06现代采矿技术与理论101

1、采矿的动力是什么？

2、煤矿深井开采的主要特征有什么？煤矿深井开采存在的问题有哪些？

3、什么是洁净煤技术？洁净煤技术的研究有什么意义？

4、对钻孔水力开采技术如何评价？

5、什么叫可持续发展？如何才能够使煤炭工业做到可持续发展？

6、谈一谈煤矸石综合利用的重大意义。

1、采矿的动力是什么？

答：1）、开采技术发展的内部动力

首先是人们对安全生产的渴望：“五大灾害”控制技术的进步，开拓布置与开采方法的改革；其次是人们对高产高效和高额利润的渴望：破岩技术与设备的进步，运输技术与设备的进步。

2）、开采技术发展的外部动力

采矿工业的每次发展和变革在很大程度上依赖于与之相关的科学技术的成就。这些相关的学科和领域包括：数学、物理、机械、自动化、化学、材料、经济学、管理学、计算机等科学技术等；建立了矿山地质与测量、矿山岩体力学、岩石破碎及工艺、露天矿开采方法与工艺、地下采矿方法与工艺、特殊采矿方法与工艺、采掘机械、凿岩爆破技术、提升运输、矿山系统工程与管理、采矿安全与卫生工程、矿井通风、矿山环境保护、矿山办公自动化与管理信息系统等一系列专门的知识体系，使采矿真正形成了一门独立的学科。

2、煤矿深井开采的主要特征有什么？煤矿深井开采存在的问题有哪些？

答：具有如下主要特征。

1)地压大

主要表现在以下几个方面：

(1)原岩应力大。原岩应力包括自重应力、构造应力以及赋存在岩体中的水和瓦斯对岩体的压力等。自重应力随埋藏深度的增加而增大。构造应力实际上是构造残余应力，由于释放困难，残余构造应力大。地下水和瓦斯赋存在岩体中，其赋存量和压力随赋存深度增大而增大。因而，在深矿井开采中原岩应力大。

(2)岩体塑性大。在深矿井开采中，由于原岩应力大，主要是侧向应力的增加使岩体的塑性增大。

(3)矿山压力显现剧烈。矿山压力显现剧烈是深矿井开采中原岩应力大和岩体塑性大的主要表现。如围岩移动量大，移动速度快，冲击地压发生频度高，冲击能量大。

2)地温高

地温是指井下岩层的温度。一般情况下，地温随深度增加而呈线性增加，其增高率用温度梯度(℃／hm，hm＝100m)表示。地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井温度。在深矿井开采中，矿井温度一般都比较高，会影响人体健康，有时甚至会远高于人体所能承受的最高温度。

3)矿井瓦斯大

（1）矿井瓦斯(绝对)涌出量大。其原因是：①一般情况下，煤层埋藏深，煤层瓦斯含量大。②煤炭开采强度随采深增加而增大。

（2）瓦斯突出(煤与瓦斯突出)频度大，突出的量大。影响瓦斯突出的因素随开采深度增加而增大。

存在的问题：

1）、矿压显现加剧，巷道维护困难

随着矿井采深的不断增加,矿井逐渐出现矿压显现强烈，巷道维护困难，地温升高和勘探困难，开采条件恶化，生产技术效果和经济效益下降等问题。一方面,巷道断面必需加大。另一方面,地压增大,在深部高应力作用下，围岩移动更为剧烈,巷道产生变形破坏更为严重。在调查的超过700m的深井中，巷道矿压问题普遍严重，底臌成为常见的地压现象,特别在采准巷道中尤其严重。失修和严重失修巷道比例增加,井深1000m 时巷道失修率约是同条件下500～600m埋深巷道失修率的3～15倍,部分矿井巷道失修和严重失修率达20％以上。深井巷道维护问题已成为整个矿井生产系统中的最薄弱环节。

2）、煤岩破坏过程强化，冲击地压危险性增加

我国发生冲击地压的深度在200～1000m,由于开采深度的增加,煤岩体应力升高,有冲击地压危险的煤层数量增加,有冲击地压的矿井逐渐增多。发生冲击地压矿井50年代为7个,60年代为22个,目前已增加到33个。经调查发现,冲击地压发生的次数、强度和危害程度随深度的增加日趋严重。

3）、瓦斯压力增高，煤与瓦斯突出危险严重

我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,截止1986年,已发生突出的矿井200多个,突出次数约为12000次,约占世界发生总突出次数的1/3。从国内外开采实践上看，矿井深部开采时瓦斯涌出量一般比较大,煤与瓦斯突出的问题已成为深部开采中不容忽视的重要问题。经研究表明,我国煤矿煤与瓦斯突出有随采深增加而瓦斯压力增高,瓦斯涌出量增大的趋势。

4）、深热矿井增加，气候条件恶化

随着矿井向深部开采,许多国家都遇到了不同程度的热害问题。德国、俄罗斯掘进工作面温高达50℃,部分高达60℃。矿井气温过高严重影响人体健康,引发各种疾病,造成事故率上升,劳动生产率下降,甚至被迫停产。

我国深井热害问题相当严重,而我国热害的治理工作由于缺乏技术、资金等问题,大部分矿井热害治理仅靠通风降温、洒水降温,部分矿井采用机械制冷降温方法。总的现状是技术落后、效果较差,应引起有关方面的高度重视。

5）、矿井生产费用升高，经济效益下降

随着采深的增加，勘探强度加大，地压、地温升高，冲击地压及煤与瓦斯突出危险增大，相应的要采取一系列措施，如增加设备，加强支护等。同时，井下需要维修的巷道长度增加，到工作地点的距离和时间增加，提升高度大、时间长，主副井提升系统、排水系统环节增多，通风系统趋于复杂。这些都导致煤炭生产成本增加，吨煤成本生产费用提高，经济效益迅速下降。

3、什么是洁净煤技术？洁净煤技术的研究有什么意义？

答：洁净煤(CleanCoal)一词是20世纪80年代初期美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使德鲁·刘易斯(Drew Lewis，美国)和威廉姆·戴维斯(WilliamDavis)，加拿大)提出的。洁净煤技术英文是Clean Coal Technology，简称CCT，其含义是：旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。

煤炭目前约占全球能源消费量的四分之一，是仅次于石油的第二大能源，也是成本最低的发电原料之一。从目前的发展趋势上，由于石油在地球上的储量，远远不如煤炭的储量大，世界利用石油的时间不会太长，煤炭在20年内或更短的时间内，成为第一能源。但由于煤炭的开采和燃烧煤炭会造成严重的环境及污染问题，煤炭的形象不佳，其生产在近期会受到许多方面的限制。为此，发达国家在近年来加快了洁净煤技术的开发和应用步伐，使煤炭的开采和利用前景变得亮丽起来。

洁净煤技术是指新一代的煤炭开采和利用方法，它能够大大降低开采带来的环境问题和废气以及其他污染物的排放量，从而将大幅度提高煤炭的经济效益和煤炭在环保方面的可接受性。世界能源委员会的一份最新研究报告认为，对于主要煤炭消费国来说，今后几十年内，从煤炭中提取的合成气体、液体和氢将是重要的长期能源供应来源。该项研究的负责人比基预测，到2030年，全球约72％的发电将使用洁净煤技术。

美国是煤炭生产和消费大国，其一半以上的电力来自煤炭发电。因此，美国政府高度重视洁净煤技术的开发和应用。布什政府上台后即承诺在10年内拨款20亿美元用于推动洁净煤技术的发展。为此，布什政府制定了“美国洁净煤发电计划”，其目的是到2018年，使燃煤发电厂