煤炭生产过程

矿井生产主要是煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施等。主要包括地面生产系统与井下生产系统两大部分。

在矿井的地面，以主井、副井和铁路装车站为核心建立起一套为生产、管理等服务的地面生产系统。而矿井地下生产除了掘进和回采两个主要生产环节外，还包括运输、提升、排水、材料和动力供应等生产环节，这些生产环节组成了井下生产系统。

扩展资料

矿井运输的对象包括人员、煤炭和生产所需的设备、材料，其中煤炭运输是矿井运输的主体。

采煤工作面出煤后，通过各种相互连接的运输设备将煤从工作面运至地下车场，然后通过提升设备或其他运输设备提升或运至地面。矿井运输是煤炭生产过程中不可缺少的重要环节。选择合理的运输方式和设备，对提高矿山生产能力和高产高效具有重要意义。

参考资料来源：百度百科-矿井生产系统

煤是由植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中，经过漫长的地质年代和地壳运动，在隔绝空气的情况下，在细菌、高温、高压的作用下，经过生物、物理、化学作用，逐步演变而成的。

距现在约2.5亿年以前，植物死后，遗骸堆积在充满水的沼泽中，由于地壳变动，沉积地带下降，泥沙不断冲积，植物遗骸一层一层地埋在地层中，在缺氧的条件下，受厌氧细菌的作用，发生复杂的生物化学、物理化学变化，逐渐变成腐泥和泥炭。这是成煤过程的第一阶段泥炭化阶段。

成煤过程的第二阶段是变质阶段，也叫煤化阶段，也就是从腐泥、泥炭转化成煤。由于地壳下沉和变动及其它原因，泥炭逐渐失去氧、氮和氢，相对地增加了碳含量和硬度，变成了最年轻的煤褐煤。随着地壳的继续下沉，温度和压力继续上升，煤层的煤质继续发生变化，煤化过程进一步加深，褐煤逐步变成烟煤，最后变成无烟煤。

矸石排放

煤矿生产排放量最大的固体废物， 也是中国工业固体废物中产生量和堆积量最大的固体废物，产生量一般为煤炭产量的10%左右。中国煤矸石年排放量大约在1.5 亿~2.0 亿吨之间。截止2002 年底， 全国煤矸石积存量约34亿吨，占地2.6 万公顷， 是中国工业固体废物中产出量和累计积存量最大的固体废物。2004 年，全国煤矸石综合利用量为1.35 亿吨， 利用率54%。

矿井水的排放

在煤矿建设和生产过程中，各种类型的水源水会通过不同的途径进入巷道和工作面， 为了保证采矿安全，防止水害发生，需将矿井涌水排出。据不完全统计，在采煤过程中， 2004 年全国煤矿矿井水排放约30 亿m³，平均每吨煤涌水量约为2m³。资源化利用率仅占22%左右。

瓦斯抽放与矿井通风

在煤炭开采前和开采中抽放瓦斯气， 是保证煤矿安全的重要措施。但将抽放的瓦斯排入大气，会产生强烈的温室效应，瓦斯中所含甲烷的温室效应比二氧化碳大20 倍。另外煤矿在生产过程中， 井下巷道每秒钟都需要数十万乃至数百万立方米的空气，它们主要是通过矿井通风来完成， 矿井通风同样含有瓦斯，并且还有大量粉尘。据近几年有关评价估算， 全国煤层瓦斯资源量为3×106 。2002 年中国重点煤矿煤层瓦斯产生量为9773.37，其中利用瓦斯量为517.49 ，利用率5%左右。

开采造成的生态破坏

传统煤炭开采忽略其它共生、伴生矿物的开采、加工、利用， 造成了资源的浪费。中国煤系共生、伴生20 多种矿产，目前绝大多数没有利用， 另外矿物的随意存放丢弃还会造成环境污染，破坏生态环境。

