采区化水力采煤新技术在通化矿区的研究与实践4[精选].doc

采区化水力采煤新技术在通化矿区的研究与实践 王升宇1 , 梁金宝2 , 李成敏1 , 管仁代1 （1. 通化（矿业）集团有限责任公司 ,吉林 白山 134300;2.煤炭科学研究总院唐山研究院, 河北 唐山 063012） 摘要：针对通化矿区水采矿井“井深巷远”的特点，分析了常规水采存在的问题；结合六道江井进行了采区化水力采煤示范工程的研究：①实现了水采原煤全部采区脱水，水分12～15%，满足了旱运旱提的要求；②采用二级斜管浅层沉淀技术，净化了煤水，水质中悬浮物含量40～80mg/l,达到了闭路循环复用的技术要求；③实现了小流量（150m3/h）、高转速（3000rpm/min）、高扬程（13MPa）单台泵供水技术，提高了高压供水系统效率。并按采区化模式对集团公司所有水采矿井进行技术改造，取得了吨煤节电20kw·h/t,节支 元/t的经济效益。 关键词： 水力采煤； 煤炭脱水； 煤水净化； 循环复用； 1.概述 1.1 通化矿区煤层赋存条件 通化矿区位于吉林省东南部长白山西麓的龙岗山脉与老岭山脉之间，横跨通化、白山二市，主要煤系地层为石炭、二叠系，共含7层煤，可采煤层3层，煤种以焦煤为主。 通化煤田地质构造极其复杂，含煤地层呈一走向北东的拗陷槽地，摺曲十分发育，火成岩侵入严重。煤层倾角和厚度变化极大，且变化速率快又无规律可循，如在一个走向200～300m的采区内，煤层倾角就可由缓斜变化到急斜，煤层厚度可由特厚变至薄煤层甚至不可采。煤田内煤层普遍呈“串珠”“扁豆”状赋存。 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，属极不稳定煤田。 1.2 采煤方法沿革 1978年以前通化矿区一直使用巷柱式采煤方法[1]，由于巷柱采煤法存在生产能力小、产量低、效率低、回采率低，坑木等材料消耗大，工人劳动强度大等缺点，为了寻找出适合通化矿区煤层条件的采煤方法，原通化矿务局先后试验了长壁炮采、普采、高档普采、综采、放顶煤综采以及水力采煤等多种采煤方法[2]，经过多年的实践考验，其它采煤方法由于不适应煤层条件，逐步被淘汰，目前，通化矿业集团只有水力采煤和放顶煤综采两种采煤方法，其中水采产量约占60%，综采只在有煤层突出危险的松树矿和煤层硬度较大的永安矿使用，由于受煤层条件限制，综采搬家倒面频繁，工作面单产只有30～50万t/a左右。 总之，通化矿业集团30多年的生产实践证明，水力采煤由于具有工作面设备简单、工人在有支护的巷道内作业安全、容易操作、对地质条件变化的不稳定煤层适应能力较强等优点[3]，是较适合通化矿区煤层条件的有效采煤方法。 2.常规水采存在问题 通化矿业集团自1978年使用水力开采以来，一直使用常规水采[4]工艺系统，如图1所示，当时由于开采标高浅，各矿均取得了较好的经济技术效果，近年来，随着开采深度的增加，开路水采工艺系统存在的问题逐渐显现出来，主要表现在如下几点： 1）高压供水系统设备匹配不合理、效率低。通化矿区以前主要使用D(Z)300或MD(Z)280型供水泵, 转速为1480r/min, 单台最大供水压力为10MPa, 需要两台泵串联方能达到所需压力, 总装机功率为1700～2500kw, 该泵设计额定流量为280～300m3/h, 在煤层条件较稳定的山东枣庄八一矿和开滦吕家坨矿生产能力曾达到过100万t/a, 而通化矿区由于煤层不稳定,一套水采系统能力仅为30～40万t/a,小时落煤能力为80～100t/h,高压供水泵实际流量为180～200m3/h,供水泵运行偏离工况点，在低效区运行,效率只有52%左右[5]，电能浪费严重。 图1 常规开路水采工艺系统图 2)煤水提升系统电耗高。通煤集团所属水采矿井经过数十年开采，开采深度近千米，需要经过三段转排才能将煤水排到地面，每段煤水泵装机负荷为680 kW，三段提升煤水系统运行负荷为2040kw；煤水提升浓度只有10～20%[2]，是旱提电耗的10～15倍[6][7]。 3)开路供水浪费水资源，污染环境。根据多年来统计，常规水采生产1吨煤需要从地面河流中补水2吨，与此同时又要排污，既浪费了水资源有又污染了环境，为此每年需交排污罚款费 元。 3.采区化水力采煤技术研究 采区化水力采煤[8]是为了解决常规水采存在的上述问题，由通化矿业集团与煤炭科学研究总院唐山研究院结合六道江井进行的示范工程项目，设计能力为30万t/a, 其工艺系统见图2所示，其研究内容如下： 图2 采区化水采工艺系统图 3.1原煤采区脱水技术 1）+20mm块煤脱水。水采原煤浆通过溜槽自流至采区刮板捞坑进行水力分级,+1mm煤炭通过2台由SGW-40T刮板运输机改制的多功能运输、脱水和分级筛,+