浅谈水力采煤法

浅谈水力采煤法

我们国家是实验及应用水平比较早的国家之一，于1956—1957年在开滦和萍乡矿区利用水力或水力—机械化开采和运输提升的技术成功之后，连续在峰峰以及淮南，淮北等十余个矿区之中的新老煤矿推广应用水采技术，一直到20世纪90年代后期已经累计超过2亿吨煤炭资源，而且取得了比较好的经济效益。水采已经成为我们国家实现煤炭机械化开采的主要技术途径之一。

水采矿井的基本类型。

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（一）水采矿井的基本类型

水采矿井按照它的生产系统的水力程度话水平可以分为全部水平化矿井和水旱结合的部分水利化矿井。然而全部水利化矿井的绝大多数产量都是依靠水力完成的。它是采掘运提方式依靠水力完成的水利化矿井。

（二）水采矿井的生产系统

水采矿井的声场系统主要包括的有高压供水系统，煤水运提系统以及脱水系统。充足的适用的水源是水采技术的必要前提之一。目前水采矿井中，供水压力在12—20MPa。在开采煤质比较偏硬时则需要较高的供水压力，可以串联使用高压供水泵，高压供水泵可以设立在地面或者在井下，原则上把泵站设立在供水水源的附近比较有利。高压供水的管路比较复杂，并且经常随着工作面的转移而拆迁，一般采用无缝钢管，接连上水枪，可以形成高压水射流和控制射流冲击方

向而进行破煤。LW型水枪则是最常用的水力落煤工具之一，水枪是由高压泵供水。水枪喷出高速射流冲击并且破碎煤体。碎落煤体与水混合成的煤浆将会回流入溜槽，并汇集于在或矿井的煤水仓。煤浆则用煤水泵或着其他的方式输送地面的脱水车间或着洗煤厂，经过理之后,煤外运,水澄清后复用。水枪则靠人力或着液控系统操纵，枪筒可以垂直和水平旋转，使它的射流冲击到指定地点。它的运煤方式也通过借助于水力来实现。水力采煤利用高压的水射流破落煤体，并且是利用水力来实现运煤和提煤的采煤方法。水力采煤早期是用中压（大于6MPa）的水射流破落软煤，而中硬以上的煤体就难破落。为了破落中硬度以上的煤体时，世界上大多数水采国发展并采用了高压力的大射流完成水力落煤运煤。工作人员无需进入到工作面，从而发展柱式采煤法优点，消除工作面的支护、顶板的管理和装运作业的工序，是使采煤作业工序的简化。以此同时，水力运、提可以使矿井装、运、提升作业完成集中化。水枪的工作压力在水枪喷嘴出口处水压。工作压力都必须超过一定数值,才可以使射流有明显破煤效果。煤质如果越软,愈脆,裂隙愈发育的话，所需要的工作压力也就愈低。低于30kgf/cm2低压射流也只能冲运松软煤;30～500kgf/cm2中高压射流可破碎煤或者较软页岩。高于500kgf/cm2高压射流则可以在煤岩截缝。当前水力采煤用工作压力为60～150kgf/cm2。水枪的射程喷嘴到煤壁距离。如果射程超过一定值时，射流破煤能力随射程的增加而减弱；喷嘴的直径愈大，可能越容易衰减缓慢。射流破煤能力急剧降低时射程称之为有效射程。现在用的水枪的有效射程一般为在15～20m

左右。水枪最大的实际工作射程应该要小于有效射程。提高的水压，增大喷嘴的直径，可以增大有效射程。我们国家常使用供水泵集中朝一个喷嘴供水，可以尽量增大喷嘴的直径，改变落煤效果。喷嘴直径过大时将会使水泵工作状况点不正常而造成不利的后果。常用喷嘴的直径19～30mm。水采的供水泵通常是分级离心泵。我们国家现用GZ、GD泵的额定流量270～300m3/h，泵压为42～120kgf/cm2；串联时的最高泵压力可以达到210kgf/cm2。

（三）水采的运输和提升

指运用输送固体以及水的混合液完成碎煤的运、提工作，包括混合、输送和脱水等环节。混合液流的固体颗粒会受到水流的紊动力的推携，流速会愈高，紊动力会愈大。当流速超过额定值的时候，它的推携力将会超过固体颗粒运动阻力，使固体会随水流动—临界流速。固体粒度和比重愈大，淹没体积比会愈小，输送的通道会愈粗糙，所要的临界流速会愈高—阻力损失。选择合理流速、浓度、粒度级配以及改变管路状况是改善水力的运输提升经济效益主要途径。水力运提优点：运输连续、能力大、占地少、建筑投资比较较省、环节少、管理集中、自动化以及无飞扬的煤尘。缺点是：增加混合以及脱水作业、用水量非常大、细粒脱水和废水澄清处理是比较复杂、水运设备比较低、经营费有时会比较高。明流运输的混合液则多靠自然或着人为坡度将沿明槽方向向下流运。流速取决于溜槽坡度。溜槽的水力运煤需要的最小坡度2～5％。煤浆浓度、煤矸块度和煤浆流量变化颇大，则可以采用最小坡度溜槽易发生淤塞。为了减少淤塞的几率,常

使破碎机紧跟水枪，中国则把溜槽坡度加大到5～7％之上。明流运输可以节约动力和设备、费用低、需人少、输送能力比较大,对输送粒度限制比较宽,可以水采使用。但是明流运输也只能使货载往下运，巷道坡度比较大，会给掘进、运料以及开采工作带去困难。流运的距离如果愈长，不利性愈显著，只用于采区或着矿井翼长比千米短的条件。承压的运输靠压差驱动混合液，可以分为下列几类：①管路自流的运输的混合液是靠自然压力沿封闭的管道往向下流运。流运中的部分重力势能差可转变为压力势能，驱动的混合液是通过后续水平和上升的管路。这种方法多用在水砂充填或着急倾斜的水采矿井之中。

②煤水的泵运提是用煤水泵来使全部煤浆的压力升高，靠它的出口端压力差来驱动煤浆。受煤水泵的叶轮口径限制，将其最大的容许排煤粒度是30～50mm。中国的经验认为在2.5m/s时为好。煤水泵排量也比较稳定。适应水采浆量波动，需要设有一定的容量的煤水仓。按仓中的液面高低煤水泵，可以分为压入式以及吸入式两类。吸入式煤水的仓结构也比较简单，投资较省。但是水力运提平均煤水量比较低，小于1:5～1:6；经济效益也比较差。中国大多数采用压入式煤水仓，平均煤水比在 1:3左右，如过再辅以定量的给煤机,甚至可以高达1:1。中国还成功地运用闭路循环式煤水仓。普通煤水泵以及煤水管路容易磨损，寿命也较短，中国采用改进泵了的设计和泵壳及煤水管之中加耐磨衬套等等措施来解决。③喂煤机提升块煤不通过泵体，以一定方式直接混入承压输送液流。喂煤机的种类很多。其排煤过程为:用原煤或块煤装满仓或管,关仓、管通入承压水流或煤泥水,排走