煤炭开采技术专业是学什么的，将来有哪些就业

煤的开采

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。

主要包括：洁净煤技术发展战略研究，煤炭洗选加工技术与装备，煤、煤制品、副产品、废弃物的测试技术及煤质仪器、煤炭转化技术；煤层气地面钻井开采和井下瓦斯抽采及煤层气的综合利用技术。

煤炭是我国的主要能源，煤炭燃烧也是二氧化碳和二氧化硫的排放来源。煤炭洁净加工与利用对于提高煤炭利用效率、减少温室气体排放有着重要意义。我国选煤新技术特别是细粒煤分选技术目前尚存在的问题主要为：①以大型无压给料三产品重介质旋流器为核心设备的简化工艺系统分选新技术有待通过优化工艺配置、创新旋流器结构、降低动力消耗和实现粗煤泥全部分选的完善提高；②大型设备特别是大型振动设备、破碎设备可靠性与国外差距较大；③细粒级煤炭分选、脱水技术及设备的开发有待加强；④省水型和干法选煤技术及装备需要进一步补强；⑤选煤厂高可靠性自动化专用测控仪表及装置和全厂技术经济指标优化控制技术有待加紧开发。国外已开发出不同的煤直接液化工艺，但生产成本较高，仅将开发成果作为技术储备，没有建设大规模商业化工厂。国内研究系统性差，缺乏深层次研究。在煤化工多联产技术方面，目前，各国均在寻求资源消耗少、总体能源转化效率高、排放少的技术系统。多相技术组合的联产系统是煤化工发展的方向之一，在以后的10～20年预计能有很大的发展。在水煤浆技术方面，水煤浆制浆技术相对成熟，国外主要技术趋势在于水煤浆在线检测技术及设备完善、添加剂性能好且价格较低、燃烧喷嘴效果好使用寿命长，而且制浆规模大。我国水煤浆技术尚处于工业示范应用阶段，实现产业化、大规模推广应用还有不少问题需要解决。

我国现有煤层气井普遍表现出气产量偏低、不稳定、衰减快等特点。出现这种局面的原因是煤层气富集区预测不准、煤储层渗透性预测缺乏扎实的依据和有效方法，对煤层气的开发机理认识不深刻，缺少经济适用的开采工艺技术。因此，我国煤层气开发目前仍处于小规模的“试生产”阶段。应加强其开发技术研究，将煤层气作为一种资源进行开发利用，同时也是煤矿安全生产、煤炭工业可持续发展的重要技术支撑。

主要课程：

煤矿地质学、矿山测量、工程力学、机械制图、电工与电子技术、电气控制与PLC、机械设计基础、采掘机械、液压传动、采矿CAD、煤矿电气设备、煤矿固定机械与运输设备、煤矿开采方法、井巷工程、矿井通风与安全、矿山压力观测与岩层控制；认识实习、地质实习、测量实习、生产实习、电气控制与PLC实训、采矿CAD绘图、矿山机械实习、矿山通风实习、矿山电气设备实习、井巷工程课程设计、矿井通风课程设计、煤矿开采方法课程设计、采掘工作面规程的编制、综合实习。

就业方向：

煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，是不可再生的矿产资源。煤炭生产是高危险性和高风风险的行业，要把节约资源、保障安全和保护环境放在重要的位置，合理开发利用，以保障煤炭长期稳定供给。煤炭行业必须淘汰技术落后的粗放型生产方式，走新型工业化道路，国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性开采和利用。煤矿开采技术专业学生毕业后主要从事煤矿生产一线的采掘生产组织、技术管理、工程设计和安全管理等工作。

就业前景：

煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展。在20世纪50年代和60年代，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分别为75.6%和67.7%。 全国原煤产量由改革开放初期的6亿吨左右提高到2004年产量19.56亿吨，增长2倍多，处于历史最高水平，为我国国民经济发展提供了能源保障。在经历三年严重的经济困难后，2001年煤炭行业开始走出低谷，呈现恢复性增长。2002年后步入快速增长周期，经济运行质量不断提高。2004年全国规模以上煤炭企业补贴后实现利润达418亿元。

王凤林

( 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司，北京 100095)

