古人如何采到深埋在地下的煤?
我国古代人民早在三千年前就发现了煤。成书于先秦时期的《山海经》最早记述了煤的存在:
“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。
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1.1.3.1煤炭资源
按照黄陇基地规划,矿区远景资源赋存范围是西起洛河与蒲白矿区相邻,东至黄河西岸,北以黄龙山南麓为深部边界,东北端以龙亭、百良一线与韩城矿区接壤,南至5号煤层露头线,矿区远景总资源储量68×108t。其中:
图1.2 渭北煤田区域水系示意图
1)勘查区煤炭资源储量。勘查区总资源储量36.937×108t,其中深部勘查区资源储量24.337×108t,中深部勘查一区资源储量3.755×108t,中深部勘查二区资源储量3.379×108t,中深部勘查三区资源储量3.296×108t,百良勘查区2.17×108t。
2)普、详查区煤炭资源储量。普、详查区总资源储量20.172×108t,其中详查区资源储量16.242×108t,普查区资源储量3.93×108t。
3)精查区总资源储量9.291×108t。
4)地方煤矿总资源储量1.60×108t。
截至2008年年底,澄合矿区全区面积、保有资源储量汇总见表1.1。
1.1.3.2开发现状
澄合矿区始建于20世纪50年代,目前共有生产矿井8对(含小煤矿4对),主要分布在矿区的西南部煤层埋藏浅部地带。2008年矿区设计生产能力2.7×106t/a,核定生产能力3.41×106t/a。
矿区煤种以瘦煤为主,贫煤次之,另有少量焦煤。矿区的煤层开采条件在渭北煤田四矿区中相对较好,开采的煤层以中厚及厚煤层为主,薄煤层也占一定比重。有相当一部分煤层为缓倾斜煤层,构造较简单,适宜机械化开采,其机械化开采程度应为各矿区中最高的。矿井的基本情况见表1.2。
1.1.3.3井田划分
根据《陕西省渭北煤田澄合矿区总体规划》,区内除地方煤矿外的区块共划分为12个井田,设计矿区总规模18.60×106t/a,其特点是对现有生产矿井改造、改扩建及新建井相结合。现将各矿井特征分述如下:
(1)王村煤矿(改造井)
井田边界东以合阳县城煤柱为界南以煤层隐伏露头为界西以大峪河为界北以5煤310m等高线为界。东西长6.0km,南北宽4.5km,面积27.0km2。地质储量138.5×106t,可采储量90.0×106t。矿井生产规模1.5×106t/a,服务年限40a。
表1.1 澄合矿区保有资源储量汇总表
表1.2 澄合矿区生产矿井基本情况表
工业场地(已建)位于亭口镇以西的亭南村。高程+730m,采用立井开拓,开采水平高程为+390m,井深340m。
(2)王村斜井(由0.30×106t/a扩建为0.60×106t/a)
井田边界东以大峪河为界南以煤层隐伏露头为界西以F22断层为界北以5煤300m等高线为界。东西长3.0km,南北宽7.0km,面积19.0km2。地质储量80.5×106t,可采储量31.22×106t。矿井生产规模0.6×106t/a,服务年限35a。
工业场地(已建)澄城县庄头乡李家河村。高程+580m,采用斜井开拓,开采水平高程为+410m,井筒斜长520m。
(3)董东井田(改造扩建井)
井田边界东以F22断层为界南以煤层隐伏露头为界西以合阳县城煤柱为界北以F25断层为界。东西长5.0km,南北宽5.0km,面积25.0km2。地质储量58.8×106t,可采储量36.0×106t。矿井生产规模0.6×106t/a,服务年限40a。
工业场地规划在澄城县城东侧、杨家庄西侧。高程+720m,采用立井开拓,开采水平高程为+280m,井深440m。
(4)董家河井田(由0.45×106t/a扩建为0.90×106t/a)
井田边界东以17号勘探线及F25断层与董东矿为界南以地方矿(权家河)为界西以澄合二矿为界北以N39°纬线为界。东西长5.0km,南北宽5.0km,面积25.0km2。地质储量127.4×106t,可采储量55.4×106t。矿井生产规模0.9×106t/a,服务年限41a。
