第二章关于煤炭的开采   生活中我们只知道怎样利用煤炭带来便捷,关于煤炭的开采你又知道多少?你知道怎么发现煤炭吗?煤炭作为人类在生活中必不可少的能源,我们应该认真的了解煤炭的开采技术,认识到什么是矿井开采,露天开采,以及煤炭的一些安全常识,做个煤炭知识家。   煤炭的性质   ※煤炭的物理性煤炭的一定化学组成和分子结构的外部表现是煤炭的物理性质,煤炭是由成煤炭的原始物质以及它的聚积条件、转化过程、煤炭化程度和风、氧化程度等因素所决定。其中包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。这里面,除去比重和导电性需要在实验室测定以外,其他特性根据肉眼观察就可以确定。煤炭的物理性质可以作为初步评价煤炭质量的依据,并用以研究煤炭的成因、变质机理和解决煤炭层对比等地质问题。   1颜色   煤炭的颜色是指新鲜煤炭表面的自然色彩,这是煤炭对不同波长的光波吸收的结果,呈褐色或者黑色。煤炭颜色一般随煤炭化程度的提高而逐渐加深。   2光泽   ※煤炭的光泽   煤炭的光泽是指煤炭的表面在普通光下的反光能力,通常呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤炭化程度越高,光泽越强;矿物质含量越多,光泽越暗;风、氧化程度越深,光泽越暗,一直到光泽完全消失。   3粉色   粉色煤炭指的是将煤炭砚成粉末的颜色或煤炭在抹上釉的瓷板上刻画时留下的痕迹,所以又称为条痕色,呈浅棕色或者黑色。一般是煤炭化程度越高,粉色越深。   4比重和容重   煤炭的比重又称作煤炭的密度,它是不包括孔隙在内的一定体积的煤炭的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤炭的容重又称煤炭的体重或者假比重,它是包括孔隙在内的一定体积的煤炭的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤炭的容重是计算煤炭层储量的重要指标。褐煤炭的容重一般大约在1.05~1.2,烟煤炭的容量大约为1.2~1.4,无烟煤炭的容量变化范围较大,可以为1.35~1.8。煤炭岩组成、煤炭化程度、煤炭中矿物质的成分和含量是影响煤炭比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下,煤炭的比重随着煤炭化程度的加深而增大。   5硬度   ※煤炭的硬度   煤炭的硬度指的是煤炭抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同,可以进一步把煤炭的硬度分为刻画硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤炭的硬度与煤炭化程度有关,褐煤炭和焦煤炭的硬度最小,约2~2.5;硬度最大的是无烟煤炭,接近4。   6脆度   煤炭的脆度指的是煤炭受外力作用而破碎的程度。成煤炭的原始物质、煤炭岩成分、煤炭化程度等都对煤炭的脆度有影响。在不同变质程度的煤炭里面,长焰煤炭和气煤炭的脆度较小,肥煤炭、焦煤炭和瘦煤炭的脆度最大,无烟煤炭的脆度最小。   7断口   煤炭的断口指的是煤炭受外力打击后形成断面的形状,在煤炭中常见的断口有贝壳状断口和参差状断口等。如果煤炭的原始物质组成和煤炭化程度不同,那么断口形状也各不相同。   8导电性   ※煤炭的导电性能煤炭的导电性指的是煤炭传导电流的能力,一般情况下用电阻率表示。煤炭的导电性与煤炭化程度密切相关。褐煤炭由于孔隙度大而电阻率低,烟煤炭是不良导体,由褐煤炭向烟煤炭过渡时,电阻率剧增。但是瘦煤炭阶段电阻率又开始降低,无烟煤炭阶段急剧降低,因而无烟煤炭具有良好的导电性。   知识窗   一般烟煤炭的电阻率随灰分的增高而降低,而无烟煤炭则相反。若煤炭层中含有大量黄铁矿,这也会使无烟煤炭电阻率降低。各种煤炭中,镜煤炭的电阻率比丝煤炭高。氧化煤炭的电阻率较低。   煤炭的化学组成很复杂,不过总结起来分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。   煤炭中含有的有机质主要是由由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。除此之外,还有极少量的磷和其他元素。煤炭里面有机质的元素组成,会随煤炭化程度的变化而有规律地变化。一般来讲,煤炭化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。只有硫的含量同煤炭的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时,氮不产生热量,通常以游离状态析出,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制造硫酸铵、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤炭中的有害元素。含硫多的煤炭在燃烧时生成的硫化物气体,不仅腐蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,而且还将含有硫和磷的煤炭用作冶金炼焦时,煤炭中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤炭燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤炭用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。   煤炭含有的无机质主要是矿物质和水分,它们的存在降低了煤炭的质量和使用价值,其中绝大多数是煤炭中的有害成分。   除此之外,还有一些稀有、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……,它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤炭中。这里面有些元素的含量,一旦达到工业品质或者可以综合利用的时候,就是重要的矿产资源。   