水力采煤与管道(1).pdf

1 9 9 6年 1 2月 水 力采煤 与 管道 运辅 九 ， 4期 一 依靠科技进步大力发展水力采 南票矿务局二十年水力采煤回顾 ， 史 塑双一一 辽手 ’ ；舟 局 矗 南 票 煤 田 属 于 急 倾 斜 不 规 则 厚 煤 层 地 区 ， 在 这 类 煤 层 条 件 下， 南 票 矿 务 局 各矿进 行 多种采煤 方法 的试验 ， 最后证 明 只有 采用水力采煤方法 ， 才是 解决 此类煤层条件 的最好 的机械化 采煤方法。 文中通过 1 9 7 3年至 1 9 9 6年二十多 年 的水 力采煤 回顾 ， 概述 1南票矿 务局在水 力采煤 实践 中取 得的 各项成果 和成绩 。 ‘ ⋯ 竖五 ， ， 碌 - 概述 鏊 南票矿 务 局的设 计 生产 能 力 为 1 9 0 万 t ／ a ， 棱定生产能力为 1 8 o万 t ／ a ， 现有 四 个生产矿井 。其中 三 个水 采矿 井 三家 子 矿 、 小凌河矿 、 邱皮 沟矿 产 量占 全局产 量 的 8 0 以上 。 南票煤 田以古生代石炭二叠 纪煤 系为主 。 碳化程度较深 ， 煤 田西部是硬 质煤 ， 不 易破碎 ； 东 部煤 层 比较松软 ， 易破 碎 。煤的灰分波 动于 4 0 4 5 之间 ， 煤 种 为气煤 2 号 ， 均属贫煤 。 各矿地表 标高为 l 2 O ～1 6 0 m， 开采深 度 已进 _ - 3 0 0 I n至 一 6 3 ．0 m 之问 。南票煤 田属于急 倾斜不 规 则 厚煤层 ， 目前国内外适应这类煤 层较为理 想的开 采方法 很少 。因此 ， 从 1 9 6 0 “ 7 “ 1 9 8 5 年 的 2 6 年 问 ， 采煤方法一 直是 南票 矿 区生 产技术探索的重要课题 。南票局各矿曾采 用了正规的柱式采煤法 ， 壁式采煤法 ， 以及 非 正规的高落式采煤法 。 在 7 O年代 又试验 了掩 护 支架 、 钢丝 绳 锯 、 8 0机组 以及 大 台 机组等 l 2种采煤方法 。 上述诸多方法 因产 量、 经济效 益 回采率 、 安 全等 方 面存在 不 同的缺陷 ， 不适应南票煤 田煤 层开采 。 l 9 7 3 年至 1 9 7 8年小凌河矿试验 了水力栗煤 ， 固 4 2 煤研分 院的指 导下确定 了以水力采煤法为 主攻方 向。 三家子矿 于 1 9 8 2年 9月水采一 次投 产成 功 ， 1 9 8 3年 单枪 产 量 突破 3 0万 ； 小 凌 河 矿 1 9 8 4年 l 1月份 又 甑复 了 水 采 i l 9 8 5年 4月邱 皮 沟 矿水 采 投产 } l 9 8 5 年全局水果产量即占总产量 4 6 ． 1 。 实践 证 明南 票 煤 田的 地 质条 件 适 应 于水 力 采 煤 ， 其 各项经 济技 术指 标在 东煤 公司也 是 名列前茅 2 十年 水力票煤 的回顾 南 票矿 务局 2 O年的 水力 采煤 可 以说 是攻关 的 2 0年 、 改革 的 2 0年 。 我 们对 简化 水力采煤 生产系统 、 降低 电耗 、 提高 回采率 和降低成本等方面， 进行了一系列工作。 在 唐山煤研 分院的 技 术指导 下 ， 经 过 自身 的 努力 ， 逐步 改革 了水采 工艺流 程 ； 完 成了浓 缩水 采煤 泥水 ， 实 现水采水 闭路 循 环等科 研课 题 实施 r经济 型水采 和 区域 化水采 新工 艺 我局 水力采煤的历程大体上分为 四个阶段 。 2 、 l 第一 阶段 ， 1 9 7 3 1 9 7 8年 为探 索 阶 维普资讯 像 靠科技 进 步大 力发展 水 力采煤 第 4期 段 ， 确 定 了唯有水 力采煤 才适 应南票 煤 层 的开 采方法 如 概述 部分 所述 。 2 ． 2第 二 阶段 1 9 8 2 1 9 8 6年 为水 采 高 压大 射流 阶段 。 1 9 8 2 年 9月在三 家子矿一 次 试验 水 采成功 ， 高压 串联 泵 出 I 1 压力 达 2 1 MP a ， 流量 2 7 0 1 2 1 ／ h， 1 9 8 3年单 枪超过 3 O万 t ， 1 9 8 5年获原 东煤公 司科技 进步二 等 奖 。