水力采煤方法课件

大 家 好采矿采矿10级、级、11级级煤层气、全体同学煤层气、全体同学采矿采矿10级、级、11级煤级煤层气、全体同学层气、全体同学大家好大家好02 七月 202402 七月 2024 第一节水力采煤的生产系统第一节水力采煤的生产系统 主要内容：主要内容：1 1、水采矿井的基本内容、水采矿井的基本内容 2 2、水采生产系统简介、水采生产系统简介 3 3、水采矿井的开拓、水采矿井的开拓特点特点 第十五章第十五章 水力采煤水力采煤一一、水力采煤概水力采煤概述述天地科技股份有限公司唐山分公司1.1.水力采煤概念和特点水力采煤概念和特点1)1)水力采煤概念水力采煤概念 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。部分工作的开采技术。2)2)水采矿井类型水采矿井类型 ：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：水力采煤工艺的特点：在工作面用高压水射流进行破、在工作面用高压水射流进行破、落、冲、运煤炭，落、冲、运煤炭，；水采工作面不进行支护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；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；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；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；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（只有水采工作面操作人员少（只有2-32-3人）；人）；3)水采技术政策水采技术政策 由于水力采煤技术具有自身的特点。因此，在巷道布置、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、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。点、重点和难点进行编制。如：如：2008年年煤炭工业技术政策煤炭工业技术政策也明确规定也明确规定“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）煤矿安全规程煤矿安全规程中根据水力采煤无支护、水射流的特点无支护、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。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许多适合水采煤层条件的矿井先后采用了水力采煤。水力采煤。1 1）国外国外情况情况：俄罗斯的新库斯尼克煤田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，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。机械化采煤技术。如：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南票矿区 煤层条件比较复杂，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通化矿区位于吉林省长白山西麓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北票矿区是百年老矿是百年老矿，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、水采技术装备采技术装备 1.1.工作面装备工作面装备 2.2.高压供水装备高压供水装备 3.3.煤水分级运提装备煤水分级运提装备 4.4.煤泥脱水装备煤泥脱水装备1.1.工作面装备工作面装备1 1）高压水枪）高压水枪手动水枪手动水枪重量轻：重量轻：120kg120kg可解体，单件重可解体，单件重46kg.46kg.有效射程：有效射程：15152525米。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液控水枪重量轻：重量轻：180kg180kg。可解体，单件重可解体，单件重46kg46kg。使用乳化液和油介质。使用乳化液和油介质。操控距离操控距离5 51515米米。有效射程：有效射程：15152525米。米。远程液控水枪系统图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远程监控液动水枪重量轻：重量轻：180kg180kg。可解体，单件重可解体，单件重46kg46kg。使用乳化液和油介质。使用乳化液和油介质。操控距离操控距离3030150150米米。有效射程：有效射程：15152525米。米。天地科技股份有限公司唐山分公司2）跟枪阀）跟枪阀重量轻：重量轻：98kg98kg压力：压力：20MPa20MPa通径：通径：DN125DN125，DN150DN150天地科技股份有限公司唐山分公司 3）高压管与快速接头）高压管与快速接头 无缝钢管：材质无缝钢管：材质2020号钢。号钢。通径：通径：DN125DN125，DN150DN150。快速接头：快速接头：133133；159 159 ；168168天地科技股份有限公司唐山分公司2.2.高压供水装备高压供水装备 有两种类型，一是污水高压泵；二是清水高压有两种类型，一是污水高压泵；二是清水高压泵；污水高压泵型号主要为泵；污水高压泵型号主要为D300-80D300-801212和和DZ300-8012DZ300-8012,两泵串联供水压力为两泵串联供水压力为2 20MPa,0MPa,供供水流量为水流量为2 20 00 024240m0m3 3/h/h，煤水浓度小于，煤水浓度小于1g/l,1g/l,粒粒度小于度小于0.5mm0.5mm污水。技术参数见下表：污水。