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1、山东科技大学采矿工程英语 采矿外语LESSON 1 煤炭开采史 人类首次使用煤炭的时期可能追溯到原始社会，确定这种黑色石头能够燃烧肯定是偶然的，这个现象可能是在几千年间世界上（不同地方的人们）独立发现的。这些独立的发现极可能是这样产生的：原始人碰巧在暴露出黑色石头的矿上营火。这是他们惊讶的发现那儿生出了火。基督徒时代，我们在圣经上得知所罗门王（即现在的亚兰人王）时，用煤是相当熟悉的，而在此之前1100年，中国就有使用煤炭的记录，在wales，有证据显示，在青铜时代的人们把火葬用柴堆，而且众所周知，使用了这种能源。这儿还有其他的古代参考资料。 所以煤炭能够燃烧（甚至一些相关的应用）的知识，流传了

2、几千年。然而，实际上人们公认首先利用煤炭的是中世纪的英国。 在美国，有证据表明印第安人最先碰巧使用了煤炭。然而，美国第一次有记载的利用煤炭的是人是法国探险家，他在1679年报道了一个在伊利诺斯河边的暴露的露头。仿效这样，其他的探险家取得了一个又一个发现，但是，第一个有记载的实际使用时在1702年的维吉尼亚州。 早期有记载的煤炭大规模开采是1750年。煤田从詹姆斯河延伸到里士满伊利诺斯附近，现在那儿被遗弃了。除了当地的消费，煤炭还被运往philadelphia,New York和Boston. 起始，所有煤炭都是用销和钎从固体矿床上砍下来的，然后它们被工人用铲掘到篮子 、箱子和推车上，运到外面或

3、井底车场。随后，车子有了改进，但仍需工人拽木板。随着时间推移，铁皮，铁轨被用到矿车上，骡子矮马和普通马被用于拉运。 逐渐地，黑火药被用于爆破煤炭，但底部掏槽，侧面掏槽和钻孔仍需要人工进行，在17世纪和18世纪，采矿业取得一系列重大发展，1775年，第一台蒸汽机在英国被瓦特发明，它被用于抽出开采过程中的地下水，非常重要的，它使矿井有可能开采更深的部分，第一条轨道修成了，第一台用煤的蒸汽机车在1814年的英国被乔治。斯蒂芬逊改进了，第一辆电动机车在1883年的德国用于地下交通。 工作面的机械化操作在1900年前就开始了，它体现冲压机和链条式切割机的发展（冲压机，链条式切割机用于爆破，爆炸前的煤层和

4、岩层）、电动式和压缩空气式机车的使用，甚至有人做了关于连续采矿机械的一些早期实验。长臂开采直到1910年才在美国普遍使用，尤其是在伊利诺斯州。但后来它在开采厚煤层方面逐渐填法和房柱法竞争，因为房柱法借助了机械。与此同时，长臂开采在欧亚继续占有主要地位，因为那里主要是瘦煤和深埋的煤层。 在第二次世界大战中，德国在工作面改进了长臂开采的铲送机，它可以连续把煤加载到链式运输机上。这得益于几个世纪发展起来的各式割煤机。然而，这最重要的发展史液压支架。他们大大减小了在人工设置单体支柱和木垛时所需的体力。随着以上技术的发展，美国煤炭公司又一次长臂开采产生了兴趣。对美国而言，大量改变和一般性的加强市必须的。

5、在一些失败和误用后，长臂开采在这个国家被实际运用，提供开采条件是正确的。这也被逐渐增加的产量所证实。露天开采是最早的采煤方法。它被考虑用于煤床暴露于地表、上覆物只有几英寸厚的情况，在深部岩层和岩石下，最经济的方法是地下开采，事实上这也是唯一的方法，所以，露天开采直到1910前还是微不足道的。从大范围看，被骡子拉着的刮土铲运机和铲运车普及程度很低。练习 译文 第一种For many years the continually improving productivity in US coal mining was the envy of the world.( 多年来,不断提高的美国煤矿效益令人

