安順礦區(qū)轎子山煤礦水庫下掘進(jìn)安全性分析

王紹勇

（中赟國際工程有限公司）

轎子山煤礦位于貴州省安順市西秀區(qū)轎子山鎮(zhèn)境內(nèi)，礦區(qū)面積為6.849 7 km2，核定生產(chǎn)能力為0.78 Mt/a，采用斜井開拓，主要開采M8、M9、M0 煤層。麒麟屯水庫建成于1969 年，截水面積為1.679 km2，洪水期最大庫容為67.9 萬m3，屬灌溉為主兼防洪等功能的蓄水工程，該水庫全部位于轎子山井田范圍內(nèi)。通過對轎子山煤礦井巷建設(shè)生產(chǎn)與西秀區(qū)麒麟屯水庫的相互影響情況分析研究，為保護麒麟屯水庫安全運行及轎子山煤礦生產(chǎn)安全提供了可靠依據(jù)。

1 麒麟屯水庫對轎子山煤礦的影響

麒麟屯水庫正常蓄水位為1 447.9 m，正常蓄水位以下庫容58.9萬m3；死水位為1 444.4 m，死庫容為13.5萬m3；興利庫庫容為54.5萬m3，庫容系數(shù)為26.7%，水庫校核洪水位1 461.85 m，總庫容為67.9 萬m3。2011年進(jìn)行除險加固，加固后校核洪水位為1 462.68 m，較加固前的1 461.85 m 高出0.83 m。庫區(qū)所在地層為大冶組第一段，為相對隔水層［1］，根據(jù)貴州省煤礦設(shè)計研究院提交的《轎子山煤礦“一盤區(qū)集中運輸巷”及”9100（上）、9100（下）工作面進(jìn)、回風(fēng)巷”與西秀區(qū)麒麟屯水庫相互影響評估報告》，對麒麟屯水庫留設(shè)有水庫安全煤柱，根據(jù)轎子山煤礦以往涌水量資料及滲水點的觀測［2］，水庫對轎子山煤礦的涌水量基本無影響。

2 轎子山煤礦采掘活動對麒麟屯水庫的影響

2.1 水庫與礦井原巷道相互位置關(guān)系

轎子山煤礦開采標(biāo)高為1 520～1 050 m，根據(jù)礦井采掘工程平面圖、采掘計劃、劃定的麒麟屯水庫安全煤柱，礦井已有巷道為主暗斜井（長度約為36 m）、回風(fēng)暗斜井（長度約為88 m）等9 條巷道，全部位于麒麟屯水庫安全煤柱（M9 煤層）以及M9 煤層底板巖層中；二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山位于麒麟屯水庫安全煤柱（M9 煤層）內(nèi)，二盤區(qū)西翼行人下山位于麒麟屯水庫防水安全巖柱（M9 煤層）底板巖層中。水庫與礦井已有巷道相互位置關(guān)系見表1。

2.2 水庫與新設(shè)計巷道相互位置關(guān)系

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（1）二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山位于麒麟屯水庫西側(cè)，平面最小距離約為52 m；空間上，二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山位于麒麟屯水庫西側(cè)以深為280～310 m。

（2）二盤區(qū)西翼行人下山的西翼行人聯(lián)絡(luò)巷從麒麟屯水庫下穿過，平面最小距離為0 m；空間上，二盤區(qū)西翼行人下山的西翼行人聯(lián)絡(luò)巷位于麒麟屯水庫下以深約為285 m。

（3）二盤區(qū)西翼運輸下山位于麒麟屯水庫中部以西，平面最小距離約36 m；空間上，二盤區(qū)西翼運輸下山位于麒麟屯水庫西側(cè)以深259～310 m。

轎子山煤礦與麒麟屯水庫相互影響平、剖面見圖1、圖2。

2.2 礦井開采移動變形對水庫的影響

2.2.1 煤礦地下開采移動變形對水庫的影響

轎子山煤礦根據(jù)《三下采煤規(guī)范》及《煤礦防治水細(xì)則》［3］劃定了麒麟屯水庫安全煤柱，轎子山煤礦井下開拓巷道建設(shè)不會對麒麟屯水庫產(chǎn)生地表變形影響［4-5］。

2.2.2 轎子山煤礦工程驗證

轎子山煤礦在麒麟屯水庫安全煤柱中已施工多條巷道，已有巷道均已使用多年，煤礦涌水量未發(fā)生異常增大現(xiàn)象，因此在麒麟屯水庫安全煤柱中施工巷道［6］，對水庫無影響；反之，麒麟屯水庫對水庫安全煤柱中已有巷道亦無影響。

