水力採煤方法

水力採煤方法

水力採煤是利用高壓水射流破落煤體.並利用水力來完成運煤和提煤的採煤方法。 在我國水采井區中,常用的水采方法主要有傾斜短壁水力採煤法和走向短壁水力採煤法。

水采生產系統

全部水力化礦井

1、全部水力采、運、提的水力化礦井

井下的運輸提升過程均採用水力完成。輔助運輸用旱采方式。

2、分級運提的全部水力化礦井

主要區別為:運輸、提升採用水旱分級方式。

從採區到地面,粒度小的用水力,大的用旱提、旱運方式。

水旱結合的部分水力礦井

1、水旱兩套生產系統的礦井

因井田內煤層賦存條件相差太大,有適於旱采的,有適於水采的,用兩套生產系統。

2、用水力完成部分生產環節的礦井

水旱結合如用水力落煤和運煤,用旱提方式提煤或用機采炮采落煤,用水運、水提的等。

水采工藝

由三部分組成:即高壓供水系統、煤水運提系統、脫水系統。

高壓供水系統

由供水源、高壓供水泵、高壓供水管路、水槍組成。

1、供水源:要充足適用(固體顆粒雜質少,酸度低、取用方便)。有開式供水、閉式供水(循環處理供水)兩種供水方式,目前閉式供水是絕大部分礦區必須採用的一種方式。

2、高壓供水泵:系統的核心,有往復泵、離心泵,我國水采井(區)均採用分段式多級離心泵。供水壓為12~20Mpa,當煤較硬時,需高壓,可多泵串聯,一泵一槍,泵設在地面或井下,一泵安裝多槍,可輪流使用。而掘進面一般用炮掘、水運,低壓(0.6~2Mpa),需要單獨設供水系統。

3、高壓供水管路:分為主幹管、支幹管、支管幾種管路。主幹管為主要管路,鋪設在井筒、井底車場、運輸大巷和石門中,使用期限長,要用較大直徑,內徑250~300mm,壁厚10~15mm;支幹管鋪設在上山、區段運輸巷、分段上山中,服務時間較長,管的內徑為150~200mm,壁厚7~10mm;支管設在回採眼、回採巷中,要經常拆移,用小的管路,一般內徑125~150mm,壁厚7mm。

4、水槍:是水采的最主要採掘設備;可分為手動水槍、液控水槍、自移液控水槍。

手動水槍:結構簡單,維護方便,造價低,操作人員可直接監視破煤情況;但勞動強度大,沖采時易發生返煤傷人情況。

液控:機械化程度高,動力單一,破煤效果好,可離槍操作。

自移液控水槍:在研究中。可以遠距離操作,安全、高效。

煤水運提系統

可分為明槽自流水力運輸系統、管道運輸系統兩種。

1、明槽自流水力運輸:溜槽或巷道底板。有坡度,2~3m/S以上的速度。採區內部多用此方式。自溜運輸方式。

2、管道運輸:煤水泵提供動力,是水採礦井廣泛採用的運輸方式,不受坡道限制,允許線路曲折變化,表3提供了幾種煤水泵的技術參數。管道運輸最大的問題是泵、管的磨損問題。

脫水系統

將煤、水分離的系統。可以與選煤廠相結合,直接進行煤的洗選。若無洗煤廠,則需要設地面專用脫水車間,或設簡易脫水系統。

發展趨勢

現有水采工藝的發展趨勢

當前水采技術所體現的一切優點都是與工作面短壁無支護、大射流沖采和水力運輸密切相關的。它具有系統裝備簡單、機械化程度高、生產連續性強、回採工序單一、體力勞動輕、易於操作和對地質條件適應性強等優點。因此,在當前及今後相當長的一段時間內,預測我國水采發展趨勢主要是:

(1)積極優先發展高產高效型水采。在條件適合或基本適合無支護大射流水采工藝要求的厚及特厚、儲量豐富的煤層中推行水采。

(2)發展經濟型或區域化水采,在難以推行旱采機械化、或旱采機械化效益差的傾斜、急傾斜和不穩定煤層採用經濟型或區域化水采工藝,能夠取得優於旱采的技術經濟指標。

積極開展技術創新工程

隨著生產發展的需要,水採在技術上也將要有一個新的進展和突破。綜合分析國內外水采技術發展的動向和趨勢及不同學科間相互交叉、滲透和融合,會出現一系列新的技術創新項目,歸納起來主要有以下幾個方面:

(1)不斷探索水采工藝的新形式和新工藝,以期構成一個完整的水力機械化體系。

(2)深入開展研究高瓦斯含量煤層水采工作面通風新方式,創造完整可靠的迴風通路。

(3)改革工藝流程,簡化生產系統,以適應中小型礦井的發展需要。

(4)走與水選結合的路子,不斷提高水採煤炭質量。

加強技術裝備研究

根據需要應在以下幾個方面開展工作:

(1)研製高效遠距離落煤水槍,使其有效射程達25m左右。目前我國水槍有效射程在15~20m,這樣就限制了回採順槽間距的加大,不僅增加了采後掘進巷道,提高了生產成本,同時也導致採掘接續緊張。日本正在研究遠距離落煤水槍,采面漏斗布置可達30m左右。

(2)研究開發井下煤水固液分離設備,將硐室功能轉變為設備功能,達到一機多用,重複使用之目的。這方面已有方案構想,如果試點落實可進行試驗。

(3)研究新型水力鑽機,為水采工作面打通風孔提供可靠設備。

(4)研製小流量高壓供水泵,以滿足中小型礦井的生產需要。

(5)開展有支護水采專用設備的研究,主要是近距離落煤水槍和液壓支架。

加大水采管理創新工作力度

隨著知識經濟的發展和信息社會的進步,我們已經進入了一個物質財富生產和精神財富生產的社會。在這個社會裡,無論是生產運營、科學研究、創造發明和娛樂體育活動都離不開科學管理。因此,在日趨激烈的市場競爭中,水采如何進一步提高管理水平,已經成為一項十分重要的工作。過去水采簡單的生產管理模式,已不適應生產發展的要求,甚至有一些管理方式可能會妨礙生產力的發展,所以在水采生產管理方面,要結合實際,勇於改革大膽創新,不斷完善水采管理運行機制,提高水采生產現代化管理水平。

加強水采理論研究

主要開展以下幾個方面的工作:

(1)水力破煤機理及最佳落煤參數的研究;

(2)固液兩相流水力輸送參數的研究;

(3)短壁無支護水采工作面礦壓顯現規律的研究;

(4)水采工作面採掘過程中沼氣湧出規律的研究。

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