水力采煤方法.ppt

大 家 好,采矿10级、11级煤层气、全体同学,采矿10级、11级煤层气、全体同学,大家好,2023年3月3日星期五,2023年3月3日星期五,第一节水力采煤的生产系统 主要内容：1、水采矿井的基本内容 2、水采生产系统简介 3、水采矿井的开拓特点,第十五章 水力采煤,一、水力采煤概述,天地科技股份有限公司唐山分公司,1.水力采煤概念和特点1)水力采煤概念 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。2)水采矿井类型：全部水利化矿井；水旱结合的部分水利化矿井,天地科技股份有限公司唐山分公司,2).水力采煤工艺的特点：在工作面用高压水射流进行破、落、冲、运煤炭，；水采工作面不进行支护；水采工作面没有大型机电设备，搬家倒面方便、灵活；工作面煤水靠溜槽无压运输，对地质条件适应性强性；水枪操作人员在巷道内作业，安全可靠；工作面粉尘浓度低，每立方米只有十几毫克，不进行灭尘；水采工作面操作人员少（只有2-3人）；,3)水采技术政策 由于水力采煤技术具有自身的特点。因此，在巷道布置、生产系统、回采工艺和安全生产管理方面与旱采长壁采煤方法有着根本区别。所以，在编制设计、制定规章制度、编写作业规程方面结合水采的落运提脱四大生产系统的特点、重点和难点进行编制。如：2008年煤炭工业技术政策也明确规定“煤层赋存适合水力采煤条件的可采用水力采煤”。煤炭工业矿井设计规范2005年版对水力采煤设计做出了详细规定。矿井设计手册中对水力采煤设计部分单独列了一章（参见第三篇第六章）煤矿安全规程中根据水力采煤无支护、水射流的特点第66条对水力采煤方法作了详细规定；第116条对水采通风单独作了规定。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2.水力采煤生产现状 水力采煤技术是以高压水射流为动力源进行破落煤体的一种采煤工艺。该工艺经过长期的研究开发与生产实践，已发展到成熟阶段。国内外一些急倾斜煤层和地质构造复杂煤层的矿井采用了这一新技术。特别是近几年来，国内通过水采在急倾斜煤层和地质构造复杂的煤层反复实践及不断技术创新，许多适合水采煤层条件的矿井先后采用了水力采煤。1）国外情况：俄罗斯的新库斯尼克煤田；加拿大的米歇尔矿；日本的砂川矿；,天地科技股份有限公司唐山分公司,新西兰南岛的格里莫斯矿区 强人矿(STRONGMAN)水采已投产(日本设计的水采),30万t/a;全部煤水自流运输到地面;供水泵一台,N=1550KW,n=1440转/分,增速后泵为非作歹200转/分;太尔斯矿(TERRACE)炮采水运,12万t/a;大卫山矿,北岛的东矿都准备采用水采;目前，许多国家都在关注水采，如越南、俄罗斯、新西兰、朝鲜先后来我国进行水力采煤技术参观、学习、交流。印度、澳大利亚等国进行信息交流。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2）国内情况：我国自1956年开始先后在河北的开滦、山东枣庄的八一、肥城的杨庄矿、辽宁的北票、河南的梁峪等矿区试验水力采煤技术，取得较好的技术经济效果。近年来，由于技术的进步，选择的条件对口，水力采煤在不稳定煤层和中小地方煤矿发展较快，有许多不适合综合机械化开采的矿井采用了水力机械化采煤技术。如：黑龙江的鹤岗矿区、辽宁的南票矿区、大屯煤电公司的孔庄矿、吉林的通化矿区等采用了水采技术后，均取得较好的技术经济效果。,天地科技股份有限公司唐山分公司,南票矿区 煤层条件比较复杂，属于极不稳定的难采煤层（鸡窝状），厚度变化为01226米，而且断层多，火成岩侵入严重（各种旱采均尝试过）。为了寻求新的采煤方法，该局于八十年代初在三家子矿开始试验水力采煤。经过几年的努力，摸索出了水力开采不稳定煤层的经验。台枪生产能力均为60万t/a，最高年产原煤达到732万t/a，1997-2007年，百万吨死亡率为0.65人/100万t。该局先后改造了三个矿井，水采产量占全局的70%,天地科技股份有限公司唐山分公司,通化矿区位于吉林省长白山西麓是吉林省主要产煤基地之一，该矿区煤田由于受燕山运动的影响，含煤地层在地质构造影响下，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。