工业场地(已建)位于澄城县城郊乡董家河村。高程+600m,采用斜井开拓,开采水平高程为+240m,井筒斜长1330m。
(5)澄合二矿井田(由0.45×106t/a扩建为0.90×106t/a)
井田边界东以董家河矿为界南以地方矿为界西以地方矿(长宁矿)为界北以N39°纬线为界。东西长6.0km,南北宽5.5km,面积23.0km2。地质储量192.2×106t,可采储量56.7×106t。矿井生产规模0.9×106t/a,服务年限42a。
工业场地(已建)位于澄城县西南6km处的尧头镇石沟村。高程+580m,采用斜井开拓,开采水平高程为+380m,井筒斜长490m。
(6)义合井田
井田边界东以5煤零值等高线为界南以F32和F30断层为界西以洛河为界北以F39和F33断层为界。东西长7.0km,南北宽5.0km,面积35.0km2。地质储量207.7×106t,可采储量114.8×106t。矿井生产规模1.5×106t/a,服务年限51a。
工业场地规划在澄城县三门村南侧。高程+720m,采用立井开拓,开采水平高程为+20m,井深700m。
(7)太贤井田
井田边界东以F22和F25断层为界南以N39°纬线为界西以F30断层为界北以5煤零值等高线为界。东西长14.0km,南北宽5.5km,面积77.0km2。地质储量346.5×106t,可采储量194.4×106t。矿井生产规模2.4×106t/a,服务年限54a。
工业场地规划在澄城县东半落和西半落村之间。高程+730m,采用立井开拓,开采水平高程为+100m,井深630m。
(8)山阳井田
井田边界东以F4断层为界南以5煤310m等高线为界西以F22断层和大峪河为界北以5煤零值等高线为界。东西长12.0km,南北宽6.0km,面积76.0km2。地质储量511.9×106t,可采储量285.58×106t。矿井规模3.0×106t/a,服务年限63a。
工业场地规划在合阳县山阳村西侧。高程+760m,采用立井开拓,开采水平高程为+220m,井深570m。
(9)西卓井田
井田边界东以F1断层为界南以F11断层为界西以FX3和FX4断层为界北以F10和F9断层为界。东西长10.0km,南北宽5.0km,面积50.0km2。地质储量575.0×106t,可采储量292.5×106t。矿井生产规模3.0×106t/a,服务年限65a。
工业场地规划在合阳县西卓子村和北渤海村之间。高程+740m,采用立井开拓,开采水平高程为+180m,井深570m。
(10)同家庄井田
井田边界东以F1断层为界南以F10断层为界西以F2断层为界北以F8断层为界。东西长12.0km,南北宽5.0km,面积60.0km2。地质储量159.0×106t,可采储量79.65×106t。矿井生产规模0.9×106t/a,服务年限59a。
工业场地规划在合阳县同家庄南侧。高程+725m,采用立井开拓,开采水平高程为+100m,井深625m。
(11)坊镇井田
井田边界东以黄河为界南以煤层隐伏露头为界西以F14断层为界北以F14断层为界。东西长8.0km,南北宽8.0km,面积32.0km2。地质储量234.0×106t,可采储量117.0×106t。矿井生产规模1.5×106t/a,服务年限52a。
工业场地规划在合阳县清善村和小伏六村之间。高程+605m,采用立井开拓,开采水平高程为+80m,井深525m。
(12)合阳井田
井田边界东以FX3和FX4断层为界南以煤层尖灭线为界西以煤层尖灭线为界北以澄城县城煤柱为界。东西长6.0km,南北宽7.0km,面积42.0km2。地质储量314.8×106t,可采储量137.3×106t。矿井生产规模1.5×106t/a,服务年限61a。
工业场地规划在合阳县水车头村和刘家庄之间。高程+710m,采用立井开拓,开采水平高程为+360m,井深350m。
工业场地规划在合阳县大原头村。高程+760m,采用立井开拓,开采水平高程为+280m,井深480m。
黑色的煤炭经过气化、变换等工序变身成白色的粒子,广泛应用于 汽车 、家电等领域,淮南中安联合煤化工项目攻克了“淮南煤”作为化工原料煤的技术瓶颈,让煤炭深度加工与清洁利用成为现实。
