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关于煤炭销售的知识,如有知道请联系,谢谢

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2023-01-26 11:00:15

关于煤炭销售的知识,如有知道请联系,谢谢

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2026-04-29 05:44:13

转一个别人写的,希望能有帮助

1.煤炭主要产地:

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家,也是世界上主要产煤国,其中中国是世界上煤产量最高的国家。中国的煤炭资源在世界居于前列,仅次于美国和俄罗斯.

中国煤炭资源丰富,除上海以外其它各省区均有分布,但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区,地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部,是中国煤炭资源集中分布的地区,其资源量占全国煤炭资源量的50%左右,占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方,煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省,这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨,占中国南方煤炭资源量的91.47%;探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。

2.煤的种类

1烟煤(末) 6000大卡,硫:0.8,挥发分:27,灰分:18

2动力煤7000大卡,硫:1,挥发分:13-15左右

3无烟煤7000大卡,硫:0.3

4主焦精煤硫:0.6,挥发分18-23,粘结指数>85

5肥精煤硫:0.6,挥发分:32,粘结指数>85

6 1/3焦精煤硫:0.6,挥发分:28,粘结指数>80

7无烟煤(中) 6800-7200大卡,硫:0.6-1,挥发分:9-10

8无烟煤(小) 6800-7200大卡,硫:0.6-1,挥发分:9-10

9无烟煤(末) 5500-6200大卡,硫:0.6-1.2,挥发分:9-12

10电煤5500大卡,硫:1,挥发分:28

3.煤炭消费用途:

煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为两大主要用途:(1)动力煤,(2)炼焦煤。

(1)动力煤

从世界范围来看,动力煤产量占煤炭总产量的80%以上。世界10大煤炭公司主要生产动力煤,其比重约占该10大公司煤炭总产量的82%;美国动力煤产量占其总产量的90%以上;我国动力煤产量也占到煤炭总产量的80%以上。

在国外,动力煤绝大部分用来发电,工业锅炉也有一些用量。全世界约有55%的煤炭用于发电,煤炭需求的增量部分基本上都在电力部门,但中国例外,在中国实施工业化的进程中,各行各业都需要大量的煤炭(动力煤)。

从动力煤的品种来看,以长焰煤和不粘煤储量最大,分别占全国动力煤总储量的21.70%和20.35%;褐煤和无烟煤也占有相当的比例,而贫煤和弱粘煤则相对较少,仅为全国动力煤总储量的7.66%和2.49%。

煤种

占全国动力煤储量,%

占全国煤炭总储量,%

长焰煤

21.70

16.14

不粘煤

20.35

15.14

褐煤

17.63

13.12

无烟煤

16.02

11.92

贫煤

7.66

5.70

弱粘煤

2.49

1.86

我国动力煤的主要用途有:

1)发电用煤:我国约1/3以上的煤用来发电,目前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2%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l0%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30%。

5)生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的20%。

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%。

(2)炼焦煤

我国虽然煤炭资源比较丰富,但炼焦煤资源还相对较少,炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量27.65%。

炼焦煤类包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.53%),主焦煤(占5.81%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占0.55%);非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55 % ),

弱碱煤(占1.74%),不缴煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.19%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。

炼焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢,是目前钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,是各国在世界原料市场上必争的原料之一。

煤炭发热量分级

4.煤炭中转港:

秦皇岛天津京唐港日照枝城

连云港广州钦州徐州芜湖

煤炭调出区:

内蒙古山西陕西日照河南

宁夏黑龙江贵州四川新疆

煤炭调入区:

北京天津河北辽宁山东

吉林上海江苏浙江福建

湖北湖南广东广西云南

5.煤炭报价方式:

1.坑口价:是在煤炭生产的地方交货的价格。

2.含税车板价:是指在火车车厢交货、含增值税的价格。

3.不含税车板价:是指在火车车厢交货、不含增值税的价格,也就是说,没有在煤价上加13%的税。

4.场地价:是指在某个堆放场地交货的价格,一般是不包括税的。

5.船板价:是指把煤装到船上,未经过平整(不包括这项费用)的交货价。

6.平仓价:是指把煤装到船上,经过平整以后,包括这项费用的交货价。

7.含税价和不含税价:是指价格里包括不包括增值税(13%),比如,不含税价是100,含税价就是113。

8.含税包干价、不含税包干价是指,把煤运到用户指定的地点的价格,一般是用火车或者船、或者汽车运输。含税和不含税是说用户需要不需要发票,如果需要发票,是以煤价和运费为基础,加上税。

9.含税车板基价:(和2.含税车板价一样),不包括火车运费的价格。

10.到站价:和含税包干价、不含税包干价一样。坑口价:是指在坑口进行交易的价格,一般不包含除煤价外的费用(如山西装火车费用的代发费、站台费、装车费、借户费、能源基金等等),也叫出厂价。

6.按加工方法分类:

按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类。

原煤

是指从地下或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。包括天然焦及劣质煤,不包括低热值煤等。

精煤

是指经过精选(干选或湿选)后生产出来的,符合质量要求的产品。

粒级煤

是指煤通过筛选或精选生产的,粒度下限大于6mm,灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。

洗选煤

是指将原煤经过洗选和筛选加工后,已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质,并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。其粒度分级为50mm、258mm、20mm、13mm、6mm以下。洗选煤可分为洗原煤、洗混煤、混煤、洗混末煤、混末煤、洗末煤、末煤、洗粉煤、粉煤等品种。除洗混煤的灰分要求小于等于32%外,其余均要求小于等于40%。

低质煤

是指灰分含量很高的各种煤炭产品。低劣煤用于锅炉燃烧,不仅经济性差,而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加,因为低劣煤灰分比较大,经济性差,灰分量大,对受热面的冲刷、磨损严重。

7.煤的工业分析中各项指标:

1、水分,水分一项重要的煤质指标、它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。根据煤中水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化:从泥炭、褐煤、烟煤、年轻无烟煤,水分逐渐减少,而从年轻无烟煤到年老无烟煤,水分又增加。煤的水分对其加工利用、贸易和储存运输都有很大影响。锅炉燃烧中,水分高会影响燃烧稳定性和热传导;在炼焦工业中,水分高会降低焦炭产率,而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期;在煤炭贸易上,煤的水分是一个重要的计质和计量指标。在现代煤炭加工利用中,有时水分高反是一件好事,如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。在煤质分析中,煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。

2、灰分,煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。在煤质研究中由于灰分与其他特性,如含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系,因此可以通过它来研究上述特性。由于煤灰是煤中矿物质的衍生物,因此可以用它来算媒中矿物质含量。此外,由于煤中灰分测定简单,而它在煤中的分布又不易均匀,因此在煤炭采样和制样方法研究中,一般都用它来评定方法的准确度和精密度。在煤炭洗选工艺研究中,一般也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。在煤的燃烧和气化中,根据煤灰含量以及它的诸如熔点、粘度、导电性和化学组成等特性来预测燃烧和气化中可能出现的腐蚀、沾污、结渣问题,并据此进行炉型选择和煤灰渣利用研究。

3、挥发分,煤的挥发分产率与煤的变质程度有密切的关系。随着变质程度的提高,煤的挥发分逐渐降低。如煤化程度低的褐煤,挥发分产率为65%~>37%;变质阶段进人烟煤时,挥发分为55%~>10%;到达无烟煤阶段,挥发分就降到10%甚至3%以下。因此,根据煤的挥发分产率可以大致判断煤的煤化程度。在我国煤炭分类方案以及苏(原)、美、英、法、波和国际煤炭分类方案中都以挥发分作为第一分类指标。根据挥发分产率和测定挥发分后的焦渣特征可以初步确定煤的加工利用途径。如高挥发分煤,干馏时化学副产品产率高,适于作低温干馏或加氢液化的原料,也可作气化原料;挥发分适中的烟煤,粘结性较好,适于炼焦。在配煤炼焦中,要用挥发分来确定配煤比,以将配煤的挥发分控制到适宜范围25%~31%。此外,根据挥发分可以估算炼焦时焦炭、煤气和焦油等产率。在动力用煤中,可根据挥发分来选择特定的燃烧设备或特定设备的煤源。在气化和液化工艺的条件选择上,挥发分也有重要的参考作用。在环境保护中,挥发分还作为一个制定烟雾法令的依据。此外、挥发分与其它媒质特性指标如发热量、碳和氢含量都有较好的相关关系。利用挥发分可以计算煤的发热量和碳、氢、氯含量及焦油产率。

