1、197第十四章 柱式体系采煤法柱式，分为房式和房柱式一、柱式采煤法回采工艺无论是房式，还是柱式，都需要有先进的采煤设备（相当于煤巷掘进设备） 。先开煤房，宽度一般为 57m，横竖交错，留下的煤柱宽度，可能是数米至二十米不等。1、连续采煤机梭车工艺系统图 9-1，此种系统用于中厚煤层或1m 以上的薄煤层。连续采煤机有横滚筒和纵螺旋两类，目前我国的煤巷联合掘进机就属于横滚筒。另外，还有梭车、锚杆机、皮带、转载破碎机。采煤机滚筒宽2.93.2m，机长910m，梭车容量716 吨。车高0.71.6m，长 8.0m左右，宽2.73.3m，自重1118 吨。采煤与打锚杆轮流。2、连续采煤机输送机工艺系统此
2、系统克服了梭车间断运输的缺点。工艺系统如图9-2。主要用于薄煤层，在中厚煤层中的使用有上升趋势。198图 9-3 为鸡西小衡山煤矿的 MK22 型采煤机割煤，两个滚筒，一上一下，左右摇摆，摇头晃脑进道。主要运输设备：三台万向接长机、一台桥式转载机、一台特低型胶带运输机。用锚杆支护，一台采煤机配二台顶板锚杆机。二、采煤方法的特点1、房式采煤：只采煤房，不回收煤柱。图 9-4，图 9-5。图 9-4 为美国一个矿井，主巷道有 5 条，盘区巷道 3 条，盘区两侧布置煤房，形成区段。一翼前进，一翼后退，由 6 个房同时推进，房宽7m，煤柱尺寸 8 m，房长 220 m。199图 9-5 为西曲矿区房式
3、采煤方法。煤房宽 5m，煤柱 15m，为了保护地面的高压输电线路。2、房柱式：先开房，后采柱。开房时，房宽 56m ，煤房中心距为2030m。45 个煤房一组同时掘进。图 9-6。煤柱的回收方式因工艺不同，围岩条件不同，采用不同的方式。1） 、切块式。切块式的煤柱回收有袋翼式、外进式两种。（1） 、袋翼式：适用于煤柱大时。图 9-7，在一个煤柱里打两条到三条56m 宽的巷道（袋） ，一个掘进，一个打锚杆，掘一段，停，打锚杆，201同时到另一地方掘，掘出后收袋，为回收煤柱作通路，然后，再回两侧煤柱，叫翼。202203（2） 、外进式：煤柱小时用，一般宽度为1012m。图 9-8。可以直接在房内两
4、侧煤柱进刀。2） 、 “汪格维里式”。这是在澳大利亚一个煤层里试验而命名的。有点长壁式的方式。图2049-9。长条形房柱宽15m，长约6595m，条形房内先采房，房宽 6 m，到边界后，后退回出 9 m 宽的煤柱。盘区可一侧回采，也可两侧回采。三、适用条件及评价美、澳、加、印、南非广泛应用，美在井工开采中占 6070%，澳占 80%。1、优点：1） 、设备投资少，为综采的 1/41/5；2） 、采掘合一，建井期短；3） 、设备少，灵活，易搬运；4） 、巷道压力小，支护简单；5） 、利于环境（无矸时） ，地面下沉量少。6） 、全员效率高。2、缺点：1） 、回采率低，5060%，房柱式 7075%
5、。2） 、通风条件差。1、适用条件1） 、开采深度浅，不宜超过 300500m2） 、顶板较稳定的薄及中厚煤层；3） 、倾角在 10 以下，煤层稳定；4）底板平整，顶板无水；5） 、低瓦斯，不易发火。205206第十五章 采煤方法的选择及其发展一、选择的原则1、生产安全（安全为天）1） 、巷道布置合理，维护易，通风畅，运输、行人、防火、尘、水等灾害的系统良好。2） 、回采工艺应防止冒顶、片帮、支架倾倒、机电事故等；3） 、认真编制作业规程，制定合理的安全技术措施。2、经济合理1） 、单产高、稳产、高产。2） 、劳动效率高；3） 、材料消耗少（回收节省） 。4） 、煤炭质量好。5） 、成本低。3
6、、回采率高二、影响因素1、地质因素：1） 、倾角：影响落煤、支护、工艺，影响巷道布置、运输、通风、采煤方法等。2） 、厚度：影响落煤、支护、工艺，影响巷道布置、运输、通风、采煤方法等。3） 、煤层及围岩特征（顶底板）4） 、地质构造（断层） 。5） 、煤层含水、自燃、瓦斯。2、技术装备3、管理水平三、采煤方法工艺技术的发展方向1、采煤技术及我国高产高效矿井建设情况上世纪 50 年代初，综合机械化采煤技术问世，实现了长臂开采技术中的采煤、运输和支护等工序的全部机械化，开创了煤炭开采技术的新纪元，从此，现代化煤矿开始诞生。1） 、我国综合机械化采煤技术的发展我国在 1974 年引进了综合机械化采煤
