煤炭是怎样产生的?
煤炭是怎样形成的
煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替,但在今后相当长的一段时间内,由于石油必然因日渐枯竭而走向衰败,而煤炭因为储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化等新技术日趋成熟,并得到广泛应用,煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一,也可以去东北煤炭网看看其他的原因。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可然化石,这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积得就薄,这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
有些论述应当进一步加以研究和探讨。有时一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
但是,根据无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠扑不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中,而且又是那么如此的优质呢?
在山区,每当盛夏雨季来临时,一场暴雨过后,沟谷中就会出现一条湍急的“小溪流”,那小溪流会因暴雨停止时间的延长,而变得越来越小,最后干涸。但在没有断流之前你会发现,很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞,形成一个个小的水坎儿。既便是现在居住在城里,一场暴雨过后,街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流,堵塞了下水道口,而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。
小巫见大巫,由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。如果没有洪水那样强大的力量和搬运的功能,煤炭的形成绝对不会那么集中,也不会那么优质。
我们可以设想一下,在千百万年前的地质历史期间,由于气候条件非常适宜,地面上生长着繁茂高大的植物,在海滨和内陆沼泽地带,也生长着大量的植物,那时的雨量又是相当的充沛,当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时,就会淹没了草原、淹没了大片森林,那里的大小植物就会被连根拨起,漂浮在水面上,植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净,这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起,顺流漂浮而下,一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅,它们就会在那里安家落户,并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里,很快这里就会形成一道屏障,并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸(也会有许多动物的残骸)的地方。当洪水消退后,这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭,再经过长期的地质变化,这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下,最后演变成今天的煤矿。
那么也许有人会问,1998年中国遭受的一场罕见的水灾,为何没有出现这样的情况呢?我认为,那是因为中国目前的森林覆盖率很低,而且有森林的地方多在高海拔地区,在平原到处是粮田,几乎到了没有什么森林可淹的境地,只不过是淹没了一些农田的防护林,并且农田防护林的树木很稀少,而且树木的根须又十分的发达,抓地抓得十分牢固,短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害。而森林中的树木就不同了,很多树木都挤在一起生活,它们为了吸食太阳的能量,拼命地往上长,根须并不发达,一旦一处树木被洪水连根拨起,就会连带成片的树木被洪水毁掉,就如同放木排一样,顺流漂浮而下,势不可挡,最后全部堆积在一个地方。
另外,由于人类对大自然认识的增强,抵御突发性自然灾害的能力不断提高,兴修水利,筑起坚固的堤坝,加固江堤、河堤,大大地减缓了凶猛洪水的冲击力,泛滥的现象少了,甚至乖乖地听从人类的召唤,并把凶猛的洪水变成了电能、动能、热能,造福于人类,服务于人类社会。
不仅洪水有搬运动植物这样的能力,而且潮汐、台风、海啸也具备这样的能力。由于地震、火山喷发等因素引起的海啸,可以使海浪掀起三、四十米还高,并且在顷刻之间把一个岛屿上的动植物扫荡一空;把海岸线附近的一切生物全部洗劫。
再者,地球表面上的物质不可能永久地、一成不变地等待着地球进行沉降运动的,而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此,“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质,还是有一定的道理的,是有说服力的,也是能够令人信服的。