轎子山煤礦根據(jù)《三下采煤規(guī)范》及《煤礦防治水細(xì)則》劃定了麒麟屯水庫安全煤柱，轎子山煤礦井下開拓工程不會對麒麟屯水庫產(chǎn)生地表變形影響［6］。

2.3 礦井掘進(jìn)爆破對麒麟屯水庫的影響

2.3.1 二盤區(qū)西翼行人下山掘進(jìn)爆破振動對麒麟屯水庫的影響

二盤區(qū)西翼行人下山及西翼行人聯(lián)絡(luò)巷的最高點位于西翼行人聯(lián)絡(luò)巷的開口點，標(biāo)高為1 182.018 m，與麒麟屯水庫的最小垂高為260.982 m。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）中13.2.4爆破振動安全允許距離，按下式進(jìn)行計算。

式中，R為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，根據(jù)《轎子山煤礦二盤區(qū)西翼行人下山爆破炮眼布置圖》，取80.4 kg；V為保護對象所在地安全允許質(zhì)點振速，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722—2014），取0.7 cm/s；K，α為爆破點至保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，在無試驗數(shù)據(jù)的條件下，可參考爆區(qū)不同巖性的K、α值進(jìn)行選取，轎子山煤礦可采煤層上覆巖石為中硬巖石，本次K取250，α取1.5。

經(jīng)計算，R=217.26 m＜260.982 m（西翼行人聯(lián)絡(luò)巷的最高點與麒麟屯水庫的最小垂高）。

經(jīng)分析，轎子山煤礦二盤區(qū)西翼行人下山爆破振動對麒麟屯水庫無影響［15］。

2.3.2 二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山掘進(jìn)對麒麟屯水庫的影響

根據(jù)采掘計劃，二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山（布置在M9 煤層中）掘進(jìn)期間使用EBZ-132 掘進(jìn)機沿煤層頂?shù)装褰馗睿饎虞^小，對麒麟屯水庫無影響［7］。

3 水庫安全煤柱內(nèi)掘進(jìn)安全性分析

3.1 麒麟屯水庫安全煤柱內(nèi)已有巷道安全性分析

據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》中水淹區(qū)域下采掘時防隔水煤（巖）柱的留設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：巷道在水淹區(qū)域下掘進(jìn)時，巷道與水體之間的最小距離，不得小于巷道高度的10 倍?！睹禾康V井防治水設(shè)計規(guī)范》（GB 51070—2014）中亦有同樣敘述。

根據(jù)轎子山煤礦地質(zhì)資料，二水平水泵房巷道高度最高為5.0 m，巷道高度與麒麟屯水庫水體之間的距離比為52.6＞10；回風(fēng)暗斜井巷道標(biāo)高最高，巷道高度為4.2 m，巷道高度與麒麟屯水庫水體之間的距離比為56.6＞10。

綜上，麒麟屯水庫安全煤柱內(nèi)已有巷道滿足國家相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求。

3.2 麒麟屯水庫安全煤柱內(nèi)新設(shè)計巷道安全性分析

根據(jù)轎子山煤礦地質(zhì)資料及已施工巷道，西翼二盤區(qū)運輸下山上段（原一盤區(qū)集中運輸巷）與麒麟屯水庫水體最小垂距為259 m。根據(jù)《轎子山煤礦二盤區(qū)開拓工程施工設(shè)計》，西翼二盤區(qū)運輸下山巷道高度為2.7 m，巷道高度與麒麟屯水庫水體之間的距離比為96＞10；西翼二盤區(qū)回風(fēng)下山巷道高度為3.1 m，巷道高度與麒麟屯水庫水體之間的距離比為83＞10。

綜上，轎子山煤礦新設(shè)計的二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山、二盤區(qū)西翼行人下山在麒麟屯水庫安全煤柱內(nèi)掘進(jìn)，滿足國家相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，安全可行［8］。

4 結(jié) 論

（1）水庫修加固后正常蓄水后，麒麟屯水庫庫壩圍護帶寬度取15 m 時，水庫水體不會經(jīng)構(gòu)造破碎區(qū)導(dǎo)水通道進(jìn)入轎子山煤礦，不會造成轎子山煤礦涌水量增大。

（2）轎子山煤礦二盤區(qū)西翼行人下山爆破振動對麒麟屯水庫無影響，二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山使用EBZ-132 掘進(jìn)機，對麒麟屯水庫無影響。

（3）轎子山煤礦新設(shè)計的二盤區(qū)西翼回風(fēng)下山、二盤區(qū)西翼運輸下山、二盤區(qū)西翼行人下山在麒麟屯水庫安全煤柱內(nèi)掘進(jìn)，滿足國家相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，安全可行。