7、技术，开始了引进、消化、研制、试验工作，经过多年的发展和研究，有了自己的综合机械化采煤技术，国产设备已经达到了一定的水平。1996 年，国有重点煤矿的全员效率为 1.923 吨/工，采煤工作面平均单产为 21879 吨/ 月，机械化程度为 71.96%，综合机械化采煤为 47.18%，普采为 23.35%，综掘20711.56%，百万吨死亡率 1.168。全国建成高产高效矿井 70 处，百万吨综采队 72 个，有 11 个达到二百万吨，兖州南屯矿 350 万吨，淮南新集矿放顶煤 288 万吨，邢台东庞矿大采高 220 万吨，峰峰万年矿，普采 80 万吨，新汶华丰矿在大倾角、冲击地压危险条件下，
8、炮采达到50 万吨。我国的综采水平与发达国家相比还有很大的差距，平均每套年产约 70 余万吨，开采达不到高产高效的水平。如矿井不能达到高产高效水平，就不能称之为现代化矿井。因此，改进装备及技术，研制新型装备和技术，提高单产，是当务之急。在目前的条件下，因为我们在开机率、单产量、平均产量方面，与发达国家有很大的差距，所以，有很多要研究的内容，有很大的发展空间。2） 、高产高效的标准国情不同，条件不同，不能用单产单独做指标。下表是我国的部级标准。各个层次高产高效矿井的部级标准矿井年产量（万吨） 采煤工艺 工作面个数 矿井原煤生产人员效率（吨/工）大于 300 综采 2 个或 3 个 8200300
9、 综采 1 个或 2 个 78100200 综采或普采 1 个或 2 个 5740100 普采 1 个或 2 个 452040 炮采 1 个或 2 个 243） 、国外的一般情况上世纪 80 年代，美国、澳大利亚应用壁式采煤技术，采用一个矿井一个综采工作面的原则，年产量达到 300 万吨，矿井全员效率达到70100 吨/工，达到了世界领先的地位。美国全国矿井的平均全员效率达到 25 吨/工。2、长壁综采的高产高效工艺技术世界上以长壁开采为主国家综采程度达到了 80%以上，有的为100%。1） 、缓倾斜中厚煤层单一长壁综采（1） 、美国日产万吨以上的高产高效综采1994 年，美国高产高效综采面平
10、均长度 237 m，最大的为 333 m。工作面连续推进长度，平均 2470 m，最大 4418 m。采用大功率、高可靠性配套设备，可连续采煤 700 万吨不用大修。采煤机的功率最大达到 1492kW，采用电牵引、无链牵引，牵引速度达到 23 m/分钟，截深达到 1.12 m。有采用智能机械设备，采煤机可208以预先设置顶煤厚度，自动调整滚筒高度，自动调整牵引速度。下表是几个采煤机的介绍型号 产地（国家） 功率（kW）牵引速度（m/min）Electra1000 英国 1000 022JOY3LS 美国 614 015.22JOY4LS 美国 737 020JOY6LS 美国 1117 015
11、.22JOY6LS 美国 1500 015MCLE600DR9898 日本 460 018MCLE600DR101101 日本 574 015MCLE600DR102102 日本 680 015采煤机的截深达到了 8001200 mm，有的牵引速度达到了1228 m/min。配套的设备均是大功率的设备。、运输机的功率最大为 1790 kW，运输能力达到 15003000 吨/小时，最大为 3500 吨/小时，闭封式溜槽，槽宽度大多数 800900 mm，最宽为 1200 mm，中心链，直径为 34.38 mm，最大为 42 mm。采用由电子控制的自动紧链装置，可以及时调整链条张力，监控链环的状
12、况。、液压支架采用高工作阻力整体顶梁两柱掩护式，工作阻力达到 6000kN 以上，最高达到 9800kN，初撑力为工作阻力的70% 85%，采用电液控制系统，具有遥控功能，快速移架，移架速度达到 17 架/分钟，架体宽度采用 1.6m、1.7m、1.8m、2.0m。、工作面供电电压为 2300V、3300 V，部分矿井达到 4160 V。、工作面的上下顺槽采用多巷道掘进，34 条，巷宽 56 m，用连续采煤机配套设备和锚杆支护。下顺槽皮带的运输能力20003500 t/h，最高达到 4000 t/h，铺设长度大于 2000 m，最大达到4500 m。、高可靠性。一般地，采煤机的大修时间间隔为采