通过元素的分析可以了解煤炭的化学组成以及它的含量;通过工业分析可以初步了解煤炭的性质、判断煤炭的种类和用途。煤炭的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。   1.水分   煤炭中的水分指的是单位重量的煤炭中水的含量。煤炭中的水分有三种状态,分别是外在水分、内在水分和结晶水。一般以煤炭的内在水分作为评定煤炭质的指标。煤炭化程度越低,煤炭的内部表面积越大,水分的含量就越高。水分对煤炭的加工利用是有害的。在煤炭的贮存过程中,它能加速风化、破裂,甚至于自燃;在运输的时候,水分会增加运量,浪费运力,增加运费;炼焦时,它消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,降低生产效率;燃烧时,它降低有效发热量;在高寒地区的冬季,它还会使煤炭冻结,造成装卸困难。只有在压制煤炭砖和煤炭球时,才需要适量的水分,因为它能帮助定型。   2.灰分   煤炭的灰分指的是煤炭在规定条件下完全燃烧之后剩下的固体残渣。它是煤炭中的矿物质经过氧化、分解而来的。灰分对煤炭的加工利用极为不利。灰分越高,热效率越低。燃烧的时候,熔化的灰分还会在炉内结成炉渣,影响煤炭的气化和燃烧,同时造成排渣困难;炼焦的时候,灰分全部转入焦炭,降低了焦炭的强度,严重影响焦炭质量。煤炭灰成分十分复杂,成分直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤炭,在燃烧和气化时,会给生产操作带来许多困难。因此,在评价煤炭的工业用途的时候,对灰成分进行分析、测定灰熔点是必需的。   3.挥发分   煤炭的挥发分指的是煤炭里面含有的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤炭进行分类的主要指标,并被用来初步确定煤炭的加工利用性质。煤炭的挥发分率与煤炭化程度有密切关系,煤炭化程度越低,挥发分越高;随着煤炭化程度加深,挥发分逐渐降低。   4.固定碳   煤炭的固定碳指的是在测定煤炭的挥发分的时候,它是煤炭中不挥发的固体可燃物,可以用计算方法算出。所以说,根据焦渣的外观特征,可以定性地判断煤炭的黏结性和工业用途。   1.什么是煤炭的物理性质?   2.什么是煤炭的化学性质?   3.怎样有效的利用煤炭呢?   煤炭的工艺   煤炭是由腐泥或者泥炭转变形成的,是泥炭或腐泥没入水中后,不断被上层沉积物覆盖,受到压力和温度作用,并经过一系列化学与物理变化而形成的有机生物岩。   ※煤炭的工艺性能   煤的加工工艺性能有很多,结合目前水泥工业的实际用煤情况及水泥企业对煤的破磨加工,这里重点分析煤的机械强度、硬度、可磨性和磨损性。   1.煤炭的机械强度   ※煤炭的机械强度   与其他的非金属材料一样,当煤炭受到外力的作用时,比如破碎、粉磨和研磨设备的部件与介质的冲击、挤压、搓揉等,它的颗粒形态、大小会发生变化,如表面积增加,颗粒产生新的裂缝的现象反映出煤炭的机械强度。煤炭的机械强度是指规定粒度的块煤,从一定的高度自由落体到专用试验钢板上的抗破碎能力。试验用块煤粒度为60~100毫米,落体高度为2米。煤炭的机械强度与其含有的矿物数量及其结构和抗断裂能力有直接的关系。所以,水泥企业可以把煤炭的机械强度作为选择破磨设备及耐磨部件的一个条件。   2.煤炭的显微硬度   煤炭显微硬度的试验方法与某些材料的显微硬度试验方法差不多。煤炭显微硬度同煤炭含有的高塑性物质的数量等因素有关,比如褐煤中富含高塑性的腐殖质,它的显微硬度很低,但是它表现出很高的韧性,给破磨带来了很大困难,特别是不易细磨,但它对耐磨部件的磨损相对较低。显微硬度与煤的可磨性呈现一定的连带关系,通过显微硬度可初步推测煤的可磨性。   3.煤炭的可磨性   煤炭的可磨性说的是煤炭被粉碎成细粉的难易程度。煤炭的可磨性受煤炭的种类、水分含量和煤中矿物质的成分、组织结构以及分布状态的影响。测定可磨性有两种方法:前苏联的全苏热工研究所(BTN)法和美国的哈特格洛夫法。我国现在使用后者,记为HGI(哈氏可磨性指数)。其计算公式如下:HGI=13+693W,W是指通过0071毫米方孔筛的煤样质量,单位是克。由上式可知,HGI值越大,煤炭越好磨。   煤炭的灰分对煤炭可磨性的影响与煤炭的种类有关,当灰分为5%左右的时候,难磨的、中等的和易磨的煤炭的可磨性指数HGI差别很大;但是随着灰分的增长,可磨性指数HGI的差别逐步缩小。当各类煤炭灰分含量达到70%左右时,可磨性指数HGI趋近75。煤炭灰分对可磨性的特殊影响,应当引起水泥企业在设备选型和生产管理时的注意。   除此之外,煤炭里面的水分对其可磨性的影响也很大,如果水分高了,可磨性就会下降。   4.煤炭的磨损性   煤炭在运输、加工和使用的过程中,对金属耐磨部件的磨损,可以认为是煤炭的磨损性。以磨损指数来表示磨损程度,磨损指数记为AI。   煤炭的可磨性指数HGI和磨损指数AI之间不存在显著的关系,前面指的是煤炭被粉碎的难易程度,后者指的是煤炭被粉碎的时候对设备耐磨部件的磨损程度。   被粉磨煤的可磨性和磨损性是设计制造粉磨设备的基础,也是操作管理中必须要关注的问题。如果煤里面含有的杂物灰分高且含有难磨矿物,也就是要求粉磨煤粉的细度值越小,则粉磨装置的功耗和耐磨部件的磨损率越高。   立式辊磨在粉磨煤粉的时候,兼有挤压摩擦磨损和冲刷磨损。挤压磨损主要发生在粉磨部件表面受到压力以及产生滑移时物料和部件之间的摩擦,冲刷磨损主要发生在气流携带粉尘所及之处。前者就像立式辊磨的磨辊、磨盘衬板,后者好比喷口环。立磨壳体选粉机部件和进出口管等这种固体摩擦产生的磨损会导致设备出力下降,其现象是衬板的工作面磨损、变形和变薄,直接影响粉磨能力。受到磨损或磨损达到一定程度的部件要进行更换。近年来采用的堆焊修复技术,延长部件的使用寿命可以达到20 000小时,与整体更换耐磨部件相比,金属磨损度大大降低。   知识窗   磨损量受到很多因素的影响,如物料的可磨性、磨损性,形成料床的自然属性(如粒度、水分等),所用设备的技术性能和操作参数,磨内风速、负荷、速度(相对速度和绝对速度),辊盘间隙,料床厚度,磨辊和磨盘的接触方式、接触面积以及设备结构(有无内置选粉机、进料管等)和工艺流程(有无外循环)等等,这些因素都会直接或间接地对磨机的利用效率和易磨件寿命产生影响。