6、羡慕)。 Such steady improvement meant a fairly level, or even slightly declining,price to the consumer despite large increases in wages,materials,taxes,and other costs of production.（这样的稳步提高意味着相当的水平,或甚至轻微下降,给消费者尽管价格大幅上涨工资、材料、税收、和其他生产成本。） However,this trend has drastically declined since 1968 because of

7、 the new stringent Federal safety regulations;rigid controls on surface water,and air pollution;and the mass of newly introduced,and constantly changing,bureaucratic reports. （然而,这种趋势自1968年以来数量急剧下降,因为新的严格的联邦安全法规,严格控制地表水,空气污染,及新引进的各种标准,并且不断在改变着,官僚主义报告）。 The problem now is to not only meet the new saf

8、ety and environmental requirements but,at the same time,to revive the steady progress of the past. (现在的问题是,不仅要满足新的安全、环保要求,而且,与此同时,还要来恢复过去稳步前进的步伐。) Reserves of all fossil fuels are limited,but the United States has more reserves in coal than in oil,gas,oil shale,and tar sands combined.( 所有化石燃料储量是有限的,

9、但美国有更多的储备在煤比石油、天然气、石油页岩,沥青沙的总和。) Even if coal reserves are over estimated ,as some in the industry believe,the relative dominance compared to other fossil fuels is apparent.(即使煤炭储量在估计, 如果像一些业内人士相信, 相对优势比其它化石燃料是很明显的.) Reserves of all fossil fuels are finite,so far the long pull the world is forture i

10、n having nuclear energy.( 储备的化石燃料是有限的,到目前为止,世界的长远计划是寄托在核能。) The distant future may see all fossil fuels consumed for higher uses than boiler fuel,for example,petrochemicals,lubricants,gasoline,chemicals,etc. (在遥远的未来可能会看到所有化石燃料在其他方面的消耗比锅炉燃料的使用更高,例如、石化、润滑油、汽油、化学品等。) Table 1.1 US Reserves of Fossil Fue

11、ls Expressed in Heat Value.( 表1.1美国储备的化石燃料热值表达)Reserves储量 Coal煤 Oil石油 Natural gas天然气 Tar sands油砂 Oil shale油页岩 Total总量Quadrillions of Btu 17307 2373 1906 7 4064 25653 表1.1 productivity per man day.(人均日产量) Metric equivalent:（公式等效） 1 stX0.9071847=tDespite the tremendous importance of coal,the industry

12、is faced with serious problems,such as；(尽管有重大意义的煤、产业正面临著严峻的问题,如)1) Air and water pollution both at the mines and at the consuming end. (空气和水的污染在矿山和消费两者间结束。)2) The onerous new Federal safety regulations.（ 繁重的新的联邦安全条例。）3) Public outcry against surface mining and lack of satisfactory restoration in som

13、e cases.（公众强烈抗议露天采矿和一定程度上缺乏满意的地表修复。）4) A shortage of qualified supervisory and engineering personnel,as well as mine workers,to meet the growing demand for coal and the increasingly more difficult mining conditions.（缺乏合格的监督和工程人员,以及煤炭工人,来满足日益增长的煤炭需求和越来越多的困难开采条件。）5) A need to improve machinery,techniq

14、ues,and managerial ability to resume the former yearly improvement in productivity and cost.（需要改进机械、技术与管理能力,以恢复前些年度在生产力和成本上的增值。） There are certainly solutions to all of these problems, which are challenges that a young person entering the industry should welcome as great opportunities.（当然要解决所有这些问题,对