4、固定碳,固定碳是煤炭分类、燃烧和焦化中的一项重要指标,煤的固定碳随变质程度的加深而增加。在煤的燃烧中,利用固定碳来计算燃烧设备的效率;在炼焦工业中,根据它来预计焦炭的产率。

8.煤炭质量指标分级:

煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性,其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。

正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤炭化验设备,可以测试出煤炭的不同指标,从而可以确定煤炭质量。

煤炭硫分按下表进行分级:

序号

1

2

3

4

5

6

级别名称

特低硫煤

低硫分煤

低中硫煤

中硫分煤

中高硫煤

高硫分煤

代号

SLS

LS

LMS

MS

MHS

HS

灰分(Ad)范围,%

≤0.50

0.51~1.00

1.01~1.50

1.51~2.00

2.01~3.00

>3.00

煤炭灰分按下表进行分级:

序号

1

2

3

4

5

6

级别名称

特低灰煤

低灰分煤

低中灰煤

中灰分煤

中高灰煤

高灰分煤

代号

SLA

LA

LMA

MA

MHA

HA

灰分(Ad)范围,%

≤5.00

5.01~10.00

10.01~20.00

20.01~30.00

30.01~40.00

40.01~50.00

煤的固定碳按下表进行分级

级别名称

特低固定碳煤

低固定碳煤

低固定碳煤

中等固定碳煤

中高固定碳煤

高固定碳煤

特高固定碳煤

代号

SLFC

LFC

LFC

MFC

MHFC

HFC

SHFC

分级范围(FCd),%

≤45.00

>45.00~55.00

>45.00~55.00

>55.00~65.00

>65.00~75.00

>75.00~85.00

>85.00

试验方法

GB212

9.煤实用分类的情况:

1989年10月,国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准》(GB5751-86),依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf等6项分类指标,将煤分为14类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

根据煤的煤化度,将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度和工业利用的特点,将褐煤分成2个小类,无烟煤分成3个小类。烟煤比较复杂,按挥发分分为4个档次,即Vdaf>10~20%、>20~28%、>28~37%和>37%,分为低、中、中高和高四种挥发分烟煤。按粘结性可以分为5个或6个档次,即GR.I.为0~5,称不粘结或弱粘结煤;GR.I.>5~20,称弱粘结煤;GR.I.>20~50,称为中等偏弱粘结煤;GR.I.>50~65,称中等偏强粘结煤;GR.I.>65,称强粘结煤。在强粘结煤中,若y>25mm或b>150%(对于Vdaf>28%,的肥煤,b>220%)的煤,则称为特强粘结煤。参见GB5751-1986。各类煤的基本特征如下:

(1)无烟煤(WY)。无烟煤固定碳含量高,挥发分产率低,密度大,硬度大,燃点高,燃烧时不冒烟。01号无烟煤为年老无烟煤;02号无烟煤为典型无烟煤;03号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为01、02、03号无烟煤。

(2)贫煤(PM)。贫煤是煤化度最高的一种烟煤,不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短,耐烧。

(3)贫瘦煤(PS)。贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典型瘦煤差,单独炼焦时,生成的焦粉较多。

(4)瘦煤(SM)。瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时,能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭,但焦炭的耐磨性较差。

(5)焦煤(JM)。焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,其耐磨性也好。但单独炼焦时,产生的膨胀压力大,使推焦困难。

(6)肥煤(FM)。肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭,其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭,横裂纹较多,焦根部分常有蜂焦。

(7)1/3焦煤(1/3JM)。1/3焦煤是新煤种,它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤,又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。

(8)气肥煤(QF)。气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类,有的称为液肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤之间,单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。

(9)气煤(QM)。气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤,能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎,有较多的纵裂纹,因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。

(10)1/2中粘煤(1/2ZN)。1/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭,可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时,形成的焦炭强度差,粉焦率高。

(11)弱粘煤(RN)。弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时,产生较少的胶质体。单独炼焦时,有的能结成强度很差的小焦块,有的则只有少部分凝结成碎焦屑,粉焦率很高。

(12)不粘煤(BN)。不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。加热时,基本上不产生胶质体。煤的水分大,有的还含有一定的次生腐植酸,含氧量较多,有的高达10%以上。

(13)长焰煤(CY)。长焰煤是变质程度最低的一种烟煤,从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。煤化度较高的年老煤,加热时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭,但强度极差,粉焦率很高。

(14)褐煤(HM)。褐煤分为透光率Pm<30%的年轻褐煤和Pm>30~50%的年老褐煤两小类。褐煤的特点为:含水分大,密度较小,无粘结性,并含有不同数量的腐植酸,煤中氧含量高。常达15~30%左右。化学反应性强,热稳定性差,块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成效块甚至粉末状。发热量低,煤灰熔点也低,其灰中含有较多的CaO,而有较少的Al2O3。

除了以上的煤种以外,我国其它的煤炭品种尚有:

(1)烛煤:有一种炭,用纸就可点燃,并发出明亮的光焰,像蜡烛一样,因此人们称它为烛煤。烛煤通常呈灰黑色或褐色,光泽也较暗淡,有时略带油脂光泽,断口呈贝壳状,含植物小袍子较多,可含少量藻类,也可能不含。烛煤挥发物含量和焦油产出军较高。主要产地:山西的浑源、大同,山东的新滇、兖州和枣庄。

(2)藻煤:有—种光泽暗淡、结构均一、呈块状构造、韧性较大、易燃、有沥青味的煤;在显微镜下观察,可见它主要是由密集的藻类组成的,也含有少量粘土矿物,这就是藻煤。藻煤的挥发物氢含量高、焦油产出宰高,但有时灰分也高。主要产地:山西的浑源、蒲县,山东的肥城和兖州。

(3)弱钻煤:弱粘煤是隔绝空气加压时产生的。胶质体很少,有时也可单独炼焦,但焦炭多呈小块,易粉碎。炼焦时可小量配用。它的主要用途是作气化原料和机车、发电厂燃料。主要产地有陕西的彬(县)长(武)矿区、铜川的焦坪等。

(4)煤精:煤精是煤的一个特殊品种,煤精又称煤玉、炭精、灰根、乌玉、墨石、煤根石、墨精石等。它同普通煤一样可以燃烧,其主要特点是质地致密,具有一定的韧性,不透明,黝黑闪亮,抛光后呈玻璃光泽,硬度2.4—4,相对密度1.3—1.35,可用作工艺雕刻制品原料;实物资料证实,有些煤精制品及其坯料被埋在地下数百年乃至数千年,仍保存完好,没有风化、龟裂现象。沈阳新东遗址发掘出来的煤精雕刻制品,是我国从六七千年前石器时代就已开始利用煤炭的直接证据。

我国煤炭储量主要分布在华北、西北地区,集中在昆仑山—秦岭—大别山以北的北方地区,以山西、陕西、内蒙古等省区的储量最为丰富。晋陕蒙(西)地区(简称“三西”地区)集中了中国煤炭资源的60%,另外还有近9%集中于川、云、贵、渝地区。

山西省是资源储量最多的省份,占全国总储量的30%。与资源分布相对应的,是煤炭生产也集中于这些地区。在漫长的地质演变过程中,煤田受到多种地质因素的作用;由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异,再加上各种变质作用并存,致使中国煤炭品种多样化,从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。

按中国的煤种分类,其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%。中国虽然煤炭资源丰富,但适于露天开采的煤炭储量少,仅占总储量的7%左右,其中70%是褐煤,主要分布在内蒙、新疆和云南。

10.煤的发热量:

煤炭发热量按下表进行分级:

序号

1

2

3

4

5

6

级别名称

低热值煤

中低热值煤

中热值煤

中高热值煤

高热值煤

特高热值煤

代号

LQ

MLQ

MQ

MHQ

HQ

SHQ

发热量(Qnet,ar)范围,MJ/kg

8.50~12.50

12.51~17.00

17.01~21.00

21.01~24.00

24.01~27.00

>27.00

煤的发热量,又称为煤的热值,即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。

煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料,主要是利用煤的发热量,发热量愈高,其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉设计的参数。

煤的发热量表征了煤的变质程度(煤化度),这里所说的煤的发热量,是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量(或灰分不超过10%的原煤的发热量)。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低,一般为20.9~25.1MJ/Kg,成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25~31MJ/Kg,烟煤发热量继续增高,到焦煤和瘦煤时,碳含量虽然增加了,但由于挥发分的减少,特别是其中氢含量比烟煤低的多,有的低于1%,相当于烟煤的1/6,所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。