于八十年代中期试验了长壁综采和高档普采，如松树，大湖等矿。但在复杂的煤层条件下，难以发挥综采作用，经常般家倒面，产量在30万t/a以下。有的较复杂块段弃而不采，造成了一些资源损失。该局为了解决通化矿区地质条件复杂煤层的采煤方法，于九十年代初在东煤公司的领导下推行水采技术。目前，全局有5个矿井采用了水采技术，共建了8套水采生产系统，水采产量占全局总产量的65%以上。很好的解决了复杂煤层采煤方法问题,天地科技股份有限公司唐山分公司,北票矿区是百年老矿，煤层赋存条件大部分为急倾斜中厚煤层，具有煤与瓦斯突出危险。该局从1958年在冠山二井开始试验水采以来，经过多年水采实践，在急倾斜双突煤层条件下，对水采的工艺设计、巷道布置、通风管理、双突防治措施和生产组织等方面总结出了一套行之有效的经验。认为在双突煤层条件下，对于瓦斯和火灾管理水采更简单、更安全一些。这些年来水采工作面从未发生突出事故，（突出现象一般均发生在掘进工作面的掘进过程中）。,天地科技股份有限公司唐山分公司,中小型地方煤矿目前,一些中小型地方煤矿及不稳定煤层开采的矿井也在采用水力采煤方法。如山西襄垣的古韩联营煤矿、金星煤矿、襄矿晋平煤业、吉林白山市的振东煤业、通明立井均已先后建成投产，年产分别达3050万t/a。比水采前产量提高3倍。,天地科技股份有限公司唐山分公司,目前，正在进行水采技术改造的煤矿有：开滦局的董各庄矿；汾西局的正晖公司的昌华等4个矿；河南平煤集团的香山矿；湖南连邵局的斗立山矿；山东淄博的王庄矿；新疆阿克苏地区的博孜墩矿 均已经完成设计与审察工作。,天地科技股份有限公司唐山分公司,天地科技股份有限公司唐山分公司,二、水采技术装备 1.工作面装备 2.高压供水装备 3.煤水分级运提装备 4.煤泥脱水装备,1.工作面装备1）高压水枪手动水枪重量轻：120kg可解体，单件重46kg.有效射程：1525米。,天地科技股份有限公司唐山分公司,天地v科技股份有限公司唐山分公司,液控水枪重量轻：180kg。可解体，单件重46kg。使用乳化液和油介质。操控距离515米。有效射程：1525米。,远程液控水枪系统图,天地科技股份有限公司唐山分公司,天地科技股份有限公司唐山分公司,远程监控液动水枪重量轻：180kg。可解体，单件重46kg。使用乳化液和油介质。操控距离30150米。有效射程：1525米。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2）跟枪阀重量轻：98kg压力：20MPa通径：DN125，DN150,天地科技股份有限公司唐山分公司,3）高压管与快速接头 无缝钢管：材质20号钢。通径：DN125，DN150。快速接头：133；159；168,天地科技股份有限公司唐山分公司,2.高压供水装备 有两种类型，一是污水高压泵；二是清水高压泵；污水高压泵型号主要为D300-8012和DZ300-8012,两泵串联供水压力为20MPa,供水流量为200240m3/h，煤水浓度小于1g/l,粒度小于0.5mm污水。技术参数见下表：,天地科技股份有限公司唐山分公司,D（Z）300-80型高压泵技术参数表,清水高压泵型号主要为DG270-14012和GZ270-14012,两泵串联供水压力为20MPa,供水流量为200240m3/h，水质浓度小于150mg/l,单台供水压力P=17MPa。技术参数见下表：,天地科技股份有限公司唐山分公司,3.煤水分级运提装备 提升设备：有大小粒度，单级多级煤水泵。DN300-60（360-75）型多级煤水泵,该泵为水采专用泵,单台最大扬程900米,ZJ型单级煤水泵，单泵扬程为110m。具体参数见下表：,DN型煤水泵技术参数表,天地科技股份有限公司唐山分公司,天地科技股份有限公司唐山分公司,煤水分级设备,刮板分级脱水筛机分级粒度：+0.5mm-50mm水分1315%,天地科技股份有限公司唐山分公司,4.煤泥脱水装备1）粗煤泥脱水,振动弧形筛+高频筛+0.30.5粗煤泥回收设备水分2023%,2）细煤泥脱水,天地科技股份有限公司唐山分公司,隔膜压滤机-0.3mm细煤泥脱水设备水分2325%,天地科技股份有限公司唐山分公司,三、水采矿井主要技术经济指标,天地科技股份有限公司唐山分公司,1.