露天開(kāi)采及煤炭地下氣化課件

1、安 徽 理 工 大 學(xué)采煤概論第16章 露天開(kāi)采第1頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20221本章主要內(nèi)容第16章 露天開(kāi)采第一節(jié) 概述 第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程第三節(jié) 露天開(kāi)采程序及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)第四節(jié) 露天礦生產(chǎn)能力第2頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20222第一節(jié) 概述 一、生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié) 露天開(kāi)采工藝環(huán)節(jié)分主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)兩類(lèi)。 (一)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) (1)煤巖預(yù)先松碎 采掘設(shè)備的切割力是有限度的，除軟巖可以直接采掘外，對(duì)中硬以上的煤巖必須進(jìn)行預(yù)先松碎后方能采掘。 (2)采裝 利用采掘設(shè)備將工作面煤巖鏟挖出來(lái)，并裝人運(yùn)輸設(shè)備(汽車(chē)、鐵道、車(chē)輛、輸送機(jī))的過(guò)程。 (3)運(yùn)輸 采掘設(shè)備將煤巖裝

2、入運(yùn)輸設(shè)備后，煤被運(yùn)至卸煤站或選煤廠，土巖運(yùn)往指定的排土場(chǎng)； (4)排土和卸煤 土巖按一定程序有計(jì)劃地排棄在規(guī)定的排土場(chǎng)內(nèi)，煤被卸至選煤廠或卸煤站。 (二)輛助環(huán)節(jié) 輔助環(huán)節(jié)包括；動(dòng)力供應(yīng)；疏干及防排水；設(shè)備維修：線路修筑、移設(shè)和維修；滑坡清理及防治等。第3頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20223第一節(jié) 概述二、露天開(kāi)采的采場(chǎng)要素及開(kāi)采工藝分類(lèi)1.臺(tái)階在開(kāi)采過(guò)程中，露天礦往往被劃分為若干具有一定高度的水平分層，這種分層被稱(chēng)為“臺(tái)階” 。臺(tái)階要素包括：臺(tái)階上部水平面，即上盤(pán)、下盤(pán)；朝向采空區(qū)的傾斜面，即坡面和臺(tái)階高度h，臺(tái)階坡面角等。2.露天礦場(chǎng)要素（1）露天開(kāi)采境界（2）邊幫（3）邊幫角 3.開(kāi)拓與

3、開(kāi)采要素出入溝：建立采場(chǎng)與地表運(yùn)輸通道的露天溝道。開(kāi)段溝：開(kāi)掘某標(biāo)高采掘工作面的溝道。開(kāi)采程序：采場(chǎng)內(nèi)土巖的剝離和采煤工程，在空間和時(shí)間上合理配合的發(fā)展順序。第4頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20224第一節(jié) 概述 圖21-1 礦場(chǎng)劃分為臺(tái)階圖21-2 臺(tái)階要素圖 1上盤(pán);2下盤(pán);3坡面;4臺(tái)階坡頂線;5臺(tái)階坡底線圖21-3 露天采場(chǎng)構(gòu)成要素非工作幫AG、BF工作邊幫角最終邊幫角、第5頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20225第一節(jié) 概述三、露天開(kāi)采的優(yōu)缺點(diǎn) (1)礦山生產(chǎn)規(guī)模大 山西平朔安太堡露天礦年產(chǎn)原煤15.00Mt。黑岱溝、霍林河、元寶山和伊敏河露天煤礦計(jì)劃規(guī)模為5.0012.00Mt/a。國(guó)外已有