13、煤炭量达到600 万 t 以上，运输机运煤量达到 700 万以上，液压支架达到 810 年以上。、高科技。采用微电子技术，计算机、传感器、自动控制（机电一体化）的综采设备，会继续向大功率、重型化、智能化、高可靠性化方向发展，日产达到 23 万吨，有的甚至更高。、巷道布置和采煤方法。对于采区内不能布置长壁工作面的条件，用柱式方法开采，壁式与柱式相结合。、高产高效。采用减人提效的方法。美国，在 1987 年至 1997209年 10 年时间，产量增加了 20%，工人减少了 50%，工作面最高月产量66 万吨，最高工效 1336 吨/工；（2） 、引进设备装备日产万吨以上的高效综采兖州南屯矿引进日本
14、的 MCLE600DR102102 型采煤机（功率680kW，截深 1.0m，牵引速度 10 m/分钟） ，电牵引双滚筒，用英国产的 AFC 375kW 刮板运输机（能力 2000t/h） ，配套国产 SZY5601.75/36 型液压支架（移架时间最快为 810 秒/ 架） 。产量达到 350万吨/ 年。煤层厚度 3.03.3m，倾角 26，工作面长度 219 m ，工作面的装备总功率 3197kW，电压 3300 V 。神华大柳塔矿，2000 年，采用引进国外设备，工作面年产煤炭803 万吨/年，成为世界第一；掘进出煤 117.5 万吨 /年，总产量为 920.5万吨/ 年，最高日产量 4
15、2846 吨，月产量为 979981 吨，当年掘进进尺38853 m，最高月进尺达到 3272.9 m，日进尺达到 145.5 m。全矿 365人，全员效率 92.33 效率吨/工，工作面效率 543.68 吨/ 工，人均产值159.76 万元。 。（3） 、国产装备日产 7000 吨高产高效综采结合我国国情，在综采工作面电压不升级的条件下，已经研制出了日产 7000 吨的配套设备。MG2 400W 型采煤机，功率2 400kW，是国内功率最大的采煤机，液压双调速，销轨齿轮无牵引，割煤速度 68m/min，调机速度 1215m/min，截深630mm、800mm、1000mm。刮板运输机为 S
16、GZ880/（23） 400，功率 8001200 kW ，双速电机，封底式溜槽，880mm 宽度，调机速度能力 1500t/h，铺设长度250m，中部槽过煤量 300 万吨/年。ZZ4400/17/35 支撑掩护式支架，移架时间 1012s/架（移架速度56 架/ min） ，满足采煤机 8m/ min 的牵引速度。2、缓倾斜薄煤层单一长壁综采77 个重点矿区 765 个薄煤层（1996 年数据） ，占可采储量18.4%。发展大功率高可靠性薄煤层采煤机、刨煤机是发展方向。国外的薄煤层采煤机功率达到了 500 kW，刨煤机装机总功率达到2 400kW。工作面长度达到了 250m，有的为 300
17、m。3、缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采因为是分层开采，有铺设金属网的工序，不如一次采全高的工作面效率高。但是，许多矿井创造年产百万吨的综采队，都是在缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采的条件下。采高 3.0 m 左右，晋城古书院矿在第一分层创造 180 万吨/年的产量。并且试验用德国 EDW450/1000I 采煤机、EKF1000H280 运输机，配套国产 ZZP440017/35 液压支架。煤层倾角小于 10，采高 2.8 m ，电压 1140V 和3300V 两个等级，最高日产量 12729t，最高月产量 21.39 万 t。2104、缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采缓倾斜厚煤层大采高（3.5
18、6.3 m）,苏联、德国、波兰等国发展较早，掩护式支架高度已达到 7 m，采煤机最大采高已经达到 5.4 m。引进的德国产液压支架为 GB32023/45 型、国产 BY32.23/45、BY 36025/50 在矿井取得了良好的效果。1986 年，邢台东庞矿在厚度 4.34.8 m，倾角 13，用 BYA32.23/45 型支架配套 4.5 m 大采高设备，取得成功。之后，在4.74.8 m 煤层中应用，回采工效 56.6 吨/工，最高日产量 12516 吨，单产与工效分别比同一条件下的分层综采高出 1.182.62 倍和0.581.2 倍。1995 年，最高月产量 24 万吨，1996 年
