謝橋煤礦采掘工作面排水系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐

張延喜

【摘 要】礦井排水系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要生產(chǎn)系統(tǒng)之一，本文對(duì)謝橋煤礦采掘工作面排水系統(tǒng)進(jìn)行了全面分析，通過(guò)在2111（3）底抽巷及12414下順槽對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)踐，節(jié)約了排水費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和安全效益明顯。

【關(guān)鍵詞】排水系統(tǒng)；全面分析；優(yōu)化實(shí)踐；效益明顯

謝橋煤礦隸屬于淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，位于安徽省潁上縣東北部，西南距潁上縣城20km左右，東南至鳳臺(tái)縣城約34km。礦井于1997年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為400萬(wàn)t，2012年安全改建后核定生產(chǎn)能力960萬(wàn)噸/年。礦井劃分2個(gè)水平開(kāi)采，一水平標(biāo)高為-610m，建有-720m輔助水平，開(kāi)采-720m以淺煤層，采用立井、主要石門(mén)及分區(qū)石門(mén)的開(kāi)拓方式；二水平標(biāo)高為-920m，開(kāi)采范圍-720～-1000m，采用立井、兩翼集中大巷、分區(qū)石門(mén)的開(kāi)拓方式。礦井涌水量主要由煤系水、灰?guī)r水構(gòu)成，歷年來(lái)礦井最大涌水量為584.3m3/h，目前正常涌水量為343.9m3/h。

一、礦井排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

礦井在-610m水平、-720m輔助水平和-920m水平井底車(chē)場(chǎng)都分別建有內(nèi)、外水倉(cāng)，并設(shè)有中央水泵房，其中-610m水平中央泵房現(xiàn)有主排水泵五臺(tái)，2用2備1修，單臺(tái)水泵流量420m3/h，揚(yáng)程742.3m，副井井筒內(nèi)敷三趟Φ325mm的排水管，內(nèi)外水倉(cāng)總?cè)萘?863m3，由泵房將水直接排至地面凈化水廠；-720m輔助水平中央泵房現(xiàn)有主排水泵三臺(tái)，1用1備1修，單臺(tái)水泵流量280m3/h，揚(yáng)程129m，設(shè)有兩趟Φ273mm的主排水管路，內(nèi)外水倉(cāng)總?cè)萘?836.9m3，-720m泵房將水排至-610m泵房，再由-610m泵房將水排至地面凈化水廠；-920m水平中央泵房現(xiàn)有主排水泵七臺(tái)，2用2備3修，單臺(tái)水泵流量420m3/h，揚(yáng)程1079.7m，泵房?jī)?nèi)敷設(shè)三趟Φ325mm的排水管至管子道下口，二副井井筒、管子道內(nèi)敷設(shè)三趟Φ377mm的排水管與泵房?jī)?nèi)三趟Φ325mm的排水管連接，排水管路至二副井井口處由三趟合為兩趟，內(nèi)、外水倉(cāng)總?cè)萘?862m3，由泵房直接將水排至地面凈化水廠。另外在-920m水平建立有潛水電泵排水系統(tǒng)，設(shè)有2臺(tái)潛水電泵，單臺(tái)水泵的流量為550m3/h，揚(yáng)程1105m，潛水電泵排水泵房水窩連接-920m水平中央水泵房外水倉(cāng)，外水倉(cāng)容量約4266.6m3，由-920m水平潛水電泵排水泵房水窩通過(guò)潛水電泵排水管路鉆孔內(nèi)敷設(shè)的一趟Φ530×26mm排水管直接排至地面。

礦井各采掘工作面積水通過(guò)排水管路或水溝將積水排至采區(qū)系統(tǒng)上下山排水管或水溝內(nèi)，然后通過(guò)采區(qū)系統(tǒng)上下山排至大巷水溝，最終流至各水平水倉(cāng)內(nèi)，然后通過(guò)中央水泵房將水泵至地面。

由于礦井采場(chǎng)接替緊張，大多數(shù)采掘頭面外口均需要向下施工一段下山，造成工作面積水不能自流至采區(qū)系統(tǒng)上下山水溝或排水管內(nèi)，需要在斜巷下口挖設(shè)水泱，安設(shè)水泵，將水泵至斜巷上口水溝或排水管路內(nèi)，同時(shí)需要安排專(zhuān)人泵水，從而增加了電費(fèi)成本和人力資源成本。

二、排水方案優(yōu)化

通過(guò)對(duì)礦井掘進(jìn)頭面進(jìn)行篩選，選取排水難度大、費(fèi)用高、條件合適的2111（3）底抽巷和12414下順槽進(jìn)行優(yōu)化實(shí)踐，方案主要是采用施工穿層排水鉆孔及水頭壓力差進(jìn)行排水。

