[拼音]：shuili caimeifa

[外文]：hydraulic coal mining

在井下用水射流击碎煤体或兼用水力运输提升，简称水采。1935年苏联穆奇尼克创议试验井下水力采煤。1939年在顿巴斯矿区建成了世界上第一座工业试验水采矿井。1952年后，又有一批水采矿井相继投产。近年苏联水力采煤年总产量达1000万吨以上。1957年我国在开滦和萍乡试用水采成功，以后逐步推广。70年代，我国在发展综采（见煤回采工艺）的同时，继续在急倾斜煤层和地质条件多变的不规则煤层中发展水采。目前，我国已积累了较完整的水采技术经验，并研制了系列设备。1980年后水力采煤年总产量约为500万吨。

水力采煤法用水射流进行落煤运煤，人员无需进入工作面，从而发展了柱式采煤法的优点，消除了工作面支护、顶板管理和装运作业工序，使采煤作业工序简化。同时，水力运、提可使矿井装、运、提升作业实现集中化，简化矿井生产环节。水采方法的主要优点是：机械化程度较高且较易于自动化；空气的含尘量低，生产比较安全可靠，事故率和伤亡率较旱采矿井低；一套生产系统的能力较大，常达30～75万吨／年以上，其成本和效率指标也较旱采为优；一套水采区生产系统的初期投资低于综采采区；对地质构造的适应能力较强，和地面洗煤系统配套生产，效果较好。缺点是：通风系统不完善；回采率低，只有60％左右；仅适用于中等稳定以上的直接顶板，范围较窄；巷道掘进率高，准备工作量大；吨煤电耗和粉煤率较高、辅助运输的机械化程度较低。当前水力采煤法的主要适用条件为：煤层厚 1～8m，倾角超过6°～8°、顶底板较好、瓦斯不大的软或中硬煤层。在大倾角或不规则煤层中水采的效果优于传统采煤方法。

水采同综采一样，受到各国重视。除中、苏外，日本、联邦德国、加拿大、波兰等国均已试用，美国也正筹划试用。当前各国主要致力于试验液压遥控式、程序自控式和高压脉冲式等新型自移水枪和大直径水力钻机；试验超高压细射流与综采相结合的采煤工艺；以及研究水采地压规律和改进水力采煤方法（见矿井自动化）。

LW型水枪是最常用的水力落煤工具，水枪由高压泵供水。水枪喷出的高速射流冲击并破碎煤体。碎落的煤体与水混合成煤浆回流入巷道中的溜槽，并汇集于采区或矿井的煤水仓。煤浆用煤水泵或其他方式输送到地面脱水车间或选煤厂，经处理后，煤外运，水澄清复用。水枪靠人力或液控系统操纵，枪筒可作垂直和水平旋转，使射流冲击指定地点。

水枪喷嘴出口处的水压。工作压力必须超过一定的数值，才能使射流有明显的破煤效果。煤质愈软，愈脆，裂隙愈发育，所需的工作压力也愈低。低于30kgf/cm2的低压射流只能冲运松软的煤或砂土;30～500kgf/cm2的中高压射流可以破碎煤和较软弱的页岩。高于500kgf/cm2的超高压射流则可在煤岩中截缝或钻孔。目前水力采煤所用的工作压力一般为60～150kgf/cm2。

喷嘴至煤壁的距离。射程超过一定值后，冲击压力和射流破煤能力（也称水枪生产能力）均随射程的增大而衰减；喷嘴直径愈大，衰减愈缓慢。射流破煤能力与工作压力、射程、喷嘴直径、煤质软硬的关系见图1。射流破煤能力开始急剧降低时的射程称有效射程。现用水枪的有效射程一般为 15～20m。水枪的较大实际工作射程应小于有效射程。提高水压，增大喷嘴直径，能增大有效射程。我国常使供水泵集中向一个喷嘴供水，以求尽量增大喷嘴直径，改善落煤效果。但喷嘴直径过大将使水泵的工作状况点不合理而造成不利后果。我国常用喷嘴直径为19～30mm(加拿大为38mm)。水采的供水泵通常为分级离心泵。我国现用GZ、GD泵的额定流量为270～300m3/h，泵压为42～120kgf/cm2；串联时较高泵压可达210kgf/cm2，性能优良。

水力采煤常用倾斜短柱式（漏斗式）和走向短柱式（小阶段式）采煤方法（图2）。

在区段中自区段运输巷沿仰斜方向开掘间距为15～25m的回采眼;然后用设于回采眼中的水枪分垛下行后退，回采其两侧的煤垛。水枪设在采垛下方；回采巷（或称回采眼）除采用巷道支护外，还设有保护水 架。采完煤垛后，即拆移水枪，回收支架。采空区的顶板则任其自然垮落。

在区段中由分段上山开掘坡度为5～7%、间距为 10～18m的回采巷；然后用设于回采巷中的水枪分垛后退，回采其上帮的采垛。巷道支护、移枪、回收支架等与上法相似。新鲜风流清洗工作面后，经采空区窜流到回风巷排走。如窜风量不足，可增设局扇。区段内通常布置有2～3个生产工作面；交错采煤，只保持单台水枪进行冲采工作。生产工作面间的错距，视安全条件和地压情况而异，一般为15～30m。地压大、巷道维护困难时，可缩小为6～12m。

