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2014年度水力采煤学科新进展
发布时间:2014-12-24
1水力采煤学科发展现状
  水力采煤是一种不同于爆破和机械采煤的水力机械化开采技术。自1956年至今,我国应用水力采煤已有近60年的历史,采出煤炭近6亿吨,是世界上最早应用这项采煤技术的国家之一。目前,我国的水力采煤已发展到比较成熟的阶段,生产规模及范围逐渐扩大,采掘、运输、提升和脱水工艺环节日臻完善,可自行设计和制造全套的水采技术装备,积累了年产100~300万t水采矿井设计和生产技术管理经验,并在某些水采领域跃居世界先进行列。
  1.1水力采煤产量
  我国水采矿井产量2009年以前一直维持在1000万吨/年,2009年以后随着技术创新成果的应用,市场需求及认知度的提高,产量稳步提升,目前,现生产水采矿井17个,产量1149万吨/年,主要分布在吉林白山、辽宁南票、江苏大屯、山西襄垣等矿区;正在施工建设的矿井3个,生产能力210万吨/年;正在设计及方案论证的矿井12个,潜在产能840万吨/年。预计到2015年水采产量能够达到2000~2500万吨/年,约占急倾斜、难采煤层产量的10%左右。
  1.2水力采煤应用条件
  水力采煤主要在如下四种煤层赋存条件下应用:
  ⑴急倾斜特厚以下煤层。如吉林白山、辽宁南票、山西忻州、新疆拜城等矿区。
  ⑵煤厚、倾角变化大,断层等构造复杂的倾斜、缓倾斜难采煤层。如江苏大屯孔庄,通化振东煤业。
  ⑶综采丢弃的倾角大于7°不规则块段和"三下"煤柱开采。如山西襄垣金星煤业,运销集团三元永峰煤业。
  ⑷无法实现综合机械化开采的中小煤矿。随着国家对中小煤矿整合的加速及其对机械化开采技术需求的提升,加上水力采煤用人少、投资少、机动灵活的优点,非常适合中小煤矿的条件。
  1.3水力采煤技术水平
  近年来,由于水采技术的进步,加上相关行业技术创新成果的应用,使得水力采煤关键技术得到突破:
  ⑴"采区化水力采煤工艺及设备的研究"项目2009年通过中国煤炭学会组织的鉴定,并于2010年获煤炭科技进步三等奖,该成果彻底取消了煤水提升系统,简化了水采工艺系统,实现了水采井下原煤全部脱水旱运旱提,使水采能耗降低近一半,与综合机械化电耗相当,解决了水采高能耗问题。
  ⑵"水采工作面无人水力落煤工艺与设备的研究"项目2011年通过中国煤炭学会组织的鉴定,并于2012年获煤炭科技进步三等奖,该成果研究的远程监控液控水枪技术,实现了离枪远程(50~200米)监控,改善了水枪司机的作业环境,大大提高了水采工作面安全生产的可靠性。
  ⑶煤泥水净化技术的成功应用,实现了水采用水全部闭路循环复用,达到"零"排放,杜绝了污染,节约了水资源;
  我国水力采煤技术在世界处于领先水平,水采装备已先后出口至俄罗斯、新西兰等国家。
  22014年度水力采煤学科新进展
  2.1薄、极薄煤层水力机械化开采技术
  我国薄、极薄煤层储量60多亿吨,约占全国煤炭总储量的19%,而产量只占总产量的10.4%,远低于储量所占的比例,由于煤层薄开采作业空间小,工作条件恶劣,掘进率高,机械化程度低,回采效率低,经济效益差,除特殊短缺煤种外,大部分薄煤层被暂时放弃,薄煤层开采一直成为困扰我国煤炭行业的难题。
  我国薄、极薄煤层产量虽然不高,但分布较为集中,如:山东省占41%,四川省占54.8%,贵州省占46%,阳泉、平顶山、徐州、开滦、铁法、七台河等矿区都占有较大的比例。薄、极薄煤层的开采问题越来越突出,已是无法回避的现实问题。
  为此,中煤科工集团唐山研究院有限公司与山东淄博王庄煤矿开展了极薄煤层水力机械化开采技术研究,利用水采工艺简单,灵活性强,工作面无人的特点,进行了水力开采极薄煤层试验。试验区开采煤层厚0.48m,倾角5~18°,已经进行了多次破煤试验,试验结果为:水力破煤能力为8~15t/h,冲采距离12~15m,可以采取双面漏斗开采,相当于工作面长度为24~30m,可以实现无人工作面,效果比较理想。目前正在进行系统完善,准备今年底或明年初进行工业性试验。该项技术取得成功,将为薄、极薄煤层实现无人开采创出了一条新路。
  2.2远程监控液动水枪系统优化研究
  远程监控液动水枪项目2011年通过中国煤炭学会组织的鉴定,已经推广应用,但现场使用发现结构复杂,不适合于现场经常搬运的井下条件,为此,中煤科工集团唐山研究院有限公司结合现场实际情况又对其结构进行简化及系统优化的研究,目前,正在试验室进行改进试验,预计明年能够完成。
  3水力采煤学科展望
  我国煤炭资源富源辽阔,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。对水力采煤方法也是一样,也有它的适用范围,可与综采形成优势互补,各自发挥自身的机械化开采优势。
  水力机械化采煤法是开采急倾斜、难采煤层(包括薄、极薄煤层)主要的机械化开采手段,近年来随着水力采煤技术的进步,市场需求及认知度的提高,水力采煤市场有广阔的发展前景,主要体现在如下三个方面:
  ⑴急倾斜特厚以下煤层。我国急倾斜特厚以下煤层的储量大约占煤炭总储量的15~20%,全国重点矿区有20多处100多个矿井进行急倾斜煤层开采,特别是在我国的西部矿区50%以上矿井开采的是急倾斜煤层,其年产量占全国煤炭总产量的6~8%,此类条件机械化开采程度不到10%。影响了我国煤矿整体机械化水平提升。
  ⑵煤厚、倾角变化大,断层等构造复杂的倾斜、缓倾斜难采煤层,也占有相当大的比重。
  ⑶综采丢弃的倾角大于7°不规则块段和"三下"煤柱开采也是水力采煤主要的应用市场。
  多年的生产实践证明,水力采煤技术在上述煤层条件得到推广应用,可以解决该类煤层条件机械化开采问题,提高机械化水平和安全生产可靠度,是解决该类煤层条件机械化开采的有效手段之一。


来源:中国煤炭学会
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