投资 改造矿井改造矿井，其改造投资费用见下表：改造矿井投资费用表,天地科技股份有限公司唐山分公司,由于各矿煤层条件及基础条件不同，其实际投资可能与上表有所区别，一般来讲，对于生产能力60万t/a，投资基本在15002000万元左右。新建矿井对于新建矿井，其投资和长壁机械化开采区别不大。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2.成本由于开采条件不同，成本有所区别，结合几个有代表性的矿井实例说明：山西省襄垣县金星煤矿：煤厚6米，倾角740度，顶板稳定或中等稳定，低瓦斯，煤质中硬以下，开采边角煤及村庄压煤，属于前面所说的一类条件。矿井原设计15万t/a，2008年水采改造后，产量一直维持在50万t/a，如不受旱提能力制约，可以达到75 t/a，回采率大于80%。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2011年18月份金星矿成本构成表 单位:元/t,金星矿开采技术条件及参数,天地科技股份有限公司唐山分公司,吉林通化矿业集团六道江矿：煤厚06米，倾角3565度，局部反转，顶板稳定，低瓦斯，煤质中硬以下，属于前面所说的二类条件。矿井原设计15万t/a，2009年6月水采改造后，单枪产量一直维持在3540万t/a，2011年2台枪基本月产7万t/月，计划年产84万t/a，回采率大于75%。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2011年18月份六道江矿成本构成表 单位:元/t,六道江矿开采技术条件及参数,天地科技股份有限公司唐山分公司,辽宁南票煤电公司的三家子矿：煤厚07米，倾角3570度，高瓦斯，煤质硬f=2.12，断层多，火成岩侵入严重，属于前面所说的四类条件。矿井原设计60万t/a，1982年水采改造后，2台枪年产量一直维持在6070万t/a，期间试验了多种长壁采煤法，最后还得使用水采，现一直在-300水平进行水力复采，两台枪生产能力一直保持50万t/a。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2011年18月份三家子矿成本构成表 单位:元/t,三家子矿开采技术条件及参数,天地科技股份有限公司唐山分公司,辽宁南票煤电公司的小凌河矿：煤厚023米，呈鸡窝状，倾角3563度，高瓦斯，煤质中硬，断层多，火成岩侵入严重。矿井原设计60万t/a，1984年水采改造后至今，2台枪年产量一直维持在60万t/a。,天地科技股份有限公司唐山分公司,2011年18月份小凌河矿成本构成表 单位:元/t,小凌河矿开采技术条件及参数,3.效益效益与各矿煤质及售价有很大区别，在上面所举的例子中，六道江矿和金星矿煤质为瘦煤，原煤售价在600800元/t,这两个矿年利润均在2亿以上。南票三家子矿和小凌河矿由于煤质较差，灰份4060%，目前售价稍有赢利。,天地科技股份有限公司唐山分公司,第三节 评价及其发展趋势,1、水利采煤的优点2、存在的问题及改进途径3、使用条件,发展趋势 水力采煤是机械化采煤方法之一，多年来，一直在不稳定难采煤层领域应用，并在一些矿区具有举足轻重的地位.为这些矿区的经济发展及社会稳定作出了一定贡献。根据水采的适用条件，其推广应用前景比较广阔,主要有以下几个方面:1）国家提出十二五重点是发展小煤矿机械化。我国中、小型地方煤矿机械化采煤水平低，并且量大面广（特别是江南九省）。统计数据显示，目前我国小型煤矿有1.1万多家，煤炭产量约12亿吨，机械化水平只有10%。为此，水力机械化开采技术在这个领域具有推广前景；,天地科技股份有限公司唐山分公司,2）急倾斜煤层。储量占我国煤炭储量的4%左右，开采这些煤层（特别是倾角大于55度的煤层），目前均无较好的旱采机械化开采方法。水采在急倾斜煤层开采已有成功范例，这为水采提供了新的发展机遇。3）水力复采残煤。随着综采的开采强度加大，矿井资源涿渐萎缩，一些适合综采开采煤层条件的数量也在减少，综采丢弃的边角煤柱和旧法采过的煤层进行水力复采具有一定的发展空间。,天地科技股份有限公司唐山分公司,