4、規(guī)模達(dá)50.00Mt/a的露天煤礦，年剝離量可達(dá)1億到3億m3。 (2)勞動(dòng)效率高 1996年霍林河南露天煤礦原煤全員效率達(dá)19t/工；平朔安太堡露天煤礦全員效率36.6t/工。 (3)生產(chǎn)成本低 露天開(kāi)采成本的高低與所選擇的工藝、煤巖運(yùn)距、開(kāi)采單位煤量所需剝離的土巖數(shù)量等有關(guān)。但與地采相比是低的。世界露天采煤成本約為地下開(kāi)采采煤成本的二分之一。 (4)資源采出率高 一般可達(dá)90以上，還可對(duì)伴生礦產(chǎn)綜合開(kāi)發(fā)。 (5)作業(yè)空間不受限制 露天礦由于開(kāi)采后形成的是敞露空間，可以選用大型或特大型的設(shè)備，因而開(kāi)采強(qiáng)度較大。 (6)木材、電力消耗少。 (7)建設(shè)速度快，產(chǎn)量有保證，生產(chǎn)安全，勞動(dòng)條件較好。

5、 (8)占用土地多，污染環(huán)境 露大開(kāi)采后的復(fù)田作業(yè)需花費(fèi)相當(dāng)數(shù)量的時(shí)間與資金。 (9)受氣候影響大 嚴(yán)寒、風(fēng)雪、酷暑、暴雨等會(huì)影響生產(chǎn)。 (10)對(duì)礦床賦存條件要求嚴(yán)格 露天開(kāi)采范圍受到經(jīng)濟(jì)條件限制，因此覆蓋層太厚或埋藏較深的煤層尚不能用露天開(kāi)采法。第6頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20226第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程露天開(kāi)采工藝方法，根據(jù)采掘、運(yùn)輸、排土三個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)所采用的開(kāi)采機(jī)械設(shè)備的工作特點(diǎn)，可以劃分為三種類(lèi)型：間斷式開(kāi)采工藝、連續(xù)式開(kāi)采工藝、半連續(xù)式開(kāi)采工藝。下面重點(diǎn)介紹我國(guó)露天煤礦采用較多的間斷作業(yè)工藝方式。第7頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20227第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程一、煤

6、巖預(yù)先破碎 露天礦廣泛采用的預(yù)先松碎方法是穿孔爆破。即選用合適的穿孔設(shè)備，按一定規(guī)格打出孔眼。再進(jìn)行裝藥爆破，爆破后使煤巖松散成一定規(guī)格的塊度，便于采裝。(一)穿孔 穿孔用穿孔機(jī)完成，穿孔機(jī)有沖擊式和回轉(zhuǎn)式兩類(lèi) 1、鋼繩沖擊式鉆機(jī) 2、潛孔鉆機(jī) 3、牙輪鉆機(jī)(二)爆破爆破工作是將煤巖從整體中分離下來(lái)，并按一定塊度和工程要求堆積成一定的幾何形體。爆破用炸藥主要應(yīng)用以硝酸銨為主加適量可燃劑組成的干爆炸劑和以硝酸銨水溶液為主加敏化劑等組成的含水炸藥。如銨梯炸藥、銨油炸藥和銨瀝蠟炸藥。起爆方法可分為電起爆和非電起爆兩類(lèi)。電起爆有電雷管和起爆器兩種，非電起爆有火力起爆和導(dǎo)爆索起爆。第8頁(yè)，共46頁(yè)。7/

7、30/20228沖擊式穿孔機(jī)工作原理圖 1鉆具;2鋼繩;3天輪;4壓輪;5后繩輪;6卷筒;7主動(dòng)齒輪;8沖擊輪; 9連桿;10桅架第9頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/20229KQ-200型潛孔鉆機(jī)示意圖KY-310型牙輪鉆機(jī)第10頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202210第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程二、采裝工作采裝工作就是將軟巖或預(yù)先松碎了的煤巖，通過(guò)機(jī)械設(shè)備采挖并裝入運(yùn)輸設(shè)備中，或倒卸在指定地點(diǎn)。 廣泛得到應(yīng)用的間斷式采裝設(shè)備有：?jiǎn)味吠诰驒C(jī)、前裝機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)等幾種形式。(一)單斗挖掘機(jī)單斗挖掘機(jī)按其工作裝置可分如下幾種：正鏟、反鏟、刨土鏟、拉鏟和抓斗鏟。（如圖）1.正鏟1)正鏟的組成2.液壓鏟(二) 前

