煤炭是怎样开采出来的
采煤向来是一项最艰苦的工作,当前正在花较大的力量来改善工作条件。由于煤炭资源的埋藏深度不同,一般相应的采用矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)两种方式。可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小,是衡量开采条件优劣的重要指标,我国可露天开采的储量仅占7.5%,美国为32%,澳大利亚为35%;矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比,我国煤矿中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。我国采煤以矿井开采为主,如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式,也有露天开采,如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。
露天开采
移去煤层上面的表土和岩石(覆盖层),开采显露的煤层。这种采煤方法,习惯上叫剥离法开采,这是因为露出地面的煤已开采殆尽,有必要剥离表土,使煤层显露出来。此法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适,许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。在欧洲,
褐煤矿广泛用露天开采,在美国,大部分无烟煤和褐煤亦用此法。露天开采用于地形平坦,矿层作水平延展,能进行大范围剥离的矿区最为经济。当矿床地形起伏或多山时,采用沿等高线剥离法建立台阶,其一侧是山坡,另一侧几乎是垂直的峭壁。露天开采使地面受到损害或彻底的破坏,应采取措施,重新恢复地面。美国有几个州和联邦政府的法律规定了恢复土地的措施,现在许多采掘企业已自愿执行这些规定。
矿井开采
对埋藏过深不适于用露天开采的煤层,可用3种方法取得通向煤层的通道,即竖井、斜井、平硐。
竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下,开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中,再装入竖井箕斗从井下提升上来。
斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的带式输送机,人员和材料用轨道车辆运输。
平硐是一种水平或接近水平的隧道,开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处,常随着煤层开掘,它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。
煤炭从地下挖出来,一个方法是煤炭是从地面向下挖竖井,把煤炭开采出来,然后再运到井上;另一个方法是从地面比较大面积的挖开,成为露天煤矿,然后把煤挖出来,这是浅层的煤矿挖煤的方法。
北美最大的地底采矿区,每年出产超过两千万吨煤炭。在这个庞大的矿区里,每天都有200多名矿工在地理作业。为了确保矿场的24小时持续运作,他们分白班和夜班,白班工作八小时后进行交班,晚班人员进入升降机前往200米深的地底。他们抵达矿井底部后,还需要坐上矿坑小火车,行驶八公里的路程才能到达采矿区。半小时后,矿工们抵达煤层开采区,就可以开始进行采煤作业。
第一、首先是用这部大型连续采煤机,靠着一个五米长的切割滚筒专用煤层开挖出长长的矿坑通道。采煤机每次往前开挖几米就必须要暂停,然后用气动支撑气撑住坑底。挖矿还会产生高爆性的煤尘,它会附着在刚挖开的岩石表面只要一点火星就会引起爆炸,为了降煤尘封住,矿工会不停的在岩壁上喷洒盐粉,同时还要避免高爆性的沼气浓度过高,如果没有及时排除沼气,也会有可能发生爆炸。