（一）2111（3）底抽巷及12414下順槽概況

2111（3）底抽巷層位位于13-1煤底板，西起二水平東翼13-1煤層底板軌道上山，東至1361（3）底抽巷施工聯(lián)巷，巷道長(zhǎng)2375m，巷道底板標(biāo)高為-743.1m～-803.4m，其中西段1575m以上山坡度從二水平東翼13-1煤層底板軌道上山撥門(mén)向東施工，東段690m以下山坡度從1361（3）底抽巷施工聯(lián)巷撥門(mén)施工，由于巷道層位變化大，造成巷道起伏大。由于巷道施工時(shí)二水平東翼13-1煤層底板軌道上山未與二水平東翼采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)貫通，造成2111（3）底抽巷西段施工時(shí)的生產(chǎn)用水和鉆場(chǎng)內(nèi)的打鉆用水流至底抽巷外口水泱內(nèi)，然后用電泵將積水分級(jí)排水至二水平東翼C組采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)水溝內(nèi)，然后經(jīng)-720m水平大巷水溝排至-720m水平水倉(cāng)內(nèi)。

12414下順槽西起12414下順槽車(chē)場(chǎng)，東至12414切眼，巷道走向長(zhǎng)1250m，巷道標(biāo)高為-719.0m～-697.4m。12414下順槽外口車(chē)場(chǎng)及提料斜巷為兩頭高中間低，造成12414下順槽積水需排至車(chē)場(chǎng)與提料斜巷交叉點(diǎn)處水泱內(nèi)，然后用電泵將積水排至-720m西翼B組軌道石門(mén)水溝內(nèi)，然后經(jīng)-720m水平大巷水溝排至-720m水平水倉(cāng)內(nèi)。由于12414工作面上覆的11426工作面已于2013年10月回采完畢，工作面回采后受頂板砂巖裂隙水和灌漿水等充水因素的影響，采空區(qū)內(nèi)有大量積水，12414工作面回采后導(dǎo)水裂隙帶將波及上覆11426采空區(qū)，為消除上覆采空區(qū)積水威脅，保證工作面安全回采，在12414下順槽設(shè)計(jì)施工了2組4個(gè)探放水鉆孔提前對(duì)上覆采空區(qū)積水進(jìn)行了探放。

（二）排水方案優(yōu)化

通過(guò)反復(fù)研究圖紙，對(duì)2111（3）底抽巷及12414下順槽周?chē)锏牢恢?、?biāo)高進(jìn)行分析，對(duì)2111（3）底抽巷和12414探放上覆6煤采空區(qū)積水排水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的排水方案如下。

1. 2111（3）底抽巷排水方案

根據(jù)巷道空間位置關(guān)系，在二水平東一B組采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)了2個(gè)泄水孔，鉆孔開(kāi)孔位置巷道底板標(biāo)高為-922.2m，鉆孔終孔位于2111（3）底抽巷內(nèi)，終孔位置巷道底板標(biāo)高為-803.6m，鉆孔傾角+77°，孔深120m，鉆孔直徑113mm。

泄水孔施工完畢后，2111（3）底抽巷生產(chǎn)用水和打鉆用水通過(guò)泄水孔直接自流至二水平東一 B組采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)水溝內(nèi)，然后通過(guò)-920m東翼C組軌道石門(mén)和-920m東翼進(jìn)風(fēng)大巷水溝流至-920m水平水倉(cāng)。

2. 12414下順槽排水方案

12414下順槽探放上覆11426工作面采空積水鉆孔開(kāi)孔位置位于12414下順槽下幫鉆場(chǎng)內(nèi)，終孔位于11426下順槽內(nèi)。1#、2#、3#、4#鉆孔孔深均為35m，傾角均為+55°，其中1#、2#鉆孔開(kāi)孔位置巷道底板標(biāo)高為-720.3m，終孔位置巷道底板標(biāo)高為-692.2m；3#、4#鉆孔開(kāi)孔位置巷道底板標(biāo)高為-708.2m，終孔位置巷道底板標(biāo)高為-683.9m。

1#和2#探放水孔終孔巷道底板標(biāo)高為-692.2m，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標(biāo)高為-713.7m，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標(biāo)比1#和2#探放水孔終孔巷道底板標(biāo)高低21.5m，根據(jù)壓力差值，在12414下順槽車(chē)場(chǎng)重新敷設(shè)一路4吋排水管路，將1#和2#探放水鉆孔通過(guò)φ51mm高壓軟管直接與4吋排水管路，11426采空區(qū)積水直接自流至12414下順槽提料斜巷上口， 然后通過(guò)-720m西翼B組軌道石門(mén)水溝流至-720m水平水倉(cāng)。3#和4#探放水鉆孔通過(guò)φ51mm高壓軟管直接與12414下順槽6吋排水管路，11426采空區(qū)積水直接自流至12414下順槽外口車(chē)場(chǎng)水泱內(nèi)。