地球表面上的物质不可能永久的、一成不变地等待着地球进行沉降运动的,而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此,“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质,还是有一定的道理的,是有说服力的,也是能够令人信服的。
焦炉气,又称焦炉煤气。是指用几种知烟煤配制成炼焦用煤,在炼焦炉中经过高温干馏后,在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体,是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物,其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别,一般每吨道干煤可生产焦炉气300~350m3(标准状态)。其主要成分为氢气(55%~60%)和甲烷(23%~27%),另外还含有少量的一氧化内碳(5%~8%)、C2以上不饱和烃(2%~4%)、二氧化碳(1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分,二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。
焦炉气属于中热值气,其热值为每标准立方米17~19MJ,适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高,分离后用于合成氨,其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
焦炉气为有毒和易爆性气体,空气中的爆炸极限为容6%~30%。
一、概念不同
1、煤矿
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域,一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时,一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭,此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时,一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭,此为露天煤矿。
2、煤炭
煤炭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物。
二、组成不同
1、煤炭
煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等,此外,还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。
2、煤矿
煤矿的组成元素有碳、氢、氧、氮、硫和磷等。
三、主要用途不同
1、煤炭
根据国家科委推荐的《中国煤炭分类方案》,我国煤炭分为十大类,一般将瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤等统称为烟煤;贫煤称为半无烟煤;挥发分大于40%的称为褐煤。
无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料,烟煤用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业;褐煤一般用于气化、液化工业、动力锅炉等。
2、煤矿
煤炭仍是重要的能源,因为其经济的价格和丰富的储藏量,特别是用于发电。煤炭在中国是最重要的能源,2005年中国约有80%的能源来自于燃煤。2007年中国首度成为了煤炭进口国。
参考资料来源:百度百科-煤矿
参考资料来源:百度百科-煤炭
“女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅”。意思是女床山这个地方,向阳的南坡上有红色的铜,背阴的北坡遍布着石涅。在古代,石涅的意思是可以做黑色染料的石头,可见在《山海经》的时代,煤的价值还没有被发现,被看作是普通的黑色石块。那个时候的煤,仅仅被用来做石雕材料。
到了西汉时期,人们发现这种黑色石头可以燃烧,而且火力旺盛,燃烧时间持久,比干草、木材好用得多,于是开始大规模地开采来做燃料。
司马迁的《史记·外戚世家》记载:窦皇后的弟弟窦广国年轻时给人进山挖煤,遇到山体滑坡,矿工死伤一百多人,只有他侥幸逃脱。可见这时候的煤炭开采已经颇具规模了。河南巩县铁生沟西汉冶铁遗址是迄今发现的最早的用煤遗址,这里出土了大量的煤块和煤饼,煤显然已经成为冶炼行业中的主要燃料。西汉时期的采煤工艺比较简单,基本是露天开采,挖采出来的煤质量不是很高。
魏晋时期,地下采煤工艺开始出现。曹魏时期,魏国武安城的煤井深八丈,这在当时已经是相当的深度。《晋书》记载,后赵皇帝石虎年轻时盗掘古墓,发现了一个废弃的煤井,里面有支撑坑道的顶板,还有大量坑道水。
