文家坡礦井建設(shè)初期排水設(shè)備能力綜合分析研究

賈亮茹

陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司煤化工分公司，陜西咸陽 713500

1 工程概況

文家坡礦為陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)煤化工項目的配套供煤礦井，井田東西寬10.22km，南北長10.81km，面積87.39km2。井田內(nèi)資源儲量762.45Mt，可采儲量424.08Mt，設(shè)計產(chǎn)能為4.0Mt/a，服務(wù)年限90.7年。礦井采用單水平立井開拓，布置有主、副井及風(fēng)井，設(shè)計井深分別為709.907m、679.7m和752.2m，井筒凈徑分別為6.5m、 8.5m和7.0m，三條井筒均采用普通鑿井法施工。其中，主井和副井位于工業(yè)場地內(nèi)，回風(fēng)井距主副井2km，井口標(biāo)高分別為+1189.45m、+1189.35m和+1181.45m。

2010年12月1日、10月18日、12月23日主、副、回風(fēng)立井成功落底，需要正確預(yù)測礦井涌水量，確定文家坡礦井建設(shè)初期排水設(shè)備能力，保證平巷施工階段順利進(jìn)行。

2 水文地質(zhì)條件

文家坡礦井主采4#煤，埋深較大，距第四系300m以上，且有厚約71m～113.5m的第三系紅土隔水層段，隔水性強(qiáng)，為井田松散巖類與基巖含水層之間的穩(wěn)定隔水層。因此第四系水對4#煤開采的影響不予考慮。

第三系砂卵礫孔隙潛水含水層段，與基巖直接接觸，形成聯(lián)合式蓄水構(gòu)造，使水力性質(zhì)和補(bǔ)、徑、排關(guān)系趨于多樣化。在采動條件下，煤層頂板導(dǎo)水裂縫帶有可能達(dá)到第三系底部，但由于距離較遠(yuǎn)，根據(jù)抽水試驗(yàn)資料顯示，第三系底部多為粘土富水性差，因此第三系的地下水對礦井生產(chǎn)影響不大。

圖1 4#煤層開采頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度與主要含水層關(guān)系示意圖

據(jù)4#煤層開采頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度與主要含水層關(guān)系示意圖（圖1）可知：4#煤層頂板直接揭露延安組含水層，礦井開拓時，延安組含水層隨頂板垮落直接進(jìn)入井下，成為4#煤層開采的直接充水水源，而直羅組底部含水層和延安組含水層有水力聯(lián)系，也會隨著頂板垮落涌入井下。白堊系含水層距4#煤層為157.4m，遠(yuǎn)大于導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度，在煤層未開采情況下，與下伏侏羅系地層無水力聯(lián)系。但隨著礦井的開拓，導(dǎo)水裂縫帶的形成和擴(kuò)展，白堊系洛河組承壓含水層中的地下水亦可能在局部地段導(dǎo)水裂縫帶進(jìn)入井巷系統(tǒng)，則該含水層將會成為礦井的主要充水水源之一。

綜上所述，侏羅系延安組煤系裂隙含水層及直羅組底部含水層，巖性組合多為砂巖、泥巖互層，它是4#煤開采的直接充水水源。但由于其富水性總體微弱，含水量有限且徑流條件差，對礦井威脅不大。白堊系洛河宜君組含水層為潛在的間接充水水源。

3 三條井筒施工過程中涌水量變化情況

三條井筒在施工過程中涌水量隨著井深的增加，涌水量也在不斷的增加，其中主井最大涌水量曾達(dá)到80.96m3/h，井筒累計深度為396.7m，副井最大涌水量曾達(dá)到92.7m3/h，井筒累計深度為413.7m。風(fēng)井最大涌水量曾達(dá)到115m3/h，井筒累計深度為383.3m。主、副、風(fēng)井井筒落底后，涌水量分別為45.79m3/h、8.39m3/h、49.41m3/h。平巷內(nèi)目前未見明顯出水點(diǎn)。

4 礦井涌水量預(yù)計

4.1 礦井涌水量

根據(jù)礦井初步開拓方案以及礦床水文地質(zhì)條件，所確定的涌水量計算范圍包括41采區(qū)礦井正常涌水量及最大涌水量。

41盤區(qū)礦井正常涌水量：186.5m3/h

41盤區(qū)最大涌水量：242.45m3/h（正常涌水量的1.3倍）

4.2 排水系統(tǒng)

礦井初期時采用三臺水泵兩趟管路排水系統(tǒng)，在主排水泵房內(nèi)安裝三臺MD650-80×10型耐磨多級離心式水泵，礦井正常涌水量時，水泵為一臺工作，一臺備用，一臺檢修；每臺水泵選配YB800M2-4型隔爆電動機(jī)1臺，功率2240kW，電壓10kV，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，效率96%。礦井最大涌水量時，水泵兩臺同時工作。

5 井下排水設(shè)備（水泵）排水能力評價

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：必須用工作、備用、檢修三套水泵；必須有工作和備用的兩套水管。其中工作水泵和工作水管的能力，應(yīng)能在20小時內(nèi)排出礦井24小時的正常涌水量。并且工作和備用水泵及水管的總能力，應(yīng)能在20小時內(nèi)排出礦井24小時的最大涌水量。

1）工作水泵、工作水管在礦井正常涌水時的排水時間：

由上述計算知，工作水泵、工作水管數(shù)滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。

2）工作和備用水泵、工作和備用水管在礦井最大涌水時的排水時間：

n2=0.7n1=0.7×0.0.344=0.24（臺），取備用水泵1臺；

n3=0.25n1=0.25×0.344=0.086（臺）取檢修水泵1臺。

4）排水管徑的確定：

Q管—工作泵的額定流量，m3/h；

D排—計算排水管的內(nèi)徑，m；

V排—管徑內(nèi)水的流速，一般取1.5m/s～2m/s。

由上述計算知，水泵、水管數(shù)量、排水管徑滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。滿足文家坡煤礦水泵、水管數(shù)量能滿足礦井排水需求，符合上述規(guī)程規(guī)定，并具備一定的防災(zāi)抗災(zāi)排水能力。

[1]陜西省煤田地質(zhì)局一八六隊.文家坡區(qū)勘探地質(zhì)報告[R]，2007.

[2]錢學(xué)溥.娘子關(guān)泉水流量幾種回歸分析的比較[J].工程勘察，1983(4).