19、，产量为 220万吨。5、缓倾斜厚煤层放顶煤综采最早在法国、南斯拉夫、罗马尼亚、苏联、匈牙利、西班牙等国，上世纪 80 年代初，我国才开始试验，引进支架，到 90 年代末，有了很大的发展。1996 年，有 66 个放顶煤综采工作面投产，年产原煤4823 万吨，占地下开采量的 12.29%。1996 年 72 个百万吨综采队里，近 1/3 为放顶煤综采，而 11 个 200 万吨的综采队，大多数为放顶煤综采。兖州东滩矿，年产量 410 万吨，最高月产量 37 万吨，最高日产量1.7 万吨。兖州、潞安、阳泉等煤炭公司，都以放顶煤综采开采为主。6、各类综采面高产高效综采设备保障系统1） 、依靠大功率
20、、高可靠性的设备，提高设备的使用年限，效果好，但初期投资大，有些矿业集团没有能力。2） 、用国产设备，但可靠性小一些，可以采用地质保障系统，如井下超前探测、瑞丽波探测仪、地质雷达等仪器设备；3） 、综采设备保障系统监控“支架围岩”系统及采运设备、工作面机械润滑和传动系统跟踪及失效预报、综采面顶板和机械设备监测技术。4） 、提高综采面的可靠性的途径有：（1） 、通过电液控制阀操纵支架和改善“支架围岩”系统，控制，完善支架信息、支架位态、顶板状态信息的自动采集系统；（2） 、乳化液泵站及液压系统的健康诊断；（3） 、行走设备在线与离线相结合的“油磨屑”监测和温度、电信号的监测；（4） 、胶带输送机
21、的安全监控和全面状态监控。四、采煤方法的发展方向1、缓倾斜、倾斜煤层发展机械化，综采赶超世界先进水平。高档普采向大功率方向发展。2112、大力推广在倾角小于 12时的煤层采用倾斜长壁开采，要解决辅助运输设备问题。3、厚煤层分层开采，分层的合理厚度，铺网的技术研究、假顶材料的改进等；大采高一次采全高需改进、完善、推广。4、无煤柱护巷的研究。5、急倾斜柔性掩护式支架应改进，采用机采取代炮采，改进支架，水平分层放顶煤应进一步研究，放煤规律、分段高度、安全措施完善等。6、三下开采、风力充填。由于呆滞煤量增多，问题越紧迫。7、水采应改善通风条件，提高回采率，改进设备等。8、房柱式是一条新路。五、无人工作
22、面采煤方法1、含义：工人不在采煤工作面内采煤，而是在回采巷道或其他安全地点操纵和控制工作面机械设备，完成采煤、装运煤和顶板管理等工作。2、特点：是世界煤炭科学技术开发研究的主要方向之一，具有安全好、效率高等显著效果。各个国家都重视。国内，由于条件限制，依然处于试验阶段。3、主要方法按是否改变煤的聚集状态分为化学方法和机械方法。1） 、机械方法（1） 、矿井的遥控采煤：在矿井的遥控采煤工作面设备，实现无人采煤，并进行顶板管理；212（2） 、在巷道中遥控：在巷道中直接控制工作面采煤设备、动力装置，人不进入工作面。如水力采煤、螺旋钻机采煤、刮刨机采煤、刨煤机采煤、螺旋钻机刮刨机联合采煤、钻孔水力采
23、煤。2） 、化学方法（1） 、煤炭的地下气化技术（书上 26 章）（2） 、煤炭的地下液化技术（3） 、油母页岩的地下分馏技术4、重要意义可以为某些无法采用综合机械化采煤技术的煤层、压力大、有冲击地压或有煤与瓦斯突出的煤层，厚度在 0.7 m 以下的极薄煤层，由于地质构造变动及起伏较大的煤层的安全、高效提供了一个新的途径。随着生产技术的不断发展和综合国力的增长，以及其他行业高新技术的发展，无人采煤技术必将进一步完善与发展。六、现代化高产高效煤矿的开采技术条件1、地质条件1） 、煤层厚度：2.53.5m；采用放顶煤技术 812m ；2） 、煤层倾角 ；123） 、无构造，煤层结构简单；2134）
24、 、顶底板稳定；5） 、瓦斯小，自然发火期长；2、地质保障系统有好的保障系统，如前所述， “支架围岩”系统，支架信息、支架位态、顶板状态信息的自动采集系统、乳化液泵站及液压系统的健康诊断系统、行走设备在线与离线相结合的“油磨屑”监测和温度系统、电信号的监测控制系统、胶带输送机的安全监控和全面状态监控系统（并非全部） 。3、现代化设备，大功率、高可靠性；4、个人的技术水平高绝大部分为大专和大学毕业以及正规院校毕业。在美国，一个工作面仅有 1013 人；如 13 人的：采煤机司机 4 人，支架工 2 人，机电检修工 2 人，杂工 1 人，顺槽 4 人（装载机 1 人，胶带机机头 1 人，工长 1