第二、接着就是轮到这不长壁式采煤机来踩没了,它的切削刃长达三米,每分钟能从煤层消夏50吨煤矿,这相当于每秒开采一吨的煤,足以供应一个普通家庭近三个月的用电量。而这个四米高的煤层蕴藏了300万吨的煤矿。但煤矿开采是个危险的工作,最大的危险来自坑顶与支架,他们很不稳定,矿工们需要随时留意,确保不会被掉落的东西砸到。机器用超大的液压挡板来防止矿顶坍塌,每次机器前进,挡板也会跟着移动。接下来这些混合岩石的煤矿通过输送带被快速送至地面上的选煤厂来除去煤矿中的岩石、泥土以及杂志,这部分占了原物料的30%,每天输送带会送来10万吨的煤矿,他们被直接送进选煤厂,为了确保能顺利处理这些煤矿。
第三、首先用水清洗掉煤矿上的泥土,再移到大小进行分级。为了分离煤炭和石头,接着将物料倒进大型浮选槽。由于石头比煤炭中,石头会沉到水底,而煤炭则会浮在表面,此时煤炭都是湿漉漉的,所以需要把它们倒入脱水机中。这个工业脱水机高速旋转煤炭,直到列出掉多余的水分为止。这些水会流入一个大水槽,再过滤掉杂质后会当做泥浆废液排放。然后,工厂会把不同尺寸的煤炭重新放在一起,将它们压碎成相近的大小后,再倒入大型储煤斗。接着运煤火车会停在储煤斗下方,空管工人开启槽管,让下面每一个车厢都装满六吨的煤炭。满载的运煤火车可以将1万多吨煤炭运送至北美各地的发电站。采煤一直以来是全球最危险的工作之一,矿工们必须冒着弟弟坑道塌方、爆炸以及毒气的风险才能挖出这一宝贵资源。虽然如今采矿比以往安全,但仍具有相当大的危险性。
燃烧时注意通风,留有足够的空隙,让它充分燃烧。烧尽后的煤砟子在冬天可以趁热铺到一些容易使人摔倒的地翻上,防滑。
煤通过隔绝空气高温分馏可以得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气等,焦炭和焦炉煤气可以做燃料,热值高,而且污染很小;煤焦油是一种含有多种重要化工原料的资源,可以提取香精,制炸药、尼龙等。这样煤就得到了综合利用,同时也减少了对环境的污染。
工艺性质
煤的工艺性质是工业评价合理用煤的依据,主要包括粘结性、结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。粘结性是指煤在高温干馏中产生胶质体,使煤粒相互粘结成块的性能。粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。
结焦性是指在炼焦炉中能炼出适合高炉用的有足够强度的冶金焦炭的性质。发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量。煤的发热量是煤质的重要指标,是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。
以上内容参考:百度百科-煤
动力煤、炼焦煤、煤化工用煤,主要包括气化用煤,低温干馏用煤,加氢液化用煤等。
动力煤
1、发电用煤:中国约1/3以上的煤用来发电,平均发电耗煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值,把热能转变为电能。
2、蒸汽机车用煤:占动力用煤3%左右,蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨·km)左右。
3、建材用煤:约占动力用煤的13%以上,以水泥用煤量最大,其次为玻璃、砖、瓦等。
4、一般工业锅炉用煤:除热电厂及大型供热锅炉外,一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多,数量大且分散,用煤量约占动力煤的26%。
5、生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的23%。
6、冶金用动力煤:冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤,其用量不到动力用煤量的1%。
扩展资料
开展煤炭资源综合开发利用的优点:
一、是能最大限度地提高煤炭资源利用效率。对煤层气、矿井水、煤矸石、粉煤灰等多种资源及废弃物,统筹规划、综合利用、变废为宝,提高了煤炭资源的利用效率。
二、是拉长煤炭产业链,拓宽煤炭产业面。以煤炭为基础,发展煤的衍生产品,延伸煤炭资源产业链,构建循环经济工业园区,建立不同产业间的共生和耦合关系,促进产业结构优化升级,从而实现经济增长方式的转变。