小凌河矿 1 9 8 4年 1 1月水采相继投 产 ， 1 9 8 5年邱皮 沟矿 水力采煤 也投 产。高 压 泵 出 口压 力 均 为 1 4 MP a ， 流 量 2 7 O m ／ h。水采供水均 来 源于水 源井 ， 为开 式 供水。 脱水系统为脱水筛机和斗子捞坑 小 凌河 矿 除 外 ， 筛 下 品 占 原 煤 的 2 O ～ 2 5 ， 污 水 处 理 为 压 入 式 煤 水 仓 ， 选 用 B M3 6 0 --5 0固液 泵 ， 其 效率 5 O ， 这 种泵 特性 曲线平 ， 造成 井下 污水泛 滥 。 因地面煤 泥 池容积 有限 ， 矿 区内的小 凌河 有 时变 成 黑 河 ， 乌 金 塘水 库 也 受 到 威胁 ， 污染 了环 境 ， 并造成煤泥 流失 。 后经改造将三家予矿 煤 泥 水 和 邱 皮 沟 矿 煤 泥 水 分 别 用 雪3 2 5 ml T l 管路排 至苇子 沟选煤 厂和赵家 屯选煤 厂， 但投资较大、 经营费用高。小凌河矿因 地 面所 限增设煤 泥池 由 1 ． 5万 m。 扩建 至 5万 m ， 但也 不够 用 ， 时 常造 成煤泥 流失 。 据 统 计 全 矿 区每年 损失 煤 泥 占地 存 量 的 1 2 ． 5 ， 即使 这样水 力采 煤取得 的各项 技 术经 济指标仍优于其它采煤方法 。 2 ． 3 第三阶段 1 9 8 6 1 9 8 9 年。 这四年是 我 局 对水 力采煤 工 艺 流程 局部 改造 的 四 年 ， 实行 经 济 型 水采 ， 逐 步 完 善 了水 采 工 艺 2 ． 3 1 高压供水 系统的改造 。 1 三 家子 矿高压供 水 泵房 设 在地 面 标 高 1 7 0 m ， 选 用 的 高 压泵为 DG2 7 O 一 1 j O7型 水泵 串联 ， 泵组 负荷 为 2 5 0 0 k W 1 2 5 0 k W 电机 2台 。该高压供 水 系统在 井下 每开一次枪时 ， 就 需先 用 1 0 ～ 2 0 mi n时 间来 进行 控制 出 水 闸门 启 动 ． 因此浪费大 量 电力和时间 。1 9 9 5年 1 0月 ， 对其进行改造时， 在高压出水管处安配了 一 个逆 止阀， 并与高位水池水管 串联 。 在停 泵时 ， 供水管 路 中均 由高 位水 池倒 吸水 补 充之。井下需 开枪 时 ， 由于管路 中均有水 ， 开泵后 水枪 处 1 0 s左 右即 可达 到 工作 压 力 ， 从 而减少 了无 用功和缩短 了开枪 前的 启动时间。 此项供水系统改造 ， 按年最少开 枪 次 数统 计 ， 年 节 约 电 力 可 达 1 8 0万 k W h 。由此也解决了放炮助采中用静压 水 冲货 的问题 。 2 小凌河矿 、 邱 皮沟矿原设计 高压供 水设备 中全采用 D G2 7 0 --1 4 0 B高压泵 ， 其 配 套 电机 功率 为 2 0 0 0 k W 。生产中此两矿 回采 时 ， 实际上 只在硬 煤开采 和 采垛 刚开 始拉 槽时需 2 0 0 0 k W ， 而两矿 全部 脚 采 中 8 O 以上均为开采软质煤 。现在 在保 留此 2 0 0 0 k W 电机 等 设 备 的 基 础 上 ， 增 设 了 MD2 8 0 6 5 1 2 、 DZ 3 0 0 -- 8 0 1 0型 泵 ， 配 套 电机 1 0 5 0 k W } 增设 3 0 O 一8 0 1 2型 泵 ， 配 套电机 1 2 5 0 k W 。 两矿在开采 软质煤 时 ， 只 开动 1 0 5 0 1 2 5 0 k W 的高压泵组供 水 ， 开 采特软煤 层和 冲运 煤 时采 用静 压 系 统 ． 从而节约了大量 电力 。 2 ． 3 ． 2 水 采矿井 井下煤 水排 水硐 室联合 集中布置 ， 巷道 布置简化 。 在井下煤水脱水 系统 中取消斗子捞坑， 改为淹没式 ． 降低 r 筛 下品 5 。