8、裝機(jī)該機(jī)將采裝、短距離運(yùn)輸、排棄和輔助作業(yè)集于一個(gè)設(shè)備。它靈活機(jī)動(dòng)，運(yùn)行速度高，爬坡作業(yè)性能好，維護(hù)費(fèi)用低。前裝機(jī)多是輪胎式的，運(yùn)輸距離一般不超過(guò)150 m。第11頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202211第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程圖21-7 各種工作裝置的單斗鏟挖掘機(jī)示意圖 a正鏟;b反鏟;c刨土鏟;d拉鏟;e抓斗鏟第12頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202212第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程三、運(yùn)輸1.鐵路運(yùn)輸鐵路運(yùn)輸適宜長(zhǎng)距離、較大運(yùn)量、采場(chǎng)尺寸也較大的礦山。 2.公路運(yùn)輸公路運(yùn)輸主要設(shè)備是自卸汽車(chē)，它具有較高的機(jī)動(dòng)靈活性，爬坡能力比鐵路列車(chē)大，曲線半徑小，建設(shè)速度快，基建投資低等均是其優(yōu)點(diǎn)。

9、3聯(lián)合運(yùn)輸除鐵道、汽車(chē)運(yùn)輸外，還有箕斗運(yùn)輸、斜坡卷?yè)P(yáng)串車(chē)運(yùn)輸、重力運(yùn)輸（溜井）等。 第13頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202213第二節(jié) 露天開(kāi)采的主要工藝過(guò)程四、排土露天開(kāi)采為了采煤而必須剝離的土巖，經(jīng)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至一定地點(diǎn)排棄，這個(gè)排棄的場(chǎng)所稱(chēng)排土場(chǎng)。排土場(chǎng)可選擇在開(kāi)采范圍以外稱(chēng)外排土場(chǎng)，也可利用已開(kāi)采的空間進(jìn)行排棄，稱(chēng)為內(nèi)排土場(chǎng)。(一)排土場(chǎng)位置選擇位置選擇首先應(yīng)考慮近距離排土，少占或不占農(nóng)田，盡可能減少對(duì)環(huán)境的污染。為此，在近水平和緩斜煤層條件下，從開(kāi)采設(shè)計(jì)上應(yīng)盡可能采用采場(chǎng)內(nèi)采空區(qū)排土；在傾斜與急斜煤層條件下，可利用分區(qū)開(kāi)采實(shí)現(xiàn)內(nèi)排，或?qū)冸x物排至已采盡的采空區(qū)，這些均為內(nèi)排土。內(nèi)排時(shí)，采

10、掘工作面和排土工作面間應(yīng)留一定的安全距離。(二)排土設(shè)備及排棄方式1鐵道運(yùn)輸2汽車(chē)運(yùn)輸?shù)?4頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202214第三節(jié) 露天開(kāi)采程序及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng) 一、開(kāi)采程序（一）采剝工程臺(tái)階劃分及臺(tái)階開(kāi)采程序露天礦場(chǎng)開(kāi)采程序系指在露天開(kāi)采范圍內(nèi)采煤、剝巖的順序。開(kāi)采程序的選擇與煤巖賦存條件、露天礦場(chǎng)的尺寸和幾何形狀、工藝類(lèi)型、開(kāi)拓方式以及煤產(chǎn)量、質(zhì)量、投產(chǎn)時(shí)間、達(dá)產(chǎn)時(shí)間等有關(guān)。根據(jù)煤巖賦存條件和礦場(chǎng)尺寸，可以考慮臺(tái)階劃分及臺(tái)階高度、設(shè)備的選型、開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)及第一個(gè)溝位的確定。決定方案時(shí)，應(yīng)擬多個(gè)方案從中擇優(yōu)。（二）工作幫及其推進(jìn)1、開(kāi)段溝初始位置確定2、工作幫構(gòu)成3、工作幫推進(jìn)第15頁(yè)，共