25、人，杂工 1 人） ；或 11 人（采煤机司机 2 人，支架工 1 人，杂工 1 人，顺槽 7 人，包括工长） 。5、巷道支护及其辅助环节配套能力采用锚杆支护和锚网、钢带、锚喷、锚索等联合支护，大断面，一般 16 以上，巷道宽度大，一般 4.56.0 ，这对于工作面搬家、2mm设备安装、通风、行人均方便，有条件的，采用无轨胶轮辅助运输。6、技术参数1） 、工作面长度：一般大于 180 ，在 180300 ，多数为 240左右；采用放顶煤技术时，180200 ；2） 、推进长度：一般大于 1500 ，多数为 2000 左右；中国最高为 6000 （2000 年，大柳塔矿） ；m3） 、割煤方式：
26、单向割煤七、我国煤层赋存条件及产量比重99 年，国有重点煤矿，薄、中厚、厚煤层的可采储量比重为18.4%、 33.9%、47.7%，薄煤层比重最高的是四川省，占 40.2%，贵州省委 32.83%，中厚煤层四川省为 57.32%，安徽省 51.15%，厚煤层，甘肃省 93.71%，新疆 70.14%，宁夏 65.06%；99 年，国有重点煤矿，缓倾斜、倾斜、极倾斜的比重为86.3%、 10.1%、3.6%，缓倾斜最高的是山西省，100%，绝大部分为近水平，陕西省，98.71%；倾斜煤层为四川省最高，29.45%，急倾斜，新疆最高，83.80% ，北京 35.92%。八、中国高产高效煤矿生产的展
27、望中国西部的煤炭资源多，全国有 5.6 万亿吨储量，西部占大部分，有一些条件非常好，可以建成许多高产高效矿井。目前，在神华集团神东公司，有许多矿井，达到了一矿一井一面，年产量达到 1000 万吨，创造了 36 天建成一个矿井的世界纪录。214经验：大胆地引进世界高水平的采煤设备、技术和管理模式，重视人才，合理使用，有一定的人才储备，并且，大学毕业的学生，就是井下的“技术工人” ，充分发挥他们的才能，让他们经受艰苦的磨练，在第一线完成各种技术难题。第十六章 水力采煤技术（选讲）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。一、发展历史自 20 世纪
28、30 年代，在苏联首次试验成功。50 年代中期，中国、波兰、德国、日本、英国、印度、美国和加拿大等国相继进行研究、试验。而达到一定规模的有苏联、中国、日本、德国和加拿大。90 年代，年产量在 810.0Mt 左右的有中国、俄罗斯。中国：19561957 在开滦、萍乡试用成功，然后在峰峰、淮南、北票、鹤壁、肥城、枣庄、南票、通化和鹤岗十余个矿区推广使用。水采是我国开采煤层条件较差地区实现机械化开采的重要技术途径之一。图 1 全部水力采、运、提的水力化矿井生产系统示意图1清水池；2高压供水泵；3高压供水管路；4回采工作面水枪；5溜槽；6脱水筛；7胶带运输机；8破碎机；9采区煤水仓；10煤水泵；11
29、煤水管路；12井底煤水仓；13选煤厂；14铁路煤仓；15补给循环水；16掘进供水泵；17掘进供水管路；18掘进水枪；215二、水力采煤的生产系统1、全部水力化矿井1） 、全部水力采、运、提的水力化矿井如图 1 所示，井下的运输提升过程均采用水力完成。辅助运输用旱采方式。2） 、分级运提的全部水力化矿井如图 2 所示。图 2 分级运提的全部水力化矿井生产系统示意图1清水池；2高压供水泵；3高压供水管路；4回采工作面水枪；5溜槽；6脱水筛；7煤水仓；8煤水泵； 9煤水管路；10斗子捞坑；11运输机；12采区煤仓；13矿车；14箕斗煤仓；15提升箕斗； 16胶带运输机； 17选煤厂；18铁路煤仓；1
30、9掘进供水泵；20掘进供水管路；21掘进水枪；216与全部水力采、运、提的水力化矿井的主要区别为：运输、提升采用水旱分级方式。即：从采区到地面，粒度小用水力，大的用旱提、旱运方式。2、水旱结合的部分水力矿井1） 、水旱两套生产系统的矿井因井田内煤层赋存条件相差太大，有适于旱采的，有适于水采的，用两套系统。2） 、用水力完成部分生产环节的矿井水旱结合如用水力落煤和运煤，用旱提方式提煤或用机采炮采落煤，用水运、水提等。三、水采生产系统由三部分组成：即高压供水系统、煤水运提系统、脱水系统。1、高压供水系统由供水源、高压供水泵、高压供水管路、水枪组成。1） 、供水源：要充足适用（固体颗粒杂质少，酸度低
