水力采煤方法及矿井的开拓特点分析

周继峰　刘云会

摘 要：水利采煤方法最早来源于苏联，我国在上世纪五十年代也开始推广，取得了较好的成效。当前我国水采技术取得了较快的发展，同时在水采方面也积累了丰富的经验，在地质条件多变的不规则煤层及急倾斜煤层中水采应用较为广泛。文中分别对水力采煤方法中的倾斜短壁采煤法和走向短壁采煤法进行了分析，并进一步对水力采煤矿井的开拓特点进行了具体的阐述。

关键词：水力采煤；倾斜短壁水力采煤法；走向短壁水力采煤法；开拓；特点

前言

水力采煤法是利用水射流进行落煤运煤，不需要人员进入到工作面中，在采煤过程中不需要进行工作面支护、顶板管理和装运作业工序，采煤作业工序较为简单，提升作业集中。当前在煤矿中采用的水力采煤法由倾斜短壁水力采煤法和走向短壁水力采煤法两种。短壁工作面内煤的破落和运输都由水枪射流来完成，不需要作业人员进入到工作面内，作业机械化和生产自动化程序较高，采煤过程具有较好的安全性和可靠性，能够更好的与地质构造情况进行适应，当其与地面洗煤系统配套生产时具有非常好的效果。

利用水力采煤方法时，其采空区主要采用窜风的形式，没有完整的通风系统，这就导致水采产品水分含量较高，需要经过脱水处理后才能使用。但对于煤矿企业来讲，无论是脱水工作还是废水净化处理工作都具有较大的难度。水采区内空气潮湿，不利于工人的健康。而且水采区对煤层顶板条件要求较高，对于一些顶板坚硬的深部煤层，很容易出现冲击地压从而导致顶板出现不同程度的破碎或是中途冒顶事故。相对于长壁工作面，水采工作面采出率较低，在吨煤开采过程中其电耗量也较大。而且在水力采煤过程中，需要进行较多的掘巷作业，掘进率较高，这给区内辅助运输工作带来了较大的难度。

1 倾斜短壁水力采煤法

在当前有我国缓斜煤层条件下，倾斜短壁水力采煤法应用较为广泛。在具体应用过程中，需要先准备好采区上山、煤水硐室和区段巷道，然后从区段运输巷开始，尚仰斜方向进行回采巷道至区段回风巷的开掘工作，水枪通常会设置在回采眼中自上而下后退回采巷道两侧或是一侧的煤带，利用这种方法来实现巷道布置、煤水系统及通风系统的设置。

在利用水力进行采煤过程中，射流会受到射程和其他条件的限制，因此水枪在冲采一定范围的煤体后则需要拆除和下移。每拆移一次水枪时在回采巷一侧计划冲采的范围通常称为煤垛，其参数作为水力采煤的重要基础参数之一，由采垛角、最小移枪步距和最大煤垛长度等内容组成。在对煤垛进行回采时，煤会与水混合在一起形成煤浆在垛内流出。这就需要在保证煤垛下帮的底板需要具有一定的坡度，确保煤水能够自行流出，同时為了垛口部分维护工作创造一定的条件。所以在对煤垛下帮边线进行确定时，通常需要保持7%-10%以上的坡度，从而避免垛内顶板出现过早冒落的情况，同时也能够有效的避免采空区砟石窜入到工作空间内，有利于煤垛的顺利开采。在顶板条件较差时，会采用闭式落垛。

当煤垛冲采完成后，供水停止后需要对水枪进行拆除并移到新的工作地点。在对水枪进行设置时，通常会采用支架形式来对水枪起到有效的保护作用。较为常见的有八字抬棚、单斜拾棚等几种支架形式，对人员的工作安全性具有较好的保障作用。在作业过程中，为了能够避免水枪频繁的进行拆移，则一般需要配备几个生产工作面，每个生产工作面之间保持一定的错距，每个工作面配置一台水枪，这样可以依法进行冲采服务业，有利于工作效率的提升。

2 走向短壁水力采煤法及两种的比较

当前在水力采煤中，应用最广泛的当属走向短壁水力采煤法。通过开掘多条回采巷道，并将水枪设置其中，然后采用后退回采的方式来对其上邦的煤垛进行开采。走向短壁水力采煤法与倾斜短壁水力采煤法在煤水系统、通风系统、煤垛参数及落垛顺序等方面都较为相似。利用倾斜短壁水力采煤法时，需要沿煤层倾斜方向进行回采巷布置，同时回采巷坡道与煤层倾角大致相同。而且当巷道坡度较大时，溜槽的运煤能力也较强，而且在回采过程中不容易有淤溜现象发生。一旦煤层倾角过大，煤水在溜槽中的流速会较大，极易从溜槽中冲出，会带来较大的安全隐患。

倾斜短壁水力采煤法回采巷沿煤层倾斜方向布置，回走向短壁水力采煤法回采巷沿煤层走向方向布置，并有7%-10%的坡度。沿巷道方向的坡度小，窜研压枪的威胁较小，运料条件好，但当煤层倾角较小时，为了保证煤水运输所需的坡度，回采巷的掘进方向与煤层走向的夹角较大，采区下部所留三角煤的尽寸较大且要多掘分段上山，回采巷只能回采巷道上帮的煤，回采巷间距小，巷道掘进率相对更高。煤层越厚，倾角越大，倾斜短壁水力采煤法上方采空区窜研的威胁就越大，反之，煤层越薄，倾角越小，则走向短壁水力采煤法的掘进率高及三角煤等问题就越突出。显然，这两种方法的选择主要取决于煤层的厚度和倾角，如表1所示。

3 水力采煤矿井的开拓特点

3.1 井田的划分

在水力采煤过程中，由于其生产能力较大，而且具有较强的增产潜力，相对来讲采出率较低，所以需要通过增加井田的开采范围及可采储量来确保水力采煤矿井服务年限的延长。

3.2 阶段斜长或开采水平垂高的确定

在当前煤矿采区内，当采用水力采煤时，其运输方式都是利用明槽水力运输，在这种情况下，则需要对采区的走向长度进行有效控制，避免采区三角煤过大。同时还需要加大阶段斜长和开采水平垂睦高，这样才能确保采区有足够多的煤炭储量，有效的对采掘接替紧张的矛盾进行有效的缓解。

3.3 阶段运输大巷的布置

运输大巷布置与矿井所选用的水力运提方式有关。大巷采用管道水力运输时，巷道的坡度不受水力运输的限制，一般仍为0.3%-0.5%的流水坡度。管道水力运输占用的断面少，可与辅助运输安排在同一条大巷。当大巷采用明槽水力运输时，大巷需有5%-7%以上的坡度，大巷的辅助运输条件差，大巷下帮形成的三角煤大，井田一翼长度较大时，不宜采用这种方式。

3.4 车场与硐室

在水力采煤矿井中，其运输主要依靠水力运提方式，这就对硐室的布置及数量提出了更高的要求，但相对于早采矿井来讲，水力采煤矿井井底车场的调车线路较为简单。

4 结束语

在采用水力采煤法的开采作业中，需要对采前掘进和采后掘进的关系进行有效的处理，同时还要处理好采后掘进与回采及回采收尾等关系，确保运输系统的畅通性，而且有利于日常巷道修理、插背及清理工作的顺利实施。在当前水采矿井作业过程中，需要加快创新和改革的力度，只有这样才能更好的推动水力采煤技术的快速发展。

参考文献

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