水力采煤与詈道运输第.pdf

水 力采煤 与詈道运输 第 2期 采区分级脱水水采生产工艺系统 在鹤壁 四矿 的应用 墼 壹 1 8 冬 鹤壁矿务局 摘要为充分利用鹤壁矿务局四矿矿 井扩建后的旱运旱提能 力， 在与扩建采 区相毗 邻的二水平四采区进行 了采区分鹱脱水水采工艺生产 系统 的试验 ， 经过两年多的运 行， 取得 了良好的效果 。 关键词 1 概述 水力采煤在鹤壁四矿具有很久的发展历 史 ， 其间也经历了几番波折。1 9 7 8年 以前 曾 是我国水力采煤的重点矿井， 为我国的经济 建设和水力采煤技术的发展做出了较大的贡 献 。 1 9 7 8年后 由于种种原因 ， 水采在我矿 的 应用与发展受到了限制． 同时， 由于我矿特定 的地质条件， 旱采机械化开采投髂充分发挥 其应 有的生产能力 ， 出现矿井连年亏损 ， 经营 状况不佳的局面。 后虽经过矿井扩建， 也很难 达到设计生产能 因此， 在企业走向市场的 形势下 ， 为了企业的生存与发展， 更好地发挥 扩建运输 系统的生产能 力， 我 们经过慎重的 经济技术论证， 决定在与扩建采区毗邻的二 水平四采区进行采区分级脱水水采工艺生产 系统的试验， 经过两年多的运行， 效果良好。 2 采区分级脱水水采生产工艺系统 2 ． 1 四采区地质概况 二水平四采区走向长 1 2 5 0 T i t ， 倾斜长 2 0 0 5 0 0 m， 采区煤层厚度 3 ． 6 ～9 ． 1 2 m， 平 均 5 ． 9 7 m， 倾角 2 0 ～5 0 ， 属倾斜、 急倾斜不 稳定煤层。可采面积 3 3 ． 2 O万 m ， 地质储量 8 茅 辉 2 9 7 ． 0 4万 t ， 可采储量 1 7 8 ． 2 3万t 。 该地区地质构造复杂、 断层多。3 ～z 0 m 落差的断层 8条 ． 2 m 内落差的断层不计其 数 ． 区内有 1 2 ， 1 7 、 2 0 三个 陷落柱 ． 中间 有一条北东向大向斜 ， 对开采极为不利。 该区煤层硬度系敦 f 一0 ． 7 71 ． 2 ． 伪顶 灰黑色中厚层状砂质泥岩， 质硬性脆， 节理发 育易冒落。 煤尘爆炸指数l 4 ． 6 4 ～l 5 ． 5 6 ， 相对瓦斯涌出量 1 5 2 5 m 。 ／ t 。 2 ． 2 该采区选择水采工艺的原则 水力采煤是一种先进的机械化采煤方 法 以前一段时间在我矿发展受到限制主要 有以下原因 ①我矿进入二水平后， 开采深度 加大， 瓦斯涌出量相应增加、 产量高、 造成瓦 斯经常超限 } ②重生产、 轻安全， 管理不善， 经 常造成进 ， 回风巷失修． 通风不畅} ③认为同 ． 等地质条件下相对旱采采区采出率低} ④耗 电量较大、 电赞高。针对以上问题， 我们在选 择该采区采用水力采煤方法时． 就确定了发 ’ 挥水力采煤的优势， 使其缺点减少副最低限 度。 制定的该采区选择水采工艺的原则如下 1 借鉴外地经验， 采用采区脱水水力采 煤生产工艺。 这样， 初期工程少． 运营费用低， 具有较好的经济效益} ． 2 在同等地质条件下， 采出率要高于旱 盔 盟 级 一 咚 参 维普资讯 水 力采蝶与管道运辖 第 2期 采 } 3 加强管理， 使进 、 回风风路畅通 ， 严禁 使用局扇通风回采 ； 4 采用先进的瓦斯监测手段 ， 确保瓦斯 超限停 电、 停产 ； 5 真正做到安全第一 ， 适当跟制产量 。 