可见地下作业、坑道开采已经是那时采煤的主要方式。一些地方志记录了当时采煤的艰辛,工人挖好井穴,举着火把裸身而入,井穴幽深而狭窄,只能像蛇一样在里面爬行,采到煤后,再像老鼠一样背煤出来。这种采煤方式很不安全,工人的生命安全得不到保障。
总结:宋元时期,古人改进了采煤方式,出现了很多先进的开采技术。
首先采用了井巷分层采煤法,工人们在矿井中布设井巷,将煤炭运输、煤炭开采、人员进入分成不同区域,使复杂的开采工作有条不紊。人们又在巷道内架设梯形支架,使崎岖不平的地底成为较平缓的工作面,这一方法大大提高了采煤效率,也为采煤工提供了安全保障。
1959年,在河南鹤壁发现的宋代采煤遗址矿井中,考古学家还发现了排水井,由此也能看到当时地下采煤系统的完善。明代时,人们在地下矿井引入了通风系统。
宋应星的《天工开物》中有这样一幅图画:人们在下井采矿之前,先把一根中空的粗竹竿削尖,插入井下的煤层,将有毒的瓦斯引出井外。这些技术采用既是对工人人身安全的保障,也保证了生产的顺利进行。到了清代,采煤的流程更加科学和合理,井巷、通风、排水系统的布设都有了成熟的方法。虽然这时候仍旧是手工作业,但在当时,我国的煤矿开采技术仍能称得上世界较为先进的采煤工艺。
煤炭是什么时候形成的?科学家们根据煤炭矿床中的地层,用放射性同位素测定地层的地质年代,测定得知这种地层一般为石炭纪的地层,于是判断在石炭纪的地球生长着茂盛的森林,结果才有煤炭的形成。石炭纪距离现在已经30亿多年了。
砍伐下来的木头暴露在环境中,由于气候和微生物的作用,很快就会霉烂。埋在土里的木头会演化为煤炭吗?我看是不可能的!深埋在土里、隔绝空气的木头只会演化为木的化石,而不是煤炭。
请看2012年2月的报道,在内蒙古贺兰山西北角、内蒙古乌达煤田发现的3亿年前植物庞贝城,展现了大量的植物化石。化石中的树叶树枝清晰可见。而煤炭据说是由树干演化而成的,有树木的年轮。我注意观看不少的煤炭,无论怎么看,总也找不出树干的年轮,还有树干中辐射的线条。而树木的化石,其年轮和辐射的线条则是很明显的。凭这一点,我们就可以怀疑煤炭与树木的演化无关。
埋在深土中隔绝空气的树木,也不可能象书上说的受到高温高压的作用。至少那种高温高压的强度不足以使潮湿的树木碳化。我们知道煤矿在地下并不很深,有的还是露天的,一般几米到1000多米不等。在这个地壳的深度,地温不会超过100℃,地下温度一般是25——30℃。怎么算高温呢?怎么能使木质碳化呢?假设有高温的影响是不成立的。
那么,树木被深埋在地下隔绝空气后,会有什么样的化学变化呢?树木的主要化学成分是纤维素,是碳氢化合物。泥土岩石中则以钙和硅含量较高。硅和碳的外层原子结构是相同的,都是4个价电子。树木中的纤维素,由于长时间的自身发酵分解,碳链断裂,以单个碳原子的二氧化碳释放出来。碳原子流走后留下了的空穴,则有环境中微溶的钙离子,硅酸根离子进来填充。这是一种非常缓慢的化学置换反应的过程。因此树干中的年轮和辐射线条得以有序的保留下来。树干中的碳,要么以碳酸盐的形式留下,要么就流走了,因此是不会以碳氢化合物的形式留下来的。这样,树木在深埋的土中经长时间的演化,将生成硅质木化石,而不是煤炭。
行星和卫星,在绕恒星运行的过程中,不断积聚恒星喷发出来的物质而增长。星体增长到一定的程度,其内部就具有合成化学元素的功能。星体内部合成化学元素的历程是按原子序数的顺序逐个增加的。地球内部在具有合成氢、氦、锂、铍和硼元素后,就进入合成碳元素的历程。由于碳原子的结构是一个稳定性的结构,在进入合成碳元素后,地球内部就会在较长的时间内维持在大量合成碳元素的阶段。这时的地球内部就同时具有合成氢,锂、铍、硼和碳元素的功能。而合成氢和碳的量则是比较大的。地球内部的氢和碳在透出地幔后,进入地球的软流层,温度降至2000摄氏度以下。软流层中的矿物质有的则起着催化剂的作用,从而促进碳和氢合成碳氢化合物,如甲烷、乙烷。软流层的高温,迫使甲烷往地面溢出。地面的温度大大的降低,在当时的地球环境中,地面的温度有可能降低到0摄氏度以下。低温下的甲烷、乙烷则凝聚为液态或膏状软流体渗透出地面。时间长了以后,甲烷、乙烷则聚合为多碳链的碳氢化合物。这种碳氢化合物被以后的土层覆盖,就形成了现在我们见到的煤炭。地球跟随太阳在太空中绕银河中心运行,太阳的运行轨道也有季节性,这样会影响地球内部碳的合成产量,致使地球内部合成的碳氢化合物出现时多时少的间歇性现象。这样就导致碳氢化合物一批一批的出来,又一层一层的被土层覆盖。所以我们现在看到的煤矿是分层结构的。在地球没有合成硫元素的功能时,所生成的煤炭是无硫的煤炭,即无烟煤炭。过了相当长的时间后,地球内部具有合成硫的功能时,所生成是煤炭就含有硫的成分了。
地球中的石墨矿,石油,都是地球内部合成的碳的产物。
煤炭是由地球内部产生的碳形成的,因此推断古地球石炭纪时代有大量茂盛的森林则是错误的。我们不能找到石炭纪时期的植物化石,也证明该推断是错误的。
有没有更强有力的证据证明煤炭是由地球内部合成的而不是树木演化而成的呢?当然有!那就是现在的天文学家们观测到土卫六的表面有大量的沥青状河流和湖泊。同时也观测到土卫六现在还没有任何生命的迹象。这些沥青是从何而来的呢?现在的土卫六,就是32亿前古地球的形象。
煤炭按照科学分类共分为三大类13小类。
第一大类无烟煤
无烟煤是煤化程度最深的煤炭,01号无烟煤成为年老无烟煤,02号无烟煤称为典型无烟煤,03号无烟煤称。
第二大类烟煤
共包括十一类:长焰煤、不粘煤、弱沾煤、1/2中沾煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤。
