钻孔水力采煤新技术

《钻孔水力采煤新技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、钻孔水力采煤新技术一、钻孔水采的发展及提出的必要性1、钻孔水采的发展111271013212018161714151968519189192010111718211615141312234567图1　钻孔水力开采原理示意1—高压；2—矿浆；3—吊钩；4—矿浆管道；5—回转装置；6—压盖；7—套管；8—输水管道；9,10—管道接箍；11—密封圈；12—水枪；13—水枪调节阀；14—水枪整流罩；15—矿层；16—混合室；17—喷嘴；18—钻具开关；19—硐室；20—矿浆进入孔；21—钻头　　随着世界各国经济的飞速发展，普

2、遍面临地下浅部富矿的日趋枯竭，开采深部矿产和浅部贫矿势必造成开采成本增加。开采劳动生产率低，开采成本高以及环境保护等问题，都对传统的地下坑道和露天开采提出挑战。所以，人类迫切需要技术含量高、低耗、高效的采矿方法来缓解这一危机。新一代的开采方法就是利用热传递、质量交换及化学和水力学过程，把固体矿物在地下转化为液态或气态，然后再经过钻孔抽出地表，经过分选处理之后加以应用。钻孔水力开采技术就是这类最有前景的开采技术之一，它是基于钻孔技术和水力学原理之上的一种矿产开采新方法。钻孔水力开采固体有用矿物的基本原理分别于1932年

3、由美国埃·克拉伊托尔和1936年由前苏联普·姆·图皮岑提出，后因战争没有进行研究和试验。到50年代末，德国、前苏联、日本和美国等国对钻孔水力采煤进行了研究、试验和工业性应用，如1964年苏联国立矿山化学原料科学研究所进行了钻孔水力采矿的初步试验，从20世纪60年代以来，除苏联以外，美国、匈牙利、波兰、印度、澳大利亚、南斯拉夫等国家先后应用钻孔水力开采技术进行开采低强度的磷矿石、煤、建筑砂砾、铝、铀、砂金、锡砂等矿的试验。但在煤矿中，由于工作面单产较低，到70年代末这些国家在煤矿基本停止了使用。然而，到20世纪80年代

4、以来，随着技术的发展，美国和苏联两国在孔内采矿工具和采矿工艺以及地面设备等的研究方面又取得了显著的进展，苏联发表了许多钻孔水力采矿工具和工艺方面的专利，人们开始又重视起这种开采方法。20世纪90年代以来，由于俄罗斯的一些稀有矿物原料需要大量进口，所以，俄罗斯投入了大量的人力和资金进行了这方面的试验，取得了很好的技术经济效果，解决了钻进、回采、选矿、压力控制等方面诸多设备、工具、工艺等技术难题。2、钻孔水力采煤必要性14近几年这些发达国家对钻孔水力采煤重视的主要原因是：近百年的煤炭开采，特别是近几十年的机械化开采大部分

5、是在地质条件较好的厚及中厚煤层中进行。对于薄煤层、不规则煤层、有突出危险煤层，除缺少煤炭资源的个别国家或个别地区外，基本没有开采。而且在开采煤层群时这些煤层往往被丢掉，浪费了资源。如苏联水力采煤联合体所属煤田的薄煤层储量占地质储量的46%，由于这些煤层用常规旱采或水采，开采成本高，被视为没有开采价值的储量。目前如何充分利用地球煤炭资源，延长煤炭资源为人类服务年限，己逐渐引起越来越多的采煤国家重视，把有限的煤炭资源尽量开采出来，是几代人的责任。俄罗斯、乌克兰等国家己投入资金，研究薄煤层的开采工艺与设备。钻孔水力采煤即是

6、解决开采薄煤层，近地表煤层和有突出危险煤层的技术途径之一。3、钻孔水力开采技术工作原理钻孔水力开采技术首先是钻进成孔，然后将水力冲采器(水枪)放入孔内，通入高压水冲切破碎矿体，破碎为小块的矿石与循环水拌合形成矿浆，通过设置在钻孔中的喷射泵或升液器的作用将矿浆输送到地表，矿浆经沉淀分选即可得到有用矿石，水继续作为循环介质进行下一步开采，如图1所示。1)钻孔。钻孔可以采用常规方法，但最好采用系统中的设备进行高压水射流辅助钻进来提高效率，降低钻孔成本，常用的水力开采孔的直径为219～370ｍｍ，孔深由矿层的埋深而定。到目前

7、为止，此项技术的实际孔深已超过800ｍ，理论深度可达1500ｍ，但最适合的开采深度为100～350ｍ。2)水力冲采。当开采孔钻穿矿层后，将钻孔水力冲采器(水枪)下入钻孔最下部的矿区，然后通入高压水破碎矿体，破碎的矿石和水混合后变成流动状态，经提升设备抽出地表。当采空下部区域后，水力冲采器上提进行上部矿体的开采，同时回转，使采空区体积增大。由于开采先由下部开始，上部的矿体在水力破碎的同时，松散矿体也产生崩落，这样一来，可以提高劳动生产率。4、钻孔水力采煤的类型目前钻孔水力采煤方法大体可分为三种类型：井工钻孔采煤、地面钻

8、孔采煤和气液脉冲采煤。二、井工钻孔水力采煤方法1、基本过程图2钻孔沿煤层倾斜布置的上行钻孔下行采煤过程井工钻孔水力采煤方法系50年代末由原西德煤矿协会、埃森煤炭公司和鲁尔煤炭公司在短壁无支护采煤法基础上发展起来的，即将回采巷道改为大孔径钻孔，通过钻杆内的通道将高压水输入到钻头，经旋转钻头的喷嘴，进行水力钻孔和水力扩孔落煤。2、适用条件该采煤法适