技术参数见下表：天地科技股份有限公司唐山分公司级数级数流量流量（m m3 3/h/h）扬程扬程(m)(m)转速转速(r/min)(r/min)轴功率轴功率(kw)(kw)配机功率配机功率(kw)(kw)效率效率(%)(%)4 43003003203201480148038038044044072725 53003004004001480148047047056056072726 63003004804801480148056056068068072727 73003005605601480148065065085085072728 83003006406401480148074774785085072729 9300300720720148014808408401050105072721010300300800800148014809349341050105072721111300300880880148014801027102712501250727212123003009609601480148011201120125012507272D（Z）300-80型高压泵技术参数表清水高压泵型号主要为型号主要为DG270-140DG270-140112 2和和GZ270-14012,GZ270-14012,两泵串联供水压力为两泵串联供水压力为2 20MPa,0MPa,供水流量为供水流量为2 20 00 024240m0m3 3/h/h，水质浓，水质浓度小于度小于150mg/l,150mg/l,单台供水压力单台供水压力P=17MPaP=17MPa。技。技术参数见下表：术参数见下表：天地科技股份有限公司唐山分公司3.3.煤水分级运提装备煤水分级运提装备 提升设备：有大小粒度，单级多级煤水提升设备：有大小粒度，单级多级煤水泵。泵。DN300-60DN300-60（360-75360-75）型多级煤水泵）型多级煤水泵,该泵为水采专用泵该泵为水采专用泵,单台最大扬程单台最大扬程900900米米,ZJZJ型单级煤水泵，单泵扬程为型单级煤水泵，单泵扬程为110m110m。具体。具体参数见下表：参数见下表：泵型泵型DN300-604DN300-6041212DN360-754DN360-7541212级数级数流量流量m m3 3/h/h扬程扬程(m)(m)功率功率(kw)(kw)效率效率(%)(%)流量流量m m3 3/h/h扬程扬程(m)(m)功率功率(kw)(kw)效率效率(%)(%)4 4300300240240315315717136036030030050050072725 5300300300300400400717136036037537556056072726 6300300360360500500717136036045045068068072727 7300300420420560560717136036052552585085072728 830030048048063063071713603606006001000100072729 9300300540540710710717136036067567511201120727210103003006006008008007171360360750750125012507272111130030066066090090071713603608258251400140072721212300300720720100010007171360360900900140014007272DN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煤水分级设备 刮板分级脱刮板分级脱水筛机水筛机分级粒度：分级粒度：+0.5mm-50mm水分水分1315%天地科技股份有限公司唐山分公司4 4.煤泥脱水装备煤泥脱水装备1）粗煤泥脱水）粗煤泥脱水 振动弧形筛振动弧形筛+高高频筛频筛+0.3+0.30.50.5粗煤粗煤泥回收设备泥回收设备水分水分202023%23%2）细煤泥脱水）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隔膜压滤机-0.3mm-0.3mm细煤泥细煤泥脱水设备脱水设备水分水分232325%25%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1.1.投资投资 改造矿井改造矿井改造矿井，其改造投资费用见下表：改造矿井，其改造投资费用见下表：改造矿井投资费用表改造矿井投资费用表生产能力生产能力万万t/at/a设备及材料投资（万元）设备及材料投资（万元）矿建矿建（万元）（万元）土建土建（万元）（万元）安装安装（万元）（万元）合计合计（万元）（万元）高压系高压系统统煤水系统煤水系统配电系统配电系统303027027034034026026012012035035021021015501550606038038048048031031021021041041030030020902090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。新建矿井新建矿井对于新建矿井，其投资和长壁机械化开采区别不对于新建矿井，其投资和长壁机械化开采区别不大。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：山西省襄垣县金星煤矿：煤厚煤厚6 6米，倾角米，倾角7 74040度，顶板稳定或中等稳定，低瓦斯，煤质中硬以下，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。开采边角煤及村庄压煤，属于前面所说的一类条件。矿井原设计矿井原设计1515万t/a，20082008年水采改造后，产量一年水采改造后，产量一直维持在直维持在5050万万t/at/a，如不受旱提能力制约，可以达，如不受旱提能力制约，可以达到到75 t/a75 t/a，回采率大于，回采率大于80%80%。天地科技股份有限公司唐山分公司20112011年年1 18 8月份金星矿成本构成表月份金星矿成本构成表 单位单位:元元/t /t 材料材料电力电力井巷井巷维简维简安全安全折旧折旧工资工资其他其他 合计合计42.3442.3418.518.51.231.231.951.955.245.2415.5415.5423.5623.568.258.25116.6116.6煤厚煤厚(m)(m)倾角倾角（度）（度）开采深开采深(m)(m)供水压力供水压力(MPa)(MPa)运行负荷运行负荷(kw)(kw)生产能力生产能力(万万t/a)t/a)工作面工作面数量数量6 67 7404020020013131600160050501 1金星矿开采技术条件及参数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：吉林通化矿业集团六道江矿：煤厚煤厚0 06 6米，倾角米，倾角35356565度，局部反转，顶板稳定，低瓦斯，煤质中度，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。