煤灰开采破坏了地壳内部原有的力学平衡状态。引起地表塌陷， 原有生态系统受到破坏。这种破坏使原有土地收益的减少或丧失，同时也造成地表水利设施的破坏和生态环境恶化。每年因开采引起的地表塌陷面积已达40万hm2，且平均每年以1.5 万hm2 的速度增加。

排烟脱硫

大气中的SO2污染主要由包括煤炭在内的燃料燃烧所致。燃烧前脱硫可由煤炭洗选及转化中完成。燃烧中脱硫可以用加入脱硫剂办法除掉部分硫分，常用的脱硫剂为白云石和石灰石。

更常用的脱硫技术为排烟脱硫，即将排放的含硫烟气或废气通入吸收剂和吸附剂去掉硫氧化物，又可分为干法、半干法及湿法三种。干法采用固态吸附剂、吸收剂，其装备庞大，费用较高。半干法包括将半固态脱硫剂吹入烟道，也可将排烟气和空气同时吹入半固态脱硫剂，以除去烟气中的SO2.湿法用液态吸收剂，包括碱性吸收剂法和碱土金属类吸收剂法等，前者使用铵、钠、钾溶液，后者使用有钙镁的氧化物或氢氧化物溶液。

烟尘污染及防治

煤在燃烧过程中产生烟气、尘粒可形成环境污染。其污染物可分为两类，即气溶胶状态污染物和气态污染物。烟尘属于前者。

煤炭在燃烧过程中经过三个阶段，首先是干燥挥发阶段，其次为燃烧阶段，最后为燃尽阶段，不同阶段需要不同的空气量，过大或过小的空气量都会使燃烧不完全，而使炭粒排入空中形成黑烟。煤中不可燃成分如灰分，燃烧中部分留于灰渣，部分随烟气排入大气形成烟尘，不同灰分的煤其烟尘量也有很大差别。按烟尘粒径不同可分为降尘和飘尘，后者可以长期不降落且可输送距离更远。

烟尘可致人体呼吸道疾病，或作为其他污染物及细菌载体。还可影响植物生长及降低大气的能见度。防治方法是改进燃烧设备和燃烧方式，减少烟尘排放量，还要安装除尘装备，降低烟尘排放浓度。

如今，在有着“能源金三角”美誉的内蒙古鄂尔多斯，国家能源集团旗下世界首套、全球唯一的百万吨级煤直接液化制油示范工程已经安全稳定运行了10年。这里丰富优质的煤炭资源为煤制油提供了可靠的原料，自主产权的“煤变油”技术更是点石成金，使黑色的煤炭化茧成蝶，华丽变身为清澈透明的高品质油品。

作为世界上最大的煤炭供应商，国家能源集团建设了世界首个百万吨级煤直接液化示范工程，成为我国石油替代战略的重要成果，也使我国成为世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。

在鄂尔多斯煤制油分公司煤液化中心，记者看到比面粉还细的乌黑煤粉进入生产线，20多个小时后就能产出像矿泉水般清澈的柴油、石脑油等高端油品，这种奇幻的变化令人惊叹。“煤直接液化是以煤炭为原料，采用‘863’纳米级催化剂，在供氢溶剂的作用下，通过高温、高压液化反应及提质加工过程，使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为液体燃料，生产出优质的清洁油品，主要产品有煤基直接液化柴油、汽油、石脑油和液化气，副产品有煤基沥青、粗酚、液氧、液氮和液体二氧化碳等。经过十余年的不断自主研发和工艺改进，鄂尔多斯煤制油分公司已经成为居世界领先地位的现代化大型煤直接液化工业化生产企业。”鄂尔多斯煤制油分公司总经理王建立向记者介绍说。

然而，多年来 社会 上对煤制油存在诸多误解和质疑，到底煤制成的油品有什么优点、煤制油有没有经济性和实用价值？“由于我国航空航天煤油须采用特定油田的特定原油加工，国内此种资源非常稀缺。国家能源集团煤直接液化的油品具有‘一大三高四低’的特点，即大比重，高热值、高热容、高热安定性，低凝点、低硫、低氮、低芳烃。”中国神华煤制油化工有限公司副总经理、总工程师舒歌平如是说。由于煤直接液化油品区别于石油基油品的优异品质，使其成为军用和航空领域特种油品的重要选项，未来将在能源供给革命中具有重要的战略意义，对我国能源安全和高端用油具有重要的保障作用。