2 ． 3 硐室布置及生产工艺系统 采区分级脱水水采生产工艺系统中硐室 布置紧凑 ， 工程量少、 生产工艺简单 。工作面 流下的煤浆经刮板筛脱水后， 筛上品经块煤 仓上胶带旱运 ， 筛下品入煤水仓 ， 由煤 水泵排 至 一5 1 m 集水仓 ， 再转排 至地 面选 煤 厂脱 水。设计指标为分级粒度 1 mm， 生产 能 力 3 O万 t ／ a 。 2 ． 3 ． 1 硐室布置 该系统由泵房、 筛机硐室、 煤水仓和块煤 仓组成 见图 1 。 水泵房 采用高压泵、 煤水泵、 低压循环 图 1 煤水提升站硐室布置 9 维普资讯 采 区分 衄脱 水水 采生产工 艺 系统在鹤 壁四 矿的应用 第 2 期 水泵联合布置形式 全长 4 0 r l l ， 安装 2台煤 水泵， 2 台增压泵， 1 台循环水泵， 与西翼皮带 巷 --8 4 0 m 标高相 同， 距煤层底板 1 0 i n 筛机硐室 上部布置在煤层 中与块煤 仓 相连 ， 标高 一2 2 8 i n， 以 一1 O 。 下坡 ， 全长 3 5 ． 7 m， 下部标高 为 一2 3 4 m， 筛机尾部为积水 区 与煤水仓相连 ， 其问以溢流平台“ r ， ， 型筛蓖子 分隔开 ， 筛机尾部正 常时有 1 1 i n浸在水里 ， 水最深处 1 ． 8 m 采掘 面流下来的煤水流入 筛机尾积水区内自行沉降， 筛机从积水区将 煤 捞出水面后作 为筛 上 品， 经 1 O 。 上坡 脱水 后卸入块煤仓 ， I mm 以下的煤泥水经“ r 型 1 0 溢流平台流入煤水仓。 煤水仓 采用压入式斜巷水仓 ， 仓底部标 高 比泵房底 板高 0 ． 5 i n ， 全 长 3 1 r l l ， 仓 内坡 度 1 3 。 ， 仓容 3 2 0 i n ， 下 I I 与泵房相 邻， 上 口 ‘ 与筛机硐室相通 ， 由“ r ” 型篦子将煤水和块煤 分开 ， 循环水泵吸水管安在仓的下端顶部 。 块煤仓 煤仓高度 1 1 r l l ， 采用立式布置 ， 仓容 1 2 0 t ， 下 口安有定量振动给煤机 ， 将煤 均匀地放在西翼皮带巷 的皮带上， 上 口是筛 机硐 室的上部卸煤点 。 整个硐室长度 2 5 3 r l l 2 ． 3 ． 2 生产工艺系统 见图 2 。 供 水 回采用水 是 将一2 5 0 m水平水 仓 L ． J 四采区堞承谓塞 图 2 采区脱水水果生产工艺系统 维普资讯 水 力采煤与 管道运 输 第 2 期 的矿井 自然涌水 不够用时 由地面补充 由清 水泵排至一2 4 0 m 泵房 串联 ， 增压后供给 工 作面落煤 ， 压力 8 ～1 2 MP a 。 掘进 采前 由循 环水泵吸取煤水仓 内 的水排至工作面冲煤 用， 形成循环水 ， 炮掘水 运 。 煤浆运输 采掘落 下的煤浆 经由溜槽 流 至筛机硐室， 经由筛机尾部煤水仓 口的“ r ” 型 蓖子 溢流分级 ， 1 mm 以下的煤浆 流入煤 水 仓， 1 mm 以上的块煤 由筛机脱水运 至块煤 仓装皮带旱运上井 。 排水 煤水仓内的煤 水一部分供掘进冲 煤用， 形成循环水 ， 大部分 由煤水泵排至--5 1 Ir i 集水仓再排至地面脱水 这一环节代替了 矿井向地面排清水 ， 节约了大量排水 电费。 2 ． 3 ． 