回采巷间距和移枪步距直接决定着采垛面积和水枪较大工作射程。确定采垛参数时应使较大工作射程不超过有效射程，并且力求使采垛面积小于其顶板允许悬露面积。水采方法的回采巷处于采动的叠加应力区，一般较难维护。适当增大回采巷的间距有利于减少掘进和维护的工作量。因此，常用移枪步距为3～6m，回采巷的间距则扩大为12～20m以上。另外，在开采周期来压（见长壁工作面地压）明显，回采巷道不易维护的煤层时，常采用几个采区交替作业。

和走向短柱式相比，倾斜短柱式的掘进率较低，落煤效果较好；但煤层厚，倾角大时，有自采空区下窜矸石的危险，回采巷中煤水也易溅出溜槽伤人。此外该法对地质变化的适应能力不如走向短柱式。一般限用于倾角小于15°～25°，层厚为1.5～4.5m的煤层。其他煤层用走向短柱式。

走向短柱式在开掘回采巷时需同时保证其坡度和间距。如煤层倾角较小，回采巷较长或遇有地质变化时，往往难以保证其合理间距。采用增开间距为60～100m的分段上山，可解决此困难，并可有助于改善采掘接续。

指通过输送固体和水的混合液来完成碎煤的运、提工作，一般包括混合、输送和脱水三个环节。混合液流中的固体颗粒受到水流紊动力的推携，流速愈高，紊动力愈大。流速超过一定值时，其推携力超过固体颗粒的运动阻力，并使固体随水流动。此速度称为临界流速。固体的粒度和比重愈大，淹没体积比愈小，输送通道愈粗糙，所需临界流速愈高。混合液通过通道的能耗 称阻力损失。选择合理的流速、浓度、粒度级配以及改善管路的状况是改善水力运输提升经济效益的主要途径。

水力运提的优点是：运输连续、能力大、占地少、基建投资较省、环节少、管理集中、易于自动化以及无飞扬的煤尘。缺点是：增加了混合和脱水作业、用水量大、细粒的脱水和废水的澄清处理比较复杂、水运设备的效率较低、经营费有时较高。视混合液在输送通道中是否直接与大气相通，可分为明流运输和承压运输两类。

混合液多靠自然或人为坡度沿明槽向 运。其流速主要取决于溜槽的坡度。保证溜槽水力运煤所需的小坡度为2～5％。由于水力采煤时其煤浆浓度、煤矸块度和煤浆流量的变化颇大，采用小坡度的溜槽易发生淤塞。为减少淤塞几率，联邦德国、加拿大等常使破碎机紧跟水枪，我国常把溜槽坡度加大为5～7％以上。

明流运输可节约动力和设备、费用低、需人少、输送能力较大，对输送粒度的限制也较宽，较适于水采使用。但明流运输只能使货载下运，且其巷道坡度较大，给掘进、运料和开采工作带来一定困难。流运距离愈长，则不利性愈显著，只限用于采区或矿井的翼长短于千米的条件。

一般靠压差来驱动混合液，分为下列数类：

（1）管路自流运输 混合液靠自然压差沿封闭管道向 运。流运中其部分势能差可转化为压能，驱动混合液通过后续的水平或上升管路。此法多用于水砂充填或急倾斜水采矿井。

（2）煤水泵运提 用煤水泵使全部煤浆升压，靠其与出口端的压差驱动煤浆。受煤水泵叶轮口径的限制，其较大容许排煤粒度一般为30～50mm。目前尚无确定合理经济流速的可靠方法，我国经验认为以2.5m/s左右为好。

煤水泵的排量比较稳定。为适应水采来浆量的波动，需设有一定容量的煤水仓。按仓中液面高于或低于煤水泵，分为压入式与吸入式两类。吸入式煤水仓结构较简单，投资较省，为苏联等国采用。但是其水力运提的平均煤水比较低，一般小于1:5～1:6；经济效益较差。我国多采用压入式煤水仓，其平均煤水比一般为 1:3左右，如再辅以定量给煤机，甚至可高达1:1左右。另外我国还成功地应用了闭路循环式煤水仓。

普通的煤水泵和煤水管路易于磨损，寿命较短，中、苏等国现采用改进泵的设计和在泵壳及煤水管中加耐磨?奶椎却胧├唇饩觥?

（3）喂煤机提升 块煤不通过泵体，而是以一定方式直接混入承压输送液流。喂煤机的种类很多，目前实际应用的有我国制造FS－25型定仓式喂煤机和管式喂煤机。其排煤过程为:用原煤或块煤装满仓或管，关仓、管通入承压水流或煤泥水，排走仓、管中贮煤，再次开仓、管装煤。装仓、管时外溢的溢流水中挟有大量煤泥需加以处理。喂煤机通常以数仓、数管交替进行装排作业。

此外，还有轻液提升，也称压气提升，是把压气输入排煤管路，靠气泡的上升膨胀推力驱动煤浆。重液提升，是把煤直接压送到配制成的比重较煤略大的重液中使煤自行浮升。轻、重液提升尚处于试验阶段。

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