鉴于低煤化度煤的发热量,随煤化度的变化较大,所以,一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。(1)发热量的单位

热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡(cal)和英制热量单位Btu。

焦耳,是能量单位。1焦耳等于1牛顿(N)力在力的方向上通过1米的位移所做的功

1J=1N×0J1MJ=1000KJ

焦耳时国际标准化组织(ISO)所采用的热量单位,也是我国1984年颁布的,1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。煤的热量表示单位:

J/g、KJ/g、MJ/Kg

卡(cal)是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。

欧美一些国家多采用15Ccal,即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。

1cal(20Ccal)=4.1816J1cal(15Ccal)=4.1855J

1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低,其定义如下:

1cal==4.1866J

从上看出,15Ccal中,每卡所含热能比20Ccal还高。

英、美等国家目前仍采用英制热量单位(Btu),其定义是:1磅纯水从32F加热到212F时,所需热量的1/180。

焦耳、卡、Btu之间的关系

1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J)1J=9471.58×10的负7次方Btu

20Ccal/g与Btu/1b的换算公式:

因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g所以1Btu/1b=1/1.8cal/g1cal/g=1.8Btu/1b

由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同,所以国际贸易和科学交往中,尤其是采用进口苯甲酸(标明其cal/g)作为热量计的热容量标定时,一定要了解是什莫温度(C)或条件下的热值(cal/g),否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。

为了使热量单位在国内外统一,不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。

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文艺的流沙
精明的飞机
2026-04-29 05:44:13

可变槽角电动犁煤器主要有机座、电动推杆、驱动杆、拉杆、主犁刀、犁头、副犁刀、框架、滑动架、滑轮、滑轮支座、定位轴、长辊、短辊、边辊、中辊、门架和连接梁等组成。犁头固定在主犁架上,主犁刀与门架通过拉杆和电动推杆相连接。电动推杆可布置在机架中间,也可布置在支架的单侧,特点是:结构合理、动作灵活、工作可靠、运行平稳、卸料干净、维修方便、能有效地克服输送机溢煤。

当电动推杆电机正转时推杆推出,犁刀下落,驱动杆带动滑动框后移,使边辊落下,使托架上托辊成平移,输送胶带在犁煤机上截面处于水平状,犁刀与胶带面接触、紧贴、处于工作状态。来煤通过犁刀卸入料斗,部分细小的煤留在胶带上则通过副犁刀继续将煤末卸入料斗。当电动推杆电动机反转时,此时推杆返回,犁刀抬起,驱动杆带动滑动框架前移,边托辊升起,使托架上的托辊成槽形,胶带上的煤流便正常通过,不被卸落,也不向外溢煤。

负责的月饼
纯情的大山
2026-04-29 05:44:13

摘要:永煤、神火两集团通过发展循环经济,运用生态学规律来指导企业的经济活动,实现了企业经济效益最优、环境效益最佳、社会效益最大,增强了核心竞争力和抗御市场风险能力,保证了企业的可持续发展。

关键词:矿业循环经济;可持续发展;资源利用

2005年胡锦涛主席在北京《财富》全球论坛再次宣告:“我们将坚持走新型工业化道路,着力调整经济结构和加快经济增长方式,提高经济增长的质量和效益,大力发展循环经济,建设资源节约型、环境友好型社会。”学习贯彻中央要求,大力发展循环经济,日益成为全社会的广泛共识。作为商丘市龙头企业的永煤、神火两集团从发展矿业循环经济方面进行了大胆的实践和探索。

一、两集团概况

永煤集团有限责任公司是省属国有独资大型煤炭企业,是国家“八五”、“九五”期间开发建设的集煤、电、运于一体的大型企业集团,国家重点建设项目。集团现有7个控股子公司,5个参股公司,拥有生产矿井10对,在建矿井3对,选煤厂4座。非煤产业拥有金属矿物采选、煤化工、发供电、轴承制造等分、子公司33 个。基本形成了以煤为主,适度相关多元化发展的格局。

神火集团有限公司是以煤炭、电力、电解铝生产加工为主的跨行业、跨地区的大型企业集团,系全国520家重点企业之一。集团现有1个控股子公司,拥有生产矿井6对,在建矿井2对,选煤厂1座。非煤产业拥有铸造型焦、电力、铝锭、铝箔等分、子公司11 个。基本形成了多个优势互补、充分交叉、综合利用的循环经济链条。

两企业集团所处的永夏矿区,为我国6大无烟煤基地之一,区内含煤面积约2056平方千米,煤炭资源储量33.546 亿吨(含天然焦59348 万吨),远景储量近100亿吨,约占全省探明储量的12.9%。目前,两大企业集团总设计生产能力915万吨/年,煤炭实际开发能力已由2000年的92.2万吨/年发展到现在的1134.67万吨/年。2005年度,两大集团公司在永夏矿区原煤产量达1134.67万吨,矿业产值54.7亿元,实现利润30.5亿元。

近年来,永煤、神火两大企业集团,坚持以科学发展观为指导,以加快发展为第一要务,以打造新型国际化企业集团、建设中部能源原材料基地为目标,以资源的高效综合利用和循环利用为核心,走清洁生产、生产绿色产品的新型工业化道路,不断运用先进适用技术和高新技术改造提升传统能源原材料产业,优化传统产品结构,提高产品附加值,实现了企业经济效益最优、环境效益最佳、社会效益最大,增强了核心竞争力和抗御市场风险能力,保证了企业的可持续发展。

二、循环经济模式构建及实践

为了充分发展循环经济,两矿业集团提出“环境即为资源”的发展理念,全面规划落实资源环境观,均形成以煤电两大支柱产业为主,相关产业为辅的经济产业结构链,把煤矿废气、废水、废渣以及塌陷地等作为环境资源,采用清洁生产技术,延伸产业子链,调整产品结构,实现小层面的循环经济子链,打造大层面循环经济体系,真正实现了闭合型的全面循环经济模式。

(一)合理开发资源,抓好矿业循环经济的源头

永煤、神火集团是资源型企业,一直以来对资源的合理开发利用非常重视,这也是发展矿业循环经济的源头。两大集团生产矿井地质条件及水文地质条件都很复杂,断层发育,火成岩侵入严重,煤层底板裂隙突水现象时有发生,采区3~5 米以上落差的断层达22 条/平方千米以上,断层防水煤柱、边角块段损失有所增加。为此,他们不断强化管理和科技攻关,在确保安全生产前提下,千方百计提高资源回收率:

(1)建立健全工作机构和工作机制。自上而下成立了由主要领导任组长的矿产资源管理领导小组及资源管理考核小组,配足配强了专职地质、采矿、选矿技术和管理人员,建立健全了储量管理制度、考核制度和奖罚制度,购置了先进的仪器设备。

(2)强化储量动态管理。制定了加强煤炭资源管理,提高回采率的若干规定,并对各生产矿分月、季、年严格考核,兑现奖罚。开发运行了地测信息管理系统,及时掌握生产矿井储量动态。应用计算机制图和数据库管理,完善图纸和台账,提高数据准确性,严格按照设计要求进行施工、生产,强化工作面现场管理,确保资源的合理回收。

(3)加强生产地质勘探。新开拓采区全部进行三维地震勘探,查明落差5米以上的断层。对火成岩发育地段进行磁法勘探,对发现的异常区再进行钻探、巷探等,为优化采区采面设计提供准确资料,减少了开采中的盲目性和资源、资金浪费。

(4)优化设计方案。从设计源头开始,各工作面均采用沿空掘巷布置,减少工作面区段隔离煤柱损失,对因地质条件复杂而形成的不规则工作面,采取顶采、挂采等方法,最大限度地回收各种复杂块段的煤炭资源。在掘进施工过程中,随时优化设计方案,尽量沿构造防水煤柱线或岩浆岩侵入边界布置回采巷道,减少面积损失。

(5)开展技术攻关。永煤集团开展“提高开采上限”技术研究,并应用回采工作面底板注浆改造技术,减少突水危险,解放受水害威胁的储量,提高了资源回收率。如陈四楼矿2709 采区工作面由原设计的-320 米提高到-300米,已揭露煤层风化带,截至目前,多回收煤炭资源50 多万吨;神火集团对新庄、葛店两矿进行新生代松散含水层下回采上限提高的研究工作,促进了技术进步,截至目前,已安全回采完10 个工作面,多回收煤炭资源310万吨左右,相当于矿井服务年限延长一年。

