水力采煤方法

更新时间:2022-09-16 15:17

水力采煤是利用高压水射流破落煤体.并利用水力来完成运煤和提煤的采煤方法。 在我国水采井区中,常用的水采方法主要有倾斜短壁水力采煤法和走向短壁水力采煤法。

生产系统

全部水力化矿井

1、全部水力采、运、提的水力化矿井

井下的运输提升过程均采用水力完成。辅助运输用旱采方式。

2、分级运提的全部水力化矿井

主要区别为:运输、提升采用水旱分级方式。

从采区到地面,粒度小的用水力,大的用旱提、旱运方式。

水旱结合的部分水力矿井

1、水旱两套生产系统的矿井

因井田内煤层赋存条件相差太大,有适于旱采的,有适于水采的,用两套生产系统。

2、用水力完成部分生产环节的矿井

水旱结合如用水力落煤和运煤,用旱提方式提煤或用机采炮采落煤,用水运、水提的等。

水采工艺

由三部分组成:即高压供水系统、煤水运提系统、脱水系统。

高压供水系统

由供水源、高压供水泵、高压供水管路、水枪组成。

1、供水源:要充足适用(固体颗粒杂质少,酸度低、取用方便)。有开式供水、闭式供水(循环处理供水)两种供水方式,目前闭式供水是绝大部分矿区必须采用的一种方式。

2、高压供水泵:系统的核心,有往复泵、离心泵,我国水采井(区)均采用分段式多级离心泵。供水压为12~20Mpa,当煤较硬时,需高压,可多泵串联,一泵一枪,泵设在地面或井下,一泵安装多枪,可轮流使用。而掘进面一般用炮掘、水运,低压(0.6~2Mpa),需要单独设供水系统。

3、高压供水管路:分为主干管、支干管、支管几种管路。主干管为主要管路,铺设在井筒、井底车场、运输大巷和石门中,使用期限长,要用较大直径,内径250~300mm,壁厚10~15mm;支干管铺设在上山、区段运输巷、分段上山中,服务时间较长,管的内径为150~200mm,壁厚7~10mm;支管设在回采眼、回采巷中,要经常拆移,用小的管路,一般内径125~150mm,壁厚7mm。

4、水枪:是水采的最主要采掘设备;可分为手动水枪、液控水枪、自移液控水枪。

手动水枪:结构简单,维护方便,造价低,操作人员可直接监视破煤情况;但劳动强度大,冲采时易发生返煤伤人情况。

液控:机械化程度高,动力单一,破煤效果好,可离枪操作。

自移液控水枪:在研究中。可以远距离操作,安全、高效。

煤水运提系统

可分为明槽自流水力运输系统、管道运输系统两种。

1、明槽自流水力运输:溜槽或巷道底板。有坡度,2~3m/S以上的速度。采区内部多用此方式。自溜运输方式。

2、管道运输:煤水泵提供动力,是水采矿井广泛采用的运输方式,不受坡道限制,允许线路曲折变化,表3提供了几种煤水泵的技术参数。管道运输最大的问题是泵、管的磨损问题。

脱水系统

将煤、水分离的系统。可以与选煤厂相结合,直接进行煤的洗选。若无洗煤厂,则需要设地面专用脱水车间,或设简易脱水系统。

发展趋势

现有水采工艺的发展趋势

当前水采技术所体现的一切优点都是与工作面短壁无支护、大射流冲采和水力运输密切相关的。它具有系统装备简单、机械化程度高、生产连续性强、回采工序单一、体力劳动轻、易于操作和对地质条件适应性强等优点。因此,在当前及今后相当长的一段时间内,预测我国水采发展趋势主要是:

(1)积极优先发展高产高效型水采。在条件适合或基本适合无支护大射流水采工艺要求的厚及特厚、储量丰富的煤层中推行水采。

(2)发展经济型或区域化水采,在难以推行旱采机械化、或旱采机械化效益差的倾斜、急倾斜和不稳定煤层采用经济型或区域化水采工艺,能够取得优于旱采的技术经济指标。

积极开展技术创新工程

随着生产发展的需要,水采在技术上也将要有一个新的进展和突破。综合分析国内外水采技术发展的动向和趋势及不同学科间相互交叉、渗透和融合,会出现一系列新的技术创新项目,归纳起来主要有以下几个方面:

(1)不断探索水采工艺的新形式和新工艺,以期构成一个完整的水力机械化体系。

(2)深入开展研究高瓦斯含量煤层水采工作面通风新方式,创造完整可靠的回风通路。

(3)改革工艺流程,简化生产系统,以适应中小型矿井的发展需要。

(4)走与水选结合的路子,不断提高水采煤炭质量。

加强技术装备研究

根据需要应在以下几个方面开展工作:

(1)研制高效远距离落煤水枪,使其有效射程达25m左右。目前我国水枪有效射程在15~20m,这样就限制了回采顺槽间距的加大,不仅增加了采后掘进巷道,提高了生产成本,同时也导致采掘接续紧张。日本正在研究远距离落煤水枪,采面漏斗布置可达30m左右。

(2)研究开发井下煤水固液分离设备,将硐室功能转变为设备功能,达到一机多用,重复使用之目的。这方面已有方案设想,如果试点落实可进行试验。

(3)研究新型水力钻机,为水采工作面打通风孔提供可靠设备。

(4)研制小流量高压供水泵,以满足中小型矿井的生产需要。

(5)开展有支护水采专用设备的研究,主要是近距离落煤水枪和液压支架

加大水采管理创新工作力度

随着知识经济的发展和信息社会的进步,我们已经进入了一个物质财富生产和精神财富生产的社会。在这个社会里,无论是生产运营、科学研究、创造发明和娱乐体育活动都离不开科学管理。因此,在日趋激烈的市场竞争中,水采如何进一步提高管理水平,已经成为一项十分重要的工作。过去水采简单的生产管理模式,已不适应生产发展的要求,甚至有一些管理方式可能会妨碍生产力的发展,所以在水采生产管理方面,要结合实际,勇于改革大胆创新,不断完善水采管理运行机制,提高水采生产现代化管理水平。

加强水采理论研究

主要开展以下几个方面的工作:

(1)水力破煤机理及最佳落煤参数的研究;

(2)固液两相流水力输送参数的研究;

(3)短壁无支护水采工作面矿压显现规律的研究;

(4)水采工作面采掘过程中沼气涌出规律的研究。

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