对立式辊磨的磨损分析的方法,同样适用于立式辊磨粉磨水泥生料、熟料、矿渣和煤粉的磨损机理分析。   1.煤炭开采出来就能够使用吗?   2.煤炭的燃点是不是很高?   3.为什么煤炭需要加工呢?   露天开采和矿井开采   把煤层上面的表土和岩石(覆盖层)移开,开采显露的煤层。这种采煤方法,通常叫做剥离法开采,因为露出地面的煤已开采殆尽,必须剥离表土,使煤层显露出来。这种方法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适,许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。   ※露天开采   知识窗   在欧洲,褐煤矿广泛利用露天开采,在美国,大部分无烟煤和褐煤亦用此法。露天开采用于地形平坦、矿层作水平延展、能进行大范围剥离的矿区最为经济。当矿床地形起伏或多山时,采用沿等高线剥离法建立台阶,其一侧是山坡,另一侧几乎是垂直的峭壁。露天开采使地面受到损害或彻底的破坏,因此应采取措施,重新恢复地面。美国有几个州和联邦政府的法律规定了恢复土地的措施,现在许多采掘企业已自愿执行这些规定。   ※矿井开采   ※煤炭开采对于埋藏太深的不适合用露天开采的煤层,可用3种方法取得通向煤层的通道,也就是竖井、斜井、平硐。   竖井是一种从地面开掘可以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井,从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下,把开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓里,再装入竖井箕斗,最后从井下提升上来。   斜井是用来开采非水平煤层或者是从地面到达某个煤层或者多煤层之间的一种倾斜巷道,斜井中装有用来运煤的带式输送机,人员和材料用轨道车辆运输。   平硐是一种水平或者接近水平的隧道,开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处,通常随着煤层开掘,它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。   知识窗·怎样预防矿井火灾?·   矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾,是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾,也叫矿井火灾。   矿井火灾的发生原因,按其热源可分为内因火灾和外因火灾。   内因火灾是由煤炭自燃而引起的火灾。它经常发生在采空区、停采线、断层、煤柱等旧煤区,掘进冒顶处或封闭不严的旧采区内。   外因火灾是指由外部火源,如明火、电缆着火、电气设备产生的电弧火花、瓦斯或煤尘爆炸,以及放炮等而引起的火灾。一般来说,在电气化程度较低的中、小型煤矿,大多火灾数外因火灾是由于使用明火或违章爆破等引起的。在机械化、电气化程度较高的矿井,则大多火灾是由于机电设备管理维护不善,操作使用不当,设备运转故障等原因引起的。随着矿井电气化程度的不断提高,机电设备引起外因火灾的比重也有增长的趋势。在井下吸烟、取暖、违章放炮、电焊及其他原因,引起的外因火灾,也时有发生。   外因火灾大多容易发生在井底车场、机电硐室、运输及回采巷道等机械、电气设备比较集中,而且风流比较畅通的地点。这类火灾一般发生得比较突然,发展速度也快。一个小火源,稍有疏忽,火势就可能蔓延、扩大到很大的范围。如果发现不及时,处理方法不当,或是行动措施不果断,会给矿井带来严重损失甚至发生惨痛的人身伤亡事故。   1.矿井开采和露天开采的区别是什么?   2.矿井开采的危害有哪些呢?   3露天开采对环境有什么影响呢?   瓦斯爆炸的原因与防范   ※瓦斯爆炸在煤炭开采过程中,多种灾害事故时有发生。但是像一次死亡10人以上这样的特大事故,绝大多数是由于瓦斯爆炸,这类事故占特大事故总数的70%左右。本文对煤矿瓦斯爆炸事故发生的各方面原因都进行了分析,探讨了有效防止瓦斯爆炸事故发生的措施,这对于推动煤矿安全生产形势的根本好转有一定的借鉴意义。   在我国的能源工业中,煤炭占我国一次能源生产和消费结构的70%左右,预计到2050年还会占到50%以上。因此,在相当长的时期内,煤炭仍将是我国的主要能源。目前,国家对煤炭工业发展提出了更高的要求,所以煤炭企业必须加强安全生产,确保煤炭工业持续、稳定、健康发展。在煤炭开采过程中,瓦斯煤尘爆炸、火灾、透水、顶板冒落、煤与瓦斯突出、冲击地压、中毒和窒息等多种灾害事故时有发生。从每年的事故统计来看,在煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中,绝大多数是由于瓦斯爆炸引起的,大约是大事故总数的70%左右。目前,在我国国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井,其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44%。因此,预防、控制瓦斯爆炸事故,是实现煤矿安全生产的关键。瓦斯防止是煤矿安全工作的重中之重,必须采取有力措施,有效防止煤矿重特大瓦斯事故的发生,以确保煤矿的安全生产。   矿井瓦斯的爆炸必须具备以下3个条件:①瓦斯浓度高。当空气中的瓦斯浓度到了5%~16%的时候,就达到爆炸浓度,也称爆炸界限。在瓦斯浓度低于5%时,由于参加化学反应的瓦斯较少,不能形成能量积聚,所以不会爆炸;浓度在5%~95%的时候,瓦斯威力逐渐增强;在浓度为9.5%时,因为空气里面的全部瓦斯和氧气都能参加反应,所以这时的爆炸威力最强。②一定的引火温度。点燃瓦斯所需的最低温度,称为引火温度。在空气中瓦斯的引火温度是650℃~750℃。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的金属表面和爆破等都能引起瓦斯爆炸。