1 9 8 8年该改造项 目获 原东煤 公司科技进 步 一 等 奖 ， 获 经 济 效 益 9 1 万 元 ／ a 。 2 ． 3 ． 3 1 9 8 6年 在小凌 河矿改开式供 水为 闭路循 环供水 ， l 9 8 8年在 小凌河矿利 用斜 管浅层沉淀技术在地 面处理水采煤泥 水并 取得成功 ， 1 9 9 0年该项 目获 积能源部科技 进步三等奖 ， 每年获经济效益 1 0 7 万元。 2 ． 3 ． 4 1 9 8 9年在三家 子矿将斜 管浅层 沉 淀澄清 设备安装 于 井下 ， 成 功 的处理 了井 下煤泥 水 ， 实 现 了闭路 循 环 ． 1 9 9 1年 该项 维普资讯 水 力采煤 与 管道 运糟 第 4期 目获 原能源 部科 技进 步三等 奖 ， 取得 经济 效益 1 3 0万元 ／ a 。 南票矿 务局 在这 四年 的水 力采煤 中 ， 扬 长避 短 ， 依靠科技进 步 ， 不断完善 了水采 工艺。 2 ． 4第四阶段 1 9 9 0 1 9 9 6年 ， 进一步 改 革水 力果煤 工 艺流 程 ， 逐步 完善 区域 化水 力采煤 新工艺 。 2 ． 4 - 1 在小凌河矿首次将压入式煤水仓 改 为吸人式煤 水仓 ， 由此可 提前 采 出一个 水平 1 ／ 1 4的煤 量 ； 进行 了采 区运输单级 渣 浆泵的设计研究 ， 该 项 目 1 9 9 4年获煤炭工 业部 科技进 步 三等 奖 ， 并获 经 济 效 益 3 8 万元／ a 。 ， 2 ． ‘2 1 9 9 1 年小陵河矿至赵家屯选煤厂 1 1 k m长距离、 小管径、 高浓度水采浓缩煤 浆营道输送 系统研究成 功 ， 1 9 9 4年通过 了 省、 部级鉴定； 1 9 9 5 年获葫芦岛市科技进 步一等 奖、 辽宁煤管局科技进步一等奖； 1 9 9 6 年获辽宁省科技进步二等奖{ 并获经 济效益 1 5 5万元 ／ a 。 2 ． 4-3在 小凌河矿对 高耐磨离 心式 水泵 叶轮 与其楣 配密封 环进行了研 究 ， 1 9 9 4年 该项 目获国家 专利并列人中华优 秀专利 集 ， 使水 泵寿 命提高 5倍 ， 在 D M 型污水泵 上进行了工业试验井投产使用 。 1 9 9 5 年该 嘎目获辽宁省科技进步二等奖。 2 ． 4-4 在 邱皮沟矿进行 了 YS X型液控水 枪的研究 与试验 ， 1 9 9 5年通过 了煤 炭都科 教 司技 术 鉴 定 。 每 年可 获 经 济效 益 3 8万 元 。 3 在 2 0 0 0 年前进一步完善经济型水采 实现区域化水采新工艺 国家对于地质条件差 、 煤 质差、 售价低 的贫 困局 ， 给予政策性补 亏是必要 的 ， 但贫 困局增强造血功能是主要的。只有依靠科 4 4 技进步 ， 借助水力采煤的优势， 才能使生产 达到高产稳产， 达到提高经济效益目的。 南 票 矿 务局经过 多年 的实 践和技 术攻 关 ， 已 经确 定了进一步 以经济型水 采和 区域 化水 采新 工艺为主攻方 向 ， 现已有初步规划 ， 部 分 项 目正在实施 中。近期 主要 进行 以下两 项 工 作 3 ． 1 缩小现有的 闭路循环 圈、 高压泵下 井 ， 完善放炮 助采 工艺 ， 实现 水采高 、 中、 低 压回采工艺 把掘进 用水仓 和高 压系统冲 煤 用水 仓设计在 生产 水平 之上 。浓缩水煤 浆 由原 来的煤水 比 1；1 5 ～2 0 ， 提高 到 l； 3以上直 至达 到 1l 。将排污系统改为 小 管径 、 高浓 度 、 低 负荷 的 排污 系统 ， 并 避 免 与水枪落煤同步运行 ， 提高用电负荷率 在 掘 进 系统和落 煤 系统 管 路上 增设 流量 计 ， 对 水采 用水量 制定合 理 定额 ， 从管 理上 要 效益。预计吨煤电耗可下降 2 0 k W h 。 3 ． 2 在 井下增 设旋 流器和 高频振 动 筛系 统 ， 增加筛上 品 ， 从而提高煤 炭产值 南 票 矿务 局三家 子 矿在 1 9 9 6年 7月 份 掘进 用水即 已经形 成 了小 闭路循 环 圈。 