。瓦斯是最好的清洁能源，必须加以利用，变害为宝。,社会舆论,“对具有丰富资源的西部形容为“富饶的贫困”。最简单的脱贫办法是挖掘自然资源，于是我们看到大规模地破坏植被，使草原变成沙漠；无节