第三大类褐煤又名柴煤,
1、3号煤是焦煤,以西山煤田的古交矿区煤最为有名。
2、15号煤是优质动力煤,在沁水煤田的西北边界,东山矿区最为出名。
3、9号是高硫煤,它们的成煤时期是不同的,主要产地在山西的晋中和吕梁。对比之下,3号媒最好。
没有燃烧就没有毒,只有煤炭燃烧不充分时产生一氧化碳,对人体有毒。
煤中的无机物质含量很少,主要有水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质,如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等,其中大部分属于有害成分。
煤中的有机质在一定温度和条件下,受热分解后产生的可燃性气体,被称为“挥发分”,它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标,在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时,挥发分有重要的参考作用。
如果燃烧条件不适当,挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒,俗称“黑烟”;并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物,热效率降低。因此,要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。
扩展资料:
“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热,因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分,以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。
“灰分”是煤炭完全燃烧后剩下的固体残渣,是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量,大量排渣要带走热量,因而灰分越高,煤炭燃烧的热效率越低;灰分越多,煤炭燃烧产生的灰渣越多,排放的飞灰也越多。优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
参考资料来源:百度百科——煤炭
是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域,一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时,一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭,此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时,一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭,此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间,通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料,是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物,在适宜的地质环境中,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中,以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多,是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46~97%,呈褐色至黑色,具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同,煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。
2018年,山西化解煤炭过剩产能关闭退出煤矿36座,退出产能2330万吨/年。
基本介绍中文名 :煤矿 外文名 :coal 煤矿的分类 :褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤 元素组成 :碳、氢、氧、氮、硫和磷等 主要用途 :冶金、化学工业开采历史,煤矿综述,煤矿类型,露天开采,地下开采,煤炭生产,采煤方法,壁式采煤,柱式采煤,保水采煤,其他采法,六大系统,煤矿事故,顶板事故,气体 粉尘,气体喷出,坑内火灾,水灾,健康影响,环境影响,地面水下跌,错动下沉,水污染,占地及污染,植被破坏,二次扬尘,煤矿分布, 开采历史 早在新石器时代,人类便有使用煤的记录。煤炭的主要用途是作为燃料。 美国最早的商业煤矿位于维吉尼亚州的 Midlothian ,1748年开始开采。 煤炭成为18世纪工业革命中的主要能量来源,蒸汽火车、蒸汽船等开始成为工业国家中的主要交通运输工具。同时炼钢业也需要大量的煤矿。城市的照明、暖气和烹调等也需要使用煤气。英国在18世纪末发明了许多地下采煤的科技,从此采煤进入了大规模商业开采的时代。挖煤的机器约在1880年代左右发明;在那之前,采矿需要以人工用铲子或十字镐挖掘。