③氧气的浓度高。氧气的作用是助燃,当空气里面的氧气浓度超过12%的时候,瓦斯就能爆炸,这是最容易获得的条件,因为在正常通风风流中氧气的浓度通常大于20%。   ◎煤矿常见的瓦斯爆炸原因   ※某矿发生瓦斯爆炸   装备不完善、管理不落实、矿井安全装备配置不足和“先抽后采,监测监控,以风定产”方针没有得到完全落实是造成瓦斯爆炸的常见原因。很多煤矿发生特大瓦斯事故都是因为没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也不能有效发挥作用。除此以外,瓦斯爆炸事故的发生,是因为管理上存在缺陷而造成某些作业人员的违章失职。   企业职工安全意识淡薄,文化素质较低。根据有关数据分析,很大一部分的煤矿瓦斯爆炸都是因为工作人员的违章操作造成的,而且绝大多数瓦斯事故都是由于“三违”引起的。煤矿的很多职工文化程度低,没有经过正式安全培训就下井,通常采用师带徒的方式参与采掘等作业,缺乏基本的安全生产知识,不懂通风安全管理和操作规程,思想麻痹,违章作业,冒险蛮干现象严重。   瓦斯积聚指的是采掘工作面以及其他的地点,体积大于05立方米的空间里积聚瓦斯浓度达到或者超过2%的现象。造成瓦斯爆炸的根本原因是瓦斯积聚。造成瓦斯积聚的原因很多,主要有:矿井主通风机供风能力不足或通风系统不合理造成矿井缺风;掘进工作面或其他需单独供风的巷道,因局部通风机、风筒原因使得瓦斯积聚;采煤工作面上隅角和采空区瓦斯积聚;巷道变形、调节风门故障等造成通风不良。   知识窗   引爆火源的现象仍然存在于个别煤矿中。如有的矿井仍有明电、明火下井导致井下电气设备失爆的现象,甚至有的电工不懂技术或不负责任,拆除或损坏了防爆密闭圈,造成了失爆。煤矿井下引爆瓦斯的火源主要有:爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。   ◎防止瓦斯爆炸的措施   优化通风网络以及通风系统,防止瓦斯积聚。合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施,瓦斯防治工程与采掘工程,必须同时设计,超前施工,同时投入使用。采煤工作面必须保持风路畅通,每一个掘进工作面必须有合理的进风和回风路线,避免形成串联通风。除此以外,在采煤过程中,采煤工作面回风隅角容易积聚瓦斯,所以应该及时有效地处理该区域积聚的瓦斯。处理的方法有:挂风障引流法、风筒导风法、移动泵站抽放法、尾巷排放瓦斯法、液压局部通风机吹散法。   矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当有火源产生或者发现瓦斯异常,应该马上采取措施防止爆炸事故的发生。我国目前开发了KJ系列矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。按照国家煤矿安全监察局要求,所有矿井均要求安装矿井安全综合监控系统。安全监控系统的应用,为煤矿的安全生产做出了很大的贡献,但决不能替代专职安全检测人员的井下现场检测。   强化安全生产检查要侧重检查人们在井下作业中,违章敲打矿灯、违章放炮、违章用电、把火种带入井下等具有导致瓦斯爆炸事故的异常行为,另外要侧重检查瓦斯抽放、通风管理、瓦斯监测、电气设备防爆等,并要做到改变异常,达到安全生产的客观要求,从而制止瓦斯爆炸事故的发生。   各企业要强制执行全员安全培训工作。首先,企业领导干部要进行安全生产培训,做到懂技术、懂经营管理、懂安全生产法规,学会按煤矿生产规律办事,严格执行“安全第一、预防为主”的安全生产方针,一定要做到“责任明确,制度完善,执行有力,监督严格”。除此之外,工人是第一生产者,只有通过生产技术和安全培训,提高煤矿工人的技术素质、应变能力、安全意识和自我保护能力,才能杜绝违章作业、冒险蛮干和避免瓦斯事故的发生。   ※煤炭井的工人煤炭企业应积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略,依靠科技的不断进步,实现采煤采气一体化、地面与井下抽放一体化,瓦斯抽放和利用一体化;积极开展松软突出煤层水平长钻孔打钻技术、低透气性煤层快速高效增透强化抽放技术、地面钻孔钻进固孔技术等关键技术攻关研究;加快巷道瓦斯涌出特征、声发射监测技术、电磁辐射监测技术等工作面非接触连续预测及预警技术研究进度,并将信号并入矿井安全监测系统,实现连续监测技术的创新性研究。通过工艺技术攻关研究,实现瓦斯综合治理的技术突破。   瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作中的一个重要系统工程,煤炭企业除了使用完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应该加强安全管理和安全监督,重视员工安全意识的培养。在生产实践中,我们应该不断的研究、探索,进行防范和治理,保证煤矿的安全生产。煤矿企业要加大瓦斯管理投入,拿出资金,进行瓦斯治理与监控及其他安全问题的研究,从而达到科学合理的防治措施,促使煤矿安全状况得到改善。此外,瓦斯还是一种可利用的资源,相信科学研究工作者一定可以把目前单纯的瓦斯灾害防治逐步转变为瓦斯治理和开发利用相结合的产业体系。   ◎煤尘爆炸原因及所需条件   煤是可燃物质,当它破碎成细小颗粒后,表面积大大增加,氧化能力显著增强。受热时,单位时间内能够吸收更多的热量,在较低的温度(300℃~400℃)下,就能放出大量的可燃性气体,聚集于尘粒的周围。这类可燃性气体一经与空气混合便可在高温作用下吸收能量,形成一定数量的活化中心。如果这时氧化反应放出的热量能够有效地传播给附近的煤尘,那么这些煤尘也就迅速变热分解,跟着燃烧起来。此种过程连续不断地进行,氧化反应越来越快,温度越来越高,活化中心越来越多,达到一定程度时,便能发生剧烈的爆炸。   煤尘爆炸必须具备下列三个条件:   (1)煤尘本身具有爆炸性。煤尘的爆炸性与挥发分含量有关,同样情况下,挥发分含量高的煤,爆炸性强。   (2)煤尘必须悬浮于空气中并达到一定浓度。根据试验,我国煤尘的爆炸下限浓度:褐煤为45~55克/立方米;烟煤为110~335克/立方米。