11、46頁(yè)。7/30/202215第三節(jié) 露天開(kāi)采程序及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)二、礦床開(kāi)拓 礦床開(kāi)拓指開(kāi)掘礦山坑道(或修筑通路)以開(kāi)辟?gòu)牡乇碇恋V床或自礦床的某一開(kāi)采部分至另一部分的運(yùn)輸通路，并為開(kāi)掘開(kāi)段溝和開(kāi)掘礦山坑道(溝道或井巷)的工作創(chuàng)造條件。 礦床開(kāi)拓包括確定礦體開(kāi)采順序、開(kāi)拓方法、臺(tái)階高度及坑線布置等項(xiàng)內(nèi)容。露天礦按有無(wú)坑道把開(kāi)拓方法分為有溝、無(wú)溝、地下井巷和混合開(kāi)拓四類(lèi)；按運(yùn)輸方式分為鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、斜坡卷?yè)P(yáng)和平硐溜井開(kāi)拓四類(lèi)。第16頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202216第三節(jié) 露天開(kāi)采程序及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng) 上部水平改為螺旋坑線示意圖 第17頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202217第三節(jié) 露天開(kāi)采程序

12、及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng) 移動(dòng)坑線示意圖第18頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202218第四節(jié) 露天礦生產(chǎn)能力一、露天開(kāi)采境界露天開(kāi)采境界系指露天礦場(chǎng)開(kāi)采終了時(shí)形成的空間輪廓。它由礦場(chǎng)的地表境界、底部境界和四周幫坡組成。 1、影響露天開(kāi)采境界的因素(1)自然因素 包括煤層埋藏條件，如：賦存狀態(tài)、厚度、傾角、煤質(zhì)、圍巖巖性、地形地貌、工程和水文地質(zhì)條件等。(2)技術(shù)組織因素 包括開(kāi)采技術(shù)水平、裝備水平、地面主要建筑物、城市、廠房等。 (3)經(jīng)濟(jì)因素 包括基建投資、基建期和達(dá)產(chǎn)時(shí)間、煤炭的開(kāi)采成本及銷(xiāo)售價(jià)格中煤炭的貧化損失、設(shè)備供應(yīng)情況及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等。 2、合理開(kāi)采深度的確定原則當(dāng)一個(gè)煤田或煤田的部分被確定

13、用露天法開(kāi)采時(shí)，首先必須確定以什么原則圈定其合理的開(kāi)采范圍。第19頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202219第四節(jié) 露天礦生產(chǎn)能力二、剝采比所謂剝采比即是開(kāi)采單位煤量所須剝離的巖石量。 1、平均剝采比np露天開(kāi)采境界內(nèi)，全部巖石量與采出煤量之比。2、境界剝采比nk當(dāng)露天開(kāi)采境界做少量變化（擴(kuò)大或減少h）所引起的巖土量與煤量變化之比值。3、生產(chǎn)剝采比ns露天礦某一生產(chǎn)時(shí)期剝離的巖土量與采出煤量之比。4、經(jīng)濟(jì)合理剝采比nj指分?jǐn)偟絾挝幻毫可系淖畲笤试S的剝離量，該值為一系列經(jīng)濟(jì)因素所決定。主要的計(jì)算方法有：（1）露天、地下開(kāi)采單位煤量成本相等； （2）露天開(kāi)采法采出煤的成本與其售價(jià)相等 ；第20頁(yè)，共46

14、頁(yè)。7/30/202220第四節(jié) 露天礦生產(chǎn)能力三、露天礦生產(chǎn)能力露天礦生產(chǎn)總能力應(yīng)為年采煤和剝離兩個(gè)量之和，亦即年采剝總量為 A=Ap+Av =Ap+nsAp=Ap（1+ns） （21-12） 式中 Ap年采煤量，t（m3）/a； Av年剝巖量，m3（t）s； ns生產(chǎn)剝采比，m3（t）/ m3（t）。從上式可以看出露天礦的煤巖生產(chǎn)能力A，除受到煤層的生產(chǎn)能力影響外，還受到生產(chǎn)剝采比ns的影響。它還決定著煤炭開(kāi)采成本、工效、設(shè)備數(shù)量、人員、投資的多少等。第21頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202221第四節(jié) 露天礦生產(chǎn)能力1.按技術(shù)條件確定生產(chǎn)能力技術(shù)條件主要是可能布置的挖掘機(jī)工作面數(shù)目，礦山工程