到了1912年,蒸汽挖土机科技方面的进步使得露天开采变得可能。 轨道上的搬运机车,1920年 煤炭在18世纪至1950年代是西方国家的主要工业和运输能量来源。另一方面,石油的开采技术在20世纪初得到很大的发展,在美国、中东和印尼发现了大规模油田。石油作为燃料的优点多于煤炭。石油及其附属品在1950年代以后开始成为主要的燃料,很快的蒸汽机被内燃机所取代。至20世纪末,煤炭在家庭、工业和运输上很大的一部分被石油、天然气、核能或可再生能源等所取代。 自1890年开始,采煤也开始成为政治和社会上的争议来源。使用童工、剥削矿工、恶劣的工作环境等使得工会开始形成,社会主义思想开始兴起。另外,机器的大量使用也造成许多矿工失业,造成许多社会问题。环境标准的限制、西部大规模露天矿场的开采等,使得美国的地下采煤业在1970年代后急剧衰退。1914年最盛期时,美国有18万名无烟煤矿工,到1970年只剩6千名。沥青的工作从1923年70.5万人的巅峰,下降到1970年的14万人及2003年的7万人。矿工联合会(UMW)的活跃会员也由1980年的16万人减少到2005年的1.6万人。1973年与1979年的两次石油危机使得各国 *** 开始寻找替代能源。在开发核能、风力、太阳能等新能源的同时,煤炭的重要性也再度受到重视。 1968年美国西维吉尼亚州的Farmington 矿难 不过,自1970年代开始,环保意识抬头,人们开始注意包括景观破坏、空气污染与其他燃烧煤炭所可能产生的问题等。和其他化石燃料比较,燃烧煤炭比石油或天然气产生更多的二氧化碳、二氧化硫及氧化亚氮等温室气体,并可能是造成全球暖化及酸雨等问题的主要原因之一。 煤炭仍是重要的能源,因为其经济的价格和丰富的储藏量,特别是用于发电。煤炭在中国是最重要的能源,2005年中国约有80%的能源来自于燃煤。2007年中国首度成为了煤炭进口国。 根据有关部门统计,截至2015年底,全国煤矿总规模为57亿吨。在57亿吨的产能规模中,正常生产及改造的煤矿39亿吨,停产煤矿3.08亿吨,新建改扩建煤矿14.96亿吨,其中约8亿吨属于未经核准的违规项目。 2018年12月,山西省钢铁煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展领导小组综合办公室发布公告,2018年山西化解煤炭过剩产能关闭退出煤矿36座,退出产能2330万吨/年。 2019年3月,中国煤炭工业协会发布《2018煤炭行业发展年度报告》。据了解,2018年底,全国煤矿数量减少到5800处左右,平均产能提高到92万吨/年左右。其中,年产120万吨及以上的大型煤矿1200余处,产量比重提高到80%以上。 煤矿综述 煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间,通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料,是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物,在适宜的地质环境中,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中,以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多,是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46~97%,呈褐色至黑色,具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同,煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。 美国怀俄明州的露天开采煤矿 在中国煤炭开采必须依法开采,证照齐全有效。贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。 煤矿类型 露天开采 当煤层接近地表时,使用露天开采的方式较为经济。煤层上方的土称为表土。在尚未开发的表土带中埋设炸药,接着使用挖泥机、挖土机、卡车等设备移除表土。这些表土则被填入之前已开采的矿坑中。表土移除后,煤层将会暴露出来;这时将煤块钻碎或炸碎,使用卡车将煤炭运往选煤厂做进一步处理。露天开采的方式可比地下开采的方式获得较大比率的煤矿,因为较多的矿区被利用。露天开采煤矿可以覆盖数平方公里的面积。世界约40%的煤矿生产使用露天开采方式。 露天开采 地下开采 大部分煤层均远离地表,因此无法使用露天开采的方式。地下开采占世界煤矿生产的60%。在矿坑,通常使用房柱法在煤层中推进,梁柱用来支持矿坑。共有四种主要的地下开采法: 地下开采 长壁开采–长约300米以上的采掘面。一台精密的采煤机在煤层巷道中左右移动。松动的煤炭掉入刮板输送机中,并移出工作面。 连续开采–利用一台有碳化钨钻头的机器从煤层中刮下煤炭。在“房柱法"系统中操作–在一系列约10米的房间区域中工作。 爆破开采–传统的开采方式。使用炸药打碎煤层,将煤块收集放在矿车或运输带中。 短壁开采–使用连续开采的机器。类似长壁开采有着可移动的坑顶支撑。 煤炭生产 煤矿在超过50个国家中商业开采。世界一年(2006年估计)约生产53亿7000万公吨的硬煤。世界上大部分国家都有煤矿储藏。以生产量与消费量比值,已探明的煤矿储藏量估计可再使用147年。 