[科普中国]-水力采煤工艺

水力采煤工艺是水力采煤各生产环节有机组合的总称，适用于层厚 1～8m，倾角超过6～8、顶底板较好、瓦斯不大的软或中硬煤层的开采。

简介水力采煤工艺：是指利用水力来完成矿井生产的采煤、运输、提升等生产环节的全部或部分工作的开采工艺。

发展

自20世纪30年代，在苏联首次试验成功。50年代中期，中国、波兰、德国、日本、英国、印度、美国和加拿大等国相继进行研究、试验。而达到一定规模的有苏联、中国、日本、德国和加拿大。90年代，年产量在8～10.0Mt左右的有中国、俄罗斯。

中国：1956～1957在开滦、萍乡试用成功，然后在河北峰峰、安徽淮南、辽宁北票、南票、河南鹤壁、山东肥城、枣庄、吉林通化和黑龙江鹤岗十余个矿区推广使用。水采工艺是我国开采煤层条件较差地区实现机械化开采的重要技术途径之一。1

水采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。2

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。

水采工艺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。3

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。4

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。

本词条内容贡献者为:

邱昆峰 - Research Fellow - Colorado School of Mines, USA