(6)运用合理支护方式。根据煤层厚度采用长、短单体支柱结合方法,应用3.5米单体液压支柱和3.5 米大采高综采支架对3.0~3.5 米中厚煤层一次采全高,使采面回采率达99%以上,每年多回收煤炭资源12 万吨。自2003年至2005年底,永煤集团采区动用煤炭资源2357.27 万吨,回采煤炭2123.01万吨,采区回采率达到了90.1%,超出国家规定中厚煤层采区回采率80%近10.1个百分点;神火集团3年共多回收煤炭资源318 万吨,采区回采率达到了91.3%,比国家规定高出11.3个百分点,矿井回采率由设计的58.4%提高到了近 3 年平均值的 74.7%,是全国平均矿井采出率的2.33倍。

(二)遵循客观规律,发展循环产业链

循环经济是合理利用资源,发展资源最大效益的必经之路,作为一种科学的发展理念和发展模式,需要具体的、实在的载体。永煤、神火集团根据自身实际,坚持“以煤为主,适度相关多元化”的产业发展指导思想,遵循客观经济规律,依据物质转化的本质顺序选择适合的产业链进行产品延伸,打造主导产业经济循环链:

(1)煤炭的洗选加工。永煤集团在矿区累计投资4.56 亿元,建设4 座矿井配套洗煤厂,做到原煤出井不落地,入洗率达到100%,生产块煤、高炉喷吹煤等市场适销对路的产品。2005 年,共入选原煤995 万吨,洗选商品煤906万吨,选矿回收率91.1%。其中:生产中块和小块煤156.8 万吨,块煤率达到17.3%;生产精煤336.3 万吨,精煤率达到37.1%。原煤深加工及结构调整为企业带来丰厚的经济效益;神火集团在永城矿区生产的320万吨原煤全部进行洗选加工,入选率达到100%,入洗率达到80%以上(高于全国30%的平均水平),使煤炭产品由原来的单品种原煤,发展到洗中块、洗小块、粒煤、精煤等20 多个品种。通过产品结构调整,不但实现了清洁环保生产,而且增加了产品附加值和市场竞争能力。另外,他们还加大了块煤的生产力度,使块煤率由原来的8%提高到现在的20%以上。仅此一项,每年可增创效益8000 万元。同时,还利用现代技术,大力进行科技创新,以煤炭为主要原料研制开发了具有自主知识产权的高性能铸造型焦新产品,建成了年产10万吨生产线。生产的铸造型焦新产品质量优良,附加值高,产品供不应求。

(2)大力发展煤化工。永煤集团各选煤厂每年都要生产出水洗矸石和煤泥、中煤等劣质煤炭,基于合理有效利用、减少外运量、增加产品附加值的考虑,经科学论证,选择了发展煤化工的道路。永城煤化工基地规划于2003年9月经河南省发展和改革委员会批准并正式启动,项目总投资75.87亿元,分二期建设年产甲醇100 万吨和利用MTP或MTO技术建设甲醇制烯烃及下游配套项目。项目建成后,每年可转化煤炭250 万吨(其中大部分为劣质煤),实现销售收入69.36 亿元,利润总额15.24 亿元,一期50万吨甲醇工程预计2007年底投产。

(3)稳步推进煤电铝联产。到2010年,永煤集团煤炭产量将达到3800万吨,除优质块煤和高炉喷吹煤直销外,还有相当部分的剩余产量。为此,他们在选择煤化工的同时,稳步发展电力,5 年内拥有或控制电力生产能力将达到400万千瓦。目前,电力实际产能已经达到28万千瓦,每年耗煤97万吨;神火集团经过充分的市场调研和科学论证,在产业上作出了重大战略调整,决定以煤炭为基础,进军铝电等相关产业,并于2000 年3 月成功兼并永城铝厂,实现了低成本扩张,建立了资源共享、优势互补的煤———电———铝一体化发展的主产业链,即:用低热值的煤矸石及洗选出来的煤泥、洗中煤等劣质煤发电,所发电能用于铝厂和煤矿。“十一五”期间,将在建设煤矿新井、扩大煤炭产能的同时,重点发展铝加工,进一步延长产业链条,形成煤———电———铝———材的主产业格局,从而进一步提高产品的附加值,促进产业间的良性循环和企业的持续发展。

(三)加强综合利用,提高资源效率

工业生产必然会产生副产品或废弃物,必须充分利用、变废为宝,实现资源利用效益最大化。几年来,永煤、神火集团坚持系统论观点,在按照产业链进行产品延伸构建企业经济大循环的同时,努力做到综合利用循环和环境发展循环。矿井尾水净化后用于煤化工等工业生产或农业灌溉。煤矸石用于制作新型墙体材料和对矿井铁路专用线、部分村庄新址、塌陷区道路进行回填及砖瓦窑场作内燃,减少土地占用和污染。永煤集团三对矿井矸石年产出量约80 万立方米,已累计产生矸石600 多万立方米,而留用矸石仅余存50万立方米,年生产能力2×6000万块矸石制砖项目于2005年底建成投产;神火集团两对矿井年生产矸石约45万吨,电厂年产灰渣60万吨,已投资1200万元,成立了神火新型建材公司,年生产能力2×5000万块矸石制砖项目第一条生产线已在2005 年6 月份投产;永煤集团煤化工项目投产后每年要产生1.5万吨燃料气,排空将会造成大气污染,对此,他们已经与美国能源投资公司签署协议共同建设燃气、蒸汽联合循环发电厂,使这些燃料气得到充分利用。并与中科院合作对电厂锅炉工艺进行攻关,改善燃烧状况,提高热效率,增强炉灰活性,使水泥厂生产水泥时炉灰的掺和量达到30%~50%。另外,永煤、神火两大集团分别对采煤塌陷区进行了综合治理,目前,永煤集团已经完成治理总面积达2185 亩,其中开挖鱼塘104亩;神火集团对每年塌陷的2100 余亩土地,采用“原地复垦”、“固体物充填去皮法”和“超前复垦法”进行复垦造田。基本做法是:先将塌陷地的熟土层和生土层分别取走堆放,再利用纯矸石、灰渣或生活垃圾充填到一定高度,最后将取走的熟土层和生土层分别覆盖在上面,平整深犁,还田于民。从1994年至2005年,累计复垦塌陷地13200亩(其中利用煤矸石280 万吨复垦塌陷地520 亩),复垦率90%以上,其中恢复可耕地7100亩。同时,还为15个自然村的45 个村民组规划平整了新村址,使塌陷区群众及时搬进了新居。为塌陷区修铺了道路,新建了桥梁,方便了塌陷区群众的生产、生活,融洽了工农关系。现在的永城矿区已经基本消灭了矸石山,生态型、花园型、和谐型矿区初露端倪。其他副产品或废弃物利用方面,洗煤副产品用于煤化工或发电,粉煤灰用于水泥粉磨站生产水泥(永煤集团水泥厂一期工程50 万吨/年已经建成投产,二期100 万吨/年正在论证)和井下注浆,生产过程产生的杂物回收修复后再投入使用,做到了对各类资源“吃干榨净”,综合利用。

(四)推行清洁生产,严格保护环境

企业可持续发展离不开良好环境的支持,煤矿尤为如此。永煤、神火集团在实现跨越式发展过程中,大力推行清洁生产技术,努力降低环境污染,实现企业与环境和谐发展。在井下采煤过程中,通过采用全煤巷布置、锚杆支护、顶(底)板管理、分采分拣分运、煤矸石井下充填、清洁运输等技术措施,减少了出井矸石和杂物量。在煤炭洗选加工过程中,采用先进洗选工艺和装备,最大限度降低灰分,把洗矸和杂物留在作业现场加以处理,并实行全封闭作业,杜绝了粉尘对矿区环境的污染。对煤矿、洗煤厂、电厂、机械厂、水泥厂等在全部工业生产过程中,凡是可能发生污染的地方均采取相应措施分别进行了净化、降温、除尘、除噪音等,消灭污染源。根据环保部门监测,永城地区各项环保指标均达到排放标准,并通过了ISO14001环境管理体系认证。