综采机 采煤方法 采煤方法种类很多,世界主要产煤国家使用的采煤方法,总的划分为壁式和柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法,无论从采煤系统,还是回采工艺都有很大的区别。 根据不同的矿山地质及技术条件,可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合,从而构成多种多样的采煤方法。如在不同的地质及技术条件下,可以采用长壁采煤法、柱式采煤法或其他采煤法,而长壁与柱式采煤法在采煤系统与采煤工艺方面差别很大。由此可以认为:采煤方法就是采煤工艺和回采巷道布置两部分组成。 壁式采煤 壁式采煤法的特点是煤壁较长、工作面的两端巷道分别作为入风和回风、运煤和运料用,采出的煤炭平行于 煤壁方向运出工作面,我国多采用壁式采煤法开采煤层。 壁式采煤法 柱式采煤 柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形,同时开采的工作面数较多,采出的煤炭垂直于工作面方向运出。 保水采煤 以保水采煤理念绘制了我国第一幅控制生态水位采煤方法规划图,也将成为我国今后指导西北缺水区实现煤炭开采与生态环境协调发展的重要科学依据。 其他采法 1、走向长壁采煤法,长壁工作面沿走向推进的采煤方法。 2、倾斜长壁采煤法,长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。 3、倾斜分层采煤法,厚煤层沿倾斜面划分分层的采煤方法。 4、长壁放顶煤采煤法,开采6米以上缓斜后缓斜厚煤层时,先采出煤层底部长壁工作面的煤,随即放采上部顶煤的采煤方法。 5、掩护支架采煤法。在急斜煤层,沿走向布置采煤工作面,用掩护支架将采空区和工作空间隔开,向俯斜推进的采煤方法。 6、伪倾斜柔性掩护支架采煤法。在急斜煤层中,伪倾斜布置采煤工作面,用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔开沿走向推进的采煤方法。 7、倒台阶采煤方法。在急斜煤层的阶段或区段内,布置下部超前的台阶形工作面,并沿走向推进的采煤方法。 8、正台阶采煤法。在急斜煤层的阶段或区段内,沿伪斜方向布置成上部超前的台阶形工作面,并沿走向推进的采煤方法。 9、水平分层采煤法。急斜厚煤层沿水平面划分分层的采煤方法。 10、斜切分层采煤法。急斜厚煤层中沿与水平面成25度至30度的斜面划分分层的采煤方法。 11、房柱式采煤法沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界,再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。 12、房式采煤法。沿巷道每隔一定距离开采煤房,在煤房之间保留煤柱以支撑顶板的采煤方法。 13、仓储采煤法。急斜煤层中将落采的煤 暂存于已采空间中,待仓房内的煤体采完后,再依次放出存煤的采煤方法。 六大系统 采煤系统,掘进系统,机电系统,运输系统,通风系统,排水系统,简称“采掘机运通”+排水系统。另外,我国将在全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统 煤矿事故 顶板事故 顶板灾害是煤矿最常见、最容易发生的事故。在煤矿五大灾害(煤尘、水、火、瓦斯、顶板)中,无论是发生次数,还是死亡人数,顶板事故都居煤矿各类事故之首。随着工作面的开采,煤层上面的顶板岩层失去 了支撑,原来的压力平衡遭到破坏,煤层顶板在上覆岩层压力的作用下,发生变形、破坏。如果我们支护不及时或支护强度不够,很容易使工作面的顶板岩层发生断裂和冒落,造成人员伤亡和财产及设备的损失,这就是我们所说的冒顶事故。 气体 粉尘 煤层中经常伴随瓦斯(甲烷等)的存在。瓦斯容易引起爆炸事故。因此在封闭的空间工作时,需要经常监测瓦斯浓度。若气体中有一定浓度的粉尘,也有可能因为火星引起爆炸。粉尘体积细小,但表面的相对比例大。若周围空气中有充足的氧,对于燃烧反应便会非常敏感。 空气污染被认为和大量燃煤有关 气体喷出 瓦斯本身对人体无害,但有时伴随着一氧化碳等有毒气体。若大量的瓦斯一次喷出,通常煤气爆炸的可能性也迅速增加。 坑内火灾 煤矿事故中最坏的情况。与一般的火灾不同,周围有许多可燃物(煤)大量存在。若坑道被热及烟堵住出口,同时发生缺氧的情况,通常会造成重大的伤亡。 水灾 在水底 (海底、湖泊或水库附近) 的矿区坍塌时发生的事故,是比坑内火灾更糟糕的情况,几乎没有生还的可能。大量洪水在很快的时间内将坑道吞没,造成全体工作人员死亡。通常生还者无法救援、遗体无法回收,坑道也同样被放弃。在承压水上采煤和小煤窑破坏区复采,也有可能发生突水、透水事故。井下突水和小煤窑透水事故远多于水体下采煤透水事故。 煤矿事故频发,主要与瓦斯治理不好有关,气囊式快速密闭是唐山开滦煤矿安全专家刘炽纶的专利技术,对于巷道通风、防止瓦斯爆炸、防止火灾有很大作用。 健康影响 慢性肺部疾病,如尘肺病曾经在矿工中非常普遍,导致预期寿命减少。在一些采矿国家,尘肺病仍非常普遍;在美国一年约有4,000个黑肺病例(其中约1,500人为前矿工),中国则每年约有10,000个新病例。 环境影响 采煤对环境造成多种冲击。露天煤矿让土地无法再使用。洗煤厂所产生的酸性矿山排水可能渗入河流中,造成生态污染或人体健康的不良影响。煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题日益突出,主要表现: 地面水下跌 由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌。 错动下沉 由于煤矿井下水大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏,导致地层错动,地表下沉。 水污染 矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大。据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测,其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升,硫酸根离子浓度高达2500毫克/升,最低PH值仅为2.7。这类矿井废水如不经处理就外排,将严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,对农作物影响很大。 占地及污染 煤矿排出的煤矸石一般都就近堆放。随着堆存量的不断增加,堆场的占地面积也逐年扩大。煤矸石经风化、雨蚀、自燃后,其表面的风化层物质在风力作用下进人大气,严重污染大气环境。 植被破坏 煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算。 全市仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,客观上助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调。同时,由于地下水位下降,地表含水层含水量减少,也使植被生长受到影响。 二次扬尘 煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭流失,使街道煤尘飞扬 为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿矿区的生态环境逐步步入良性循环的发展轨道,提出以下对策建议: 一、加强矿井废水和区域环境综合治理 (一)对现有废水治理设施进行改造。对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复、改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放。 (二)对部分废弃矿井外排的废水进行治理。部分煤矿虽然停止了采煤,但仍有矿井废水(俗称老窿水)外排。主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境。所以,对部分废弃矿井外排的废水必须进行治理,修建沉淀池,井投加石灰等药剂,经中和、反应、沉淀处理后,再达标外排。 (三)对部分环境污染和生态破坏严重的区域进行综合治理。一是对淤塞的河道进行清淤疏浚、护岸;二是做好水保工程,一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等。 二、搞好煤矸石的综合利用 我市综合利用煤矸石的主要途径是发电和制砖,年利用量约65万吨,但与堆存量相比,可以说利用量很小,且利用途径单一。必须努力探索综合利用煤矸石的新途径,以尽可能短的时限内“消灭”煤矸石山。可采取的措施是: (一)提高煤矸石发电的综合利用量;(二)利用煤矸石代替粘土制砖;(三)利用煤矸石回填处置:1、煤矸石回填采矿区;2、煤矸石做工程填筑材料。 三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作 (一)实施封山育林,采取植草、人工造林和疏林补方式,提高地表涵养水源、保持水土的能力。 (二)对短期内暂无法消化的煤矸石,制定切实可行被保护规划、方案和措施。宜林则林,宜草则草,努好煤矸石堆场的覆土植被保护工作。 美国宾夕法尼亚州的森特勒利亚(Centralia)的地下矿坑火灾自1962年以来持续焚烧超过40年,造成地下水蒸发,地层下陷。由于矿脉延伸了整个城镇,使得地面经常出现裂缝冒出火苗。当地人口亦从极盛时期的2000人减少到2007年的9人。 综上所述,自然资源的开发利用是社会经济发展的物质基础。煤炭资源是一种有限的、非再生的自然矿产资源,随开采利用而逐渐减少,直至耗竭殆尽,从长远看是不能持续利用的。不可再生的矿产资源的开发利用可持续发展观应该是既要注重资源利用率你,达到资源最佳化配置,不能以造成资源的大量破坏为代价来实现矿产资源的开发;又要注重资源开发利用过程中的经济效益、社会效益及生态环境效益,处理好房前发展与未来发展的关系,走资源开发、环境协调、持续发展的道路。 煤矿分布 山西省:大同、阳泉、太原、吕梁、长治、晋城、忻州、朔州、临汾 黑龙江省:双鸭山、鸡西、鹤岗、七台河、密山 山东省:济宁、枣庄、泰安、龙口、菏泽 内蒙古:鄂尔多斯、乌海、呼伦贝尔、锡林郭勒、阿拉善盟 陕西省:榆林、铜川、神木 辽宁省:阜新、抚顺、调兵山 宁夏回族自治区:宁东 江苏省:徐州 四川省:攀枝花 贵州省:六盘水 安徽省:淮北、淮南、蒙城、涡阳 河南省:平顶山 郑州、焦作、许昌、三门峡、永城 河北省:开滦、峰峰、井陉、邯郸、张家口 新疆维吾尔自治区:准东、吐哈、库拜、伊犁 甘肃省:窑街、靖远、华亭 云南省:曲靖、昭通、文山、保山、开远、丽江