我国的煤制油技术从无到有，从跟跑到领跑，离不开创新和创造。在鄂尔多斯煤制油分公司，记者注意到该公司把创新能手和劳动模范的事迹挂在显眼位置，激励、发动广大职工，鼓励自主创新，而这正是世界首套煤直接液化项目的动力之源。

据了解，液化装置中高差压减压阀是连接加氢反应器与下游生产环节的“关卡”，对生产线稳定运行至关重要。最初，生产线上的4套高差压减压阀全部为进口产品，单套购价880万元人民币，阀芯使用70个小时左右便碎裂失效。过去10多年里，鄂尔多斯煤制油分公司通过联合国内科研机构、生产厂家持续攻关，目前国产阀芯的使用寿命最新纪录达到2700多小时，远远超过了国外减压阀的使用寿命，整套系统可实现连续在线切换运行，每套国产产品的价格为200多万元，全套4台阀组节约2600余万元。王建立告诉记者，目前首条生产线的设备国产化率已经达到98%以上，既解决了生产线长周期稳定运行的瓶颈，还带动了中国煤化工关键装备的研发制造能力提升，为国内现代煤化工产业规模化发展扫除了障碍。

对于煤制油， 社会 上有很多疑问，特别是在西北内陆生态薄弱地区开展煤制油需要大量的水资源，鄂尔多斯煤制油公司是如何做到环境友好的？该公司党委副书记李瑞光告诉记者：“公司积极响应国家保护地下水资源的号召，主动担责，投资2.5亿元建设净水场，将经过净化处理的煤矿疏干水用于煤直接液化生产，实现了煤直接液化先期工程工业水源替代。在保护地下水资源的同时，解决了煤矿疏干水的综合利用难题，充分体现了央企维护地方生态的责任担当。而且，我们集成采用先进的污水处理工艺，摸索出‘清污分离、污污分治、分质回用’的治理方法，吨油水耗由设计的10吨降到6吨以下，可以说煤制油是水耗极低的煤化工项目。”

同时，在能源转化率方面煤直接液化也表现出明显的优势。“煤直接液化制油的能源转化率近60%，远远高于其他利用模式的40%左右，是煤生产液体产品中最有效的技术途径。由于其生产过程实现了煤炭资源的清洁和高效率转化，实现了传统能源清洁化利用。”王建立向记者介绍说。“此外，煤直接液化油品的低硫、低氮等特点，使油品燃烧废气所含的污染物极少。其中的硫氮排放小于1PPM，远低于国五标准10PPM的限值，甚至优于欧五标准，可有效减少环境污染，具有在城市和井下等环保要求较高场所使用的优势。”

在大力推进煤炭清洁转化的同时，国家能源集团积极关注二氧化碳减排和气候变化等重大议题。“我们建设了10万吨/年CCS全流程（二氧化碳捕集、封存）示范项目，将煤直接液化、气化生产中产生的二氧化碳捕集压缩注入封存到地下1500～2500米之间的咸水层，形成了二氧化碳捕集、输送、封存、监管等成套技术。”该公司总工程师陈茂山说。该项目每年可减少5100万立方米的二氧化碳排放量，相当于274公顷阔叶林吸收储存的二氧化碳总量，而且为实现大规模二氧化碳捕集和封存奠定了技术基础。

做好现代能源经济文章，为国家高质量发展打造“绿色引擎”，这是国家能源集团“煤制油人”多年来孜孜不倦的共同追求。近年来，鄂尔多斯煤制油分公司在前期发展成果基础上，充分挖掘产业优势，推动煤直接液化产业高质量发展。

