水力采煤技术课件Word文档下载推荐.docx
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注
200D—65
6~10
369~610
280
68
680~850
1480
不能串联
DQ280—100
DZ280—100
8~12
800~1200
70
1000~1600
2950
DQ—前段泵,DZ—后段泵,串联运转时最高出口压力20MPa
150D—170
7~9
1138~1462
162
65
1000~1250
2980
GZ270—150
5~9
750~1350
270
可串联运转,最大允许高出口压力20MPa
DZW300—60
3~12
180~720
300
300~1050
可串联运转,最大允许高出口压力12MPa
D300—65
DZ300—65
3~10
195~650
76
300~850
D、DZ前后段泵串联运转时最高出口压力19
D300—80
DZ300—80
6~12
480~960
72
680~1250
串联运转时最高出口压力19MPa
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。
可分为以下几种:
(1)、污水泵供水(利用煤水仓之水)
(2)、排水泵供水(井下向地面排水)
(3)、地面静压清水
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
水枪型号
工作水压(MPa)
外形尺寸
(长宽高mm)
重量
(kg)
干管直径
(mm)
操作力矩(N•m)
5~15m间射流传输效率
上下
左右
L—W
16
1526×
686×
853
113.5
83
80
67%~75%
吕—4
1620×
590×
818
115
44
100
43%~44
QSSQ-200
20
1520×
600×
829
145
96
235
137~275
64%~75
上海—14
12
1480×
620×
815
120
90
147
110
52%~56%
YSS—2
1561×
676×
961
175
118
54%~57%
见图3,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。
几种水枪的技术参数如表2所示。
表2水枪的技术参数
2、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。
表3几种煤水泵的技术参数
煤水泵型号
允许排煤粒度(mm)
电动机功率(kw)
12M×
6×
2A
800
50
1250
M450—150/200
450
150
200
500
650
M750—250/300
750
250
1050
DM300—60×
3—13
180~780
240~600
3
240~1050
320~800
DM360—75×
3—12
360
225~900
360~1600
DMB—200/8或10
630、790
1000、1250
管道运输最大的问题是泵、管的磨损问题。
3、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;
四、与旱采矿井相比水采矿井的开拓特点
1、井田划分上:
要大一些,使储量多一些,其原因是:
生产能力高,增产潜力大,采出率相对偏低;
2、水平划分:
加大垂高(因掘进率高,还应考虑煤水泵扬程、排量因素,适当)
3、大巷布置:
运输方式上的坡度。
若用溜槽自溜运输,则需要5~7%的以上坡度。
4、井巷断面:
比旱采要小,这要看与通风的关系,风量的大小,没有设备运输的要求。
水力落煤与水力采煤方法
五、射流的破煤作用与破煤能力
1、水枪射流:
分为低、中、高压和超高压射流。
当前基本用3~8Mpa(中),8~20Mpa(高)两种。
2、射流破煤:
分二步
1)、掏槽:
在煤体中切割出具有一定面积和深度的裂隙或空间;
2)、落煤:
破落洞隙周围的煤体;
3、破煤能力:
射流在单位时间内的破煤量称破煤能力;
4、影响破煤能力的因素:
1)、煤的力学特性:
煤体的强度、裂隙性、抗压、抗剪、抗拉、扭。
2)、射流的力学性能:
射流的工作压力、射程、流量。
他们成正比,即射流的工作压力大,则射程和流量也大;
但射流的工作压力太大,经济上就不合理,应有一个合适的匹配。
3)、射程:
在射流的工作压力为一定值时,射程越大,破煤的能力就越小,存在一个有效射程,一般为15~20m;