三、排水系統(tǒng)優(yōu)化效果

（一）2111（3）底抽巷排水系統(tǒng)優(yōu)化效果

2111（3）底抽巷原排水系統(tǒng)為積水流至底抽巷外口水泱內(nèi)后用電泵將積水分級(jí)排水至二水平東翼C組采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)水溝，底抽巷外口水泱標(biāo)高為-804.6m，二水平東翼C組采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)水溝標(biāo)高為-717.5m，高差為87.1m，底抽巷生產(chǎn)和打鉆排放水量平均約10m3/h，每月排放水量7200m3，37Kw電泵排水量按20m3/h計(jì)算，通過(guò)兩級(jí)排水電費(fèi)為18648元/月，加上專(zhuān)人排水人工費(fèi)用6000元/月，每月費(fèi)用共計(jì)24648元/月。泄水孔于2016年9月份施工完畢投入使用，使用時(shí)間10個(gè)月，節(jié)約費(fèi)用約24.6萬(wàn)元。

后期二水平東翼C13-1煤層底板回風(fēng)上山施工時(shí)，也利用此泄水孔將積水排至-920m水平，節(jié)約排水費(fèi)用約12.3萬(wàn)元。

排水系統(tǒng)方案優(yōu)化節(jié)省排水費(fèi)用36.9萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)也保證了排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，避免了由于電泵出現(xiàn)故障時(shí)影響巷道安全生產(chǎn)及影響打鉆工期。

（二）12414下順槽排水系統(tǒng)優(yōu)化效果

12414下順槽探放水上覆6煤采空區(qū)的1#和2#探放水鉆孔，累計(jì)放出水量約3.9萬(wàn)m3，3#和4#探放水鉆孔，累計(jì)放出水量約1萬(wàn)m3。按照原排水方案，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標(biāo)高為-713.7m，下口水泱標(biāo)高為-748.8m，高差為35.1m，37Kw電泵排水量按40m3/h計(jì)算，排水電費(fèi)約為3.2萬(wàn)元，加上專(zhuān)人排水人工費(fèi)用2.4萬(wàn)元/4月，費(fèi)用共計(jì)5.6萬(wàn)元。排水系統(tǒng)優(yōu)化后，1#和2#探放水鉆孔自流水量約2.8萬(wàn)m3，3#和4#探放水鉆孔自流水量約0.6萬(wàn)m3，節(jié)約費(fèi)用約3.9萬(wàn)元。

排水系統(tǒng)方案優(yōu)化節(jié)省排水費(fèi)用3.9萬(wàn)元，同時(shí)也節(jié)省了排水人員，保證了排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，避免了由于電泵出現(xiàn)故障時(shí)或停送電影響排水進(jìn)度。

四、存在問(wèn)題

雖然排水系統(tǒng)方案優(yōu)化后效果明顯，但也存在一些問(wèn)題。2111（3）底抽巷泄水孔孔深較深（120m），鉆孔施工時(shí)不易打至設(shè)計(jì)位置，1#和2#孔第一次均未打至2111（3）底抽巷內(nèi)，后采取測(cè)斜、取芯鉆進(jìn)、減慢鉆孔施工進(jìn)度等保直措施后，才順利打至2111（3）底抽巷內(nèi)。12414下順槽排水自流方案，實(shí)際外口放水量小于鉆孔實(shí)際水量，主要原因是管路長(zhǎng)、壓力差值較?。?1.5m），造成管路摩擦系數(shù)大，致使外口出水量比實(shí)際鉆孔出水量小。

五、結(jié)論

排水系統(tǒng)是關(guān)系礦井安全生產(chǎn)重要系統(tǒng)之一，排水系統(tǒng)是否穩(wěn)定可靠，直接影響礦井安全生產(chǎn)。因此采掘工作面設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮排水系統(tǒng)最佳方案，保證排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，避免影響安全生產(chǎn)。同時(shí)采掘工作面日常檢查中，相關(guān)單位要發(fā)揮自己的監(jiān)管責(zé)任，確保排水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。各施工單位也要重視排水系統(tǒng)，按規(guī)程措施要求完善排水系統(tǒng)，并加強(qiáng)日常排水系統(tǒng)維護(hù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝橋煤礦礦井地質(zhì)報(bào)告（修編）. 淮南礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司謝橋煤礦，2014.5.

[2]謝橋煤礦礦井水文地質(zhì)類(lèi)型劃分報(bào)告.編制單位：華安奧特（北京）科技股份有限公司，2016.11.