三、是减少污染和改善环境。传统的煤炭开采和利用方式对生态环境造成不可忽视的破坏,开展煤炭资源综合开发利用,就是按照循环经济理念,减少对环境的污染和生态的破坏。
参考资料来源:百度百科——煤炭
参考资料来源:百度百科——煤炭资源开发利用方案
一、国外煤层气开发模式
(1)煤矿井下抽采模式。英国、德国等西欧国家煤层气资源量小,吨煤含气量较低,不适合地面开发煤层气,煤层气开发主要采用煤炭采前井下抽采和采空区封闭抽采,无地面开发。
(2)地面开发模式。美国、加拿大、澳大利亚三国煤层气资源丰富,吨煤含气量较高,原生煤发育,主要采用地面煤层气开采模式。2008年,美国地面开发煤层气产量约557×108m3,井下抽采60×108m3;澳大利亚地面开发煤层气年产36×108m3,井下抽采10×108m3;加拿大地面开发煤层气年产86×108m3,井下抽采6×108m3。
二、中国先采气后采煤开发模式设想
(一)现行的煤炭与煤层气开发模式无法根本杜绝瓦斯灾害
煤层气是造成煤矿瓦斯突出和爆炸的罪魁祸首,近10年来,全国每年煤矿安全事故死亡人数大多在5000人以上,占全球煤炭行业死亡人数的80%,其中由瓦斯灾害引起的人员死亡一般在2000人以上,近两年虽有所下降,但仍远高于世界平均水平。
长期以来,煤矿抽排工作主要采取“边掘边抽、边采边抽、采后抽放”等方法治理瓦斯,瓦斯抽采在煤矿开采、掘进一并进行,危险性很大,恶性瓦斯爆炸事故难以根本杜绝,同时导致矿井煤层气抽采率低且抽采瓦斯浓度偏低,利用率低下。
实践证明,传统瓦斯治理方式不能从根本上杜绝瓦斯灾害,随着煤层气地面开发技术的日臻成熟,使得通过地面钻井开发煤层气成为可能,通过地面与井下协同开采,不同阶段各有侧重,最大限度地降低煤矿瓦斯含量,从根本上杜绝煤矿安全事故,最大限度地利用资源,保护环境,可以收到良好的安全效应、资源效应、环境效应和社会效应。
随着煤层气产业的快速发展,煤层气的开发利用也存在两个误区:一是煤矿企业把煤层气当作有害气体对待,抽采煤层气是为了保障煤矿安全生产,忽视了煤层气巨大的资源效应、环境效应和社会效应。二是近几年煤层气开发没有考虑对后续采煤的影响,将对后续的煤炭开采带来安全隐患。因此,如何理顺煤炭生产与煤层气开发利用之间的协调关系,建立井下抽采与地面开发相结合的煤层气开发模式,使煤炭产业和煤层气产业得到协调有序发展是摆在面前的亟待解决的问题。
(二)中国应走井下抽采与地面开发相结合的煤层气开发模式
中国煤层气产业发展应借鉴北美地面开发煤层气和西欧煤矿区井下抽采煤层气的成功经验,依据不同地区的煤层气地质特点和煤炭开采程度,采取煤层气地面开发与井下抽采相结合的道路,是实现中国煤炭与煤层气综合开发利用的有效途径。
因此,中国煤层气与煤炭综合开发应该遵循的原则:一是不同地质条件区别对待,采取不同开采方式,不能一刀切。二是煤矿生产区和煤矿规划区区别对待,煤矿生产区以保安全为主,在确保煤炭安全生产前提下尽可能开发利用煤层气;煤矿规划区严格按照先采气后采煤开发程序执行。
1.不同地质条件区别对待,采取不同开采方式
中国煤层气地质条件复杂,开发难易差别大。地质条件简单,煤体结构保存较好的地区,煤层气地面开发较易;而构造条件复杂,煤体结构遭到严重破坏的地区,煤层气地面开发较难。因此,应根据不同地质条件区别对待。
对吨煤含气量高于6m3/t的煤体结构保存较好的原生结构煤发育的含气区,应先采气后采煤;煤体结构保存较差的构造煤发育区及低含气区,应以井下抽采为主,先抽后采。
2.吨煤含气量高于6m3/t且原生结构煤发育的煤矿生产区和规划区区别对待
煤炭生产区:以保障煤炭生产安全为主,在确保煤炭安全生产前提下尽可能开发利用煤层气,如果安全生产得不到保证,应无条件停止煤矿开采,采用地面钻井及井下采前预抽等方法降低煤层含气量,使之达到安全标准后方可进行煤炭开采。
煤炭规划区:对于含气量大于6m3/t的原生结构煤发育的煤炭规划区,应严格按照先地面采气后井下采煤的开发程序进行,即:①利用保护煤层的地面钻完井的增产措施,预抽原始煤层的煤层气;②开采期抽采,利用采掘工作的超前压力,开采卸压,进行井下煤层气抽采;③采空区及废弃矿井的煤层气抽采,主采煤层开采之后,卸压更为充分,通过地面钻井、埋管及巷道抽采煤层气;④矿井通风煤层气的回收利用(图5-18)。
图5-18 中国煤层气开发模式流程示意图