近年来,在充分发挥自身能源、区位优势的同时,安徽省淮南市守正创新,培育壮大新兴产业和创新型产业,突出以煤化工、大数据、新能源等为主的新型产业。如今,“黑白”分明的淮南,正在走上一条色彩缤纷的转型发展之路。
煤炭深加工:从黑煤到白色颗粒的蜕变
金秋时节,走进安徽(淮南)现代煤化工产业园区,中安联合煤化工项目建设和各项生产正在快马加鞭,崭新的装置,高耸的塔罐,川流的车辆,匆忙的人流和着机组运行的轰鸣声,一派繁忙的景象。8月8日,中安联合煤化工项目首批下线的180吨聚乙烯、聚丙烯颗粒通过包装机,自动计量封袋,满载6辆卡车,发往华东下游市场。
作为中国石化重点建设项目,安徽省重点工程、淮南市“一号工程”,中安联合煤化工从立项到建成历时十年,它的建成投产让淮南煤炭清洁高效利用和能源转型发展成为现实。
“目前,安徽省内尚没有大型聚烯烃企业。中安联合的建成投产,填补了省内市场空白,实现了安徽煤由燃料向原料的‘关键一跃’,更是安徽省推动煤炭深度加工与清洁利用的‘关键一招’。”中安联合副董事长、党委书记、总经理施华彪说。
从黑色的煤炭,到白色的颗粒,淮河岸边的“煤制聚丙烯”“煤制聚乙烯”成功诞生,被广泛运用于家电、 汽车 、电线电缆等众多领域,标志着淮南新型煤化工建设取得重大成果,对保障国家能源战略安全、促进安徽省和淮南市的经济转型发展,均作出积极的贡献。
光伏发电:从沉陷区到绿色能源基地
在三峡新能源安徽淮南150兆瓦水面漂浮光伏项目内,湖面波光粼粼,一列列光伏板在阳光下整齐列队。利用淮南市采煤沉陷区闲置水面,中国三峡集团总投资近10亿元,项目总装机容量约150兆瓦,年发电量约1.5亿千瓦时清洁电力,相当于支撑国家17.64亿元的GDP;相当于种植阔叶林约530公顷、年节约标准煤约5.3万吨,减少二氧化碳排放约19.95万吨,减少森林砍伐约5.4万立方米,照亮城乡家庭约9.4万户。
三峡集团还通过项目建设、日常维护和组件清洗创造了大量就业岗位。利用当地农村闲置劳动力,目前为200多人提供就业岗位,其中贫困户60多人,月增加经济收入2000元;通过水面租赁,实现5000(其中贫困人口518人)农民人均年增收300元,每年可增加村级集体收入36万元。
这座全球最大的水面漂浮式电站助力地方政府把采煤沉陷区由“包袱”变成“财富”,把产业布局由“地下”转到“地上”,把发展方式由“黑色”变成“绿色”,带动了地方经济发展,实现了资源型城市发展的转型。
智慧之城:从坐拥资源到大数据产业
在淮南高新技术产业开发区的产业园内,两栋白色建筑位于园区核心区,这就是中国移动(安徽)数据中心机房楼,在这里,规划建设了具有2万个机架能力的数据平台,2016年3月,项目一期6600个机柜安装完成。一期工程已具有6600个机架托管能力,可承载7万台服务器。
“目前这里已经成为腾讯、阿里巴巴、京东等企业在华东区重要的数据服务区。平时我们在安徽区域刷微信、逛淘宝,大部分数据都是这里发出的。”中国移动(安徽)数据中心核心网管理王杰说。
截至目前,中国移动(安徽)数据中心已装机950个机架,服务超2100家政府、企事业单位和互联网公司,上云客户达600家。
淮南市坐拥丰富的资源,但在经济步入新常态、产业结构变革的环境下,产业结构单一、煤电独大却成为了阻碍经济发展的瓶颈。面对困境,淮南市利用自身煤电及水源丰富等优势, 探索 出一条以大数据为依托的新兴产业发展之路。
2011年,淮南在全国率先提出实施“云海战略”,将云计算纳入城市发展战略。2012年,淮南市被列入国家第一批智慧城市试点。如今,淮南先后与国家信息中心、贵阳市政府、科大讯飞等签署战略合作协议,共建大数据项目,已经建成全国最大的大数据展示中心、国内首个钱学森智库分中心、中国移动(安徽)数据中心一期、国产资源卫星大数据中心一期等大数据平台。
2018年底,安徽省批准在淮南建设省大数据标准创新基地,围绕大数据存储、交易和应用开展技术标准创新,实现标准化与 科技 创新、产业发展的“无缝对接”,推动大数据创新成果转化应用。
来源: 新华网
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