15、延深速度，運(yùn)輸線路的通過(guò)能力等。2.按經(jīng)濟(jì)條件確定生產(chǎn)能力按經(jīng)濟(jì)條件確定煤炭生產(chǎn)能力包括：合適的礦山服務(wù)年限可能的投資額和經(jīng)濟(jì)效果最優(yōu)來(lái)確定。3.按需求量確定生產(chǎn)能力按需求煤量確定生產(chǎn)能力時(shí)，必須對(duì)市場(chǎng)的需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先要對(duì)國(guó)內(nèi)外歷年煤炭供求情況做一統(tǒng)計(jì)分析，其次對(duì)今后若干時(shí)間的需煤前景做一估計(jì)，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來(lái)的供求關(guān)系及風(fēng)險(xiǎn)，從而確定生產(chǎn)能力。第22頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202222思 考 題1露天開(kāi)采的特點(diǎn)？2露天開(kāi)采的采場(chǎng)構(gòu)成要素有哪些，其含義是什么？3簡(jiǎn)述幾種主要穿孔設(shè)備，穿孔原理及其特征？4單斗挖掘機(jī)按其工作裝置可分為哪幾種？正鏟的工作規(guī)格、工作面及其參數(shù)、生產(chǎn)能力如何確定

16、？5露天開(kāi)采排土場(chǎng)的位置如何確定，常用的排土設(shè)備和排土方式有哪些。6何謂露天礦開(kāi)采程序？影響開(kāi)采程序的因素有哪些？7開(kāi)段溝初始位置是按什么原則確定的？工作幫推進(jìn)方式有哪幾種？8鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)坑線布置形式，坑線固定性與否的依據(jù)是什么？9何謂露天開(kāi)采境界，影響開(kāi)采境界的因素有哪些？10露天礦合理開(kāi)采深度確定的原則是什么？11何謂平均剝采比、境界剝采比、生產(chǎn)剝采比、經(jīng)濟(jì)合理剝采比？12露天礦生產(chǎn)能力如何計(jì)算？第23頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202223 安 徽 理 工 大 學(xué)采煤概論第17章 煤炭地下氣化第24頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202224本章主要內(nèi)容第17章 煤炭地下氣化第一節(jié) 煤炭地下

17、氣化原理第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及發(fā)展方向第25頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202225第一節(jié) 煤炭地下氣化原理煤炭地下氣化是開(kāi)采煤炭的一種新工藝。其特點(diǎn)是將埋藏在地下的煤炭直接變?yōu)槊簹?，通過(guò)管道把煤氣供給工廠、電廠等各類(lèi)用戶，使現(xiàn)有礦井的地下作業(yè)改為采氣作業(yè)。煤炭地下氣化的實(shí)質(zhì)是將傳統(tǒng)的物理開(kāi)采方法變?yōu)榛瘜W(xué)開(kāi)采方法。煤炭地下氣化因具有安全、高效、低污染等優(yōu)點(diǎn)，所以世界各國(guó)對(duì)此都非常重視。我國(guó)于1958年在幾個(gè)礦區(qū)曾進(jìn)行過(guò)地下氣化的實(shí)驗(yàn)，最近又在馬莊礦、新河礦進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了一些經(jīng)驗(yàn)。第26頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202226第一節(jié) 煤炭地下氣化原理煤