15、于一个年轻人进入这个受欢迎的行业有更多的机会但是富有挑战的。）练习 译文 第二种第一课的exercise（page3）有很多年美国煤炭产业生产率的不断提高令世界羡慕。这种稳定的增长意味着尽管在出资，原料，税收和其他生产花费上增长很大但是对消费者的价格却保持相当的水平甚至相对下降。然而，据官方报道，从1968年以来这种趋势急剧下降因为联邦新的严格的安全规定；地表水的严格控制以及空气污染和大量新引进的不断进行的改革。看图表1.1现在的问题是面对新的安全和环保需求的同时去复苏过去稳定的增长。所有化石燃料的储备都是有限的，但是美国煤炭的储量比石油，天然气，油页岩和油砂大。像许多公司相信的那样，即使煤炭

16、储量超过估计，这种比其他化石燃料的优势是很明显的，表1.1。所有化石燃料的储备都是有限的，所以为了世界长久的发展要拥有核能。遥远的未来也许能看到所有的化石燃料比例如化工溶剂，润滑剂，汽油，化学制品等锅炉燃料更多的使用。尽管煤炭非常重要，企业仍面临着许多问题，例如：在开采和消费时产生的空气和水污染新的繁重的联邦新安全规定公众反对露天开采和在一些情况下缺乏令人满意的恢复缺乏合理的监督和工程人员及煤炭工人去面对对煤炭更多的要求和煤炭开采更加困难的情况需要改进机械，技术和管理能力以恢复前些年生产率和成本的提高 这些问题都有一定的解决办法，进入该行业的年轻人应该把这些挑战当作巨大的机会来欢迎。LESSO

17、N 2煤的成因煤是大量植物材料估计表明大约0.9到2.1m的适当紧密结合的植物材料能够形成0.3m的烟煤。那么，允许很厚的植物材料堆积多次，这种植物材料有时覆盖几百甚至几千平方英里的条件是什么呢？类似于过去地质年代中普遍存在的条件，至少部分条件，今天也存在于世界上不同地区种类繁多的沼泽地中。植物的积累现在正发生在从亚北极到热带的广泛地区内并正在形成泥煤。泥炭地的两种主要类型分别是：（1）发展于相对高于海平面的大陆内部的（2）形成于接近海平面的较低沿海地区的。在这两种类型的地区里，泥炭层要求植物的生长超过腐烂，使植物材料得以积累而不被侵蚀掉。这两种泥炭地满足这个条件是应为它们在高地下水位的不良排

18、水地区，这保护植物碎片不像往常那样快速腐烂。一些小的泥煤沼泽也存在于一系列小的不排水的凹地里，内陆和沿海地区都有这种情况。最初在这些沼泽里生长的只有寓水性的植物，但是随着这些凹地边缘的浅地被填平，包括树这些更大的植物渐渐的能够生长并逐渐填满凹地。在一些地方这些沼泽一般从及樱木到几百英亩大小不等，任然还未填满，所以泥煤的形成过程从未停止过。大量广泛分布的煤层在岩层顺序中的特点表明他们形成的条件和发现于摩登海岸或者近海岸沼泽的相似。佛罗里达州的埃弗格莱兹，佐治亚州东南部大灌木林沼泽，北卡罗来纳州和弗吉尼亚州的迪斯默尔沼泽都是这种沼泽现有的例子。与欧洲西北海岸毗邻的广大泥炭地也使人联想到许多有相同特

19、点的条件。泥煤的堆积使其有根据，在沉淀的矿床里有像密西西比河的三角洲一样有些不一样的历史却仍有许多相同的特点。泥煤层和三角洲中与之有关的地层表明成煤条件与在美国东部和世界其他地区相似地层中有大的煤矿床形成的地层中盛行的条件十分相似。例图2.1就是在现代三角洲平原上为泥煤做的图解。沿海的沼泽比内陆的沼泽更好的保存主要是因为它们有更好的机会被海覆盖和海底的沉积矿床所填埋。广大的煤炭沼泽存在时所盛行的气候是从温带到亚热带的。那时，地球较广范围内的气候要比现在实际温度平均得多。简单地说，从泥炭随后转变到煤所必需的条件是：沼泽或湿地的环境和气候要有利于植物的生长。植物残骸堆积时有一定范围的沉降，或者植物