3 采区分级脱水水采生产工艺系统 的 特点 。 1 合理确定筛分粒度， 充分利用矿井扩 建后 的旱运旱提能力 ， 减少了煤泥发生量 煤 泥量 1 0 左右 。 减少了水提煤量， 降低了电 耗 ； 2 供水采用我矿的井下 自然涌水 ， 经过 加压后作为破煤能源 ， 节约了排清水电费 ； 3 通过循环水泵向掘进头供水冲煤， 使 一 部分煤泥水在井下循 环， 浓缩后的煤 泥水 用小流量的煤水泵提升至地面， 这样降低了 煤水泵功率 ， 减小 了管路直径 ， 地面脱水设备 等也相应减少； 4 栗用原中央集中煤水硐室 一5 1 ’ m 煤水硐室 和采区小型煤 水硐室联 合布置方 式 ， 减少了硐室工程量 ； j 新水采系统与原有的地面脱水 系统 相结合 ， 提高 了矿井产量 ， 降低了成本。 3 应用效果 我矿 自 1 9 9 3 年 8月份开始对 四采 区进 行新型水采实施以来 ， 共掘岩巷 4 2 3 m， 其中 硐 室 2 5 3 m； 煤巷 2 6 0 0 m， 获得 煤量 可采 8 7万 t ， 历时 1 O个月井于 1 9 9 4年 6月份建 成投产。投产后除第一个月 由于设备性能和 系统个别地方不完善 ， 不能正常生产外 ， 从 7 月份 到 现在 系统 运 行 正常 ， 月产 最高达 到 3 7 7 8 8 t ， 平 均为 3 0 4 0 0 t ， 最高 采 出率达 到 7 9 ． 3 ， 平均达到了 7 5 ． 4 ％， 吨煤电耗降到 了 j 7 k w h ／ t以下 ， 取得 了较好的经济效 益。 特别是在我矿旱采工作面地质条件差， 不 能正常生产 的情况下 ， 1 9 9 4年实现 了矿井产 量 9 6 ． 6万 t 其 中水采 2 2 ． 5万 t } 1 9 9 5 年实 现 矿井产量 1 0 8万 t 其 中水 采 3 0 ． 2万 t ， 超过 了改扩建设计 9 0万 t ／ a的生产能力。 水 采更是发挥了独特的作用， 为我矿近两年各 项经济技术指标的完成作 出了积极贡献 。 4 经济技术分析 新型水 采系 统 由于栗 用 了小 型煤 水硐 室 ， 采 区脱水的工艺形式 ， 又依托于西翼皮带 巷布置， 减少了硐室工程量和建设工期， 无论 与旱采或是与传统水采工艺相比， 都具有明 显的效益优势 。 4 ． 1 经济分析 4 - 1 ． 1 水采工作面的主要经济指标与早采 高档普采 相比 ， 参见表 1 。 表 1 水采工作面与高档警采工作面 的主要经济指标对比 项、、 标 早采 水采 回采工技 t ／ 工 ； 3 ． B 8 ． 7 单产 万 t ／ 月 { 原堞 电耗 k W h ， t 材料消耗 元／ t } 直接成本 元／ t ； 5 45 1 6 ． 8 8 9 3 5 7 4 1 6 3 ． 5 上表仅就我矿近两年来水采工作面与煤 层地质条件较好的高档普采工作面的主要经 济指标进行了对比， 从表中可以看出， 水采单 产 比高档普采单产高出 5 0 0 0多吨 ， 回采工效 是高档普采的2 ． 3 倍 ， 成本降低了2 5 ． 元／ t 。 l】 维普资讯 1 9 9 7年 6月 采 区舟 组脱 水水 采生 产工 艺 系纯在鹤壁四矿 的应 用 第 2期 我矿的高档普采 队是 目前我局单产水平较高 的趴 ， 如与全局早采平均水平相 比更 显水 采 的优势。 