(五)严格科学管理,建设节约矿区

节约创造价值。永煤、神火集团在树立依靠安全生产、产业链循环、高效率等增加财富创造量或降低资源消耗量现代工业理念的同时,全力推进资源节约,建设节约型矿区。通过强化意识、建立制度、制订目标、技术革新、强化考核等一系列行之有效的措施,各项节约工作取得了明显成效。2001~2005 年,在企业原煤成本中,电费和材料费分别由9.38 元/吨和22.90元/吨下降到7.94元/吨和18.82元/吨,两项成本费用5年共节约金额达0.86亿元。

三、经验总结与展望

(一)政府部门多方面的支持、协调、引导为搞好矿业循环经济提供了外部环境

永煤、神火集团充分认识到要把企业做大做强,发展好循环经济,保证企业的可持续发展,关键在于各级政府部门多方面的支持、协调、引导。长期以来,省、市主要领导和永城市政府从战略的、全局的、可持续发展的高度,充分认识到加强矿产资源监督管理的极端重要性。尤其在两集团的煤化工和工业园项目建设中,省委、省政府、省国土资源厅和市委、市政府、市国土资源局的主要领导多次听取两集团工业项目建设及资源综合利用情况的汇报,召开专题会议研究制定实施方案,定期进行高层对接,多方面引导企业树立大局意识和可持续发展观念,大力发展循环经济,协调外部力量,帮助企业解决生产中的实际困难,对企业提出的合理化建议均给予支持和采纳,从而保证了企业生产的顺利进行,大大促进了矿业循环经济的发展。因此,我们从工作中得出如下经验:①要不断加大对煤炭企业外部环境的治理,防范地方保护主义的干扰;②要从经济社会的长远发展考虑,进一步加强对现有资源规划、开发的管理;③通过我市及周边地区煤炭资源进行有效整合,改造建成了一批跨地区的高产高效矿井,基本实现了大型矿井现代化,中小型矿井标准化;④按照“谁开发、谁污染、谁治理,谁破坏、谁恢复”的原则,积极引导矿山企业加强矿区生态环境、水资源保护和废弃物、采煤塌陷区的治理,使煤炭资源开发步入良性循环轨道。

(二)完善制度、政策及法律法规体系是建设好矿业循环经济的基础

永煤、神火集团坚持从建章立制入手,严格标准,强化措施,加大督导检查力度,构建了新的质量管理和技术服务体系,使矿产资源管理每一个阶段的工作都能够做到积极稳妥、扎实推进、卓有成效。同时,在推进矿产资源循环经济发展过程中,更多地争取了国家层面政策上的支持、相关法律法规的保护和综合部门之间的协调配合,实现了经济效益与资源节约的“双赢”。作者认为,要发展好两集团的矿业循环经济,保证企业的可持续发展,需要从以下几点进一步探索:①要进一步修改补充《中华人民共和国矿产资源法》等相关法律,强化对矿产资源的保护,促进循环经济立法,明确政府、企业和个人在资源生产和消费领域发展循环经济的责任和义务;②要大力推进矿产资源与环境管理的制度创新,改革资源行政管理体制,提高管理的权威性和资源管理的效率;③要建立与完善国家对矿产资源综合利用的优惠政策及支持矿业发展的财政、税收、金融、投资、技术等方面的政策体系。

(三)做好科技创新是搞好矿业循环经济的保障

多年来,永煤、神火集团从资源勘查评价、开发、综合利用、技术装备和环境保护等领域着手,大力推行科技创新,提倡企业自主创新,积极建立推动循环经济发展的科研和交流平台,成立了国家级、省部级工程技术研究中心、重点试验室和博士后工作站,针对企业实际,从国内外引进一批学科完整、理论和技术水平较高、具有战略眼光和实际工作能力的研发队伍,引进吸收国外先进科技成果,开展前瞻性研究和应用基础性研究,以先进的科学技术为支撑,实现了资源应用技术上的突破。截至2005年底,已有近200 项自主研发的新技术、新经验获得了国家和省、部级优秀科技成果及发明奖,这些成果的应用,推进了企业的科技进步,为企业的创新发展奠定了坚实的基础。作者认为,应从以下几个方面进一步提高:①要加快对矿产资源发展循环经济的科技投入;②要对企业开展的尖端技术研究给予大力支持;③要积极学习和吸取国外发展循环经济的经验和做法,为我所用;④要鼓励企业利用科学技术,建立矿产资源综合利用示范基地,选好矿山企业做好试点,逐步推广新技术和发展循环经济的经验。

(四)创新工作机制是搞好矿业循环经济的动力

永煤、神火集团根据储量管理规定,结合矿产资源管理实际,建立了多项内部管理机制,除实行储量、验收、“三率”指标考核、浮煤回收等管理制度外,还实行了煤炭回采率指标与责任制挂钩制度,明确规定矿山企业法人对煤炭回采率负直接责任,回采率指标与企业目标责任制、生产工区岗位目标责任制进行挂钩。实际指标超过地质矿产管理部门核定的指标,按照增加值进行奖励;实际指标达不到地质矿产部门核定的指标,按照比例进行处罚。神火集团企业还创新了责任挂钩制度、一票否决制度、专家会审制度和采掘结束“回头看”制度,建立了煤炭资源回采监管长效机制,有效地提高了矿产资源的综合利用水平,确保了循环经济的形成和发展。为此,作者建议:政府部门要根据企业的内部约束机制,进一步完善矿产资源管理制度,运用政策、法律、资金等手段,加强对浪费煤炭资源行为的监督与处罚,同时制订优惠政策和鼓励措施,对矿产资源综合利用效率高的企业和个人及时给予奖励,提高企业和个人综合利用矿产资源的积极性与创新能力。

永煤、神火集团的循环经济发展正进一步实践和探索着,这个规划使每个链条上的产品成为下一个链条上的资源,体现了“资源———产品———再生资源”的循环经济发展规律,从而真正实现了两集团形成物质的循环使用和资源、能源的塔形利用,使两集团经济效益、环境效益和社会效益相统一,实现了可持续发展。

健康的铅笔
外向的毛巾
2026-04-29 05:44:13

摘要:本文对永城矿区煤炭资源开发利用的环境及其价值的构成、特征及分类等进行了分析和研究,探讨了环境价值分类的基本思路和方法,提出了煤炭资源的环境价值对矿区可持续发展的作用。

关键词:煤炭资源;开发利用;环境价值

一、永城矿区自然地理概况及地质特征

永城煤田位于河南省东部,东西长60 千米,南北宽50 千米,面积2056平方千米,分布于永城、夏邑两市县境内。地处黄淮冲积平原,地势平坦,平均海拔标高31~37 米,仅东北部有芒山孤立,海拔156 米。地表主要河流有包河、浍河、沱河、王引河等,水系十分发育,且地下水位较高。区内交通颇为便利,北临陇海铁路,东临京沪铁路,西临京九铁路,矿区内有运煤专用铁路联通主要煤矿。

永城煤田属地台型沉积,煤系地层为石炭—二叠纪含煤沉积岩系,含煤层位与河南平顶山、鹤壁、渑池(新安)、登封、焦作等石炭—二叠系主要煤田基本相同。永城煤系地层总厚度为1205米。计含煤25层以上,其中可采、局部可采煤层7层,主要可采煤层3层,煤种以无烟煤为主,另有少量贫煤和瘦煤,部分煤层受后期岩浆烘烤变为天然焦。永城隐伏复背斜为永城煤田的一级褶皱构造,煤层分布于褶皱两翼,产状变化及埋深受褶皱形态及所处部位控制。永城煤田断裂构造,主要为褶皱期后的断块作用所形成的断层,以高角度正断层为主。煤田内海西期及燕山期小岩体发育,受构造控制明显,多沿永城背斜轴部分布,并向两翼侵入煤系地层或沿煤层贯入。永城井田煤质均以高变质的年轻—中等无烟煤为主,其次为天然焦。煤的物理性质、煤岩特征和煤种基本一致。主要可采煤层顶板均为砂岩或砂质泥岩,一般比较稳固,岩石完整性也较好。常随采煤放顶而塌落,底板多为泥岩、砂质泥岩;未发现底鼓现象,顶、底板均易管理。

矿区内地形平坦,地表水系发育,新生界松散沉积较厚;奥陶系、石炭系灰岩中含丰富的地下水,水文地质条件为简单—中等复杂程度。矿区1~3级瓦斯,属低瓦斯区,局部有富集现象,深部井田为高瓦斯区,煤尘爆炸性不大。矿区恒温带深度为23 米,恒温带温度为16.5℃,地温梯度为1.3~4.3℃/100米,平均为2.6℃/100米。

