[科普中国]-水力采煤矿井

水力采煤矿井是利用高压水射流破落煤体，借助水力运输、水力提升将煤转运至地面后进行脱水的一种采煤矿井。采煤矿井较旱采矿井的多工序、多环节的生产过程，得到了很大的简化。水力采煤矿井具有产量大、效率高、成本低、工序简单、劳动强度小，安全条件好，增产潜力大等优点。近年来， 国内外部很重视发展水力采煤矿井。我国水力采煤从1956年开始试验，经过二十年来的生产实践，在生产工艺、巷道布置、设备制造等方面都有一些改进和发展1。

生产系统水力采煤矿井的生产系统可归纳为以下四个系统：

高压供水系统：从地面高压泵起，经高压供水管，到采、掘水枪。

煤水运输系统：是指煤浆经溜槽至井底车场的输送全过程。如果采用溜槽，煤浆自流到井底车场，叫做无压水力运输；如果煤浆流到采区煤水仓，再由煤水泵通过管路输送到井底车场，叫做有压水力运输。

煤水提升系统：是指煤浆从井底车场，经煤水管提升到地面选煤厂的过程。

脱水沉淀系统：是指煤水经地面选煤厂脱水分选的过程2。

采煤方法目前水力采煤矿井普遍使用的采煤方法有两种：一种是漏斗式采煤法，一种是走向短壁采煤方法。

漏斗式采煤法漏斗式采煤法，是因为回采工作面和开切眼成漏斗形而得名。它又有双面漏斗式和单面漏斗式之分：双面漏斗是在开切眼的两侧布置工作面；单面漏斗是在开切眼的一侧布置工作面。这种采煤方法，最适用于缓倾斜煤层。在采区中央，沿煤层开掘溜煤上山和轨道上山，两上山相距15~20米，每隔一定距离用上山联络眼贯通，从上山向两侧以5~7%的坡度，掘进区段溜煤巷和辅巷之间每隔10~15米用小联络眼贯通。当区段溜煤巷和辅巷掘到采区边界后，沿煤层走向每隔一定距离，顺煤层向上掘开切眼。两开切眼间距应以水枪有效射程而定，一般为20~25米。为了避免独头通风和增加安全出口，两开切眼间每隔50米左右，用联络眼贯通。回采工作是由开切眼上端开始，自上而下连续进行2。

走向短壁采煤法走向短壁采煤法，是我国目前应用相对较多的一种水力采煤方法。首先开掘采区上山，上山间距20米左右，每隔25~30米用联络眼连通。然后从采区上山，向采区边界以5~7%的坡度开掘若干开采巷道(相当于走向长壁采煤法的顺槽)，相邻两条开采巷道间距约为10米左右(即工作面长度)，故得名为“短壁式”。为了生产安全，两开采巷道间，每隔40~60米用联络眼贯通。煤垛尺寸，沿走向宽约5米，沿倾斜长约10米。在采区内一般安排3~5个煤垛进行采煤。上、下工作面之间的错距约为20~30米。

回采时，水枪安放在开采巷道内，向上冲采，冲采顺序与漏斗式采煤法大致相同。

漏斗式采煤法的优点是：效率较高、掘进率低；缺点是：受上方采空区窜矸压枪的威胁大、影响安全和回采率。走向短壁采煤法的优点是：安全可靠，回采率较高，开采巷道内行人、运料方便；缺点是：掘进开采巷道时，不易掌握方向和坡度，掘进率较高2。

年产量和服务年限确定水力采煤矿井年产量时，必须考虑的重要因素之一是水采设备的能力。目前我国水力提升设备生产能力较大，如一套煤水泵的煤水比为1：2时，小时提升能力开滦-Ⅱ型煤水泵可达120t，开滦-Ⅶ型可达240t，12M6×2型可达260t。

根据水力提升的设备能力分析，一般水力采煤矿井的日产量控制在1000~1500t左右是适宜的，即年产量为30~45万t。如果储量丰富，煤层埋藏较稳定，地质构造简单，顶板较稳定，符合水采条件的煤层，设计为大型矿井也是合理的。

水力采煤矿井的服务年限，必须与井型及煤炭储量相适应，一般可按旱采矿井规定执行3。

井田界限在旱采矿井中确定井田界限的基本原则，仍适用于水力采煤矿井。但它也有一些特点，一般溜槽水力运输时，水力采煤矿井的一翼走向长度最好控制在1000~1500 m左右，管道水力运输时，应根据一台煤水泵的扬程所具有的运输能力来确定，当煤浆管的直径为250~300mm时，可以达到2500~3500m。

矿井沿倾斜长度，由于水力提升能力较大，转载硐室的开拓工程量比旱采小，因此与早采矿井的倾斜长度相比，显然要大一些4。

水力采煤矿井的开拓水力采煤矿井的开拓，根据阶段运输巷内煤水的运输方式不同，可分为两种类型。

无压水力运输矿井的开拓无压水力运输矿井的开拓，在井田的中央开掘主井和副井(也可为斜井)，在主井里架设煤水管及高压水管，在副井里升降人员，下放材料和运送设备。

井筒开至运输水平后，开掘井底车场，然后开掘阶段溜煤巷、阶段运输平巷及阶段回风平巷。为保证煤水沿溜槽自流，阶段溜煤巷要有5~7%的坡度。当阶段运输平巷和阶段回风平巷掘至井田边界时，即可布置回采工作面，进行回采。

从开切眼采落的煤和水混合成煤浆，沿溜槽经阶段溜煤巷、阶段溜煤石门，到井底煤水仓，再经煤水泵房由主井提至地面。

新鲜风流从主井和副井进入井下，经井底车场、阶段溜煤巷和阶段运输平巷、开切眼，到工作面，乏风由采空区到阶段回风平巷，再由风井排至地面。

井下需要的材料、设备，由副井下放，经井底车场、阶段运输平巷，送至用料地点2。

有压水力运输矿井的开拓有压水力运输矿井的开拓，在井田的中央开掘主井和副井，到运输水平后，掘井底车场，高压煤水泵房，然后开掘阶段运输平巷、辅巷、采区轨道上山、溜煤上山、采区煤水泵房；同时开凿回风井、阶段回风平巷。形成通风系统后，从采区上山向两翼掘区段溜煤巷和区段回风巷，并掘开切眼，即可进行回采。

从开切眼采落的煤，顺溜槽经区段溜煤巷、采区溜煤上山流到采区煤水仓，由煤水泵加压后沿煤水管流经阶段运输平巷，至井底车场再由井底车场高压煤水泵转提至地面。

新鲜风流，从主井和副井进入地下，经井底车场、阶段运输平巷和辅巷、采区轨道上山和溜煤上山、区段溜煤道、开切眼，到工作面，乏风经采空区、区段回风巷，采区溜煤上山(上段)、阶段回风平巷，最后由风井排出井外。

井下所需的材料、设备，由副井下放，经井底车场、阶段运输平巷、采区批道上山，送至用料地点2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所