众所周知，煤直接液化工艺、设备和操作较为复杂，安全管控难度远高于传统石化行业，鄂尔多斯煤制油分公司在安全生产、职业 健康 管理等方面有着独到的做法。“项目投产以来，一直强化安全风险预控管理体系运行，严格管控现场作业，自2008年底试生产以来，未发生过人员死亡及较大财产损失的安全生产事故，连续8年被评为集团安全体系建设一级单位，持续保持在集团安全管理第一方阵。”李瑞光告诉记者。

记者调研得知，在最近的两个生产周期里，煤液化装置单周期运行时间两次突破400天，分别达到420天和410天,远超310天的设计值。商业化运营以来，2011~2018年，企业累计生产油品665万吨，实现营业收入374.4亿元，利税合计73.6亿元，年均利税9.2亿元。国家能源局为公司开展的现场标定表明：煤直接液化工艺技术先进，装置设计合理，设备选择恰当，装置运行稳定、安全可靠，产品质量特点明显，能源转化效率高，三废排放达到国家标准要求，已取得明显的 社会 效益和经济效益。

1）炼焦煤选煤厂的浮选尾煤 这类煤泥在国外,一般是一种废弃物,其性质与洗选矸石或中煤类似。因煤质不同,浮选煤泥的品质有较大差别,如淮南的气煤,浮选工艺的抽出率只有30% ～40%,这种煤泥灰分比较低,煤质与洗中煤比较接近平顶山的煤是肥煤或1/3焦,浮选精煤的抽出率可达70%～80%,浮选尾煤的灰分就较高,煤质与洗选矸石接近。 根据煤泥回收工艺的不同,煤泥的物理性质差别较大。如用压滤机回收的煤泥,其颗粒分布比较均匀,它的粘性、持水性都比较弱,利于降低水分。

2）煤水混合物产出的煤泥 如动力煤洗煤厂的洗选煤泥、煤炭水力输送后产出的煤泥,这种煤泥有的比原煤质量都好,数量少时常常掺到成品煤中。数量多了,掺掉的只是少数,可能有大量的优质煤泥产出,除要妥善处理外,还会对煤矿的经济效益产生不良影响；

3）矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水冲刷下来的煤泥 这些煤泥收集起来都属于煤矿的脏杂煤泥,其特点是数量不多,质量不稳定,但一般都比浮选尾煤质量好。

煤泥的利用：由于煤泥具有高水分、高粘性、高持水性和低热值等诸多不利条件，很难实现工业应用，长期被电力用户拒之门外，以民用地销为主要出路。改革开放以来，国民经济有了迅猛的发展，煤炭产量已跃居世界首位，市场形势也发生了很大变化。煤炭加工的深度和广度都在快速发展，煤泥的产量明显上升，煤泥的综合利用已成为迫切需要解决的问题。

1. 中国——37亿吨

中国在全球煤炭生产中占主导地位，2019 年占世界总产量的近 47%。年内开采量近 37 亿吨，年增长率为 4%。中国还是世界上最大的煤炭消费国，消耗了全球约 53% 的煤炭。中国 2020 年宣布将在 2060 年之前实现碳中和，这可能会促使中国采取措施减少国内能源供应对煤炭的过度依赖。

2. 印度 – 7.83 亿吨

印度在世界上最大的煤炭生产国名单中位居第二，2019 年的产量约为 7.83 亿吨，略低于全球份额的 10%。国有的印度煤炭公司是世界上最大的煤矿公司，占该国产量的 80% 左右，拥有 360 多个矿山在运营。2020 年，印度政府最终确定了向私营部门开发开放该国煤炭储备的计划，以促进国内生产并减少对外国进口的依赖。大约有 40 个煤矿将被拍卖用于开发，尽管据报道早期兴趣很低，这反映出在煤炭越来越不受欢迎且来自可再生能源的竞争日益激烈之际，投资者缺乏兴趣。