4)、流量:
一般情况下,流量越大,能力越大,即射流的工作压力大,但太大,就不合理,当射流的工作压力为一定值时,可能会出现水量供应不足现象。
六、水力采煤方法
1、常用方法:
短壁无支护水力采煤法
1)、倾斜短壁式(漏斗式),见图4所示。
2)、走向短壁式,见图6所示。
2、特点:
1)、水射流实现落煤和运输两个主要生产环节成单一连续式;
2)、回采空间不支护,人员不进入工作面。
3)、短壁式布置,机动性、灵活性强。
3、巷道布置
1)、漏斗式(水枪位置)(图4)
(1)、参数:
1能力:
一套的能力。
2采区斜长:
阶段斜长。
3采区走向长:
不宜过大(过大则三角煤多,因有水力坡度问题);
也不宜过小(太小,则服务年限短,造成采区接替紧张),一般,缓倾斜煤层为:
单翼采区为500~800m。
急倾斜:
200~500m;
目前,设备好,长度可适当增加,缓倾斜煤层达到1000m以上,即使是急倾斜煤层也达到600m以上;
④区段斜长,一般为120~150m;
(2)、生产系统
1运煤;
2
高压供水;
3运料(单轨吊、简易吊挂),
4通风
(3)、采煤工艺:
水力落煤、拆移水枪、管道及溜槽、支设护枪、支架重新安装水枪。
落煤时,采用的方式有两种:
开式和闭式。
如图5所示。
2)、走向短壁式
如图6所示
能力:
。
采区斜长:
采区走向长:
区段斜长,一般为120~150m;
①运煤;
②高压供水;
③运料(单轨吊、简易吊挂),
④通风
如图7所示。
3)、两者比较
(1)、漏斗式:
两侧冲采,掘进率低,拆移量小,效率高;
当倾角大时,矸石易窜入工作面;
用于倾角较小的煤层条件,一般用于煤层倾角为7~15°
的条件;
(2)、走向短壁式:
不受倾角影响,对地质条件适应性较强;
但冲采范围小,掘进率高,当
>
12°
~15°
均可;
七、与旱采比较对水力采煤的评价
1、优点
1)、生产能力较高,增产潜力大,一套水采,年生产能力可达60~80万t,条件好的,100万t;
如表4。
2)、工艺简单,效率高,工作面无人;
3)、设备简单,材料消耗少,成本低;
4)、安全条件好;
表4一套水采生产系统在不同煤层条件下的生产能力
煤层条件
生产能力(万吨/年)
备注
缓倾斜中厚煤层,顶板较好
缓倾斜厚及特厚煤层,顶板较好
急倾斜中厚煤层
倾斜、急倾斜厚及特厚煤层
地质条件复杂煤层
水力复采、残采
30~45
70~80
21~30
15~30
15~21
顶板条件较差时12~30万吨/年,各方面条件均好时,可以达到100万吨/年
5)、对地质条件适应性强;
如
(1)断层切割较多,长壁面拉不开推不远,顶板稳定或中等稳定的倾斜、缓倾斜厚及特厚煤层。
(2)顶板稳定或中等稳定,倾角在30°
以上的倾斜、急倾斜煤层。
(3)顶板稳定或中等稳定,倾角大于7°
,产状不规则,煤层厚度变化大或地质破坏较多,稳定性较差的中厚以上的煤层。
这些条件的煤层,一般旱采不会取得好的经济效益的。
而水采却可以采用,并能达到好的生产水平及取得好的经济效益。
4、有待改进的问题及途径
1)、采出率较低:
冲采过程中,垛内顶板提前垮落或窜矸,挡住水枪冲采,使冲采提前结束;
解决的办法:
(1)、提高水枪供水压力和流量,加快冲采速度;
(2)、合理确定煤垛参数,冲采顺序(开式、闭式、半闭式)
(3)、提高巷道支护质量,如U型钢,可缩支架;
可减少煤垛的破坏;
2)、巷道掘进率高
发展掘进机械化,推广采用快速、高效的破煤水运掘进机,我国已有EMS1—30型,开吕—1型,EMS—75型。
3)、通风系统不够完善
采空区窜风,局部风机通风,风阻大,风量小,不稳定。
改进巷道布置,完善现有方法,高瓦斯煤层先预抽放,建立监测预警系统。
4)、电耗较大
高压水,水力运提。
一般吨煤炭40kw·
,应改进现有水采设备的效率,研制新型高效水采设备加强用电管理等。
八、水力采煤的适用条件
1、煤层倾角:
不小于7°
,对于倾斜、急倾斜煤层,与旱采相比,水采更具优势;
2、顶板:
<
35°
时,顶板比较稳定时效果较好;
3、底板:
遇水不泥化,不底鼓的;
4、厚度:
>
1.5m较好;
5、硬度:
中硬以下,裂隙较发育;
6、瓦斯;
低瓦斯最好,高瓦斯则需采取适当措施。
九、我国水采发展趋势
1、在不稳定、倾斜、急倾斜煤层中,利用水采开采,优势明显;
2、其发展目标是紧密结合生产需要,提高单产,单进,实现高产、高效、节能、低耗;
3、开发新工艺,研制新设备,使技术进一步发展。
