水力采煤技术1(新1)

水力采煤技术天地科技股份有限公司唐山分公司2012年5月1天地科技股份有限公司唐山分公司水力采煤技术一.水采概述五.水采主要装备六.主要技术指标四.巷道布置特点三.水采工艺系统二.水采适用条件天地科技股份有限公司唐山分公司一、水力采煤概述天地科技股份有限公司唐山分公司一、水力采煤技术概述1.水力采煤概念及特点2.水力采煤现状及规模3.水采技术的发展水平天地科技股份有限公司唐山分公司1.水力采煤概念和特点1)水力采煤概念水力采煤是以高压水射流为动力源进行开采的一种水力机械化采煤工艺。它主要包括：⑴高压供水系统主要由落煤参数（f，P，Q）和高压供水设备（高压泵，高压管路，阀门等）组成。⑵煤水运输系统主要由无压运输和有压运输及配套峒室等设施组成。⑶煤水提升系统主要由煤水缓冲、储存、煤浆制备的不同功能峒室及配套煤水提升设备等设施组成。⑷煤泥脱水系统主要由煤水储存、浓缩、分级、脱水及煤水净化的不同功能的工程设施及配套脱水设备等组成。天地科技股份有限公司唐山分公司天地科技股份有限公司唐山分公司2).水力采煤工艺的特点：①在工作面用高压水射流进行破、落、冲、运煤炭，；②水采工作面不进行支护；③水采工作面没有大型机电设备，搬家倒面方便、灵活；④工作面煤水靠溜槽无压运输，对地质条件适应性强性；⑤水枪操作人员在巷道内作业，安全可靠；⑥工作面粉尘浓度低，每立方米只有十几毫克，不进行灭尘；⑦水采工作面操作人员少（只有2-3人）；•3在巷道布置、生产系统、回采工艺和安全生产管理方面与旱采长壁采煤方法有着根本区别。)水采技术政策•由于水力采煤技术具有自身的特点。因此，在巷道布置、生产系统、回采工艺和安全生产管理方面与旱采长壁采煤方法有着根本区别。所以，在编制设计、制定规章制度、编写作业规程方面结合水采的落运提脱四大生产系统的特点、重点和难点进行编制。如：•2008年《煤炭工业技术政策》也明确规定“煤层赋存适合水力采煤条件的可采用水力采煤”。•《煤炭工业矿井设计规范》2005年版对水力采煤设计做出了详细规定。•《矿井设计手册》中对水力采煤设计部分单独列了一章（参见第三篇第六章）•《煤矿安全规程》中根据水力采煤无支护、水射流的特点第66条对水力采煤方法作了详细规定；第116条对水采通风单独作了规定。2.水力采煤生产现状水力采煤技术是以高压水射流为动力源进行破落煤体的一种采煤工艺。该工艺经过长期的研究开发与生产实践，已发展到成熟阶段。国内外一些急倾斜煤层和地质构造复杂煤层的矿井采用了这一新技术。特别是近几年来，国内通过水采在急倾斜煤层和地质构造复杂的煤层反复实践及不断技术创新，许多适合水采煤层条件的矿井先后采用了水力采煤。1）国外情况：①俄罗斯的新库斯尼克煤田；②加拿大的米歇尔矿；③日本的砂川矿；天地科技股份有限公司唐山分公司④新西兰南岛的格里莫斯矿区强人矿(STRONGMAN)水采已投产(日本设计的水采),30万t/a;全部煤水自流运输到地面;供水泵一台,N=1550KW,n=1440转/分,增速后泵为非作歹200转/分;太尔斯矿(TERRACE)炮采水运,12万t/a;大卫山矿,北岛的东矿都准备采用水采;•目前，许多国家都在关注水采，如越南、俄罗斯、新西兰、朝鲜先后来我国进行水力采煤技术参观、学习、交流。•印度、澳大利亚等国进行信息交流。天地科技股份有限公司唐山分公司2）国内情况：•我国自1956年开始先后在河北的开滦、山东枣庄的八一、肥城的杨庄矿、辽宁的北票、河南的梁峪等矿区试验水力采煤技术，取得较好的技术经济效果。•近年来，由于技术的进步，选择的条件对口，水力采煤在不稳定煤层和中小地方煤矿发展较快，有许多不适合综合机械化开采的矿井采用了水力机械化采煤技术。•如：黑龙江的鹤岗矿区、辽宁的南票矿区、大屯煤电公司的孔庄矿、吉林的通化矿区等采用了水采技术后，均取得较好的技术经济效果。天地科技股份有限公司唐山分公司•南票矿区煤层条件比较复杂，属于极不稳定的难采煤层（鸡窝状），厚度变化为0．