礦井搶險強排水泵井筒布置方案優(yōu)化

邊 輝

淮北礦業(yè)股份有限公司桃園煤礦，安徽 宿州 234116

引言

2013年2月3日淮北礦業(yè)股份有限公司桃園煤礦發(fā)生特大礦井透水事故。1035工作面位于桃園礦南三采區(qū)南翼，該工作面上覆的71煤層7131工作面已經(jīng)開采。工作面機巷準備到位向上施工切眼28m。2月2日17:30到18時，水量穩(wěn)定在30m3/h左右，到19時水量增加到150～200m3/h，工作面機巷準備到位向上施工切眼28m時，迎頭向后約12m處底板底臌滲水，至18時，水量穩(wěn)定在60m3/h左右，至19時水量增加到150 m3/h～200m3/h，之后一直穩(wěn)定到次日0：00。3日00:20，突水點水量突然劇增，初步估計突水量1萬m3/h以上，現(xiàn)場監(jiān)測人員匯報后帶人撤離現(xiàn)場，礦調(diào)度所下達全礦撤人命令。3日1:00，一水平泵房電機被淹，1:53二水平泵房被淹。

1 礦井及地質(zhì)概況

1.1 礦井位置及范圍

桃園煤礦位于安徽省宿州市!橋區(qū)桃園鎮(zhèn)和北楊寨鄉(xiāng)境內(nèi)。礦井北界為F1斷層，南部以第10勘探線為界與祁南煤礦毗鄰，西界為10煤層露頭線，東界至32煤層-800m水平投影線。礦井走向南北長約15km，傾向東西寬1.5～3.5km，井田面積29.45km2。

1.2 礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)

1）礦井地質(zhì) 桃園井田位于宿南向斜西翼的北段，總體為一走向近南北、傾向東的單斜構(gòu)造。礦井內(nèi)無基巖出露，均為厚層松散層所覆蓋，地層由老到新有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系。

2）礦井水文地質(zhì) 礦井為巨厚松散層覆蓋下的全隱蔽礦床。礦井主要充水含水層有：新生界松散層第四含水層，是礦井充水的間接充水含水層；二疊系煤系砂巖裂隙含水層，是礦井充水的直接充水含水層；石炭系太原組和奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層為礦井充水的間接充水含水層。

太原組灰?guī)r含水層距1 0煤層底板49.46m～72.36m，平均61.43m；奧陶系灰?guī)r含水層距10煤層底板261m左右。

總體來說，礦井水文地質(zhì)類型屬復雜類型。

2 突水區(qū)地質(zhì)情況及突水水源、通道分析

1035工作面開采二疊系山西組10煤層，其上覆的下石盒子組71煤層7131工作面已開采完畢。1035工作面最低點標高-510.2m，突水點標高-469m，突水點10煤到太灰頂隔水層厚度64.27m。該區(qū)域進行了地面三維地震勘探，未發(fā)現(xiàn)落差大于5.0m斷層、陷落柱等異常地質(zhì)構(gòu)造；機巷、切眼掘進揭露煤層頂板連續(xù)完整；與突水點相距18m的補10-3孔終孔于太原組一灰，該孔揭露地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測資料正常。

綜合分析突水區(qū)地質(zhì)水文地質(zhì)，奧灰、太灰水位變化情況（突水后奧灰水位下降40m）、突水水量和水質(zhì)化驗資料，判定突水水源為奧灰水，突水通道為未發(fā)育到10煤的隱伏導水陷落柱。

3 排水方案

3.1 搶險排水方案：水泵布置方案

礦井為兩個水平，一水平在-520米，二水平在-800米。為保證礦井加快排水，在新副井、主井各布置4臺潛水電泵，每臺泵額定排水能力1000m3/h，總排水能力8000m3/h；老副井作為一水平搶險排水結(jié)束后恢復生產(chǎn)的通道。由于主井井筒可利用空間寬度只有2.6米，潛水電泵在井筒里面布置較為困難，因而主井潛水泵采用如圖1所示的安裝平面布置方案。

圖1 主井潛水泵安裝平面布置方案

3.2 主井排水水泵安裝工程

由于安裝四臺大型潛水電泵2600KW/6KV,流量1000立方，揚程650米，管路為12厚的直徑為325mm，單根管子長度在11米左右，因此主井井筒部分設施需要拆除，具體如下：

1)拆除一至三樓南側(cè)兩勾各5道橫梁、中間立梁、北側(cè)下段立梁及南側(cè)組合罐道2根。

2)懸留東勾箕斗3根尾繩，拆除滾動罐耳、懸掛裝置、配重鐵塊。

3)拆除東勾箕斗并移至井塔外。

4)拆除一樓至五樓框架梁的中間19道橫梁，包括三樓3道卸載曲軌、上口3根穩(wěn)罐道。

5)拆除一至五樓東側(cè)19道橫梁。

6)拆除防過卷緩沖裝置。

7)拆除五樓中間及東側(cè)立梁各兩根。

8)敷設4根185mm2高壓電纜720米及制作8個高壓電纜頭。

9)搬運兩間庫房并拆除清理，安裝一臺16噸雙滾筒絞車。

10)主井一樓北側(cè)兩立柱之間增裝一組穩(wěn)車滑輪固定梁。

11)一樓安裝3根托泵梁墊實加固、操平找正。

1 2)五樓安裝4根（長×寬×高9000×360×560）起吊梁及雙滑輪組。

13)安裝4臺潛水泵（揚程650米，流量1000m3/h）。

14)井筒內(nèi)安裝Φ325mm管路2200米。

3.3 搶險供電方式

1)供電方式調(diào)整為兩條35KV線路分列運行，兩臺主變分列運行的運行方式。每條35KV線路、1臺主變供4臺2600KW潛水泵。

2)宿州供電公司李園變58#、53#開關(guān)過流值需要增加。

3)桃園礦35KV變電所53#、58#過流值需要增加，主變開關(guān)過流值按實際計算值整定。

4)四臺潛水泵由四個下井回路供電，2600KW潛水泵供電電纜選用YJV22-6000-3×185。

4 結(jié)語

按照制訂的恢復工作計劃,桃園煤礦恢復從2013年3月14日開始, 1035工作面突水水量和排到一水平（-520）時總排水量，3月14日10:00開始排水，到4月16日12:00井筒水位下降至一水平（-520m），累計排水3856603m3，在恢復過程中，始終把安全放在工作的第一位，制定了恢復施工每個階段的組織措施、防突水應急措施、恢復的安全技術(shù)措施及其它專項安全技術(shù)措施，建立健全了人員出入管理制度及應急報警系統(tǒng)，從組織上、技術(shù)上、措施為桃園煤礦安全恢復提供了可靠的保障。

[1]李永強,崔漢濤. 大型潛水泵在礦井排水中的優(yōu)勢和設計應注意的問題[J]. 煤礦機械，Vol.33 No.09, 2012(9):215-216

[2]中國法制出版社編. 煤礦安全規(guī)程[M].北京:中國法制出版社,2010

[3]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局. 煤礦防治水規(guī)定[M].煤炭工業(yè)出版社, 2009

[4]王國強. 帶壓礦井應急排水系統(tǒng)和防水閘門的應用[J]. 河北焦煤科技，2008（8）：9－11.