20、原料沉淀时密封，允许长时间的堆积。即使是在水中或者沼泽中，在植物原料腐烂前有足够的湿润条件允许其隔绝空气，以及充分地迅速的沉积以抑制细菌的活动。酸性的沼泽水一般在沼泽的水平面下几英寸到几尺范围内阻止细菌的活动。接近海边或者沉降地区使植物原料在海面上涨或陆地下沉时可以被沉淀物掩埋。沉积地点没有在发生侵蚀后随即发生移动。在泥煤积累时，上层泥煤的重量使下层的泥煤紧密结合，首先便会挤压出大量的水。在沼泽环境中不同的化学作用和细菌的活动都会发生在植物的碎片上。沉积物的掩埋，化学作用都与环境的变化有关系，失水和挥发的物质变成褐煤，这就是形成煤的最早期阶段。因为被掩埋的更深，压力继续压缩褐煤，与掩埋深度有关

21、的热度的增加将进一步出去成煤物质的挥发份。煤的等级将逐渐的变得更高，从褐煤上升到亚无烟煤，烟煤，半无烟煤，无烟煤，直到变质无烟煤。第二单元练习 煤是由植物的积累和其物理化学性质的改变而形成的一种易燃的石头。煤作为人类最早的燃料可以像木材一样被点燃和燃烧，但是与相同数量的木材比较它能够提供更多的热量，而且它还有很多的工业用途。和木材不一样的是，煤通常不能在地表被发现，但是它可以从地球内坚硬的岩石里开采出来。在开采之前，由于煤在岩层层序中形成了独一无二的特性，所以让我们简略的思考下所有地壳岩石的一般特性。 虽然已经有相当数量的地质学理论被知道，但相对地球的最早期历史我们还知之甚少。载人探测对月球及

22、其岩石的勘探提供了我们一些有关于地球起源问题的答案。在地球历史的这段时期里，我们关心我们出现在这里之前大面积的水域在地球上如何进化以及熔化了的岩石（火成岩）如何形成实质性的陆地区域。风化以及其他的过程侵蚀了岩石的表面，使其形成了小颗粒。通过降雨所形成的水流运输这些材料（碎石）,最终,形成了大面积的水域而沉积下来了。就这样，在熔化了的火成岩上开始形成了沉积岩的地质层序。 地球的外壳和它上面的覆盖物是由几个发生微小运动（主要在水平位置上）的大板块构成的。这样的运动，尽管很小，但正在发生。这些水平运动伴随着引起大陆和海洋相对位置的重要改变的垂直运动。拥有适宜气候低洼海岸的沼泽是煤炭聚集的理想位置，随

23、后被河流带来的沉积物所埋葬，并且大量的地区受海岸线地带相对小的垂直运动所影响。这些大的板块从过去到现在都在不停地或断断续续地移动着，导致大陆和海洋的结构的多样性，同时煤的形成条件也在许多地区反复的出现。我们大陆的广大地区曾多次浅海淹没，只有相对较小的部分目前的大陆似乎有海拔在整个地质时代。巨大力量的作用使板块边缘被海水淹没和打破了地壳岩石，形成了巨大的带状山脉。LESSON 3 煤的地质年代从前寒武纪的沉积岩报告中得知，媒的一般分布是通过沉积岩的次序来体现的。只有相对稀少的材料才会变得像煤，有的甚至变成石墨，这些材料被认为是当地集中的海藻或真菌。在寒武纪中，从最古老的掩饰中发现重要有机体的化石

24、是常见的。它们是海藻沉积物和贝壳遗骸的海洋生物。它们主要在石灰石和其他石灰质岩层中发现。最早知道的陆生植物化石是在志留纪岩层中发现的。最早的煤是在志留纪和泥盆纪上覆岩层中发现的，分布在世界各地，包括北美。第一个广泛的煤层是在北美的密西西比州和宾夕法尼亚州的岩层和欧洲的白垩纪年代岩层中发现的。在过去大多数北美的煤矿属于美国和加拿大的宾夕法尼亚州地层。西方国家过去几年快速增长的煤炭产品主要来自白垩纪和第三纪的煤层。阿巴拉亚契煤的煤层特点如图3.2所示。在世界各地煤分布在从志留纪到第四纪的所有地址时期，在具有重要商业价值的煤层中没有发现比密西西比年代更久的地层年代。尽管在欧洲有局部地区也开采泥盆纪的