上限浓度一般为1 500~2 000克/立方米。   (3)有一个能点燃煤尘爆炸的高温热源。其引燃温度变化范围较大,一般为700℃~800℃,有时达1 100℃。   1.为什么瓦斯会爆炸呢?   2.怎样预防瓦斯爆炸?   3.瓦斯爆炸会造成什么样的危害呢?   煤炭矸石以及利用   ※煤炭矸石煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石包括巷道掘进过程中的掘进矸石,采掘过程中从顶板、底板以及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。   矿业固体废物是洗煤厂的洗矸、煤炭生产中的手选矸、半煤巷和岩巷掘进中排出的煤和岩石以及和煤矸石一起堆放的煤系之外的白矸等的混合物。煤矸石发热量一般为800~1 500卡/克,其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。组成它的化学成分百分率为:SiO2为52~65;Al2O3为16~36;Fe2O3为2.28~14.63;CaO为0.42~2.32;MgO为0.44~2.41;TiO2为0.90~4;P2O5为0.007~0.24;K2O+Na2O为1.45~3.9;V2O5为0.008~0.03。煤矸石的分类方法很多,从煤矸石作为充填物料的工程应用角度,其分类方法主要有以下几种:   ①按照煤矸石自燃性质划分为可燃煤矸石和不可燃煤矸石。可燃煤矸石又进一步划分为已燃煤矸石、半燃煤矸石和未燃煤矸石三种。资料分析表明,煤矸石的物理力学性质与煤矸石的燃烧程度有很大关系,已燃煤矸石危险性最小,粒度均匀,利用方便,而半燃煤矸石利用较为困难。   ②按照煤矸石来源可划分为掘进矸石和洗选矸石两大类。掘进矸石即通常所称的“矿井白矸”,它主要是由煤矿巷道掘进中产生的大量岩块组成。洗选矸石一般是由工作面采出的夹矸以及小量的顶底板岩石经原煤洗选分离后排出,通常称为“黑矸”。掘进矸石的力学性质最优,而洗选矸石较均匀,且含水量较大。   ③按照煤矸石风化程度划分为未风化、微风化、中等风化及完全风化等,风化是煤矸石的普遍特性,风化程度取决于煤矸石的成分、煤矸石暴露时间的长短及大气气候条件。   ④按照煤矸石化学组成或者矿物组成划分。这类分类方法主要用于煤矸石的加工利用方面。根据上述分类,本次研究选用开滦唐山矿新排放的掘进和洗选矸石两大类作为试验的样本。   ※煤炭矸石的陶粒   ◎煤矸石回收用途   弃置煤矸石不用,占用大片土地。煤矸石中的硫化物析出来或者浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃以致于发生火灾,或在雨季崩塌,淤塞河流造成灾害。中国积存煤矸石达10亿吨以上,每年还将排出煤矸石1亿吨。为了消除污染,从20世纪60年代以来,很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。   煤矸石利用途径有以下几种:①用于发电:主要用洗中煤和洗矸混烧发电。中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2 000大卡)发电。炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂,所用中煤和矸石的混合物,一般每公斤发热量为3 500大卡,火力不足时,用重油助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起,以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。测试煤矸石的发热量应使用专门的仪器进行,微机量热仪可以满足发热量的测试。②回收煤炭和黄铁矿:通过简易工艺,从煤矸石中洗选出好煤,通过筛选从中选出劣质煤,同时拣出黄铁矿,或从选煤用的跳汰机──平面摇床流程中回收黄铁矿、洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料,洗矸可作建筑材料,黄铁矿可作化工原料。③制造建筑材料:代替黏土作为制砖原料,可以少挖良田。烧砖时,利用煤矸石本身的可燃物,可以节约煤炭。煤矸石可以部分或全部代替黏土来生产普通水泥。自燃或人工燃烧过的煤矸石,具有一定活性,可作为水泥的活性混合材料,生产普通硅酸盐水泥(掺量小于20%)、火山灰质水泥(掺量20%~50%)和少熟料水泥(掺量大于50%)。还可直接与石灰、石膏以适当的配比,磨成无熟料水泥,可作为胶结料;以沸腾炉渣作骨料或以石子、沸腾炉渣作粗细骨料制成混凝土砌块或混凝土空心砌块等建筑材料。英国、比利时等国有专用煤矸石代替硅质原料生产水泥的工厂,煤矸石可用来烧结轻骨料。   知识窗   日本于1964年用煤矸石作主要原料制造轻骨料,用于建造高层楼房,建筑物重量减轻20%。用盐酸浸取可得结晶氯化铝。浸取后的残渣,主要为二氧化硅,可作生产橡胶填充料和湿法生产水玻璃的原料。剩余母液内所含的稀有元素(如锗、镓、钒、铀等),其含量决定其提取价值。此外,煤矸石还可用于生产低热值煤气,制造陶瓷,制作土壤改良剂,或用于铺路、井下充填、地面充填造地。在自燃后的矸石山上也可种草造林,美化环境。   煤矸石的主要成分为Al2O3、SiO2,除此之外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石作为燃料可以化铁、烧锅炉、烧石灰和回收煤炭。   生产水泥:生产特种水泥、生产普通硅酸盐水泥、生产无熟料水泥。生产建筑材料:煤矸石烧结砖,质量较好,颜色均匀;煤矸石生产轻骨料,轻骨料是为了较少混凝土的相对密度,而多选用一类多孔骨料;生产煤矸石棉,它是以煤矸石和石灰为原料,经高温融化,喷吹而成的一种建筑材料。生产化工产品:制结晶三氯化铝,它以煤矸石和化工工业副产盐酸为主要的原料,经过破碎、焙烧、磨碎、酸浸、沉淀、浓缩结晶和脱水等生产工艺而制成,是一种新型的净水剂;制水玻璃;生产硫酸铵,它是煤矸石内的硫化铁在高温下生产SO2,再氧化而生产SO3,遇水生产硫酸,并且与氨的化合物结合而形成的。   ◎煤矸石工业的发展   矸石来源   从煤炭的开采情况来看,中国每年生产1亿吨煤炭,排放的矸石有大约1 400万吨左右;从煤炭洗选和加工来看,每洗选1亿吨炼焦煤排放矸石量2 000万吨,每洗1亿吨动力煤,排放矸石量1 500万吨。2005年,国内各类煤矿生产煤炭1 045亿吨,洗煤385亿吨,排放矸石量19~20亿吨。因而,在全国国有煤矿中,现有矸石山1 500余座,堆积量30亿吨以上,这占到了中国工业固体废物排放总量的40%以上。   利用的必要   煤矸石的大量堆放,不只是压占土地,影响了生态环境,矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水,而且煤矸石里面含有一定的可燃物,在适宜的条件下发生自燃,排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体,污染大气环境,严重影响矿区居民的身体健康。比如辽宁本溪矿区曾发生过因为矸石自燃而造成人员中毒死亡的事故。保护环境是中国的基本国策,随着国家环保执法力度的不断加大,人们对环境质量要求的提高,解决煤矸石污染环境问题就显得越来越重要,煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分,变废为宝,解决污染的有效途径。   (一)煤矸石对环境的危害   ※煤矸石的危害※煤矸石的危害   煤矸石主要是由炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、砂岩等岩石组成的混合物。它的矿物组成主要有高岭石、长石、黄铁矿、伊利石、蒙脱石、方解石、水铝石和少量稀有金属矿物,元素组成多达数十种。尽管煤矸石的成分复杂,但绝大多数煤矸石除含少量炭质外,主要以硅、铝为主,除此之外是硫、铁、钙、镁、钠、磷、钛等元素。   按照煤矸石的来源可以分为掘进矸石和选煤矸石两大类。煤层结构和厚度的变化、采煤方法和选煤工艺的不同,对煤矸石的排放量有直接影响,一般大约占到煤产量的10%~20%。由于煤矸石来源不同,它的成分和性质变化很大。比如,煤矸石的灰分一般在70%~85%,最高可以达到90%以上;固定碳含量一般在5%~25%;发热量一般在3.3~6.3兆焦/千克。煤矸石的硫含量与原煤硫含量密不可分,例如,开采华北地区太原组煤层排出的矸石和西南地区龙潭组煤层排出的矸石相比,含硫量就较高,个别的可以达到8%~16%。   煤矸石废弃、堆积对于环境的危害非常大:侵占大量土地,影响生态,破坏景观;矸石山的淋溶水(酸性水)污染地下水源和江河,危害农作物和水产养殖业;由于煤矸石有硫化铁和含碳物质存在,还会发生自燃,排放大量烟尘,严重污染大气,损害人体健康,抑制植物生长,腐蚀建筑物结构;个别煤矸石山还有发生爆炸和崩落事故的隐患,这对矿区的安全构成严重威胁。   我国不仅是世界产煤大国,也是煤炭消费大国。目前全国历年累计堆放的煤矸石约43亿吨,规模较大的煤矸山有1 600多座,占用土地约1.5万公顷。2004年煤炭产量达到19.56亿吨,按煤产量10%的低排矸量计算,当年排放煤矸石就达1.96亿吨。今后煤炭产量还将逐年增长,排矸量也在逐年增加,加上以往积存的煤矸石,其数量相当巨大。因此,充分利用煤矸石已是一个刻不容缓、亟待需要研究解决的重要社会问题。   (二)煤矸石的利用途经   怎样将煤矸石变废为宝?国内外已经开发出许多利用途径。煤矸石利用的基本原则是在查明煤矸石性质的基础上,进行区别对待,使其物尽其用,并且将各种利用途径都结合起来,形成具有一定开发规模的综合利用系统,从而获得最佳的经济效益。根据我国的实际情况,它的用途大体上有五个方面:   1煤矸石发电。含炭质较多、发热量较高的煤矸石,可用作流化床和循环流化床发电。   2从煤矸石中提取硫精矿和其他化工产品。   3煤矿井下充填。在逐步改革采煤工艺的基础上,运用煤矸石在井下直接充填采空区或者在地面经加工后充填井下采空区。   4.生产煤矸石砖、水泥和轻质骨料等建筑材料。   5.煤矿地面塌陷区充填、复垦造田和铺路。   1.煤炭矸石是什么呢?   2.煤炭矸石的作用是什么呢?   3.煤炭矸石是有害物体吗?   采煤炭与环境   ※采煤炭※开采煤炭引起水位下降示意图   煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题日益加剧,其中主要表现在以下几个方面:   1.地层错动与地表下沉   由于煤矿井下需要对水进行大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意地采挖和破坏,最终导致地层错动,地表下沉。   2.地面水下跌   由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌。   3.地面水受到污染   矿井废水中悬浮物等污染物的浓度相对比较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大。据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测,发现其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升,硫酸根离子浓度高达2 500毫克/升,最低PH值仅为2.7。这类矿井废水如果不经过处理就外排,就会严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,从而造成土壤板结,对农作物影响很大。   ※煤矿开采造成水污染   4.煤矸石占地及风化污染问题   煤矿排出的煤矸石一般都会就近堆放,随着堆存量的逐渐增长,堆场的占地面积也逐年扩大。   5.对森林植被的破坏   ※煤炭开采对森林的破坏   煤炭开采需要大量木材,按照每万吨煤炭产量平均消耗木材150立方米来计算,全市仅仅煤炭开采业一年就需要消耗木材大约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,这在客观上助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调。