12～26米，而且断层多，火成岩侵入严重（各种旱采均尝试过）。为了寻求新的采煤方法，该局于八十年代初在三家子矿开始试验水力采煤。经过几年的努力，摸索出了水力开采不稳定煤层的经验。台枪生产能力均为60万t/a，最高年产原煤达到73．2万t/a，1997-2007年，百万吨死亡率为0.65人/100万t。该局先后改造了三个矿井，水采产量占全局的70%天地科技股份有限公司唐山分公司•通化矿区•位于吉林省长白山西麓是吉林省主要产煤基地之一，该矿区煤田由于受燕山运动的影响，含煤地层在地质构造影响下，受到极大破坏。断层多、褶曲发育、火成岩侵入十分严重、煤层倾角和厚度变化大。在1984年原煤炭部对当时96个统配矿务局的地质情况排查时，通化矿务局被列为第93位。•于八十年代中期试验了长壁综采和高档普采，如松树，大湖等矿。但在复杂的煤层条件下，难以发挥综采作用，经常般家倒面，产量在30万t/a以下。有的较复杂块段弃而不采，造成了一些资源损失。该局为了解决通化矿区地质条件复杂煤层的采煤方法，于九十年代初在东煤公司的领导下推行水采技术。目前，全局有5个矿井采用了水采技术，共建了8套水采生产系统，水采产量占全局总产量的65%以上。很好的解决了复杂煤层采煤方法问题天地科技股份有限公司唐山分公司•北票矿区•是百年老矿，煤层赋存条件大部分为急倾斜中厚煤层，具有煤与瓦斯突出危险。该局从1958年在冠山二井开始试验水采以来，经过多年水采实践，在急倾斜双突煤层条件下，对水采的工艺设计、巷道布置、通风管理、双突防治措施和生产组织等方面总结出了一套行之有效的经验。认为在双突煤层条件下，对于瓦斯和火灾管理水采更简单、更安全一些。这些年来水采工作面从未发生突出事故，（突出现象一般均发生在掘进工作面的掘进过程中）。天地科技股份有限公司唐山分公司•中小型地方煤矿•目前,一些中小型地方煤矿及不稳定煤层开采的矿井也在采用水力采煤方法。如山西襄垣的古韩联营煤矿、金星煤矿、襄矿晋平煤业、吉林白山市的振东煤业、通明立井均已先后建成投产，年产分别达30～50万t/a。比水采前产量提高3倍。天地科技股份有限公司唐山分公司•目前，正在进行水采技术改造的煤矿有：•开滦局的董各庄矿；•汾西局的正晖公司的昌华等4个矿；•河南平煤集团的香山矿；•湖南连邵局的斗立山矿；•山东淄博的王庄矿；•新疆阿克苏地区的博孜墩矿均已经完成设计与审察工作。天地科技股份有限公司唐山分公司•3.我国水力采煤技术发展水平•我国的水力采煤技术经过多年潜心研究已经发展到成熟的阶段。使水采杜绝了环境污染，真正成为安全、节能、环保的绿色采煤方法。目前，我国可自行设计和制造年产百万吨全套的水采技术装备，积累了丰富的生产技术管理经验，并在世界居领先水平。主要表现在：天地科技股份有限公司唐山分公司•1)在水力落煤技术方面：我国率先研究成功水采工作面无人水力落煤新技术，实现了远程液动监控水力落煤工艺，解决了水采工作面双出口问题，使水力采煤技术又上了一个新的台阶。其原理：水采工作面的水枪全部进行液动控制，操作人员距工作面30～100米以外的进风巷道操作液动水枪来完成水力落煤。而液动水枪的落煤情况可由监视器传输到显视频幕上，操作人员根据监视具体情况，进行远程操作。这样，使水采工作面在无人的情况下，将采垛内的煤炭顺利采出。天地科技股份有限公司唐山分公司2）在水采煤泥水循环复用技术方面水采煤泥水处理环节，是水采工艺所伴生的特殊问题。这个环节直接影响着水采的工艺系统和污水排放对环境的影响。针对这一特殊环节，经过科研人员多年试验研究，水采的煤泥水的处理技术，目前无论井下还是地面已获得彻底解决。处理煤泥水的技术措施是以斜管浅层沉淀技术为主，配以高效絮凝剂加速固液分离、使澄清净化的水质既符合国家环保标准，又能满足水采闭路循环用水的要求。天地科技股份有限公司唐山分公司3）在煤泥脱水与回收方面•研究成功了粗、细煤泥分别进行回收的措施。•即粗煤泥回收工艺采用了预沉仓浓缩，高频振动脱水回收粗煤泥。