4 ． 1 ． 2 现水采与传统水采相 比{ 参见表 2 。 表 2 从上表 可以看出 ， 由于新 型水 采采 用了 新的生产工艺系统 ， 电费大幅度下 降， 硐室工 程量减少了近 4 0 0 m， 经济效益 十分可观 。 4 l 2 技术分析 4 ． 2 ． 1 该采 区地质构造复杂 、 断层多、 落差 大， 煤层厚度、 倾角变化大 ， 属不稳定煤层 ， 对 于这类煤层布 置早采工 作面 ， 产 量低 、 安全 差、 材料消耗大、 成本高 、 经济效益差 。 朗 国 内尚无安全高效的开采方法 。采用水力采煤 方 法 后 ， 单 产 达 到 了 3万 t ，采 出率 达 到 7 ； ， 超过 了同类地质条件旱采采 区 5 0 ～ 6 0 。 4 l 2 ． 2 通过加强管理和提高装备水平 ， 工作 面实行了专职人员维护主要进、 回风巷 ， 合理 安排开采顺序 ， 工作 面各回风巷和 各采掘头 安设了瓦斯遥测探头， 实行瓦斯超 限断 电停 产 ， 保证了工作面的风路畅通 ， 减少 了瓦斯超 限， 从而保证了安全生产。 生产两年来没有发 生重伤以上事故。 4 ． 2 ． 3 充分利用西翼皮带巷的运输能力 ， 减 少 了浪费 。 从 以上经济技术 分析 可以看 出， 我矿在 地质构造复杂的四采区采用水采方法开采， 技术上是可行的， 经济效益显著。 5 应用前景 水力采煤作为一种机械化程度较高的采 煤 方法 ， 近年来在我国的一些地区得到 了发 12 展。新型水采工艺系统 ， 以其工艺简单 ， 电耗 低等特点将会被越来越多的人所接受。在地 质条件复杂不稳定的煤层中至今没有很好的 ， 采煤方法。早采放顶煤方法虽在我国的一些 地方推 广， 但由于采 出率低、 安全差 、 采空区 易自 燃等因素制约， 进一步发展受到限制， 而 ’ 水采正好克服 了上述缺点。所 以， 在条件适 宜， 且地 面建有选煤系统 的煤 矿采用水 采更 有前途。水采在我矿的不稳定煤层开采中将 发挥重要作用。 但是 ， 任何 一种事物的发展均存在着两 重性 ， 新型水采工艺也是如此 ， 它还存在着下 列问题有待我们共 同研究。 1 刮板筛脱水效果较差 特别是 1 I T i n 1 分级 ， 高水分的块煤 装进煤 仓后易造 成溃 仓 ， 影响胶带运输 ， 水分高 、 影响煤质； 2 目前 ， 我矿供水采用的是矿井自然涌 水和地 面适 当补充水源的方式， 这样工作面 连续长时间供水 ， 有时出现来水不足， 影 响供 水流量、 压力 。 3 煤水仓内的煤泥易沉淀， 造成煤水仓 拉不空而出现堵泵现象 ， 每隔一段时间要用 清水清一次仓。 作者简升； 苏书奎， 男， 1 9 4 4年生， 1 9 6 7 年毕业于北京矿院 采矿系， 高级政工师、 工程师， 长期从事水采技术的 应用与技术管理工作。曾任鹤壁四矿矿长兼党委书 ． 记， 现任鹤壁矿务局常务副局长， 中国堪炭学会水采 专业委员会委员， 发表论文多篇。 董正亮， 男， 1 9 6 0 年生。 1 9 8 6 年毕业于焦作矿业 学院采矿系， 工程师， 现任鹤壁矿务局四矿总工程 师． 一直从事矿井生产技术工作。 曾在有关刊物上发 表论文五篇。邮政编码 4 5 8 0 1 0 ． 河南省鹤壁市鹤壁 矿务局 四矿 。 收稿 日期 1 9 9 6 一O B 一3 O 维普资讯