我国煤炭开采方法的发展展望
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。
作为一名矿大的研究生,说一说我所知道的学校情况:
矿大矿大,通过校名大多数人都能猜得出来学校的特色和专长了,学校是以采矿和安全为特色,多学科协调发展的全国重点大学。
•王牌专业 采矿工程 安全工程 这两个专业是矿大的王牌和拳头专业,学校也是凭借这两个专业入选了“双一流”学科建设高校,这两个专业都是和煤炭行业相关,研究煤矿开采和安全生产相关的技术,如果有志于加入国家能源建设者的行列,成为能源行业的精英,中国矿业大学(北京)是你最好的选择。
•矿业相关专业 矿物加工、化学工艺、测绘、地球物理、电气、岩土、地质等专业,是煤炭开采相关的辅助技术,如寻找矿业资源、选煤洗煤工艺流程、矿业机械设备、电气化和地下空间开发等,也是矿大非常好的专业之一。
•管理科学与工程 产业经济学 管理科学与工程专业属于管理学专业,研究的主要都是矿业能源产业相关的问题,更多的是能源领域的管理问题,如果对能源行业不感兴趣的同学们可能不太适合,但是这也说明了我们学校的特色鲜明,每一个来到学校的同学们走出校门,都会在能源行业得到很高的认可度。
•文法学院马克思主义学院 这些专业属于文科类专业,中国矿业大学属于典型的理工类高校,不是学校的主流学科专业,但是相对于一些非211双一流高校的专业来说认可度也是可以的,他可能不是你最理想的选择,但是一定会是你很好的跳板。
以上就是我所了解的矿大的学科专业情况,希望对你能有所帮助。
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。
即便在全球经济不景气,就业形势不乐观的大环境下,传统的采矿工程专业依然显示了它顽强的生命力,展示了它强大的力量。一所普通大学的采矿工程毕业生今年再一次全部就业,月薪2500元,而且都享受到了2万元至5万元不等的安家费。这不是因为学校该专业实力有多强,主要还是该专业的毕业生在全国仍有较大的缺口,不能完全满足市场的需求,可见 采矿工程专业就业前景相当宽阔。
采矿工程专业毕业生注意事项主要有以下几个方面。首先必须考虑是否有好的工作环境。应充分考虑该工作环境是否适合自己的发展,是否有利于理论水平、业务水平的提高。其次就业单位是否对自己有一个好的发展前途。再有工资水平也是应考虑的。因为索取的数量和自己对社会的付出成正比的,收入的多少和对社会的价值是相辅相成的,近几年该专业毕业生就业主要在国有大中型企业及相关科研院所工程,收入状况属中等及中下水平,这和采矿业本身投资大、周期长、见效差有关,还需进一步提高采矿业本身水平,还需广大采矿工作专业人士的努力工作。
二、采矿工程专业就业前景怎么样?
采矿工程专业工资待遇
截止到 12月24日,318592位采矿工程专业毕业生的平均薪资为5015元,其中应届毕业生工资3558元,0-2年工资4253元,10年以上工资1000元,3-5年工资5340元,6-7年工资6815元,8-10年工资7689元。
采矿工程专业招聘要求
针对采矿工程专业,招聘企业给出的工资面议多,占比100%;8-10年工作经验
(2)煤炭开采破坏地下水资源,加剧缺水地区的供水紧张。中国是世界上人均占有水资源量较低的国家,且水资源分布极不平衡。从含煤地区分布看,富煤地区往往也是贫水地区。据调查,全国96个国有重点矿区中,缺水矿区占71%,其中严重缺水矿区占40%。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高,矿区地下水位大面积下降,使缺水矿区供水更为紧张,以致影响当地居民的生产和生活。另一方面,大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并 被排出,这些矿井水被净化利用的不足20%,对矿区周边环境形成新的污染。据统计,中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25%。2000年,全国煤矿的废污水排放量 达到27.5亿t,其中,矿井水23亿t,工业废水3.5亿t,洗煤废水5000万t,其它废水450 0万t。
(3)煤炭开采导致废气排放,危害大气环境。因煤炭开采形成的废气主要指矿井瓦斯和地 面矸石山自燃施放的气体。矿井瓦斯中的主要成分甲烷是一种重要的温室气体,其温室效应 为CO2的21倍。据统计中国每年从矿井开采中排放甲烷70~90亿m?3,约占世界甲烷总 排放量的30%,除5%左右的集中回收利用外,其余全部排放到大气中。矿区地面矸石山自燃 施放出大量含SO2、CO2 、CO等有毒有害气体,严重污染大气环境并直接损害周围居民的身体健康 。煤矸石产出量很大,其排放量约占煤矿原煤产量的15%~20%。据不完全统计,中国国有煤矿现有矸石山1500余座,历年堆积量达30亿t,占地5000ha。另据1994年的矿山环境调查, 淮河以北半干旱地区的1072座矸石山中,有464座发生过自燃,自燃率达43.3%。
(4)为满足社会对洁净煤的需求,中国原煤入洗比例连年提高。1999年原煤入洗量3.17亿 t,入洗比例30%,其中国有重点煤矿入洗比例达到48%。原煤被入洗的同时,也排放出大量 的煤泥水污染土壤植被及河流水系。据调查,因洗煤全国每年排出洗矸4500万t,洗煤废水 4000万t,煤泥200万m3。
(5)在中国,由于煤炭生产与消费之间巨大的空间差异,导致“北煤南运,西煤东输”的 长距离运煤格局。运输中产生的煤尘飞扬,既损失大量的煤炭,又污染沿线周围的生态环境 。据统计,1999年全国铁路运煤量为64917万t,平均运距为550km;经公路运输或中转到 铁路的煤炭量达6亿t,平均运距为80km。若以0.5%的扬尘损失计算,因运输向大气中排放的 煤尘达600多万t,直接经济损失超过6亿元人民币。
(6)中国长期以煤炭为主的能源消费结构,不仅形成以酸雨、二氧化硫和烟尘为主要危害 的煤烟型大气污染,也是中国污染物排放量居世界第二的主要原因。统计资料显示,2000年 ,全国废气中SO2排放总量1995万t,其中工业来源的排放量1612万t,生活来源的排放量3 83万t;烟尘排放总量1165万t,其中工业烟尘排放量953万t,生活烟尘排放量212万t; 酸雨区面积约占国土面积的30%。
摘要:由于煤层的自然条件和采用的机械不同,完成回采工作各工序的方法也就不同,并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合,称为采煤工艺。在一定时间内,按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程,称为采煤工艺过程。
关键词:开发技术 煤炭工艺 煤炭
一、煤炭开采的主要形式
(一)井下采煤
井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采,每一水平又分为若干采区,先在第一水平依次开采各采区煤层,采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时,先将煤层划分为几个盘区,立井于井田中心到达煤层后,先采靠近井筒的盘区,再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层,先采第一水平最上面煤层,再自上而下采另外煤层,采完后向第二水平转移。
