煤矿的基本知识 ppt课件

• 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
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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。
I
1
2
5
7
8
4
3
6
II III IV
I—I
7 3、6
I
4
1、2
5
I
1—主井；2 — 副井；3 — 片盘车场；4 — 片盘运输平；5 — 片盘回
风平巷； 6 — 上煤层超前运输平巷； 7 —上煤层超前回风平巷；
8 —上煤层回采工作面
中国能源消耗构成
煤 96.72 81.56 69.50 74.20 69.40 68.00
消费（% ）
石油
天然气
0.91
0.03
14.14
1.23
23.75
2.98
19.00
2.00
19.90
2.80
14.40
5.40
水利 2.33 3.06 3.77 4.80 6.90 8.50
核能 0 0 0 0 1 3.7
联结回风大巷和风井，为开采水平回风服务的水平巷道。
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立井开拓
• 掘进顺序
掘进顺序
主 井
井底 车场 副 井
主石门
采煤工作面 采区准备巷道
采煤工作面
采区 掘进顺序
运输大巷
风
回风大巷
回风石门
井
采区
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立井开拓
• 生产、通风系统
煤流 主 井
井底 车场
主石门
副 井
新鲜风流
采煤工作面 采区准备巷道
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％
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3
常见煤的种类
泥炭
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立井开拓
I — 立 井多水平 上山开 II — 立井多水平上、下山混合
拓
开拓
1
3 4
2 4
3
1 3
4
2 44
3
1 — 主井； 2— 副井； 3 — 井底车场； 4 —开采水平运输大巷
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井田开拓矿井系统
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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。
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煤炭开采
煤层介绍
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煤层分类
a.按厚度分
b.按倾角分
0.3-0.5m 极薄煤层
0.5-1.3m 薄煤层
1.3-3.5m 中厚煤层
3.5-8.0m 厚煤层
>8m
巨厚煤层
<5°
近水平煤层
5° - 25° 缓倾斜煤层
25° -45°倾斜煤层
>45° 急倾斜煤层
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c.按稳定性分
产量（亿t） 9.99 11.06 13.93 16.4 18.6 >21 23国煤炭资源分布
除上海外，各省和自治区均有， 北部占探明储量的86% ，南部占探明 储量的14%
储量超过了5000亿t的省：
新疆、内蒙、山西
储量超过1千亿t的省：
陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽
• 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）
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年度
1950 1970 1980 1990 2000 2020
美国
· t / （P a） 12.6
苏联 西德 英国 法国 日本 中国 世界平均
5.9 5.7 5.4 5.1 4.5 1.2
1.2
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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%）
• 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。
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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、
例如：最大经济合理剥采比：褐煤 6 m3/t
烟煤 8 m3/t
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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。
• 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；
电力的广泛应用
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煤炭的重要地位
衡量生活水平统一度量
人均能耗：每人每年的能源平均消耗量 t （人·年），是衡量国家经济
发展和人民生活水平的综合指标。
维持最低生活需要： 丰衣足食的现代化生活: 高级现代化生活:
0.4 t 标准煤 1.2 1.6 t 标准煤 2 3 t 标准煤。
国家
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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
• 剥采比
——每采一吨煤需要剥离岩石量的体积量
• 经济合理剥采比
——按剥采比开采的煤炭成本不大于用地下开采的 煤炭成本
• 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。
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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%
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露天开采
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露天开采
• 应用条件： 煤层厚度大、煤层裸露与地表或埋藏浅
烟煤
冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存
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• 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，
采区
采煤工作面
运输大巷
回风大巷
污风风流
风 回风石门 井
采区
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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。
煤炭是我国的主要能源
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年份 1949 1979 1990 1995 1996 1997 1998 1999
中国煤炭工业的发展
产量（亿t） 0.324 6.3554 10.79 12.92 13.74 13.25 12.33 10.44
年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
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斜井开拓
集中斜井（一般就叫斜井）
-200
I-I
5
7
-50
-350
3 4
6
2 1
1— 主斜井； 2 — 副斜井； 3 — 井底车场； 4 — 运输大巷；5 — 回风大巷；6 — 回风石门； 7 — 回风井
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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。
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• 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，
稳定煤层：全区均可采，煤层厚度变化
不大或有一定规律性；
较稳定煤层：煤厚有相当变化，大多可采，
局部不可采；
不稳定煤层：煤厚变化大，分岔、尖灭、
增厚、变薄时有出现；
极不稳定煤层：常呈透镜状、断续分布、
仅局部可采。
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• 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。
• 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。
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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）
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。
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平硐开拓
位于开采水平上部与煤层走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向直交或斜交联结回风大巷和风井为开3232立井开拓立井开拓掘进顺序掘进顺序掘进顺序掘进顺序井底车场主石门运输大巷回风大巷回风石门采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区3333立井开拓立井开拓生产通风系统生产通风系统新鲜风流污风风流井底车场主石门运输大巷回风大巷回风石门采区准备巷道采煤工作面采煤工作面采区3434立井开拓特点立井开拓特点优点优点11辅助提升能力大
I—I
4 5、6 3
21
1
I
4
1
6
5
2
3
I
1 — 主平硐；2 — 运输大巷；3 — 副巷；4 — 风井； 5 — 采区轨道上山； 6 —采区运输上山
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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。
褐煤
烟煤
无烟煤
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4
2. 煤的形成
成煤的两个阶段：1、炭泥化阶段 2、煤化作用阶段 (成岩过程 变质过程)。
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5
泥炭化作用
堆积在水体中 在地表常温
的植物遗体
常压下
腐泥化作用
天然气
泥炭 腐泥
成 岩 作 用
藏 至 地 下 深 部
盆 地 基 底 下 降 埋
温度压力上升 变质作用
褐煤
无烟煤
煤矿基本知识
南桐技工学校
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1
煤碳开采
1. 煤炭简介 2. 煤炭的形成 3. 煤炭的重要地位 4. 煤炭开采
① 露天开采 ② 矿井开采
5. 采煤方式 6. 矿井通风
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2
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：
• 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。
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矿井开采
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24
矿井开采
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25
开拓方式
开拓方式
立井 斜井 平硐 综合
单水平 多水平
上下山
上山
上下山 混合
分层大巷
集中大巷
分组集中 大巷
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立井开拓
I — 立井单水平上、下山 开拓
II — 立井多水平上、下山 开拓
1
2
34
3
1
2
4
3
1 — 主井； 2— 副井； 3 — 井底车场； 4 —开采水平运输大巷