摘 要: 我国高瓦斯矿井居多，目前井下瓦斯抽采难以满足煤炭企业快速发展的需要，本文在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上，结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征，运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果，在采气采煤联合开发模式的基础上，提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用地面直井地面垂直井钻井技术进行地面间歇式负压抽采采，在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带，实现一井两用，提高煤层气开发效果，同时降低开采成本在煤矿开采规划区利用远端对接 U 型井，实现规划阶段未采区煤层抽采、采动阶段二次完井裂隙带抽采、在采空区阶段进行间歇式抽采，实现一井三用，提高煤层气开发效果。该项技术的研究即提高煤层气的开发效果，又有效降低煤矿区的瓦斯突出和爆炸的危险，极大提高了煤炭生产的安全性。

关键词: 煤矿区 煤层气 间歇式抽采 采动区 裂隙带

基金项目: 国家重点基础研究计划 ( 973 计划) ( 2009CB219606) “煤层气开发井间干扰机理与开发方式优选”

作者简介: 王凤林，男，1977 年 9 月生，主要研究方向地球信息科学和煤层气勘探开发E mail: wangfl@nccbm. com. cnTel: 13691052123

Coal Mining Area Coal Seam Gas Development Technology on the Ground

WANG Fenglin

( China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Corporation Limited， Beijing，100095)

Abstract: China's high gas coal mine，and at present，underground drainage to meet the needs of the rapid development of the coal enterprises. For this purpose，this article studies the system of CBM development technolo- gy on the basis of the domestic and foreign current situation，with China's Coal Seam Gas Storage and emission characteristics and application of modern oil and gas field development and the latest theories and research of coal bedgas development，abandons the mine pit / permanent worked out section in the coal mine to use ground vertical shaft technology to carry on the ground intermittence type negative pressure to pull out picks，picks in the coal mine moves the influence area to use the directional long horizontal well drilling technology to carry on the negative pressure to pull out the mining coal lamination crack belt，realizes a well dual purpose，enhances the CBM development effect，simultaneously reduces the production costDocks the U well in the coal mining plan- ning area using the far end，realizes the plan stage to pull out the mining coal level，to pick moves the stage two well completions to pull out picks the crevasse belt，to carry on the intermittent type in the worked out section stage to pull out picks，realizes a well three to use，to enhance the CBM development effect. This technology’ s research namely enhances the development effect which the coal bed was mad，also reduces the coal mine area the gas to be prominent effectively and the detonation danger，enhanced the coal production security enormously.

Keywords: Coal mining areaCBMthe intermittent type pulls out picksMining subsidence area cre- vasse belt

1 概述

我国煤矿区煤层气资源丰富，也是研究治理煤层气较早的国家，目前除淮南、铁法等矿区采用地面抽采配合井下抽放的技术外，其他矿区主要采用的还是井下抽放技术。井下抽放技术存在的主要问题是:采用被动式抽放，预抽量和预抽时间严格受煤炭产量控制气体最终采收率低，“边采边抽”模式造成瓦斯安全事故频发气产品质量低，一般甲烷浓度在30%～50%气资源浪费大，我国每年因采煤释放到大气甲烷超过150亿m3，其中通过抽放能被利用的量极为有限对环境破坏大，是重要的温室气体。

为此加大煤矿区煤层气地面开发技术的研究成为当前科技工作者研究的重要课题，本文在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上，提出针对煤矿区不同开采阶段的煤层气开发技术。

2 国内外煤矿区地面煤层气开发技术现状

2.1 美国煤矿区地面煤层气开发技术现状

美国煤矿区通过采煤前预抽煤层气和采空区燃烧煤层气。针对不同地质条件下煤层渗透性、力学性质、井壁稳定性，形成了一套煤层气采前抽开发技术系列，主要包括:压裂开采、裸眼洞穴完井开采、羽状多分支水平井开发等出于环保、卫生和安全原因的考虑，美国形成了控制下的采空区煤层气安全燃烧技术。