31、、取用方便） 。有开式供水、闭式供水（循环处理供水）两种供水方式，目前闭式供水是值得推广的一种方式。2） 、高压供水泵：系统的核心，有往复泵、离心泵，我国水采井（区）均采用分段式多级离心泵。常见的高压供水泵及其技术参数见表1。表 1 几种高压供水泵及其技术参数型 号 级 数 扬程(m)流量(m3/h)效率(%)电机功率(kW)转数(r/min)注200D65 610 369610 280 68 680850 1480 不能串联DQ280100DZ280100 812 8001200 280 7010001600 2950DQ前段泵，DZ后段泵，串联运转时最高出口压力 20 MPa150D170
32、 79 11381462162 65 100012502980 不能串联GZ270150 59 7501350 270 70 10001600 2980 可串联运转，最大允许高出口压力 20 MPaDZW30060 312 180720 300 70 300105 1480 可串联运转，最大允217图 3 LW 水枪1水枪喷嘴；2枪筒；3垂直回转接头；4操作把手；5水平回转接头；6底座0 许高出口压力 12 MPaD30065DZ30065 310 195650 300 76 300850 1480D、DZ 前后段泵串联运转时最高出口压力19D30080DZ30080 612 480960 3
33、00 726801250 1480串联运转时最高出口压力 19 MPa供水压为1220Mpa，当煤较硬时，需高压，可多泵串联，一泵一枪，泵设在地面或井下，一泵安装多枪，可轮流使用。而掘进面一般用炮掘、水运，低压（0.62Mpa） ，需要单独设供水系统。可分为以下几种：（1） 、污水泵供水（利用煤水仓之水）（2） 、排水泵供水（井下向地面排水）（3） 、地面静压清水3） 、高压供水管路分为主干管、支干管、支管几种管路。主干管为主要管路，铺设在井筒、井底车场、运输大巷和石门中，使用期限长，要用较大直径，内径 250300mm，壁厚 1015mm；支干管铺设在上山、区段运输巷、分段上山中，服务时间较
34、长，管的内径为 150200mm，壁厚 710mm；支管设在回采眼、回采巷中，要经常拆移，用小的管路，一般内径125150mm，壁厚 7mm。4） 、水枪218见图 3，是水采的最主要采掘设备；可分为手动水枪、液控水枪、自移液控水枪。手动水枪：结构简单，维护方便，造价低，操作人员可直接监视破煤情况；但劳动强度大，冲采时易发生返煤伤人情况。液控：机械化程度高，动力单一，破煤效果好，可离枪操作。自移液控水枪：在研究中。可以远距离操作，安全、高效。几种水枪的技术参数如表 2 所示。表 2 水枪的技术参数2、煤水运提系统，可分为明槽自流水力运输系统、管道运输系统两种。1） 、明槽自流水力运输：溜槽或巷
35、道底板。有坡度，23m/S 以上的速度。采区内部多用此方式。自溜运输方式。2） 、管道运输：煤水泵提供动力，是水采矿井广泛采用的运输方式，不受坡道限制，允许线路曲折变化，表 3 提供了几种煤水泵的技术参数。表 3 几个煤水泵的技术参数煤水泵型号 流量(m3/h) 扬程(m) 允许排煤粒 度(mm) 电动机功率 (kw)12M62A 800 300 50 1250M450150/200 450450 150200 5050 500650M750250/300 750750 250300 5050 10501250DM30060313 300 180780 3 240105操作力矩(Nm)水枪型号
36、工作水压(MPa）外形尺寸（长宽高mm）重量(kg)干管直径（mm） 上下 左右515m间射流传输效率LW 16 1526686853113.5 83 80 65 67% 75%吕4 16 1620590818115 72 44 100 43% 44QSSQ-20020 1520600829145 96 235 13727564% 75上海1412 1480620815120 90 147 110 52% 56%YSS220 1561676961175 96 118 147 54% 57%219240600 0320800DM36075312 360 225900240600 33601600