二、永城矿产资源开发现状

永城是豫东地区一座重要的能源城市,河南省新兴的重点煤矿区,全国六大无烟煤基地之一。境内现已发现各类矿产资源达17 种,主要有煤、铁、石英岩、花岗岩、大理岩、水泥岩、矿泉水等矿产资源。煤是永城重要的矿产资源,目前已探明的煤炭资源储量达32.43 亿吨,分布在全市的18个乡(镇),含煤面积达716 平方千米,占全市总国土面积的35%。全市共有各类矿山企业17家,其中包括神火、永煤两大集团所属的8 家煤矿企业。2006年,全市共生产原煤1180 万吨,工业总产值达552323 万元,实现利税总额324821万元,矿业已成为永城经济的支柱产业。

三、煤炭资源开发利用的环境及其价值概念

煤炭资源开发利用的环境是指与煤炭资源开发利用相关的一切环境要素的总和;煤炭资源开发利用的环境可分为煤炭资源开发利用的社会环境和自然环境。煤炭资源开发利用的社会环境是指与煤炭资源开发利用相关的信息、教育、文化、知识、法律等社会环境要素的总和;煤炭资源开发利用的自然环境是指与煤炭资源开发利用相关的围岩、土地、水、大气、生物等自然环境要素的总和。通常煤炭资源开发利用的环境仅指自然环境。

煤炭资源开发利用的环境价值是指:煤炭资源开发利用的周围自然环境所表现的(提供的)使用价值和存在价值,会随着煤炭资源开发利用的变化而变化。伴随着煤炭资源的开发利用,已有自然环境被破坏,自然环境不断恶化,反映出煤炭资源开发利用产生了不良的环境效应,即煤炭资源开发利用的环境价值的损失,表现为负环境价值;伴随着煤炭资源开发利用,原有自然环境得到不断的改善和提升,反映出煤炭资源开发利用产生了好的环境效应,即煤炭资源开发利用的环境价值的提升,表现为正环境价值。

煤炭资源开发利用环境价值的损失有两种基本的表现形式。一种是煤炭资源开发利用使原有“自然环境要素”的环境价值直接损失,如采煤造成自然环境要素土地的塌陷,土地塌陷使原有土地的使用价值部分或全部丧失。另一种是煤炭资源开发利用新增加了负环境价值的“环境要素”,造成整个煤炭资源开发利用系统中其他“环境要素”的环境价值损失,如采煤新增加煤矸石,占用农业用地和污染环境,使农地失去了种植收益价值和平整美观的生态环境价值。通常所称的“废物”是负环境价值的“自然环境要素”。

四、永城煤矿区环境价值特征

由于永城矿区特殊的地质条件,永城煤炭开采引起的地质环境破坏比较显著。据测算:永城矿区万吨塌陷率高达6.85亩,远高于全国3.6亩/万吨的平均水平,同时塌陷深度系数也高达0.8。预计到矿区开采结束时,地表积水面积达184.2平方千米,蓄水量为4 亿立方米,形成12 个面积不等的积水盆地。由于受河流、铁路、公路的分割,实际上将会形成更多的次级积水盆地。由于开采塌陷,本区水域面积增大,使本区空气湿度增加,气温变化幅度下降,生态系统由陆生农业生态系统变为水生生态系统与陆生农业生态系统的复合生态系统。部分农民失去耕地,由农业生产变为水产养殖。随着矿区的建成投产,开采塌陷将造成地表大面积下沉,潜水位相对上升;同时,由于矿区地势平坦,塌陷区内河沟又同步下沉,区内积水难以排除造成常年积水。当潜水位上升到地表后,随着蒸发量的增加,使土壤中的盐碱成分增多,既影响了耕地的物理化学性质,又影响了土壤养分的有效性,妨碍了作物的生长,造成农作物大幅度减产。由于开采塌陷改变了地表耕地原有平坦的形态在塌陷区范围内形成大于0.8%的坡地,从而加剧了水土流失,造成土壤薄层化,土壤养分循环失衡,同时地裂缝形成水肥下渗的通道,造成土壤上层侵蚀下移,破坏原有土壤层次分布的条件,改变了土壤自身的营养条件和外界环境条件。永城矿区矿井全部投产后,建井排矸量约142.58万立方米(约计290万吨),生产期固体废物排放问题171.44万吨/年。目前已投产的5个矿井,污废水排放量46105立方米/天,其中矿井排水41625立方米/天。

综上所述,永城矿区环境价值具有以下基本特征:①煤炭资源开发利用量大面广,对环境的作用和影响显著,环境价值突出;②环境价值大小一方面取决于环境价值要素的价值(环境价值要素的价值越大,环境价值也就越高),另一方面取决于煤炭资源开发利用强度(开发利用强度越大,对环境价值要素的作用和影响就越大,环境价值也就越高);③破坏或损害已有环境价值(土地等)与新生环境价值(矸石、瓦斯等)问题互相结合;④环境价值要素以土地、水、矸石和矿井底气为主;⑤绝大多数情况下,环境价值主要表现为负价值;⑥由于环境的不可逆性以及环境价值评估的局限性,使重置环境价值往往大于损失环境价值;⑦环境价值具复杂性、长期性和动态性等。

矿区环境价值通过矿区环境成本加以体现,矿区环境价值的大小主要取决于矿区自然环境要素的价值(如土地的价值、水的价值等)和构成,煤炭资源开发利用的强度和技术以及社会对环境的认知和态度。

随着煤炭资源开发,矿区环境成本总体呈递增趋势,主要表现在:①社会经济发展对土地及水资源等需求更大,更大的需求使土地及水资源等的价值会越来越大。②采矿活动对土地及水资源等破坏程度不断增大(水位不断下降、水污染不断加重、塌陷面积增大、塌陷深度增加等),降低了土地及水资源等原使用价值,可供利用的土地及水资源越来越少,供给不足加剧了土地及水资源等的稀缺性,使土地及水资源等的价值越来越大。③水污染和土地塌陷等所表现和引起的地质灾害问题更为突出,防治地质灾害的成本(费用)会更高。④随着土地及水资源等破坏程度加大,恢复和治理成本(费用)会更高。破坏到一定程度(量变到质变)就无法恢复,理论上其恢复费用就无限大。⑤村庄搬迁的难度更大和费用更高,问题更为突出。⑥资源枯竭,矿井衰老,产量下降等,使吨煤分摊的矿区环境价值更高。⑦人们的环境意识不断加强,矿区环境价值中的存在价值更为突出等。

五、永城矿区煤炭开发环境价值要素选择及综合评价

根据《煤炭资源价值与矿区可持续发展》(刘金平、樊华民著,中国矿业大学出版社)的研究成果。以永城矿区为单元,从全国角度选择能反应环境价值水平高低的主导要素以及各要素的影响因素,采用特尔菲法确定各要素及其影响因素的权重,计算要素影响因素的综合权值。分别建立各个要素中的各个因素的效用函数,将各个要素中的各个因素的实际值通过效用函数转换为效用值。对各矿区环境价值分类的综合作用分值进行100—0标准化处理获得永城矿区环境价值分类的标准化综合作用分值,并确定永城矿区为环境价值突出矿区。计算矿区环境价值分类综合作用分值的具体公式为:

河南矿业循环经济灵宝行动

式中:Zk为k矿区环境价值分类的综合作用;Xkij为k矿区第i要素中第j个影响因素的效用值;wij为i要素是第j影响因素的综合权值。

按照永城矿区实际共选择出反映环境价值水平高低的5个主导因素以及各要素的影响因素:

(1)土地要素:土地破坏程度(万吨塌陷率、万吨积水率、塌陷深度、塌陷面积),土地复垦难易程度,人均占有土地数量,人均占有耕地数量,土地质量等级,农地保护等级(一般农地和基本农田),土地建设密度,土地建设容积率,人均收入,工农业总产值;

(2)水要素:矿井涌水量,矿井水污染程度,矿井水处理难易程度,矿井水可利用程度,水供给保证程度,万元工农业产值用水量,人均占有水量,工农业总产值,水质,水价,临近地区水供给保证程度;

(3)矸石要素:排矸率,排矸量,矸石有害组分含量,矸石有用组分含量,矸石含热量,矸石可利用程度;