2.2 澳大利亚煤矿区地面煤层气开发技术现状

为了减缓温室气体的排放、增加清洁能源，煤层气的抽采和利用得到澳大利亚采矿公司和能源生产商的重视，双方共同制定煤炭和煤层气矿权重叠的解决方案。不同阶段井位部署方案:(1)短期煤层气井部署:煤层内抽排系统连通地表煤层气抽排管路为便于煤炭更好的开采采用地表水平定向井(2)中期煤层气井部署:为便于煤炭更好的开采采用地表水平定向井(3)长期煤层气井部署:为实现煤层气商业化生产设计地表水平定向井。

煤层气地面开发井的设计采用了地质导向井的施工方法，首先在预抽工作面的合适位置施工一口垂直井，并将煤层孔段扩大到1.5～2.0m，然后下入筛管，筛管和扩大了的井壁之间填入砾料。这种垂直井的井身结构如图1所示。垂直井施工结束后，沿工作面方向向这口垂直井打中曲率半径(曲率半径200m左右)的定向井，进入煤层后沿煤层钻进，快接近垂直井时在垂直井的煤层孔段放入电磁信号源，装在水平孔定向钻具前端的导向系统接收其信号，测量水平孔的钻孔轨迹，并测出水平孔的钻孔轨迹和垂直井扩大段的相对位置和距离，指导水平孔的定向钻进，确保水平孔在煤层扩大段和垂直井对接，其过程如图2所示。

图1 垂直井井身结构示意图

图2 水平井和垂直孔贯通示意图

2.3 淮南煤矿区地面煤层气开发技术现状

淮南矿区是我国大型煤炭基地之一，也是全国煤矿瓦斯涌出量和抽放量高、瓦斯抽放利用最好的矿区之一。开采卸压层时，采用地面钻井抽采采动区卸压瓦斯。钻井一般布置在工作面的中部，钻井间距300m左右，单井流量5～18m3/min，浓度50%～95%，单井抽放纯瓦斯可达200万m3以上。采用地面钻井抽采采空区瓦斯时，钻井一般布置在距工作面回风巷30～50m左右，钻井间距120m左右，单井流量3～8m3/min，浓度30%～80%，单井抽放纯瓦斯可达100万m3以上［1］。

2.4 晋城煤矿区地面煤层气开发技术

晋城煤矿区采气采煤一体化开发技术路线:通过实施地面钻井、井下顺煤层长钻孔预抽、边采(掘)边抽、采空区抽放相结合的单一中厚煤层瓦斯综合治理模式，布置地面抽采钻井，从钻井密度上讲:一要考虑单井的抽采效果二要考虑允许抽采的时间三要考虑使煤层瓦斯均匀地降低，不留下局部瓦斯含量仍大、压力仍高，有突出危险的隐患［2］。

3 煤矿区地面煤层气开发技术

随着开采深度和集约化生产程度的迅速提高，地质条件越来越复杂，井下抽采难以满足煤炭企业快速发展的需要，煤矿区煤层气开发已成为制约矿井安全高效生产的关键因素。从时间上，煤炭企业的开发分为废弃矿井、永久采空区、采动区、规划区四个阶段［3］。根据不同阶段煤层气的富集规律，运用现代油气田开发技术，设计了相应的煤矿区煤层气开发技术。

3.1 废弃矿井/永久采空区煤层气开发技术

在废弃矿井和永久采空区内，煤层卸压更为充分，开采层内剩余煤和邻近煤层解析的煤层气涌入。该区域内的煤层气主要是游离气和吸附气。游离气主要分布于采空区范围内，向上向下随着裂缝的减少，游离气含量减少。根据负压抽放原理，使吸附气从煤层内解析，成为游离状态，并和原来的游离气一起沿可能的通道向外扩散运移。

根据该区域煤层气富集特点，采用地面垂直钻井，利用水环真空泵进行间歇式负压抽采，如图3所示。钻井采用二开(一开:钻头Φ311.1mm，套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm，套管Φ139.7mm)，完钻层位煤层上2～5米。排采设备采用水环真空泵。排采中注意:①控制抽采负压，保证抽采质量②定期检查，采样对气体进行分析测定，防止自燃发火。