37、320800DMB200/8 或 10 300 630、790 3 1000、1250管道运输最大的问题是泵、管的磨损问题。3、脱水系统将煤、水分离的系统。可以与选煤厂相结合，直接进行煤的洗选。若无洗煤厂，则需要设地面专用脱水车间，或设简易脱水系统；四、与旱采矿井相比水采矿井的开拓特点1、井田划分上：要大一些，使储量多一些，其原因是：生产能力高，增产潜力大，采出率相对偏低；2、水平划分：加大垂高（因掘进率高，还应考虑煤水泵扬程、排量因素，适当）3、大巷布置：运输方式上的坡度。若用溜槽自溜运输，则需要57% 的以上坡度。4、井巷断面：比旱采要小，这要看与通风的关系，风量的大小，没有设备运输的要求
38、。水力落煤与水力采煤方法五、射流的破煤作用与破煤能力1、水枪射流：分为低、中、高压和超高压射流。当前基本用 38Mpa（中） ，820 Mpa（高）两种。2、射流破煤：分二步1） 、掏槽：在煤体中切割出具有一定面积和深度的裂隙或空间；2） 、落煤：破落洞隙周围的煤体；3、破煤能力：射流在单位时间内的破煤量称破煤能力；4、影响破煤能力的因素：1） 、煤的力学特性：煤体的强度、裂隙性、抗压、抗剪、抗拉、扭。2） 、射流的力学性能：射流的工作压力、射程、流量。他们成正比，即射流的工作压力大，则射程和流量也大；但射流的工作压力太大，经济上就不合理，应有一个合适的匹配。3） 、射程：在射流的工作压力为一
39、定值时，射程越大，破煤的能力就越小，存在一个有效射程，一般为 1520m；4） 、流量：一般情况下，流量越大，能力越大，即射流的工作压力大，但太大，就不合理，当射流的工作压力为一定值时，可能会出现水220量供应也不足现象。六、水力采煤方法1、常用方法：短壁无支护水力采煤法1） 、倾斜短壁式（漏斗式） ，见图 4 所示。2） 、走向短壁式，见图 6 所示。2、特点：1） 、水射流实现落煤和运输两个主要生产环节成单一连续式；2） 、回采空间不支护，人员不进入工作面。3） 、短壁式布置，机动性、灵活性强。3、巷道布置1） 、漏斗式（水枪位置） （图 4）（1） 、参数： 能力：一套的能力。 采区斜长
40、：阶段斜长。 采区走向长：不宜过大（过大则三角煤多，因有水力坡度问题） ；也不宜过小（太小，则服务年限短，造成采区接替紧张） ，一般，缓倾斜煤层为：单翼采区为 500800m。急倾斜： 200500m ；目前，设备好，长度可适当增加，缓倾斜煤层达到 1000m 以上，即使是急倾斜煤层也达到 600m 以上；区段斜长，一般为 120150m；（2） 、生产系统 运煤；221图 4 漏斗式采煤法采准巷道布置1煤水上山；2轨道上山；3上山联络巷；4区段运输巷；5回采眼；6回采眼联络巷；7区段回风巷；8煤水硐室；9局扇图 5 漏斗式采煤法落垛顺序示意图a开式；b 闭式；c 半闭式； 16垛内冲采顺序
41、高压供水； 运料（单轨吊、简易吊挂） ， 通风（3） 、采煤工艺：水力落煤、拆移水枪、管道及溜槽、支设护枪、支架重新安装水枪。落煤时，采用的方式有两种：开式和闭式。如图 5 所示。2） 、走向短壁式222图 6 缓倾斜煤层走向小阶段式采煤法采准巷道布置1煤水上山；2轨道上山；3上山联络巷；4区段运输巷；5分段上山；6回采眼；7区段回风巷；8煤水硐室；如图 6 所示（1） 、参数： 采区斜长：阶段斜长。采区走向长：不宜过大（过大则三角煤多，因有水力坡度问题） ；也不宜过小（太小，则服务年限短，造成采区接替紧张） ，一般，缓倾斜煤层为：单翼采区为 500800m。急倾斜：200 500m ；目前，
42、设备好，长度可适当增加，缓倾斜煤层达到 1000m 以上，即使是急倾斜煤层也达到 600m 以上；区段斜长，一般为 120150m；（2） 、生产系统运煤；高压供水；运料（单轨吊、简易吊挂） ，223图 7 走向小阶段式采煤法落垛顺序示意图a开式；b 闭式；c 半闭式； 16垛内冲采顺序通风（3） 、采煤工艺：水力落煤、拆移水枪、管道及溜槽、支设护枪、支架重新安装水枪。落煤时，采用的方式有两种：开式和闭式。如图 7 所示。3） 、两者比较（1） 、漏斗式：两侧冲采，掘进率低，拆移量小，效率高；当倾角大时，矸石易窜入工作面；用于倾角较小的煤层条件，一般用于煤层倾角为 715的条件 ；（2） 、走
43、向短壁式：不受倾角影响，对地质条件适应性较强；但冲采范围小，掘进率高，当 1215 均可；七、与旱采比较对水力采煤的评价1、优点1） 、生产能力较高，增产潜力大，一套水采，年生产能力可达6080 万 t，条件好的，100 万 t；如表 4。 表 4 一套水采生产系统在不同煤层条件下的生产能力煤 层 条 件 生产能力（万吨/年） 备 注缓倾斜中厚煤层，顶板较好缓倾斜厚及特厚煤层，顶板较好急倾斜中厚煤层倾斜、急倾斜厚及特厚煤层地质条件复杂煤层水力复采、残采304570802130304515301521顶板条件较差时1230 万吨/年，各方面条件均好时，可以达到 100 万吨/年2242） 、工艺
