高压水射流采煤

§7．5　高压水射流采煤

煤炭在我国能源结构中占据首要地位，如何高效地清洁地采掘燃煤一直是中国政府和科技工作者关心的热点．目前，常规采煤方式有两种，一种是放炮掘进，就是在煤层上用机钻打上炮眼，然后填装炸药和雷管，待工作人员撤到安全地方后，引爆炸药将煤层炸碎，再由挖掘机和运输机将煤炭运出地下．另一种是机械掘进机，就是采用机械式高强度旋转工具将煤一片片切下，再由皮带运输机将煤运出．这两种采煤方式都存在能耗大、煤粉尘浓度高和安全隐患等许多缺点．

20世纪从70年代开始，国际上发展了一种新型采煤技术：高压水射流采煤技术，它的基本原理如图7－6所示，一组高压泵可将水的压力升高到50—100kg·cm－2（千克/平方厘米），让这种高压水从直径仅为1—2mm的喷嘴中喷射出去，打击在煤层上，使煤成片地脱落，达到采煤的目的．

图7－6　高压水射流采煤原理示意

我国从20世纪70年代开始研究这项技术，并于1985年生产出第一台国产高压水射流掘进机，如图7－7所示．它在淮南谢一矿井下实地操作使用，第一次试验就掘进215m，出煤2　365t，与以往传统的采煤方式相比，有许多优越性，例如：

（1）安全性提高．由于水射流落煤时，没有金属工具和煤、岩的直接碰撞，而是用细射流冲蚀、崩落方式破碎煤体，从而消灭了产生火花引起瓦斯和煤尘爆炸的爆炸源，因而较好地保证安全生产．

（2）除尘效果好．水射流射到煤层上时，可在射点周围产生一圈水雾圈，细小的煤尘就会随流水落下，使空气中的煤粉尘含量大幅度下降，保障了工人的身体健康，避免了矽肺等职业病的发生．

图7－7　我国自行研制的Z8型高压水射流掘进机

（3）水煤混合体易于运输，既可以使用皮带运输机输出，也可采用水力管道方式运输，从而避免了运输过程对环境的污染．

（4）断面切割整齐，提高煤田巷道成巷质量，有利于保护围岩稳定，减少冒顶事故发生．高压水射流作为一项采煤新技术仍在不断探索与总结经验中，近年来，科研工作者又发明了细沙射流（即在水射流中渗入少量细沙，让喷射的水流像飞转的砂轮一样更高效地切割煤层）和脉冲射流（即射流不再是定常的，而是脉动的，如同振动器一样让煤破碎得更彻底）等．