3. 美国——6.4亿吨

美国的煤炭产量多年来一直在下降，2019 年达到6.4 亿吨，为 1970 年代以来的最低水平。来自廉价天然气和日益低成本的可再生能源的竞争减少了国内电力部门对化石燃料的需求，预计未来几年下降趋势将加大。国际能源署估计，该国 2020 年的产量低至 4.91 亿吨，同比下降 23%，然后在 2021 年小幅反弹至 5.39 亿吨。2019 年，美国五个州的煤炭产量约占全国的 71%。它们是：怀俄明州 (39%)、西弗吉尼亚州 (13%)、宾夕法尼亚州 (7%)、伊利诺伊州 (6.5%) 和肯塔基州 (5%)。

4. 印度尼西亚——6.16 亿吨

印度尼西亚 2019 年的煤炭产量达到创纪录的 6.16 亿吨，比上一年增长 12%。该国是世界主要的动力煤出口国之一，中国和印度是其两个最重要的贸易市场。高生产率，加上 2020 年冠状病毒大流行导致需求下降，给国内大宗商品价格带来压力，促使矿商降低生产目标。国际能源署预计印尼2020年煤炭总产量约为5.29亿吨，2021年增至5.45亿吨。 印尼政府设定的2021年产量目标为5.5亿吨。

5.澳大利亚——5.5亿吨

澳大利亚在 2019 年生产了 5.5 亿吨煤炭，其中超过一半是动力煤，超过三分之一是冶金煤。该数字同比增长 3.4%，尽管该国 2020 年的产量预计将下降约 9%，抵消了这些增长。澳大利亚在全球冶金煤生产和出口方面占据主导地位，其许多货物供应中国庞大的炼钢业。虽然全国六个州都在开采煤炭，但最多产的地区是昆士兰州和新南威尔士州，尤其是东海岸的鲍文盆地和悉尼盆地。煤炭产品是澳大利亚 2019 年第二大最有价值的出口产品，仅次于铁矿石和精矿。

6.俄罗斯——4.3亿吨俄罗斯在全球最大的煤炭生产国名单中排名第六，2019 年的开采量为 4.3 亿吨，仅占全球份额的 5% 以上。由于全年需求减少，国际能源署预计 2020 年俄罗斯煤炭产量将下降 8%，无论是国内还是欧洲和韩国等主要出口市场。该国拥有仅次于美国的世界第二大煤炭储量，西伯利亚盆地在其估计的 1620 亿吨国家资源中占很大比例。政策制定者已宣布计划在未来几年提高国内煤炭产量——目标是到 2035 年达到每年 6.7 亿吨。

日本往海里填煤炭是在进行资源储备，担心以后的什么时候出现资源短缺。

如果你去过日本，你会发现日本许多沿海地区都有浮标。这个地区的水下是日本人用混凝土箱密封的煤。他们为什么把煤沉到水里？他们疯了吗？当然，并不是所有人都知道日本是一个地震频发、资源严重匮乏的岛国。这种客观的自然状态在日本产生了强烈的焦虑感。日本港口每天进出大量船只，其中大部分是来自山西和东北地区的优质煤炭。

但令人惊讶的是，他们没有进口我们的煤。取而代之的是，他们用巨大的混凝土盒子将煤炭密封起来，并储存在海里。据统计，他们这些年储存的煤炭相当于一个中型煤田。这不是最令人震惊的。日本几乎没有煤田。他们买了煤，慢慢地储存起来，这是可以理解的。但是，我们都知道，日本的森林覆盖率是世界上最高的中国的几倍。此外，与煤不同，木材没有用完。它可以再生、切割和再植。几年后，它又变成了木头。

但日本人不这么认为。他们严禁伐木。很多木材是从中国进口的。北海道札幌港的许多船只来自大连，装载着来自中国东北的原木。站在札幌的制高点上，我们可以看到无边无际的原始森林，甚至在卸货的港口岸边。那些比原木还粗的树仍然完好无损地矗立着。一辆木材车经过一排排茂密的树木，被运到他们的城市。

日本人之所以这样做，是因为他们担心，如果有一天资源短缺，储存的能源将成为他们的救命稻草。日本人这种强烈的忧患意识，确实值得我们一些国民深思。