钻孔水力采煤法的国外研究现状.doc

钻孔水力采煤法 （院） 摘要 文中简要介绍国外井工钻孔水力采煤、地面钻孔水力采煤和钻孔气液脉冲采煤的适用条件工艺与主要设备,各国使用情况以及优点与存在的主要问题。 关键词 钻孔水力采煤 钻孔气液脉冲采煤 穿层钻孔 沿层钻孔 1 问题的提出 综观国内外的长期水采实践,水力采煤方法可分为：走向短壁和倾斜短壁水力采煤法、长壁有支护采煤法（含厚煤层沿顶长壁先采一层、铺网,而后网下短壁无支护水采）和钻孔采煤法等三种。目前所说的水力采煤一般是指走向短壁和倾斜短壁水力采煤法,因为适应条件较强,被各有水采的国家广泛采用。长壁有支护水力采煤法60年代和70年代曾在前苏联和口本等国采用,我国在水采早期和 80年代也曾先后试验过。钻孔水力采煤法是前苏联II.M.图皮钦于1936年首次提出的,后因战争没有进行究和试验。50年代末,德国、前苏联、口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,由于工作面单产较低,到70年代末这些国家基本停止了使用。进入90年代,俄罗斯、口本、美国等国某些水采专家又重新提出了钻孔水力采煤,并进行了研究。例如俄罗斯煤炭公矿1992年委托科学院采矿部进行钻孔水力采煤的研究和试验的准备工作,同时还发表了部分文章和专著。 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丢掉，浪费了资源。如前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，已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。目前俄罗斯、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。 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、地面钻孔采煤和气液脉冲采煤。根据国外可收集的资料归纳如下。 2井工钻孔水力采煤方法 2.1适用条件 井工钻孔水力采煤方法系50年代末由原西德煤矿协会，埃森煤炭公矿和鲁尔煤炭公矿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。 该采煤法适用条件:煤层沿倾斜方向比较规则，煤层顶、底板稳定(俄罗斯视顶板暴露面积大于100m2不冒落为稳定顶板);煤质在中硬以下且节理比较发育的煤层;厚0.3 m以上的倾斜、急倾斜煤层或煤层群。 2.2回采工艺 按钻孔布置方式可分为两种工艺系统:一种是钻孔按煤层倾斜布置，曾在德国、前苏联和口本进行了工业开采和试验，一般所说的钻孔水力采煤就是指这种布置方式;另一种是钻孔按煤层走向布置，是前苏联提出的一种布置方式。图1所示为这两种布置方式的示意。 2.2.1按煤层倾向布置的钻孔水力采煤方法 按阶段高50~150 m开上(回风)、下(运输)煤层巷道，煤层巷道断面要有一定安装设备和操作设备的空间，前苏联规定断面不能小于5.4 m2，本规定巷道宽度必须在3m以上。 该采煤方法也有两种布置方式:上行钻孔下行采煤和下行钻孔上行采煤。 上行钻孔下行采煤方式的钻机等设备均安放在溜煤巷道，参见图1-(1)。首先用钻削钻头沿煤层上行钻透上部回风巷道，在上部回风巷道更换为破煤钻头，然后下行扩孔落煤。采落的煤沿钻孔流至溜煤巷道。该方式的优点是:当开采下一水平时，该水平的溜煤巷道可作为下水平的回风巷道，巷道布置比较简单;回采时可通过煤流了解水射流工作情况。其缺点是:如果顶板不十分稳定，顶板岩石可能冒落，产生堵孔事故。根据顶板情况，可采取两种措施:(1)回采煤柱内自上而下每回采5~12 m，留0.6~1.0 m的挡矸煤柱(2)采用单面开采，煤柱开采宽度为双面开采的一半。 下行钻孔上行开采方式的钻机等设备安装在回风煤巷，参见图1-(2)。在溜煤巷道将钻削钻头更换为破煤钻头，进行上行扩孔落煤，采落的煤沿采空区底板自溜至溜煤巷道。该采煤方式没有堵孔和淹没回采面的问题，回采速度高。但当顶板不十分稳定时，原煤含矸量高。该方式每个采区要有各自的回风巷道、煤巷道。为了回风巷道内的安全作业，在孔口处应用3m长的钢管加固。 回采时，根据射流打击煤体、岩体和穿透邻近采空区的声音不同以及从钻孔流出的煤水比的不同来判断射流工作情况，控制钻头回撤速度。 以上两种布置方式均在德国进行过试验，试验结果上行钻孔下行回采比下行钻孔上行回采效果好。因此后来在前苏联和口本均采用了上行