矿大版采矿学绪论部分

煤矿开采学主讲:孟宪锐中国矿业大学（北京）绪论一能源基础知识（一）国际能源度量单位1,标准煤（煤当量）：能源统一计量单位。凡能产生7000大卡（29.27MJ）低位热量的任何能源均可折算为1kg标准煤。2、标准油（煤当量）：凡能产生10000大卡（41.8MJ）低位热量的任何能源均可折算为1kg标准油。3能源消费弹性系数能源消费增长率dE/E=------------------=---------国民经济增长率dM/M当=1国民经济产值增加1%且需能源消费增长率为1%；当1能耗少，国民产值高；1能耗多，国民产值低。我国能源消费系数是世界平均水平的3倍，美国的4.7倍，德国的7.7倍，日本的11.5倍2003~2008年能源消费弹性系数年份GDP增长%能源消费增长%能源消费弹性系数%200310.015.31.52200410.116.11.60200510.410.61.01200611.69.60.82200711.97.80.6620089.07.30.81（二）能源是人类生存和发展之本1）维持最低生活，需要：0.4t标准煤/人．年；2）丰衣足食的现代化生活:1.2-1.6t标准煤/人．年;3）高级现代化生活:2-3t标准煤/人．年。主要国家的人均能耗（2000年）国家：美国俄罗斯德国英国法国日本人均：12.65.95.75.45.14.5中国世界1.01.24）预计2050年中国一次能源需求超过48亿吨标准煤，其中煤炭需求不会低于50%。5）国家注重煤炭工业的建设，09年对煤矿及洗煤厂投资为3021亿元，比08年增加25.9%（三）能源储量与需求全球石油储量1370亿吨(96年)可开采44年全球天然气储量146万亿立方米(96年)可开采36~74年全球煤炭储量13200亿吨(98年)可开采250年中国石油储量203亿吨(96年)可开采20年中国天然气储量35万亿立方米(2000年)可开采49.3年中国煤炭储量地质11598亿吨(2000年）已圈定可采储量4639亿吨可开采80年09年新增探明储量503.6亿吨。新疆东部近几年新增资源储量1200亿吨.，2010年煤炭保有储量13412亿t其他能源:风能水能太阳能生物质能核能等自1995年以来，煤炭在我国能源生产结构中所占比例一直不低于71.8%，最高77.8%，平均为75.2%。自1995年以来，煤炭在我国能源消费结构中，所占比例一直不低于66.3%，高达74.9%，平均为69.4%。（四）煤炭在我国能源结构和消费中的地位（五）新能源1、核能：a.核裂变能目前具有相当规模，运行2个在建7个，规划2020年将建成30个100万KW核电站，能力达到4000万KW，占全部发电量的4%，但发展前途不确定；b.核聚变能还不能实现商业化。2、太阳能：包括太阳能发电和太阳热能，发电商业化是当前太阳能能源发展的热点。3、风能：包括风力→机械能及风力→发电，发电已初步实现，还需要规模化、推广。4、地热能：包括地热利用及地热发电。5、海洋能：主要指海洋能发电6、生物质能，如植物油（如玉米油）、生物质制CH4、光合作用的利用、生物质发电等正在开发的新能源资源(二次能源)地下气化，生成C0十H2，也可认为是二次能源；氢能，一种最优质的二次能源；煤层气，其中90%以上为CH4,亦为优质天然气；阳泉2万吨液化煤层气今年投产；1m3煤层气相当1.13升汽油，1.22kg标准煤。可燃冰，即天然气水合物；位于海底500~1000米，+-10°C,10Mpa。西沙有4.1万亿立方米储量。页岩气，已在六个省进行开发，储量丰富。仅四川6.8万亿~8.4万亿m3岩浆发电（六）我国煤炭资源现状全国煤炭资源总量5.57万亿吨。其中垂深1000米以内浅煤炭资源总量为2.86万亿吨，目前已查明煤炭资源保有储量达到13412亿吨（2010年）。其中东部占13.5%，中部75.5%，西部11%，列世界第三位。