矿井原设计硬以下，属于前面所说的二类条件。矿井原设计1515万t/a，20092009年年6 6月水采改造后，单枪产量一直维持月水采改造后，单枪产量一直维持在在35354040万万t/at/a，20112011年年2 2台枪基本月产台枪基本月产7 7万万t/t/月，月，计划年产计划年产8484万万t/at/a，回采率大于，回采率大于75%75%。天地科技股份有限公司唐山分公司20112011年年1 18 8月份六道江矿成本构成表月份六道江矿成本构成表 单位单位:元元/t /t 材料材料电力电力井巷井巷维简维简安全安全折旧折旧工资工资其他其他合计合计52.2852.2820.6120.610.660.661.721.724.174.1717.6717.6777.1277.129.049.04183.3183.3煤厚煤厚(m)(m)倾角倾角（度）（度）开采深开采深(m)(m)供水压力供水压力(MPa)(MPa)运行负荷运行负荷(kw)(kw)生产能力生产能力(万万t/a)t/a)工作面工作面数量数量工艺工艺模式模式0 06 63535656560060013132400240084842 2采区化采区化六道江矿开采技术条件及参数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辽宁南票煤电公司的电公司的三家子矿：三家子矿：煤厚煤厚0 07 7米，倾米，倾角角35357070度，高瓦斯，煤质硬度，高瓦斯，煤质硬f=2.12f=2.12，断层多，火，断层多，火成岩侵入严重，属于前面所说的四类条件。矿井原成岩侵入严重，属于前面所说的四类条件。矿井原设计设计6060万t/a，19821982年水采改造后，年水采改造后，2 2台枪年产量一台枪年产量一直维持在直维持在60607070万万t/at/a，期间试验了多种长壁采煤，期间试验了多种长壁采煤法，最后还得使用水采，现一直在法，最后还得使用水采，现一直在-300-300水平进行水平进行水水力复采力复采，两台枪生产能力一直保持，两台枪生产能力一直保持5050万万t/at/a。天地科技股份有限公司唐山分公司20112011年年1 18 8月份三家子矿成本构成表月份三家子矿成本构成表 单位单位:元元/t /t 材料材料电力电力井巷及井巷及维简维简安全安全折旧折旧工资工资其他其他合计合计24.7424.7445.2345.236.66.636.336.35.215.2166.966.99.849.84194.8194.8煤厚煤厚(m)(m)倾角倾角（度）（度）开采深开采深(m)(m)供水压力供水压力(MPa)(MPa)运行负荷运行负荷(kw)(kw)生产能力生产能力(万万t/a)t/a)工作面工作面数量数量工艺工艺模式模式0 07 73030707060060020207500750050502 2分级分级三家子矿开采技术条件及参数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电公司的小凌河矿：煤厚煤厚0 02323米，米，呈鸡窝状，倾角呈鸡窝状，倾角35356363度，高瓦斯，煤质中硬，断度，高瓦斯，煤质中硬，断层多，火成岩侵入严重。矿井原设计层多，火成岩侵入严重。矿井原设计6060万t/a，19841984年水采改造后至今，年水采改造后至今，2 2台枪年产量一直维持在台枪年产量一直维持在6060万万t/at/a。天地科技股份有限公司唐山分公司20112011年年1 18 8月份小凌河矿成本构成表月份小凌河矿成本构成表 单位单位:元元/t /t 材料材料电力电力井巷及维简井巷及维简安全安全折旧折旧工资工资其他其他 合计合计26.326.332.832.87.717.7131314.874.8752.552.59.319.31 164.6164.6煤厚煤厚(m)(m)倾角倾角（度）（度）开采深开采深(m)(m)供水压力供水压力(MPa)(MPa)运行负荷运行负荷(kw)(kw)生产能力生产能力(万万t/a)t/a)工作面工作面数量数量工艺工艺模式模式0 02323353563631000100016166200620060602 2分级分级小凌河矿开采技术条件及参数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，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，原煤售价在六道江矿和金星矿煤质为瘦煤，原煤售价在600600800800元元/t,/t,这两个矿年利润均在这两个矿年利润均在2 2亿以上。亿以上。南票三家子矿和小凌河矿由于煤质较差，灰份南票三家子矿和小凌河矿由于煤质较差，灰份404060%60%，目前售价稍有赢利。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、水利采煤的优点2、存在的问题及改进途径、存在的问题及改进途径3、使用条件、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。为这些矿区的经济发展及社会稳定作出了一定贡献。根根据水采的适用条件，其推广应用前景据水采的适用条件，其推广应用前景比比较广阔较广阔,主要有以主要有以下几个方面下几个方面:1 1）国家提出十二五重点是发展小煤矿机械化。国家提出十二五重点是发展小煤矿机械化。我国中、小我国中、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南九省）。统计数据显示，目前我国小型煤矿有1.11.1万多万多家，煤炭产量约家，煤炭产量约1212亿吨，机械化水平只有亿吨，机械化水平只有10%10%。为此，水。为此，水力机械化开采技术在这个领域具有推广前景；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48写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habitsThe foundation of success lies in good habits 结束语结束语当当你尽了自你尽了自己的最大努己的最大努力力时时，失败失败也是伟大也是伟大的，的，所以不要放所以不要放弃，坚持就弃，坚持就是正确的。是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲演讲人：人：XXXXXX 时时 间：间：XX年年XX月月XX日日