25、煤炭。二叠纪的煤炭在美国被开采，但是这一地质年代的煤层已经探明，并且在欧洲被开采，但它只是很少的一部分。侏罗纪的煤层也在世界上很多地方发现，尽管只有欧洲和亚洲少部分地区开采。而且，侏罗纪煤层在西伯利亚和加拿大西部却有很大储量。白垩纪和第三纪具有巨大储量的煤层在美国西部。加拿大西部以及世界上其他地方发现，也将是美国西部露天开采的巨大基础。成煤条件有很大的不同，特别是密西西比州地层年代之后的时间，一些被影响的地区达到成千上万英里大小。独立煤层的厚度从一英寸到数英寸不等，目前最厚的是91米。大部分中国煤的厚度小于6.1米，大多介于0.9到3米之间。在美国矿业非常发达，一些厚度在30.5米左右的含次烟

26、煤和褐煤的煤层就可以进行露天开采。在一些地区，沉积岩的次序会达到几千英尺厚，但这还是比较少见的。在一个煤田中，含煤地层有4572-6096米厚，但是已在地图上标出的煤层通常存在于世界上不小于1524米的地下。在美国，一些用地图表示的煤层处于914。4米的深度，但几乎所有的煤矿深度从几英尺到上千英尺都有。大部分沉积岩在水中形成，泥，泥浆和沙子被溪水预淤积起来最终形成页岩和泥岩，粉砂岩和砂岩。在地质年代的早期，虽然尚未在最早的沉积岩中发现，动物和简单海洋生物已经出现。在前寒武纪的沉积岩中只能发现很原始的藻类和真菌遗迹以及像虫一样的地洞，但是关于寒武纪的海生生物多样性的集合物已经出现。一些海生动物和

27、植物特别是该钙碳酸盐从海水中生长出来。当他们积聚在海底，其他的贝类和钙碳酸盐泥形成厚度从几英尺到几百英尺的沉积岩，他们就是现在的石灰岩和大理岩。在过去那多变的地质年代中，巨大的海域因切割和蒸发作用是盐度升高，难以支持生命的存在，并形成了石膏和硬石膏的沉积。尽管许多沉积岩都被先前发生过的沉积作用标示，但其他的积聚类型也被证实，包括风蚀作用和溪流湖泊沉积作用。在沉积岩中，我们今天所看到的煤层岩是由许多不同时期的大量植物材料沉积而形成的，而这种沉积有独特的性质。第三单元练习 煤炭在世界的各个州都有发现，包括南极洲，虽然绝大部分的煤炭被发现于北半球（北美洲、欧洲和亚洲）。煤炭大约在世界的60个国家都有

28、被开采，但是世界上大约2/3的可开采储量被预计存在于美国、前苏联和中国，它们一起占据了世界产量的一多半。其余的主要产煤国位于欧洲，预计占有世界可开采量的20%，但是产煤量却占了世界的1/ 3（包括褐煤）。 因为许多不同的方法来估计煤储量和现有对于煤的信息差别很大，对各个国家的不同的储备比较是困难的。然而根据第一手资料表明，保守估计，美国拥有世界上至少有五分之一到六分之一的煤储量，还有些估计是一个更大的百分比。大约八分之一的美国地下是含煤地层，这些地层发生在至少37个州。在过去确定的地区已被开采的主要因素包括厚度，煤炭质量，可开采煤层的数量，开采条件，邻近的市场。尽管煤田的大部分分布，直到197