按落煤技术方法,地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种,前二者称为旱采,后者称为水采,我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法,以前者为主。壁式采煤法工作面长,一般100~200 m,可以容纳功率大,生产能力高的采煤机械,因而产量大,效率高。柱式采煤法工作面短,一般6~30 m,由于工作面短,顶板易维护,从而减少了支护费用,主要缺点是回采率低。
(二)露天采煤
移走煤层上覆的岩石及覆盖物,使煤敞露地表而进行开采称为露天开采,其中移去土岩的过程称为剥离,采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层,自上而下逐层开采,在空间上形成阶梯状。
其主要生产环节:首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎,然后用采掘设备将岩煤由整体中采出,并装入运输设备,运往指定地点,将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场;将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。
主要优缺点
优点为生产空间不受限制,可采用大型机械设备,矿山规模大,劳动效率高,生产成本低,建设速度快。另外,资源回采率可达90%以上,资源利用合理,而且劳动条件好,安全有保证,死亡率仅为地下采煤的1/30左右。
主要缺点是占用土地多,会造成一定的环境污染,而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面,对煤赋存条件要求较严,只宜在埋藏浅,煤层厚度大的矿区采用。
二、采煤方法与工艺
在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高,急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间,主要方向是改善作业 条件,提高单产和机械化水平。
(一)开采技术
开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过 程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。
(二)解决难题
开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”,主要解决以下技术难题。
硬顶板控制技术,研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术,主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收率,且基本 顶能按一定步距垮落,既有利于顶煤破碎,又保证工作面的安全生产。
硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术,包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收率。
顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术,研制既有利于顶煤破碎和顶板控制, 又有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术,研究合适的综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤 时间,提高工作面的推进度,实现高产高效。5~5.5m宽煤巷锚杆支护技术,通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用,有利于综采配套设备的大功率和重型化,有助于连续采煤机 的应用,促进工作面的高产高效。
(三)缓倾斜薄煤层长壁开采
主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。
(四)缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采
应进一步加强完善支架结构及强度,加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高支架的可靠性,缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。
(五)各种综采高产高效综采设备保障系统
要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是:通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架—围岩”系统控制,进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统;乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断;采煤机在线与离线相结合的“油 —磨屑”监测和温度、电信号的监测;带式输送机、刮板输送机全面状态监控。
三、主要的开采技术
(一)深矿井开采技术
深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。
(二)“三下”采煤技术
提高数值模拟计算和相似材料模拟等,深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律,研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数,发展沉降控制理念和关键技术,包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术,村庄房屋加固改造重建技术,适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计,工艺参数优化和装备,提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。
(三)优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术
改进、完善现有采煤方法和开采布置,以实现开采效益最大化为目标,研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统,实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。
实行全煤巷布置单一煤层开采,矸石基本不运出地面,生产系统要减化,同时实现中采与中掘同走发展,生产效率大幅提高的经验的同时,重点研究高产高效矿井,开拓部署与巷道布置系统的优化,减化巷道布置,优化采区及工作面参数,研究单一煤层集中开拓,集中准备、集中回采的关键技术,大幅度降低岩巷掘进率,多开煤巷,减少出矸率;研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术,既是减少污染的一项有利措施,又减化了生产系统,有利于高产高效集中化开采,应加紧研究。
采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性,基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合,研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统,改进和完善采煤工艺。