我国煤炭资源特点:1)精查率低，在查明资源量中，精查率为18.5%，详查率31.1%，普查率50.4%；2)地质构造复杂，我国资源开采条件属中等偏下，总体上南方和东部构造复杂，北方和西部构造简单，将近50%的储量处于地质构造复杂和高瓦斯地区；3)产需严重分离，造成输送困难，如晋陕蒙宁地区储量占将近65%，因而是调出区，经济发达的东部是能源利用大户，而储量仅占13.5%，而且将逐步枯竭，因而是能源调入区。中国煤炭资源分布除上海外，各省和自治区均有。北部占探明储量的86%，南部占探明储量的14%。储量超过了5000亿t的省：新疆、内蒙、山西储量超过1千亿t的省：陕西、宁夏、甘肃、贵州、河北、山东、安徽我国单位能源消耗与生产的GDP仅为发达国家的1/4,吨煤产出率仅为日本的10.3%，欧盟的16.8%。我国目前人均煤炭资源占有率为世界平均值的42.5%，石油资源占有率为世界平均值的11%，1949～2003年我国一共生产煤炭350亿吨，但是共动用储量1000多亿吨。目前全国煤炭资源的回收率仅为35%左右。国有煤矿的服务年限平均减少10年。2011年全国能耗最低北京：0.459t标煤/万元，最高宁夏2.279t标煤/万元，平均0.793t标煤/万元二煤炭工业的重要战略地位1.煤炭是我国的主体能源石油5.4%天然气0.6%煤炭94%我国石化能源探明储量构成我国煤炭资源与石油、天然气相比储采比最大我国煤炭探明可采储量1645亿，占全球总量的13.9%，排名第3，储采比为41。我国石油探明可采储量155亿桶，占全球总量的1.2%，排名第14，储采比为11.1。我国天然气探明可采储量24600亿m3，占全球总量的1.3%，排名第15，储采比为32.3。截止2008年底世界化石能源探明可采储量，煤炭占54.6%，天然气占22.8%，石油占22.6%。二煤炭工业的重要战略地位1.煤炭是我国的主体能源一次能源消耗总量和构成01020304050607080901950196019701980199020002004天然气水电及核电原油原煤自2004年以来，火电占电力生产总量的比例一直不低于80.30%，平均为81.57%；水电占电力生产总量的比例一直不大于16.88%，平均为15.93%；核电占电力生产总量的比例一直不大于2.29%，平均为1.99%；风电、光伏发电等其他电力生产占电力生产总量的比例一直不大于1.24%，平均为0.51%；2012年1~7月水、风、核电占发电总量的18.4%，达5055亿kw/h,其中主要是水电，达3936亿kw/h,。可再生能源2008年，我国可再生能源开发利用量折合标准煤：总计约2.5亿吨，规模较小。水电20278万吨，太阳能热水器2500万吨，沼气999.6万吨，风力发电533万吨，地热利用320万吨，生物质发电255万吨，燃料乙醇155万吨，太阳灶10.3万吨，光伏发电8万吨。二煤炭工业的重要战略地位2.煤炭是我国化学工业的主要原料和城乡居民重要的生产生活资料目前我国用于化工原料的煤炭消费量约为1.5亿吨，占煤炭消费总量5%左右在城镇民用一次能源中，煤炭仍占60%左右，年消费约5000万吨。二煤炭工业的重要战略地位3.“煤为基础、多元发展”是解决我国能源问题的基本方略(1)从经济发展阶段看，目前我国的一次能源必须以煤炭为主(2)从各种能源的生产供应能力看，煤炭的基础地位不可代替(3)从保障能源安全的角度看，解决中国的能源问题，必须建立在依靠煤炭的基础上三.我国的煤炭工业概况1.我国煤炭开采历史我国开发和使用煤炭可追溯到7000年前，是世界上发现和利用煤炭最早的国家。不同时期，煤有不同名称：石涅—春秋战国时期，《山海经》。石墨—魏、晋时期。石炭—南北朝。煤炭—元代至今，宋应星《天工开物》。储量：含煤面积约55万km2，1995年探明储量为11450亿t，2000年11598亿吨，2010年为13412亿吨。