同时,由于地下水位的下降,地表含水层含水量减少,地上的植被生长也会受到影响。   6.二次扬尘污染问题   煤炭有相当一部分都靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭因此丢失,也使得街道煤尘飞扬。   为有效的防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿矿区的生态环境逐步进入良性循环的发展轨道,提出以下对策建议:   一、加强矿井废水和区域环境综合治理   (一)对目前的废水治理设施进行改造,对已经老化的、损坏的废水治理设施设备进行修复、改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放。   (二)对于部分废弃矿井外排的废水进行治理。部分煤矿虽然已经停止了采煤,但是仍然有矿井废水(俗称老窿水)外排。主要是因为部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境。所以,对部分的废弃矿井外排废水必须进行治理,修建沉淀池,井投加石灰等药剂,经中和、反应、沉淀处理后,再达标外排。   (三)对一些环境污染和生态破坏严重的地区进行综合治理,一是对于堵塞的河道进行清淤疏浚、护岸;二是做好水保工程,一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等。   二、搞好煤矸石的综合利用   (一)提高煤矸石发电的综合利用量   煤矸石发电以循环流化床锅炉为主要炉型,加入石灰石或白云石等脱硫剂,可降低烟气中硫氧化物和氮氧化物的产生量。通常情况下使用的燃料热值应在12 550千焦/千克以下,产生的热量既可以发电,又可以用作采暖供热,燃烧后的灰渣具有较高的活性,是生产建材的良好原料。这部分煤矸石以选煤厂排出的洗矸为主。   (二)利用煤矸石代替黏土制砖   利用煤矸石全部代替黏土,这样既可以降低能耗,又能够减少生态破坏,是大宗利用煤矸石的主要途径。企业可以利用现有国家政策,采取控制、取缔黏土制砖,鼓励综合利用煤矸石制砖的方式进行,可以把现有煤矸石制砖能力从16万吨提高到百万吨。   (三)利用煤矸石回填处置   1.煤矸石回填采矿区   利用煤矸石回填采矿区,既可减少煤矸石占地,又可减少煤矸石对环境的污染。一般用于回填的煤矸石以石灰岩和砂岩为主。   2.煤矸石作工程填筑材料   煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等区的建筑工程用地,或者用于填筑铁路和公路路基等。   三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作   (一)实施封山育林、人工造林,采取植草和补林方式,提高地表涵养水源、保持水土的能力。   (二)对短期内暂没有办法消化的煤矸石,制定切实可行的被保护规划、方案和措施。宜草则草,宜林则林,做好煤矸石堆场的覆土植被保护工作。   ◎如何减少煤矿机电事故   煤矿生产中发生机电事故的原因   1.设备陈旧老化   煤矿设备的投入必须成套,而且必须配套,所以一次性投入的资金数目相当大。由于投入不足,致使煤矿机电设备更新速度较慢,设备相对老化。另外,煤炭行业的设备制造工艺设计、原材料、加工制造及检测手段等综合配套能力较低,加之与涉及的材料、电子、液压及机械零配件等行业的能力不相匹配,导致煤炭行业整体装备相对落后,设备维护工作量大。   2.设备造型不合理   我国煤矿生产设备品种少、水平低、质量差,特别是高新技术产品和机械基础产品还不能满足煤炭工业迅速发展的要求,比如液压支架、采煤机、掘进机、重型刮板输送机等都是在引进技术基础上完成的,对我国煤炭工业发展的现状要有一个适应的过程。另外,机电设备的选型要求配套化,对不同的地质条件、使用人员及管理水平等要有较强的适应性。肥城矿业集团公司曹庄矿上马的第一套国产智能化综采设备,由于设备选型上的缺陷以及与该矿地质条件、运输能力、管理能力等方面不相匹配,其功能只发挥了70%~80%。   3.设备检修不到位   如今,正规煤矿大多采用了采煤机、运输机、掘进机、支架等一系列先进采掘设备,逐步由机械化向自动化迈进。长时间运行和在设备运行当中职工操作的失误都会引起设备的损坏,这就要求对设备检修必须做到认真、细致、全面。现在的维修人员整体业务素质较差,再加上设备陈旧,本身维修工作量很大,所以对设备的检查维修只能是哪坏修哪,年检月检工作很难进行下去。据统计,发生的机电设备事故约有75%~80%是由于操作不规范、检修不到位而造成的。   4.配件规格和质量不过关   目前我国生产煤矿设备配件的企业结构小而散,对于配件的尺寸、规格、材料、性能没有统一标准,90%以上不相匹配。各个厂家所生产的配件在细节上存在差异,更有一些小厂家为了自身利益偷工减料,影响了机电设备的正常运行和检修。   5.管理存在漏洞   特种作业人员安全意识淡薄、麻痹大意,违反“三大规程”及有关安全规定,违章指挥、违章操作时有发生。由于企业不能按照要求定期对机电设备操作人员和维修人员进行必要的技术培训,导致难以落实终端责任。   减少煤矿机电事故的对策   (1)加强特殊工种的用工制度管理。由于煤矿机运工种的技术性较强,因此要由思想端正、技术全面的工人来担任,尽量少用或不用临时工。除特殊情况外,特殊工种人员不能随意调换。另外,要严格考核发证,定期对特殊工种人员进行培训,做到人人持证上岗。   2)加强思想教育工作。通过各种途径加强引导教育职工,明确事故的危害性,消除安全侥幸心理,增强安全意识。   ①建立典型事故案例教育展室,定期对职工开放,用生动的案例教育职工;   ②用典型说教的方式,教育职工认清“三违”的危害,强化职工安全防范意识;   ③特别要注意了解掌握职工的思想和生理状态,因地制宜,因人而异加以监护,防止因不安全心理因素而造成突然事故的发生。   (3)加强职工的安全业务培训工作。   