29、0年中期，超过90%的美国煤矿制造都在密西西比河的东部地区。在1970年后期一个显著巨大的增长比例在美国的生产出现在密西西比河的西部地区每年贡献25%的生产。 除了分布以外，表3.4展示了美国地区的煤炭等级。在这个国家东半部地区几乎所有的煤都是含沥青的煤和无烟煤。虽然所有等级的煤在美国的西半部地区都有发现，但是其大部分都是亚烟煤和褐煤。Fig.3.2 阿巴拉契煤田中含煤的地层序列简化部分。 在A处岩层缓缓折叠成背斜，在B处的是向斜Fig.3.3 含煤的州的地层序列简化部分的代表。 在这些地区中大部分岩层上有一层冰川流过。 LESSON 4第四课 很多地址因素影响着煤的厚度，连续性，质量和存在条

30、件。泥炭积累不久以后，一些特点形成，而其他发展更长在深埋藏和煤化以后，一些更多相同的特点，从一下几个方面进行描述：煤夹层和裂开的煤 在沼泽中的植物原料积累，河流周期性地泛滥，留下了泥浆和粉砂岩，变成了页岩夹层或者泥砂岩，在植物原料煤化以后，特别是在洪水河边相对地沉积的很厚一层，在洪峰后，沼泽也随着重建。这种导致煤撕裂发生在煤田中（图4.1）。水的冲蚀 在植物原料积累和埋藏在几种沉积物中之后，被河流中的侵蚀性物质向下移动。它的缺失在岩石中叫做冲走或切走（图4.2）。冲走可能发生很短暂在泥炭矿床之后或者更久，甚至煤被其它沉积物覆盖，后来槽堆满泥浆和其他泥沙沉积物，以至于煤的存在位置被页岩或砂岩占据

31、。倾斜和褶皱底层 虽然在地质时代的水平和垂直应力作用导致岩石顺序变化，有时，例如折叠产生了底层倾斜变化（包括广大煤田），有时影响着广大的区域。如一个间接沉降的煤田超过了几千平方英里，有时折叠底层很强烈，使得煤田几乎接近垂直或者实际上可能倒转，部分侵蚀或者如强烈的折叠曾使追踪这连续的煤田变得困难。断层 断层是岩石断裂形成的，断层每边向不同方向移动，这种移动测得可能几英尺，几十甚至几百英尺或者更少，移动可能向任何方向，从水平到垂直。这种最常见的断层形式，用立体图举例描述，如图4.3。压力发在相反的方向上，或者具有张力的岩力在拉近断层而产生位移，用一个常见的断层，用4.3（A）举例说明。水平方向的断

32、层，岩石以另一方式存在，举例如4.3（B），展示了冲断层或者反面的断层。一个钻眼钻孔接近主要地质中的一个正常断层的一个缩短的区间，然而在一个反面的断层，却可能分顺序得被重复在钻孔中。碎片性的堤坝或泥土矿脉 不规则垂直-倾斜平板状的块在碎屑状的原料中（粘土，泥沙，沙粒），而打断了煤缝，被称为碎屑岩墙（如图4.4）。它们也被称为顶板，一个名字也在另一些领域中运用，它们可能来自于一英寸到几英寸的断裂和经常横向扩展为了更多距离到几百英寸，它们伸展到一定的距离到底层到煤层，和频繁地出力到一个削弱顶部部分当煤被开掘时、地板鼓起 含沥青的煤正常显示有许多的隔开、相对平滑垂直的底层断裂，而层理隔开一个一英寸到几英寸距离的断层是很正常的，这里有两个方向趋势的层理，接近90英寸，这种层理能够更好伸展，叫做主要裂隙，另一种叫次要裂隙。结核 煤和副矿一样包含原料聚集物在球形、盘形或不规则形式中，它们可能很细或几英寸宽，尽管最常见宽度只有几英寸。LESSON 4 练习煤层底板和顶板 煤层周围的岩石性质可能对煤的开采有意义。通常，粘土下面的煤层（也归