18、炭地下氣化的原理（如圖）。首先從地表沿煤層開(kāi)掘兩條傾斜的巷道1和2，然后在煤層中靠下部用一條水平巷道將兩條傾斜巷道連接起來(lái)，被巷道所包圍的整個(gè)煤體，就是將要?dú)饣膮^(qū)域，稱(chēng)之為氣化盤(pán)區(qū)，或稱(chēng)地下發(fā)生爐。最初，在水平巷道中用可燃物質(zhì)將煤引燃，并在該巷形成燃煤工作面。這時(shí)從鼓風(fēng)巷道1吹入空氣，在燃燒工作面與煤產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)后，生成的煤氣從另一條傾斜的巷道即排氣巷道2排出地面。隨著煤層的燃燒，燃燒工作面逐漸向上移動(dòng)，而工作面下方的采空區(qū)被燒剩的煤灰和頂板垮落的巖石所充填，但塌落的頂板巖石通常不會(huì)完全堵死通道而仍會(huì)保留一個(gè)不大的空間供氣流通過(guò)，只需利用鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓就可使氣流順利通過(guò)通道。 第27頁(yè)

19、，共46頁(yè)。7/30/202227第一節(jié) 煤炭地下氣化原理 煤炭地下氣化原理1鼓風(fēng)巷道；2排氣巷道；3灰渣；4燃燒工作面；I氧化帶；II還原帶；III，IV干餾-干燥帶第28頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202228第一節(jié) 煤炭地下氣化原理這種有氣流通過(guò)的氣化工作面被稱(chēng)為氣化通道，整個(gè)氣化通道因反應(yīng)溫度不同，一般分為氣化帶、還原帶和干餾-干燥帶三個(gè)帶。1.氣化帶在氣化通道的起始段長(zhǎng)度內(nèi)，煤中的碳和氫與空氣中的氧化合燃燒，生成二氧化碳和水蒸氣：C+O2CO2；2H2+O22H2O。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生大量熱能，溫度達(dá)1200到l 400，致使附近煤層熾熱。第29頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202229

20、第一節(jié) 煤炭地下氣化原理2.還原帶氣流沿氣化通道繼續(xù)向前流動(dòng)，當(dāng)氣流中的氧已基本耗盡而溫度仍在800l 000以上時(shí)，二氧化碳與赤熱的煤相遇，吸熱并還原為一氧化碳CO2+C2CO。同時(shí)空氣中的水蒸氣與煤里的碳起反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣以及少量的烷族氣體：4C+3H2OCH4+3CO+ H2，這就是還原區(qū)。第30頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202230第一節(jié) 煤炭地下氣化原理3.干餾-干燥帶在還原反應(yīng)過(guò)程中，要吸收一部分熱量，因此氣流的溫度就要逐漸降低到700400，以致還原作用停止。此時(shí)燃燒中的碳就不再進(jìn)行氧化，而只進(jìn)行干餾，放出許多揮發(fā)性的混合氣體，有氫氣、瓦斯和其他碳?xì)浠衔铩＿@段稱(chēng)為干燥帶的

21、干餾部分。在干餾之后是脫水干燥?；旌蠚怏w此時(shí)仍有很高的溫度可氣化其中的水分，混合氣體干燥后，最后可得到：CO2，CO，O2，H2，CH4，H2S和N2的混合氣體，其中CO，H2，CH4等是可燃?xì)怏w，它們的混合物就是煤氣。第31頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202231第一節(jié) 煤炭地下氣化原理國(guó)家地點(diǎn)氣化劑出口煤氣主要成分/%熱值CH4H2COCO2N2O2kJ/m3前蘇聯(lián)安格蘭空氣1.81.917.617.94.57.517.22042.7580.30.431923570前蘇聯(lián)莫斯科近郊富氧65%1.935.015.328.116.20.26728.4美國(guó)佳懷明北空氣0.42010165037805

22、460中國(guó)頭山礦空氣0.36.36.414.34.618.53.916.445.5652.34.832515515中國(guó)馬莊礦空氣3.09.010201025203540600.00.242005250中國(guó)實(shí)驗(yàn)室空氣+水蒸氣0.92.010.621.712.254.14.612.829.557.201.1949438583第32頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202232第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)一、煤炭地下氣化方法氣化方法通?？煞譃橛芯胶蜔o(wú)井式兩種。無(wú)井式地下氣化是應(yīng)用定向鉆進(jìn)技術(shù)，由地面鉆出進(jìn)、排氣孔和煤層中的氣化通道，構(gòu)成地下氣化發(fā)生爐。避免了井下作業(yè)和有井式氣化的其它問(wèn)題，使煤炭地