井下 安 装旋流 器和高 频振 动筛 一组 ， 正在 实施 区域化水 采新工 艺 ， 高 压泵 下井 的设 计方 案 已定 ， 只待 实施 。 小凌 河矿负 5 0 0 r r l 三 水平 全部按照经济型和 区域 化水 采的新 工艺设计， 也只待实施。可以预计， 随着经 济 型和 区域化 水采不 断完 善 ， 必将 给我 局 各水 采矿 井的水力开 采增添 活力并 带来新 起色 。 4结束语 水 力采煤方法在 我国采矿发 展史上是 较短的 。 从巷道和硐室布置以及装备上也 是在不断摸索 、 不断完善 。 南票矿区近 二十 年的实践证明 水力采煤法适应性强， 尤其 对地质条件构造复杂 。 煤 层赋 存不稳定 、 又 维普资讯 一 蕉 ．曼 l 瞎 时 水 力柬煤 与管道 运输 第 4期 外水力采煤发展的若干问 题 中 国 煤 炭 学 会 水 力 采 煤 专 业 委 员 会 爹 ／ - 。 ． 煤炭科学研究总院唐山分院信息所 搞姿本文论述j国外水力采煤在市场经济条件下煤层开采技术标准的变化和 技术发展 动 向。认 为为获得最 好的经济 效益， 宜开 采 中厚以上煤层 ， 最大限度 地 提 高落煤 效率 ， 提 高水 力运提 煤浆浓度 ， 开发 井下脱水 生产工 艺， 大掎煤 炭深 加 I和 嫁 台 利 用 是 当令 国 内外 水 力幕 煤 技术 发展 的 动 向 。 ， 一 踩 水力采煤 以下简称水采 这一机械化 采煤方法 已经历 了 6 O年 的发 展历史 。 前 苏 联 以下简称苏 联 首 先试 验成 功和 使用水 采 在苏联 的 影 响 下 ， 自 5 O年代 中期 ， 中 国 、 波 兰、 匈 牙 利 、 前 捷 克斯 洛伐 克 、 德国 、 日 本、 英国、 新西兰、 印度、 美国和加拿大均 相继进行 了水采的研 究、 试验和工业应用 。 曾达 到一定规模 的有苏 联 、 中国、 日本 德 国和加拿 大 。到 9 O年代保持一定规模 ， 年 产量近 1 0 0 0万 t 的只有中国和俄罗期。 近几年来中国和俄罗斯都由计划经济 转 向市场 经济 ， 水采 正经受 着这 一转变 的 考验 。 在市场经济条件下 ， 适合水采发展条 件 ， 能取得好的经济效益的矿井 ， 就 得到发 展 ， 否则就被淘汰 。 符 合水力 采煤 法 开 采的煤 层 ， 最 好 采用水 力开采 。同相 同条 件下的 旱采相 比经济效 益 明显 ， 生产技术指 标也显著提高。总之 ． 水力 采煤 在南票 矿 区育着 极强的 生命 力。 同 时 ， 我 们也看到 水采 仍 存在着 一些 不足 的地方 如耗 电较高 块煤率 较低 、 老塘 回 风等问题 这些都有待于我们努力工作， 继 续和各堞研院、 所密切结合 ， 将南票矿区作 为水力开 采 的试验基 地 ， 应 甩高新 技术 解 决 技术难点 ， 使水力 栗煤 技 术不断 充实 和 提高 。 回顾 南票 矿区水力 采煤发展的每个阶 段 都离不开 全 国各 有关 院 、 所、 厂 、 矿 的支 持和 帮助 ， 特别 是唐 山煤 研分 院水采 所从 我局 各矿水采 上 马实验 阶段 至今 ， 一 直予 以技 术指 导和大 力援 助 ， 在 此表 示深深 的 谢意 作者简介 史 翰取， 男， 教授级高级工程师 ， 现任 南票矿务局设计处处长 其参与设计 、 研究的小 凌河矿 赵家屯选 煤厂水采谁缩煤浆管道输 送 系统 的研 究 ； 耐 磨 损离 心式 水 泵 叶轮 及 与其 相 配 密封 环 的 研 究 ； 吸入 式 煤水 仓 的研 究与 应用 等 分别获得辽宁煤炭工业科技进步 一等奖} 1 9 9 4年 “ 长春杯 高新 技术成果 ． 新 产品交 易博览 会金 奖 ； 南 票 矿 努 局 1 9 9 0年 度科 学 技 术 进 步 二 等 奖 等奖励 曾在 水力采煤与管道运输 等刊物上发 表论文多篇 。邮政编码 1 2 5 0 2 7 ， 辽宁省葫芦岛市 南票矿务局设计处。 收稿 日刖 r 1 9 9 6 一 D 9 0 ” 4 5 维普资讯