图3 采空区直井负压抽采

3.2 采动区煤层气开发技术

受煤炭开采活动的影响，从纵向上看，在开采层的上部依次出现冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。冒落带与采空区漏风带相连，不易进行煤层气抽采。裂隙带位于冒落带上方，是抽采上邻近层煤层气的最佳地带。弯曲下沉带位于裂隙带上方，一般可达地表，由于距开采层较远，仅在靠近裂隙带的弯曲变形带还能有较好的抽采效果。在平面上考虑通风负压的作用，采动区的煤层气主要集中在靠回风巷一侧。

根据采动区煤层气富集规律，在该区域设置单主支的水平井，平面布置如图4所示，在回风巷1/3～1/2工作面宽度处。采用三开完井(一开:钻头Φ311.1mm，套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm，套管Φ139.7mm三开:钻头Φ120.6mm，筛管Φ101.6mm)，完钻在煤层顶板上的靠近冒落带的裂隙带内，具体根据矿井实际数据应用三带计算公式确定。该区域钻井注意在工作面初次来压之前施工，以确保井身结构稳定排采注意对通风的影响，以及顶板水进入井筒形成水幔抑制抽采效果。总之，在该区域施工地面钻井要做好风险分析和经济效益分析。

图4 采动区水平井

在回采工作面采煤完成后，形成永久采空区，该井可以继续对采空区进行间歇式抽采，实现一井两用。

3.3 规划区煤层气开发技术

根据煤层气水平井的寿命8年，在煤矿的8年规划区外，双方生产没有交叉，采用常规的煤层气井钻井、排采技术为配合煤炭企业将高瓦斯矿井降为低瓦斯矿井，减少瓦斯灾难。在8年煤炭开采规划区内施工U型井，采用远程对接，如图5所示。

该U型井采用三开完井(一开:钻头Φ311.1mm，套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm，套管Φ139.7mm三开:钻头Φ120.6mm，筛管Φ101.6mm)。为避免套管对煤层开采的影响，直井段煤层段下入玻璃钢管。当回采面距生产井200m时，提前在套管内下木塞，木塞高度为(冒落带+三分之一裂隙带)，在木塞之上进行射孔。当回采面距生产井200m之前，采用排水降压的方式当回采面距生产井200m之前，采用负压排采的方式当回采面变为永久采空区时，采用间歇式负压排采，最终实现一井多用，延长煤矿区地面井的排采周期。

图5 规划区煤层气开发技术

4 结论

根据我国煤矿区煤层气开发利用现状、储存及涌出特征，运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果，提出煤矿废弃矿井/永久采空区、采动区和规划区不同阶段的煤层气开发技术，即:①利用煤炭开采卸压，进行采空区地面直井钻井，筛管完井，采用间歇式负压抽采②在采动区，利用采掘工作的超前压力，开采卸压，在顶板回风巷侧运用地面单支水平井进行负压抽采③在8年规划区内，使用两主支的远程对接U型井，回采面距生产井200m之前，采用排水降压的方式当回采面距生产井200m之前，采用负压排采的方式当回采面变为永久采空区时，采用间歇式负压排采。只要煤炭和煤层气两个产业坚持总体规划，先采气、后采煤，煤层气的开采兼顾后续煤炭的开采的原则，就能从根本上杜绝煤矿安全事故，最大限度利用资源、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。

参考文献

［1］袁亮.2010.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术［J］，中国煤炭，(06):5～12

［2］何辉，苏丽萍.2008.煤矿区“采气采煤一体化”的理论与实践探讨［C］，2008年煤层气学术研讨会

［3］王凤林，徐祖成，胡爱梅.2010.采气采煤协调发展［J］，煤矿安全，(10):100～101

［4］田文广，李五忠，周远刚等.2008.煤矿区煤层气综合开发利用模式探讨［J］，天然气工业，(28):87～89

［5］李国君，刘长久.2005.铁法矿区地面垂直采空区井技术［J］，中国煤层气，(2):7～10

煤矿开采技术专业培养能从事煤矿生产管理、采矿工程与生产设计、技术管理和安全管理的高级技术应用性人才。

2、煤矿开采技术专业主要课程

煤矿地质学、岩石力学、煤矿开采学、机械制图、井巷工程、矿井通风与安全、现代企业管理、采掘机械、矿山电工、矿井运输与提升、计算机技术基础、计算机绘图、金工实习、认识实习、生产实习、井巷课程设计、通风课程设计、煤课程设计、毕业实习、毕业设计等，以及各校主要特色课程和实践环节。