(4)瓦斯要素:环境承载力,物种多样性,森林覆盖率,有害物质最大允许排放量,自然景观状况。

六、永城矿区环境价值评价的作用

永城矿区是我国新兴的能源矿区,对矿区开发过程中出现的地质环境问题,早预测、早规划、早安排,能够使矿区综合治理变被动为主动,可以避免老矿区在环境治理上走弯路,从根本上确保矿区社会、经济的可持续发展。

根据永城矿区环境价值评估得出的结论,永城市政府为解决矿山开发中的环境问题,委托中国矿业大学编制了《永城矿区国土资源综合规划》,并提出下列结论和建议:

(1)永城矿区煤炭资源开发对矿区乃至全市土地资源已产生实际、明显和初步的影响。这种影响是综合的、动态的、复杂的、长期的、深远的,且随着煤炭资源不断的开采与日俱增和更加突出。

(2)永城矿区煤炭资源开发对土地资源的影响具有正负两面性。只要加强矿区土地复垦和生态重建,不仅不会损害本地区的社会生态价值,而且还会产生更好的社会生态效果,使永城矿区煤炭资源的开发为本矿区和永城市提供社会生态经济综合价值增值的机会。如不仅使本地工业经济得到了发展,而且在诸如:①农业结构调整和优化,养殖业比重提高;②中心村(小城镇)建设的加快发展;③土地整理向更深和更高层次发展;④物种更趋多样性;⑤随矿区社会经济的发展,现代意识不断加强,农民社会文化素质不断提高等方面,将产生举足轻重和不可忽视的影响。

(3)将矿区各种资源(矿产、土地、水和植被等)和矿、工、农、林、养殖等作为一个有机的整体,用系统的思想,遵循矿区社会经济、政策法规和现代组织管理的手段和方法将土地利用总体规划、土地整理规划和土地复垦规划有机结合,因地制宜,统筹规划,综合整治,是矿区土地复垦与生态重建的关键技术路线和思路。

悦耳的白羊
缥缈的电灯胆
2026-04-29 05:44:13

颜志丰1 琚宜文1 侯泉林1 唐书恒2

基金项目:国家自然科学基金项目(No.4103042240972131)国家重点基础研究发展规划(973)课题(No.2009CB219601)国家科技重大专项课题(2009ZX05039-003)中国科学院战略性先导科技专项课题(XDA05030100)河北工程大学博士基金课题。

作者简介:颜志丰,1969年生,男,河北邯郸人,博士后,长期从事能源地质和构造地质研究。Email:yanzf@gucas.ac.cn。

(1.中国科学院研究生院地球科学学院 北京 1000492.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083)

摘要:为模拟研究煤储层水力压裂效果,对煤样进行了饱水条件下的常规单轴压缩试验和声发射测试。对结果进行分析表明:在常规单轴压缩条件下,煤在平行层面上其力学性质具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。煤样在垂直面割理方向弹性模量E随着单轴极限抗压强度σc的增加而增加,相关性较高,平行面割理方向弹性模量E随着抗压强度的增高而增高,但离散性较大。在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型。

关键词:单轴压缩试验力学性质各向异性饱和含水率割理

Uniaxial Mechanical Test of Water-saturated Coal Samples in Order to Simulate Coal Seam Fracturing

YAN Zhifeng1 JU Yiwen1 HOU Quanlin1 TANG Shuheng2

(1.College of Earth Science, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049 2.School of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083 China)

Abstract: In order to simulate effect of hydraulic fracturing in coal reservoir,conventional uniaxial compres- sion test and acoustic emission test on the water-saturated coal samples were hold. The results showed that the me- chanical properties in parallel to the level of coal have directional difference. Under the conditions of conventional uniaxial compression. The uniaxial limit compressive strength in direction parallel to the face cleat is much larger than it in the vertical, so is the elastic modulus. The elastic modulus of coal increased with the increasing of com- pressive strength, however it is higher correlation in the direction of vertical face cleat, but a larger dispersion in parallel. The complete stress-strain curve shape showed by deformation of coal samples under uniaxial compression can be roughly summarized as 3 types.

Keyword: uniaxial compression testmechanical propertiesAnisotropysaturated water contentcleat

1 前言

煤层气是储存于煤层内的一种非常规天然气,其中CH4含量多数大于90%,是一种优质洁净的气体能源(单学军,2005)。我国煤层气资源十分丰富,根据新一轮全国煤层气资源评价结果,在全国19个主要含煤盆地,适合煤层气勘探的埋深300~2000m范围内,预测煤层气远景资源量为36.8万亿m3。煤层气主要是以吸附状态存在于煤层内,也有少量以游离状态存在于孔隙与裂缝中(Smith D M,1984)。就孔隙结构而言,煤的孔隙结构可分为裂缝性孔隙和基岩孔隙。人们又习惯地把煤岩中的内生裂缝系统称为割理。其中面割理连续性较好,是煤中的主要裂隙,端割理是基本上垂直于面割理的裂缝,只发育在两条面割理之间,把基岩分割成一些长斜方形的岩块体(李安启,2004)。

渗透率高的煤层产气量往往较高,而低渗透率的煤层产气量较低。水力压裂改造措施是国内外煤层气井增产的主要手段。而我国的煤层气储层普遍属于低渗透煤储层,研究表明:我国煤层渗透率大多小于50×10-3μm2(张群,2001)。因此,目前国内的煤层气井采用最广泛的完井方法是压裂完井,煤层和砂岩的岩性特征有很大的区别,压裂施工中裂缝在煤层中的扩展规律与在砂岩中的扩展规律也不相同,为了解煤层的压裂特征和压裂效果就需要对煤层压裂进行模拟研究,要进行模拟研究就需要研究煤岩的力学性质。

通过试验研究煤岩的力学性质,发现煤岩具有尺寸效应——即煤岩的尺寸对试验结果具有影响,Daniel和Moor在1907年就指出(Daniels J,1907):小立方体的屈服强度高于大立方体,而且当底面积保持常数时,随着试块高度的增加,其屈服强度降低。研究过煤岩尺寸效应的还有Bunting(Bunting D.1911)。Hirt和Shakoor(Hirt A M,1992),Med-hurst和Brown(Medhurst T P,Brown E T.A,1998),吴立新(1997),刘宝琛(1998),靳钟铭(1999)等。

由于单轴力学性质试验结果受尺寸、形状等因素制约,因此进行单轴岩石压缩试验时,对试验样品的加工有一定的要求,通常试件做成圆柱体,一般要求圆柱体直径48~54mm,高径比宜为2.0~2.5,试件端面光洁平整,两端面平行且垂直于轴线。

2 试验方法说明

在单轴压缩应力下,煤块产生纵向压缩和横向扩张,当应力达到某一量级时,岩块体积开始膨胀出现初裂,然后裂隙继续发展,最后导致破坏(闫立宏,2001)。为避免其他因素的影响,采用同一试样,粘贴应变片,在测试强度过程中同时用电阻应变仪测定变形值。

2.1 煤样制备和试验方法

实验煤样采自沁水盆地南部晋煤集团寺河煤矿3#煤层。煤样制备和试验方法参照中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程(SL264-2001)》(中华人民共和国水利部.2001),以及国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会提供的《岩石力学试验建议方法》(郑雨天,1981)进行的。沿层面方向在大煤块上钻取直径为50mm,高为100mm的圆柱样,煤样轴向均平行煤岩层面。为研究平行面割理和垂直面割理方向煤岩力学性质的差异,制备了两组煤样。一组煤样平行面割理方向,样品数10个,编号DP1-DP10另一组煤样垂直面割理方向,样品数10个,编号DC1-DC10。试验前对煤样进行了饱水处理(48h以上)。单轴实验设备为WEP-600微机控制屏显万能试验机。记录设备为30吨压力传感器,7V14程序控制记录仪。数据处理设备为联想杨天E4800计算机及相应的绘图机、打印机。试验工作进行前测试了煤样的物理性质,对试件进行了饱水处理。进行单轴压缩试验的煤样条件见表1。

表1 煤样条件

2.2 计算公式

单轴抗压强度计算公式

中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集

式中:σc为煤岩单轴抗压强度,MPaPmax为煤岩试件最大破坏载荷,NA为试件受压面积,mm2。

弹性模量E、泊松比μ计算公式:

中国煤层气技术进展:2011年煤层气学术研讨会论文集

式中:E为试件弹性模量,GPaσc(50)为试件单轴抗压强度的50%,MPaεh(50)为σc(50)处对应的轴向压缩应变εd(50)为σc(50)处对应的径向拉伸应变μ为泊松比。