十、新世纪我国水采技术发展趋势及今后攻关重点
1、我国现有水采技术的发展趋势
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,肯定能取得好的效益,这类煤层基本条件是:
①煤层厚度在5m以上;
②煤层赋存稳定或比较稳定;
③顶板中等稳定;
④瓦斯含量小;
⑤煤质中硬以下;
⑥煤层倾角在10°
~30°
左右。
山东省枣庄矿业集团八一矿、高庄矿,煤层厚度4~6m,2000年单枪能力达到90万t/a以上。
国外水采的发展经验也证明了这一点。
(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。
2、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。
“无支护大射流”水采工艺是现阶段水采领域的主要工艺形式,但绝非唯一的工艺形式。
面对井下各种各样的煤层条件,必须寻求和探索水采工艺的新方法和新途径。
当前的发展趋势是走水旱结合的路子,充分发挥水采和旱采的优点,克服相互之间的缺点,开展研究有支护水采工艺的新方法、新装备。
(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。
由于采区作业点多,加之工作面上回风顺槽随采随废,因此回采工作面多靠采空区串风或局扇供风,导致通风不畅,特别是在高瓦斯煤层矿井,很容易造成工作面瓦斯超限,影响正常生产,甚至会造成事故,危及人身安全。
因此,深入研究用新型水力钻机打通风孔,以改善工作面通风条件是十分必要的,技术上也是切实可行,应加强该项目的开发力度。
该项目如获得成功,将彻底改变水采工作面靠老塘(采空区)窜风的通风条件。
(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。
在这方面,应首先积极开展对高压供水、落煤技术及装备的研究,研究的核心是如何把供水流量和装机功率降下来。
目前我国水采矿井装机功率均在2000~2500kW,与其配套的供水管道、供水设备相应增大,这就增加了基建投资和生产成本,目前当务之急是研究开发小流量供水设备。
其次是开展煤水硐室的小型化、多功能化的研究,实现一机多能、一室多用的使用效果,达到简化系统,减少投资的目的,以满足生产能力不大的中小型矿井的需要。
实际上我国和有关国家已先后开展了这方面的工作,并在某些环节上收到了一些成效。
在这方面新西兰做的比较突出。
(4)走与水选结合的路子,不断提高水采煤炭质量。
随着市场竞争的加剧和环境要求的日趋严格,用户对煤炭质量和品种的要求也不断提高,因此提高水采煤炭质量已迫在眉睫。
过去我们在水采和选煤厂结合方面做过一些工作,也取得了一定的成效。
单从水采和选煤工艺分析,将选煤的一些成熟设备改进后移植井下,在井下将水采煤水处理与选煤技术结合起来具有一定优势和条件,特别是重介分选工艺,如在井下与水采筛分系统结合,无论是投资上、工艺上、管理上,还是运转费用上都比较有利。
这一点需要进一步开展研究工作,在这方面取得的任何一点进展,对加强水采自我发展能力都具有十分重要的意义。
3、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。
4、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。
5、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。
6、加强国际交流,参与国际竞争。
我国水力采煤技术自1956年开始,至今已经历了四十五年的生产实践,无论从生产规模上,还是从技术工艺及装备上,在世界上都具有一定的影响,有些科研成果达到了世界先进水平,每年都有一些国外水采专家和企业家前来考察和交流。
但是我们所取得的成绩,只能说明过去,不能说明将来。
因此今后我们要充分发挥我国的水采技术优势,不断完善提高水采技术水平,就必须加强对外交流合作,采用请进来,走出去的方法,有计划、有重点地加强同日本、俄罗斯、新西兰、澳大利亚等国技术交流,取长补短,积极参与国际竞争。
复习思考题
1、什么是水力采煤?
与一般的开采方法有什么不同?
有什么优缺点?
2、水力采煤有哪几种?
今后我国应该如何走发展水力采煤的路子?
3、谈一谈我国发展水力采煤的前景。
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- 水力 采煤 技术 课件