产量：近年来年均增长12.26%；1876年创办基隆煤矿1878年创办开平煤矿时间（年）,产量（亿t）1949,0.3241997,13.252002,142003,162004，19.52005,21.12006，23.252007，25.232008，28.22009，30.52010.32.42011，35.22.我国煤炭产量预测（1）有关权威机构预计：2030年我国煤炭需求量25-28.5亿吨标准煤（35-40亿吨），2050年28.5-32亿吨标准煤（40-45亿吨）；（2）《煤炭工业发展“十二五”规划》：2015年全国煤炭需求39亿吨，产量38亿吨（3）按平均每年增长2.14亿吨计算，十二五末的2015年，煤炭产量将达43亿吨；（4）考虑节能减排、核电、水电和新能源等快速发展，经济结构调整，GDP由十一五的11.2%降为7%，十二五末的2015年，煤炭产量将达39亿吨3.煤炭工业的管理中央管理国家地方管理神华集团公司中煤能源集团公司华能集团公司国家开发投资公司各省、区、市神东矿区、内蒙“西五局”60多处煤矿,能力32780万吨/年山西平朔、太原煤气化公司大屯煤电公司20多处煤矿，12505万吨/年伊敏煤电公司1处煤矿，2299万吨/年淮南、鲁西、河南、河北和新疆等7家控股企业，能力3200万吨/年88个国有重点煤炭企业，煤矿约670处能力16.1亿吨/年；约1000个国有地方煤矿企业，2400处煤矿（6.3亿吨/年）；乡镇煤矿约1.3万处，3.5亿吨/年大型煤炭基地示意图4煤炭工业三次技术革命1954年，英国开始采用长壁综合机械化采煤技术；20世纪80年代开始采用大功率，高可靠性的机电一体化综合机械化采煤技术。预计21世纪的采煤新技术—无人自动化开采与机器人技术，地下生物气化技术，溶剂溶解法采煤技术，微生物分解法技术等。德、英、美及欧洲共同体正在不同方面探索，前景难以预料。四.发展煤炭生产的经济性1吨煤价格200元(按2000年价格)1吨水煤浆价格350元1立方米天然气发热量折合2千克煤,1吨煤发热量的价格为850元1吨重油价格1500元以上,1吨煤发热量的价格为750元同样的发热量:用煤炭为1元时,水煤浆为2元,重油为4元,天然气为6元煤矿开采学-绪论27四.发展煤炭生产的经济性我国平均1吨煤可创GDP产值为859美元，美国达到3135美元。●因此预测:全球煤炭消费将由1999年的47亿吨增加到2020年的64亿吨,未来十年世界煤炭消费将增长22%,石油增长1.9%,天然气增长2.6%。●2004年全球煤炭消费增长6.9%，石油消费仅增长2.1%。08年我国电力需求为8.3亿kw/h,预计2020年我国电力需求为11亿kw/h以上。三峡水利发电可替代煤炭5000万吨。04年我国石油消耗3.1亿吨，而生产能力仅有1.8亿吨，年缺口1.3亿吨。09年石油产量为1.89亿吨。煤炭液化已开建，神华600万吨/年，宁夏与南非合作300万吨/年，黑龙江与日本合作，云南与德国合作。目前神华100万吨生产线已通过鉴定，获能源局煤炭科技特等奖五我国煤炭生产存在的主要问题1煤炭生产的安全问题百万吨死亡率:国有煤矿0.997人/mt（2000年）地方煤矿3.5人/mt乡镇煤矿11-17人/mt（2007年）国有煤矿0.38人/mt地方煤矿1.269人/mt乡镇煤矿3.024人/mt1997年乡镇煤矿死亡5000人,占总数的73.2%2002年共发生死亡事故4344起，死亡6995人，国有煤矿904人，地方煤矿1023人，乡镇煤矿5068人。百万吨死亡率4.94人。非机采死亡率分别是综采的6.44倍，机采的4.18倍。其中顶板及瓦斯事故死亡率是综采的7.69倍和9.09倍。全国煤矿事故起数、死亡人数和百万吨死亡率产量(亿吨)事故起数死亡人数百万吨死亡率200419.56364160273.08200521.133065038