44、简单，效率高，工作面无人；3） 、设备简单，材料消耗少，成本低；4） 、安全条件好；5） 、对地质条件适应性强；如(1)断层切割较多，长壁面拉不开推不远，顶板稳定或中等稳定的倾斜、缓倾斜厚及特厚煤层。(2)顶板稳定或中等稳定，倾角在 30以上的倾斜、急倾斜煤层。(3)顶板稳定或中等稳定，倾角大于 7,产状不规则，煤层厚度变化大或地质破坏较多，稳定性较差的中厚以上的煤层。这些条件的煤层，一般旱采不会取得好的经济效益的。而水采却可以采用，并能达到好的生产水平及取得好的经济效益。1、有待改进的问题及途径 1） 、采出率较低：冲采过程中，垛内顶板提前垮落或窜矸，挡住水枪冲采，使冲采提前结束；解决的办法
45、：（1） 、提高水枪供水压力和流量，加快冲采速度；（2） 、合理确定煤垛参数，冲采顺序（开式、闭式、半闭式）（3） 、提高巷道支护质量，如 U 型钢，可缩支架；可减少煤垛的破坏；2） 、巷道掘进率高发展掘进机械化，推广采用快速、高效的破煤水运掘进机，我国已有 EMS130 型，开吕 1 型，EMS 75 型 。 3） 、通风系统不够完善采空区窜风，局部风机通风，风阻大，风量小，不稳定。改进巷道布置，完善现有方法，高瓦斯煤层先预抽放，建立监测预警系统。4） 、电耗较大高压水，水力运提。一般吨煤炭 40kw ，应改进现有水采设备的效率，研制新型高效水采设备加强用电管理等。八、水力采煤的适用条件1、
46、煤层倾角：不小于 7，对于倾斜、急倾斜煤层，与旱采相比，水采更具优势；2、顶板： 1.5m 较好；5、硬度：中硬以下，裂隙较发育；6、瓦斯；低瓦斯最好，高瓦斯则需采取适当措施。九、我国水采发展趋势1、在不稳定、倾斜、急倾斜煤层中，利用水采开采，优势明显；2、其发展目标是紧密结合生产需要，提高单产，单进，实现高产、高效、节能、低耗；2253、开发新工艺，研制新设备，使技术进一步发展。十、新世纪我国水采技术发展趋势及今后攻关重点1、我国现有水采技术的发展趋势当前水采技术所体现的一切优点都是与工作面短壁无支护、大射流冲采和水力运输密切相关的。它具有系统装备简单、机械化程度高、生产连续性强、回采工序单
47、一、体力劳动轻、易于操作和对地质条件适应性强等优点。因此，在当前及今后相当长的一段时间内，预测我国水采发展趋势主要是：(1)积极优先发展高产高效型水采。在条件适合或基本适合无支护大射流水采工艺要求的厚及特厚、储量丰富的煤层推行水采，肯定能取得好的效益，这类煤层基本条件是：煤层厚度在 5m 以上；煤层赋存稳定或比较稳定；顶板中等稳定；沼气含量小；煤质中硬以下；煤层倾角在 1030左右。山东省枣庄矿务局八一高庄矿,煤层厚度 46m,2000 年单枪能力达到 90 万 t/a 以上。国外水采的发展经验也证明了这一点。(2)发展经济型或区域化水采，在难以推行旱采机械化、或旱采机械化效益差的倾斜、急倾斜
48、和不稳定煤层采用经济型或区域化水采工艺，能够取得优于旱采的技术经济指标。2、积极开展技术创新工程随着生产发展的需要，水采在技术上也将要有一个新的进展和突破。综合分析国内外水采技术发展的动向和趋势及不同学科间相互交叉、渗透和融合，会出现一系列新的技术创新项目，归纳起来主要有以下几个方面：(1)不断探索水采工艺的新形式和新工艺，以期构成一个完整的水力机械化体系。 “无支护大射流”水采工艺是现阶段水采领域的主要工艺形式，但绝非唯一的工艺形式。面对井下各种各样的煤层条件，必须寻求和探索水采工艺的新方法和新途径。当前的发展趋势是走水旱结合的路子，充分发挥水采和旱采的优点，克服相互之间的缺点，开展研究有支护水采工艺的新方法、新装备。(2)深入开展研究高瓦斯含量煤层水采工作面通风新方式，创造完整可靠的回风通路。由于采区作业点多，加之工作面上回风顺槽随采随废，因此回采工作面多靠老塘串风或局扇供风，故导致通风不畅，特别是在高沼气煤层矿井，很容易造成工作面瓦斯超限，影响正常生产，甚至会造成事故，危及人身安全。因此，深入研究用新型水力钻机打通风孔，以改善工作面通风条件是十分必要的，技术上也是切实可行的，应加强该项目的开发力度。该项目如获得成功，将彻底改变水采工作面靠老塘
