[科普中国]-水力采煤

水力采煤技术是 19 世纪 30 年代由苏联创立的，其主要特点是利用高压水射流直接破碎煤体，并借助水力介质来完成运输、分级、提升等工序的水力机械化开采工艺。由于该技术具有工艺简单、装备灵活、生产高效、安全等优点，六十年来，水力采煤一直在不稳定煤层、急倾斜煤层、复采煤层以及煤层赋存不规则的区域或块段使用，为此类条件煤层安全开采和机械化水平的提高作出了贡献。

目前，我国的水力采煤技术已发展到比较成熟的阶段，生产规模逐渐扩大，采掘、运输、提升和脱水工艺日臻完善，可自行设计和制造全套的水采技术装备，积累了年产 300 万吨水采矿井比较完整的生产技术管理经验，并引领世界水采技术发展方向。

定义水力采煤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技术。1

特点水力采煤具有系统装备简单、易于操作、机械化程度高、生产连续性和对地质条件的适应能力强等特点，只要煤层条件合适，就能充分发挥它的优势。六十年来，水力采煤技术一直在不适合综合机械化开采的急倾斜、不稳定煤层应用，取得了较好的经济技术效果。2

国内外生产现状目前世界上采用水采技术的国家有中国、俄罗斯、加拿大、新西兰等。

由于俄罗斯国产设备压力低，落煤困难，2007 年引进我国高压污水泵、液动阀门和液控水枪等水采设备，使落煤压力升至16MPa。新西兰南岛的强人矿采用水采技术后 ，经济效益十分显著，产量比水采前提高了2倍。与该矿相邻的大卫山矿正在由日本进行水采设计。目前，许多国家都在关注水采，如越南、俄罗斯、新西兰来我国水采矿井参观学习，朝鲜、印度、澳大利亚等国与我国进行信息交流。我国辽宁的北票、南票、山东的高庄矿、大屯煤电公司的孔庄矿、吉林通化矿业集团、山西地方煤矿采用水采技术后，都取得较好的效果。南票矿区煤层赋存条件比较复杂，大部分属于急倾斜（45 ~ 60°）厚及特厚的不稳定煤层，厚度变化为 0.12 ~26m，而且断层多，火成岩侵入严重 。 为了寻求新的采煤方法，该局三家子矿于八十年代初开始试验水采。经过几年的努力，摸索出了不稳定煤层水采的经验。一台枪两个工作面交替生产，原煤产量达到 73.2 万t /a，充分显示了水采对不稳定难采煤层的适应性，为该局不稳定煤层机械化开采提供了一条有效技术途经。此后又在小凌河矿、邱皮沟矿发展了水采，使水 采 产 量 占 全 局 60% 左右。近几年，随着开采强度的加大，矿井开采越来越深，水采高能耗的问题也比较突出。为了探索长壁采煤法，三家子矿于 2005 年试验了轻型液压支架放顶煤采煤法，由于煤层变化大、安全性差、产量低而终止该法。后又与科研单位合作进行了综采放顶煤的可行性研究，但终因煤层条件不适应未能实施。通化矿业集团公司现有生产矿井 5 座，年产量为 450万吨。该矿区煤田由于受燕山运动的影响，含煤地层受到极大破坏，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，属极不稳定煤田。为了探索适合本矿区的采煤方法和提高机械化开采水平，于八十年代中期就在煤层条件较好的矿井开始试验长壁综采和高档普采。经过几年的努力，摸索出一套操作、管理、维修经验，使综采在煤层赋存条件较好的块段产量可达到 50 ~ 60万t/a，充分体现了综采的技术经济优势。但在地质条件复杂的区域难以发挥综采的优势，经常搬家倒面，产量较低、经济效益较差。有的较复杂块段弃而不采，造成了一些资源损失。为了解决通化矿区地质条件复杂煤层的采煤方法，重点转向水采，到目前为止，全局有 4 个矿井采用了水采技术，产量占全局总产量的 50% 以上，随着开采的加深、地质条件变差和煤层倾角的增大，适合水力机械化开采条件的比重将逐渐增大。在扩大水采规模的同时，技术上也在不断创新。针对目前水采井上下用水循环圈大、电耗高等问题进行优化设计，使水采工艺系统打破了原落、运、提、脱的常规工艺模式，取消煤水提升和地面脱水系统，实现煤水全部在采区内循环复用，煤泥全部在井下回收，彻底解决了煤水井上下缓冲、储存、转排设施的重复建设，极大降低水采电耗、简化了生产环节。3

目前我国水力采煤技术发展水平近几年，我国在不稳定难采煤层方面进行了科研攻关，使水采技术水平有了新的提高，水采的适用范围更加明确，机械装备更加完善，工艺系统更加简单，节能降耗更加显著，巷道布置、采场通风等方面都摸索和积累了丰富的经验。

水采的适用范围更加明确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下，都有各自的技术优势和适用范围。对水采而言，也不是旱采机械化开采有困难的煤层都能水采，而有它的适用范围，如特硬煤层、顶板极为破碎煤层、倾角过缓的煤层就不适用水采。水采应当向不稳定煤层、急倾斜煤层、边角煤以及块段不规则储量小的煤层发展。

巷道布置趋于合理近几年来，为了解决水采工作面通风问题，通过改变支护方式、巷道布置、采垛参数及落煤顺序等措施，使这一问题得以解决。

实现水采工作面无人开采技术水采工作面的水枪采用液动控制，操作人员在水采工作面以外的巷道操作液控水枪完成水力落煤，使水采工作面在无人的情况下，将采垛内的煤炭顺利采出。该技术已在六道江井进行了工业试验，并获得了成功。目前，已在通化矿业各水采矿井推广使用，极大提高水采工作面的安全状况，改善了作业环境，有效地解决了水采工作面的“双出口”问题。

煤泥水处理技术已获成功煤泥水处理是水采工艺所伴生的特殊问题，直接影响着煤炭产品的质量并对环境产生影响。针对这一特殊环节，经过科研人员多年试验研究，水采煤泥水处理的难题已得到解决。煤泥水处理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。目前，通化矿业松树矿、八宝煤矿、永安煤矿、六道江井水采煤泥水已全部在井下净化处理，处理后的水质完全满足高压供水和排放标准的要求。

解决了井下煤泥脱水与回收为实现采区内回收煤泥、取消煤水提升系统和地面煤泥脱水系统，通化矿业与煤炭科工集团唐山研究院合作，获得成功，水采高耗能的问题得到了解决，为我国水采工艺系统的减化奠定了基础。3

本词条内容贡献者为:

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