23、下氣化技術(shù)有了很大提高。目前它己在世界上被廣泛采用。有井式氣化法需要預(yù)先開(kāi)掘井筒和平巷等，其準(zhǔn)備工程量大、成本高，坑道不易密閉，漏風(fēng)量大，氣化過(guò)程難于控制，而且在建地下氣化發(fā)生爐期間，仍然避免不了要在地下進(jìn)行工作。第33頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202233第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)無(wú)井式地下氣化法第34頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202234第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)二、無(wú)井式地下氣化法的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)無(wú)井式氣化法的準(zhǔn)備工作包括兩部分：即從地面向煤層打鉆孔和在煤層中準(zhǔn)備出氣化通道。從地面向煤層打鉆孔可以采用三種形式的鉆孔：垂直鉆孔、傾斜鉆孔和曲線鉆孔。根據(jù)煤層賦存條件的不同，

24、其生產(chǎn)工藝系統(tǒng)也有差異。對(duì)于近水平煤層和緩斜煤層，在規(guī)定的氣化盤(pán)區(qū)內(nèi)，先打好幾排鉆孔。鉆孔采用正方形或矩形布置方式，孔距2030 m。鉆孔沿煤層傾向成排地布置，每排鉆孔的數(shù)目取決于氣化站所需的生產(chǎn)能力。第35頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202235第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)按作業(yè)方式的不同，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)可分為兩種，即逆流火力作業(yè)方式和順流火力作業(yè)方式。(1)逆流火力作業(yè)方式首先貫通第一排鉆孔，形成一條點(diǎn)燃線。然后將第二排鉆孔與此點(diǎn)燃線貫通，貫通后即可進(jìn)行氣化。這種燃燒方式的特點(diǎn)是兩個(gè)鉆孔都按照下列順序起三種作用：貫通、鼓風(fēng)和排出煤氣。這種方式煤層的氣化方向與鼓風(fēng)和煤氣的運(yùn)動(dòng)方向相反，所

25、以稱(chēng)為逆流式火力作業(yè)方式。（2）順流火力作業(yè)方式第36頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202236第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)逆流火力作業(yè)方式第37頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202237第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)順流火力作業(yè)方式第38頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202238第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及生產(chǎn)工藝系統(tǒng)三、地下氣化效果的主要影響因素1、供氧量實(shí)驗(yàn)表明，供風(fēng)量越大，氣化劑含氧量越高，煤氣的熱值就越高。2、溫度與含水量 保持高溫是提高地下氣化強(qiáng)度的必要條件之。3、其他因素 氣化通道的長(zhǎng)度是影響氣化的另一個(gè)重要因素。第39頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202239第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及

26、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)氣化劑種類(lèi)生成氣體所占體積/%熱值/ kJm-3H2CH4COCO2O2N2空氣14.01.816.210.20.257.64229富氧空氣（O2，37%）21.02.522.115.50.238.75987富氧空氣（O2，48%）28.23.526.115.40.326.57645第40頁(yè)，共46頁(yè)。7/30/202240第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及發(fā)展方向煤炭地下氣化可以使埋藏過(guò)深或過(guò)淺不宜用井工開(kāi)采的煤層得到開(kāi)發(fā)，它不但改善了礦工的勞動(dòng)條件，而且氣化對(duì)地表破壞較小，沒(méi)有廢矸，還有利于防止大氣污染。煤炭地下氣化的經(jīng)濟(jì)效益較好，其投資僅為地面氣化站的1/21/3。一、無(wú)井式長(zhǎng)壁氣化法為了提高煤氣的質(zhì)星和產(chǎn)量，國(guó)外實(shí)