3 试验结果与分析

3.1 加载轴线方向对煤块的抗压强度σc和弹性模量有显著的影响。

试验结果数据见表2。从表中可以看出,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多,抗拉强度平均值高出2/3,而弹性模量更是高出一倍。这说明即使在平行煤的层面上其力学性质也具有方向性,不同方向上其值大小有显著差异。

表2 煤样单轴抗压强度试验结果

注:DP9沿裂隙面破裂,没有参与力学性质分析。

煤是沉积岩,小范围内同一煤分层在形成环境、形成时代上都是相同的,可以认为小范围内在平行煤的层面上,煤的组分、煤质等是均匀的,变化非常小,所以沿平面上力学性质的差异与煤质、组分等关系不大。推测其原因是由于在地史上受到构造应力的影响,构造应力具有方向性,在不同的方向上其大小不同,使煤在不同的方向上受到地应力作用的大小程度也不同,导致煤在不同方向上结构有所不同,从而表现出来在不同方向上力学性质的差异,在受力较大的方向上可能会表现出较大的强度。由于在构造力作用下沿最大主应力方向裂隙最容易发育,发育程度也应该较好,沿最小主应力方向上裂隙发育程度要差些。发育好的裂隙往往形成面割理,因而在平行面割理的方向上抗压强度和弹性模量都高,而在垂直面割理的方向上其值相对就会小些。

3.2 煤岩单轴极限抗压强度与其他性质之间的关系

由表2可知煤样的抗压强度离散性较大,影响因素是什么?煤的密度与含水状态对单轴抗压强度有什么影响?现分析如下:

图1-a表示了极限抗压强度σc与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出,无论是C组、P组还是全部样品,随着饱和密度的增加,煤块的极限抗压强度都有增加的趋势,说明随着饱和密度的增加,抗压强度有增加的趋势。

图1 σc与其他性质之间的关系

图1-b表示极限抗压强度σc与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出,C组样品随饱和吸水率的增加抗压强度有减少的趋势,而P组样品单轴抗压强度和饱和吸水率的相关性非常低,可以认为饱和吸水率对P组样品没有影响。由此可见,饱和吸水率的增高使垂直面割理方向的抗压强度降低,而对平行面割理方向的单轴极限抗压强度影响很小。

图1-c表示单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴极限抗压强度σc与弹性模量E之间具有明显的正相关性,即垂直于面割理方向的单轴极限抗压强度随着弹性模量的增加而增加,P组样品具有不明显的线性正相关,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与弹性模量E的增加而增加,但离散性较大。

图1-d表示单轴极限抗压强度σc与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品单轴抗压强度与泊松比之间具有较明显的负相关关系,也就是说垂直于面割理的单轴抗压强度随着泊松比的增高而降低但是P组样品的相关性很低,即平行于面割理方向的单轴极限抗压强度σc与泊松比的变化无关。

3.3 弹性模量和其他性质之间的关系

图2-a表示弹性模量E与泊松比μ之间的关系。从图中可以看出C组样品、P组样品及全部样品相关性均不明显。说明弹性模量与泊松比之间的变化互不影响。

图2 弹性模量E与其他性质之间的关系

图2-b表示弹性模量E与饱和密度ρw之间的关系。从图中可以看出无论C组还是P组,样品弹性模量与饱和密度相关性非常弱,可以认为不相关。由此可见弹性模量不受饱和密度变化的影响。

图2-c表示弹性模量E与饱和吸水率ωs之间的关系。从图中可以看出C组样品弹性模量与饱和吸水率相关性较高,呈明显的负相关关系但是P组样品的相关性却很低,几乎不相关。由于C组样品以垂直轴向的裂隙为主,在压力作用下煤样的变形等于煤岩本身的变形再加上水的变形,水是液体,在压力作用下很容易变形,在压力不变的情况下随着水含量的增加变形随之增大,而产生较大的轴向变形,导致C组的煤样随着含水量的增加弹性模量变小。而P组样品裂隙以平行轴向为主,尽管在饱水的情况下裂隙中完全充填了水,但由于水含量很少,承载压力的主要是煤岩本身,变形量也是由煤岩本身决定的,因此它与含水量关系不明显。

3.4 泊松比和其他性质之间的关系

由图3-a中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和密度之间散点图均比较离散,相关性很低,也可以说它们不相关。

由图3-b中可以看出C组样品、P组样品和全部样品的泊松比与饱和吸水率之间相关性很低,可以认为它们不相关。

3.5 煤岩单轴压缩全应力—应变曲线类型

岩石试件从开始受压一直到完全丧失其强度的整个应力应变曲线称为岩石的全应力应变曲线(重庆建筑工程学院,1979)。大量岩石单轴压缩实验表明,岩石在破坏以前的应力应变曲线的形状大体上是类似的,一般可分为压密、弹性变形和向塑性过渡直到破坏这三个阶段。

煤是一种固体可燃有机岩石,由于成煤物质的不同及聚煤环境的多样化,煤的岩石组分、结构特征比较复杂。因此,在单轴压缩条件下煤样变形破坏机制及表现出的全应力—应变曲线形态多种多样,大体可以概括为3种类型。

3.5.1 迸裂型

应力—应变曲线压密阶段不明显,加速非弹性变形阶段很短,曲线主要呈现表观线弹性变形阶段直线,直到发生破坏,见图4-a。具有迸裂型全应力—应变曲线特征的煤样,通常均质性较好、强度较大、脆性较强,其抗压强度通常很高。煤样在整个压缩变形过程中,积聚了大量弹性应变能,而由于发生塑性变形而耗散的永久变形能相对较小。因此,当外部应力接近其极限强度而将要发生破坏时,煤岩内积聚的大量弹性应变能突然、猛烈地释放出来并发出较大声响,形成一个很高的声发射峰值。

图3 泊松比μ与饱和吸水率ωs之间的关系

图4 煤岩样品应力—应变关系曲线图

3.5.2 破裂型

应力较低时,出现曲折的压密阶段,当应力增加到一定值时,应力—应变曲线逐渐过渡为表观线弹性变形阶段最后变为加速非弹性变形阶段,直到发生破坏,见图4-b。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,但整体仍保持完整,并在变形过程中也积聚了一定的弹性应变能。当外部应力接近其抗压强度,即煤岩发生加速变形时,煤岩中积聚的弹性应变能就突然释放,产生较高的声发射值,破坏时声发射强度又变得非常低。

3.5.3 稳定型

应力—应变曲线压密阶段不明显,表观线弹性变形阶段呈略微上凸的直线,加速非弹性变形阶段较长,见图4-c。试件随荷载的增加,煤样受力结构逐渐发生变化,同时出现局部张性破坏,并在变形过程积聚的弹性应变能释放,形成振铃计数率峰值,随后振铃计数率迅速降低,并在加速非弹性变形阶段开始时出现新的振铃计数率峰值,接近破坏时又出现一次振铃计数率峰值。破坏时声发射强度又变得非常低。

4 结论

通过上面对沁水盆地寺河煤矿3号煤力学试验,可以得出如下结论:

(1)煤岩单轴抗压强度和弹性模量等力学性质在平行煤层的平面上具有方向性差异,平行面割理方向的单轴极限抗压强度要比垂直面割理方向的单轴极限抗压强度大得多,其弹性模量也大得多。

(2)煤的极限抗压强度σc随着饱和密度ρw的增加而增加极限抗压强度σc在垂直于面割理方向上随饱和吸水率ωs的增加而减少,而在平行面割理方向上与饱和吸水率无关单轴极限抗压强度σc随着弹性模量E的增加而增加,在垂直面割理方向上相关程度较高,在平行面割理方向上离散性较大。单轴极限抗压强度σc在垂直面割理方向上随着泊松比μ增加而减小,而在平行面割方向上与泊松比无关。

(3)弹性模量E的变化不受泊松比变化的影响,同时也不受饱和密度的影响垂直面割理方向弹性模量随着饱和吸水率ωs的增加而减小,而平行面割理方向弹性模量与饱和吸水率无关。

(4)泊松比μ的变化既不受饱和密度变化的影响,也不受饱和吸水率ωs变化的影响。

(5)在单轴压缩条件下煤样变形破坏表现出的全应力—应变曲线形态大体可以概括为3种类型:(1)迸裂型(2)破裂型(3)稳定型。

参考文献

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