减人提效后,以岗定人,需根据新的形式采取新的对策:①建立竞争机制,例如对技术工种和管理人员采取竞争上岗,对所有职工都采用岗位技能工资,划分工资等级,引导职工自发学习安全业务知识;②每隔一定时期组织职工进行技术比赛,对优胜者给予重奖,以调动职工学技术、学业务的积极性,提高他们的业务技术素质,促使他们在岗位上干标准活、上标准岗,按照《煤矿安全规程》进行作业;③采用“三结合”的培训方式,即业余培训与脱产培训相结合,以业余培训为主;全员培训与重点培训相结合,以重点培训为主;内部培训与外部培训相结合,以内部培训为主。对新工人、新岗位、新技术要进行强化培训,全面提高职工的安全业务素质。   (4)努力加强矿井质量标准化管理。实践证明,矿井质量标准化工作的投入,能得到十几倍甚至几十倍的效益产出。要把这项工作当作一项常规化的工作来抓,要由静态达标向动态达标转变,由重结果向重过程转变,实现生产全过程达标。   (5)加强安全工作力度,向管理要安全。实践证明,要抓好安全工作,离不开有效的监督,监督不到位或流于形式,是导致事故的重要原因。因此,必须强化监督制约机制,充分发挥现场机电管理人员的作用;同时,必须坚持行之有效的安全管理制度,特别是要建立和完善各级领导和业务部门的安全生产责任制和工人的岗位责任制,明确每个人的岗位职责。另外,采取安全资金激励机制,通过经济杠杆,严格考核、落实奖惩制度,从而促进各项安全管理制度的落实。   (6)贯彻落实执行好上级安全技术政策、规定、指令,定期对机电设备的安全保护装置进行检查、试验,排查、治理好机电设备中存在的隐患。   (7)认真执行好矿井机电质量标准化检查验收制度,坚持旬检查、月验收制度,严格按标准逐项检查验收。   (8)认真落实好安全第一的方针。严格执行好煤矿三大规程,坚持装备、管理、培训并重的原则,切实加强对煤矿机电安全技术管理,严防机电事故的发生,确保煤矿的安全生产。   ※煤炭开发对环境的影响   煤炭的开采与利用过程会对环境产生一定的影响,而我国的能源结构以燃煤为主,这种局面在近期内不会发生根本性的变化,为了解决和预防采煤和用煤而引起的环境问题,必须采取相应的措施。   1.综合技术改造,逐步推行清洁生产。   为了解决由于煤炭开采与利用所引出的环境问题,一定要开展大量的管理、研究和治理工作,大量的引用新技术、新方法和新工艺,并借鉴发达国家的经验和技术,采取必要的措施把由于煤炭开采与利用所产生的环境问题降到最低限度。除此以外,还要加强基础工作管理,对清洁生产进行逐步推行,改革顶板管理方式、巷道布置方式和支护形式以减轻地表塌陷,把煤炭开采过程中产生的6T石多用于回采完巷道的回填,以减少排矸量。   2.加强环保设施,改进工艺,削减排污总量。   为了把污染降低到最低限度,我们必须加强对环保设施的管理,使其做到稳定而连续的运行,确保这些设施发挥作用。除此以外,还要采取国内外一些先进的工艺和方法,逐步完善和改进现有的环境设施,提高处理效率和运行效果,削减排污总量,以产生更大的环境效益和社会效益。如推广利用水煤浆技术,利用煤泥和煤6T石发电,采取集中供热,深化矿井水相废水的处理技术等一些有力措施。   3.加强环保队伍的建设,健全管理体制。   搞好一切工作的第一要素是人,环保队伍和环保机构是搞好环保工作的保证。必须加强企业环保管理力度,健全环保机制,提高管理人员的环保素质,强化职工的环保意识。   21世纪是一个崭新的时代,正确处理环境保护和煤炭开采与利用的关系,就可以达到相互协调、相互促进的目的,在治理污染保护环境的过程中进一步促进经济的发展,进而实现社会效益、经济效益和环境效益的统一。   知识窗·型煤的分类和用途·   型煤是以粉煤为主要原料,是按具体用途所要求的机械强度和形状大小配比,机械加工压制成型的具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。   主要应用:型煤用机械方法将末煤或粉煤加压成型,具有一定形状或粒度的煤制成品。常见的有煤砖、蜂窝煤和煤球等。型煤能提高燃烧效率,减少环境污染,扩大瘦煤、气煤、长焰煤和褐煤等高挥发分、弱黏结性煤的应用范围,合理利用煤资源。   型煤分工业用型煤和民用型煤两大类。   工业型煤有用于化肥造气的化工用型煤、蒸汽机车用型煤、冶金用型煤(又称为型焦)。   工业用型煤:①化工用的型煤,一般为35~50毫米的煤球,可用小于3毫米的无烟煤或焦油产率大于10%的粉状褐煤成型。主要用于化肥造气,生产半焦、液体或气体燃料和生产甲醇、醋酸等化工产品。②作蒸汽机车燃料型煤,有卵形和滴水型等几种煤粒形状。中国研制的机车型煤,可节煤8%以上。发展动力型煤需要解决燃烧过程中利用温控掌握热变形特性,利用配料技术改善煤质,以及提高型煤煤灰熔点等技术关键问题。譬如对于硫分高的煤,要利用催化逆平衡提高硫的转化率,以减少污染。③型焦,是使弱黏结性粉煤成型后,在连续炼焦炉内焦化,或利用高速热解析出胶质体的方法实现热压成焦。发展型焦可以扩大炼焦原料,提高焦炉效率。中国都用粘结剂低压成型来生产工业型煤。粘结剂多为石灰、石油沥青、焦油沥青或纸浆废液。用量视煤的可团性而定,一般为5%~10%。   民用型煤:又称为生活用煤,用于炊事和取暖,以蜂窝煤为主。   除普通煤球和蜂窝煤外,近年开始研制取暖用的易燃煤球和家庭炊事用得上的点火蜂窝煤。这种型煤的结构和原料配方比较复杂。一般由点火层、引火层和煤本体三部分组成。各层原料的配方不同。①点火层多用氧化剂或石蜡、半焦粉等易燃物质掺加粘结剂混配。②过渡层的燃点略高于点火层,所以要求原料煤发热量大于6 000千卡/千克,并具有合适的粒度。③煤本体可因地制宜采用无烟煤、烟煤、褐煤、泥炭或浮选尾煤等。用烟煤做的型煤燃烧时因挥发分和由热解产生的游离碳未能充分燃烧而发烟,故须将配料的挥发分控制在20%~25%的范围内,并添加适量焦末和石灰。使煤本体内部具有良好的微孔结构,为可燃气体的均匀析出创造条件;还要改进炉具,保证供氧充分,实现完全燃烧和消烟。以无烟煤为主体的蜂窝煤,应适量加入挥发分高的烟煤,以增强火焰的温度、高度和上火速度。如配料适当,上点火蜂窝煤燃烧后的气体一般能符合环境保护要求,但成本略高。   1.煤炭和环境之间的关系?   2.煤炭对农作物的影响?   3.煤炭的使用给环境带来了哪些危害呢?   4.煤炭中有毒素吗?   5.冬季该怎样预防煤气中毒呢?

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