3、煤矿开采技术专业培养目标

培养目标

培养能从事煤矿生产管理、采矿工程与生产设计、技术管理和安全管理的高级技术应用性人才。

培养要求

采区设计、固采工艺设计及采掘工作面生产组织和管理能力。

4、煤矿开采技术专业就业方向与就业前景

煤矿工程技术部门。

二、煤矿开采技术专业大学排名

1、 中国矿业大学

2、 北京科技大学

3、重庆大学

4、中南大学

5、 东北大学

6、河南理工大学

7、太原理工大学

8、辽宁工程技术大学

9、山东科技大学

10、安徽理工大学

11、 西安科技大学

12、武汉理工大学

13、 南华大学

14、 内蒙古科技大学

15、 昆明理工大学

16、 湖南科技大学

17、江西理工大学

18、武汉科技大学

19、黑龙江科技学院

20、 广西大学

1.2.5.1 煤炭开采技术的发展总方向

采煤需要科学，这本是无可争议的问题，最近又被有些大学者提出来，可见我国采煤还有许多不科学的地方，严重影响着我国煤炭工业的发展。[6]钱鸣高院士在《煤炭产业特点与科学发展》一文中，提出科学采煤的5个主要方面:煤炭生产机械化、煤炭生产与环境保护、矿井矸石与利用、煤矿安全生产和提高资源回收率。钱鸣高院士认为煤炭开采科学技术的主要体现:一是安全生产，二是提高资源采出率，三是保护环境，四是机械化开采以提高效率。若不在这些方面进行管理，必然不是科学采矿，而是在利益驱动下的野蛮采矿。[7]

使采矿工程与现代高新技术相结合，发展现代采煤技术，是世界煤炭开采技术发展的总方向。中国采煤技术的发展不但要顺应这一潮流，更要结合我国煤层赋存特征、技术经济特点和社会发展条件，满足我国煤矿开采动态发展的需要。

1.2.5.2 煤炭开采的学科发展方向

采煤学各分支的划分是采煤学科内容充实和深化的结果，它促进了各分支内容的深入研究。随着各分支内容更深入的研究，出现了相互融合、综合研究的趋势，矿山压力控制、采煤方法选择专家系统的开发、矿井开采设计的优化、采煤生产过程的监测、露天与井工联合开采等都是这种趋势的体现，未来还会有更多的发展。应用现代科学理论和新方法及高新技术，综合研究解决采矿问题，探求采矿规律，促进了采煤与其他学科的相互渗透，由此发展了矿山力学、采矿系统工程、采矿地质、开采沉陷及治理、采动影响的建筑物保护等。采矿边缘学科的研究，丰富和扩展了采煤学的研究领域，深化了采煤学的研究内容，是值得重视的发展方向。

1.2.5.3 煤炭开采方法的发展展望

煤炭开采方法的进步是采煤工程技术发展的永恒主题。[7]传统的井工和露天开采方法是各自独立进行的，为实现煤炭资源合理持续健康发展，应深入研究露天与井工联合开采技术，这是煤炭开采方法发展的必然趋势。

露天与井工联合开采将露天采矿技术和地下采矿技术有机结合，可实现露天开采与井工开采的优势互补，具有合理高效开采煤炭资源，减少资源浪费的优点，是实现资源绿色开采的必然选择。必须指出，露天井工联合开采不单单是露天采矿技术和井工采矿技术的简单结合，而是一项极其复杂的系统工程。形成、完善并实施露天井工联合开采的新型采煤工艺，才能真正将露天井工联合开采上升到露天井工协调开采的高度，这是露天井工联合开采所追求的目标。

当前，露天井工联合开采技术无论是在基础理论上，还是在技术内涵、适应条件的研究上均不太成熟。从提高回采率、扩大采矿规模、减少剥离量和实现内部排土目的出发的煤矿露天井工联合开采技术的研究工作在国内才刚刚起步，还处于探索阶段，迫切需要科研院所、高等院校、矿山企业的联合攻关和研究探索，尽快形成一套完整、成熟的煤炭露天井工联合开采的先进技术与理论，即露天井工协调开采的技术与理论。