经过生产实践，使粗煤泥水份约16％左右，完全能够实现旱运旱提的要求。•细煤泥回收工艺采用压滤脱水技术，该设备选用的是小型隔膜压滤机，型号为XMZG200/1250-U型。为了降低滤饼水份，采用压风反吹措施，使细煤泥水份均在22～23％之间。完全能够满足井下运输要求。天地科技股份有限公司唐山分公司天地科技股份有限公司唐山分公司4)在节能降耗方面：试验成功的采区化水采新工艺，彻底取消了煤水提升系统和地面脱水系统，使水采煤泥水在采区内闭路循环复用，大大降低了系统装机功率。这为我国水采技术创新和节能降耗树立了典范。（比原水采系统运转功率降低500-1000kW）。采区化水采工艺具有灵活机动性，可针对不同煤层赋存条件和矿井的不同生产水平的某一块段进行设计，特别是综采丢弃的边角煤柱更具有推广应用前景。天地科技股份有限公司唐山分公司二.水力采煤的适应条件天地科技股份有限公司唐山分公司采煤方法条件论:我国煤层赋存条件千变万化任何一种采煤方法都不能包打天，无论水力机械化采煤，还是综合机械化采煤都有其适用条件和应用范围水力采煤作为综合机械化采煤的有效补充，两者可以形成优势互补，各自发挥自身的优势,这已被生产实践充分证明。如开滦吕家坨与董各庄•1.煤层赋存条件•①顶板稳定或中等稳定，瓦斯含量小，煤质中硬或中硬以下，煤厚3～8米，倾角10～35度的倾斜、缓倾斜、厚及特厚的煤层。这类煤层是最能发挥无支护水采工艺优势的比较理想的煤层，一般台枪年生产能力为60～90万t/a,个别好的条件可达到100万t/a以上。天地科技股份有限公司唐山分公司•②.顶板中等稳定的急倾斜煤层。如吉林省通化矿业集团八宝矿、道清矿、六道江矿等，台枪年产量35～45万t/a，回采率大于75%。正在设计的汾西矿业集团的4个90万t/a矿井和开滦矿业集团的鲁各庄矿（90万t/a）。天地科技股份有限公司唐山分公司•③.顶板稳定和中等稳定,煤层产状不规则,走向、厚度、倾角变化大,地质破坏严重的极不稳定煤层•如江苏大屯煤电公司孔庄矿，山西晋平煤业、山西襄垣七一煤矿等，都是综采和水采共存的矿井,台枪年产量30～60万t/a，回采率大于75%,由于发挥了两种采法各自的优势,形成了优势互补，稳定了矿井产量,提高了矿井的资源回收率。天地科技股份有限公司唐山分公司•④煤层顶板稳定和中等稳定，矿井储量偏小且分散，不能布置长壁工作面开采的中小型地方煤矿.•如吉林省白山市的振东煤业、通明立井、湖南连邵的斗立山矿、山西襄垣的辉坡矿和晋平煤业等。天地科技股份有限公司唐山分公司•⑤煤尘发生量大,•北京局的房山矿煤尘大（旱采煤尘浓度高达4200mg/m3，矽肺病十分严重。改用水采后工作面粉尘浓度大幅度降低（煤尘浓度为4-10mg/m3），稳定了职工队伍。•工作面淋水大的矿井。•南票邱皮沟矿天地科技股份有限公司唐山分公司•⑥水力复采残煤，•用水采复采倾角大于7度缓斜和倾斜厚煤层,这类煤层过去由于使用如巷柱、落垛等旧的采法,回采率只有20～30%,采用水力复采可取得较好的经济效益,这对于资源枯竭的老井挖潜具有现实意义。•水力复采产量一般在15～30万t/a，如山东枣庄局的枣庄矿、福建的邵武矿、通化的大湖矿均先后进行过水力复采。南票煤电公司的三家子矿一直在-300水平以上进行水力复采，台枪生产能力最高达50万t/a。天地科技股份有限公司唐山分公司•2.电源供应条件•对于生产能力30～60万t/a矿井，水采运行负荷一般为1500～2500kw.•3.水资源条件•由于采用闭路循环工艺，一般吨煤带走水分为20～25%计算，就能满足要求，对于30～60万t/a矿井，每天水采需要补给水量400～600t/d。天地科技股份有限公司唐山分公司三、水力采煤工艺系统1.全水力机械化提升工艺系统2.分级水力机械化提升工艺系统3.采区化水采工艺系统天地科技股份有限公司唐山分公司•1.全水力化提升工艺系统•1.1概念：全水力化水采矿井的特点是回采及掘进出的煤炭全部由煤水泵通过管道提升到地面进入选煤厂或脱水车间处理。•1