孟津煤礦11011綜采工作面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 健

(義馬煤業(yè)集團(tuán)孟津煤礦有限責(zé)任公司，河南 孟津 472300)

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

孟津煤礦11011綜采工作面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 健

(義馬煤業(yè)集團(tuán)孟津煤礦有限責(zé)任公司，河南 孟津 472300)

介紹了孟津煤礦工作面情況，通過(guò)分析工作面頂、底板巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件，針對(duì)11011綜采工作面水情及工作面預(yù)計(jì)涌出量，制定了相應(yīng)的排水方案，并論述了工作面排水管路敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

水情分析;離心泵;流量;最大涌水量;揚(yáng)程

孟津煤礦位于河南省孟津縣橫水鎮(zhèn)元莊村，是由義煤集團(tuán)投資建設(shè)的河南省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。資源儲(chǔ)量1.46億t，可采儲(chǔ)量0.72億t。煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t/年，服務(wù)年限43年。礦井主要可采煤層為山西組煤層，層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定煤層。井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單中等類型。

1 工作面概況

1.1 煤層情況

煤層厚度為3.2 ～7.8 m，平均 4.75 m。受褶皺控制，煤層產(chǎn)狀及厚度變化較大。煤層傾角2°～8°，平均4°，煤層呈粉末狀，少量塊狀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含夾矸1～2層，有分叉現(xiàn)象，夾矸單層厚度0.04～1.54 m，夾矸巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖。煤層屬半亮型煤，富含 FeS2結(jié)核。Ad=21.42%，Sd=2.23%，煤塵爆炸指數(shù)為55%。

1.2 頂、底板巖性

根據(jù)鉆孔及巷道揭露情況，煤層偽頂為炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，厚度為0.20～3.1 m，性脆易碎，開(kāi)采時(shí)易掉塊冒頂。直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，厚度為0.8～1.5 m。老頂為層面富含炭質(zhì)及白云母碎片的細(xì)～中粒砂巖(大占砂巖)，具斜層理，厚13.8 ～17.4 m，比較穩(wěn)定，巖性堅(jiān)硬，工程地質(zhì)條件良好。底板為深灰色條帶狀粉砂巖、砂質(zhì)泥巖夾細(xì)粒砂巖薄層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

該工作面構(gòu)造簡(jiǎn)單，褶皺不發(fā)育，根據(jù)地面三維地震勘探資料，工作面外東部發(fā)育DF24斷層，落差0～3 m，近傾向方向延伸約100 m。巖層頂?shù)装逑鄬?duì)比較穩(wěn)定，巖層要素變化不大，傾角3°～10°，平均為4°。

1.4 水文地質(zhì)條件

該工作面水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，直接充水含水層主要為太原組薄層灰?guī)r水，山西組砂巖裂隙水，下石盒子組砂巖裂隙水。工作面間接充水含水層為底板奧灰水，距煤層約57 m，奧灰水壓5.4 MPa。本溪組由鋁質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)巖及砂質(zhì)泥巖組成，平均10.23 m，普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，巖性致密，為良好的隔水層。

1.4.1 水情分析

根據(jù)地面瞬變電磁勘探資料，軌道、膠帶順槽之間石門揭煤處0～200 m，有O2富水及L7灰?guī)r低阻異常區(qū)，回采過(guò)程中，應(yīng)設(shè)專人觀察巷道水情，及時(shí)為井下物探及探水工作創(chuàng)造條件。

煤層賦存于山西組下部，上距砂鍋窯砂巖37.80～69.45 m，平均 79.74 m。下距 L7 石灰?guī)r4.70 ～39.65 m，平均14.88 m，下距奧陶系灰?guī)r平均57 m。充水來(lái)源主要是煤層頂?shù)装逯苯映渌畬拥牡叵滤Ｃ簩禹敯迳皫r及太原組薄層灰?guī)r均為弱富水性充水含水層，水量有限，易于疏排。煤層開(kāi)采以后，導(dǎo)水裂隙帶通達(dá)下石盒子組含水層，增加了間接充水含水層的礦井水補(bǔ)給來(lái)源。奧陶系灰?guī)r埋藏深，水壓大，為弱～中等富水性的含水層，正常情況下對(duì)開(kāi)采煤層沒(méi)有影響，但由于巖溶裂隙發(fā)育不均，局部地段可能仍有強(qiáng)富水地段，特別是由于構(gòu)造破壞，造成煤層底板隔水層減薄的情況下，增大了奧灰水突水的可能性。

1.4.2 工作面預(yù)計(jì)涌水量

工作面掘進(jìn)過(guò)程中，巷道頂?shù)装宓瘟芩^少，但形成工作面后，由于采動(dòng)影響，“上三帶”及“下三帶”發(fā)育，造成煤層底板隔水層減薄或與太原組薄層灰?guī)r溝通，或?qū)⑹瓜率凶咏M及其以上砂巖含水層溝通，都將增加間接充水含水層的礦井水補(bǔ)給來(lái)源，從而增大礦井工作面涌水量。工作面預(yù)計(jì)正常涌水量150～200 m3/h，最大涌水量為400 m3/h。

2 排水方案

根據(jù)水倉(cāng)位置，選用2臺(tái)MD 280－43型煤礦用耐磨多級(jí)離心泵，1臺(tái)工作，1臺(tái)備用。敷設(shè)2路d219×5排水管，由11011軌道順槽經(jīng)東一車場(chǎng)直接排至中央泵房水倉(cāng)。

排水路線:

工作面水倉(cāng)→11011軌道順槽→東一車場(chǎng)→中央泵房水倉(cāng)

排水設(shè)備的選型:

1)正常工作時(shí)排水泵的選型及計(jì)算。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，工作水泵的能力應(yīng)能在20 h內(nèi)排出24 h的正常涌水量。

11011 工作面正常涌水量150～200 m3/h，取200 m3/h;最大涌水量400 m3/h。

根據(jù)最大涌水量計(jì)算:

根據(jù)正常涌水量計(jì)算:

式中:

qmax—最大涌水量，m3/h，取400;

qx—正常涌水量，m3/h，取 200;

QB—工作水泵的排水能力，m3/h;

QBmax—工作水泵與備用水泵的排水能力，m3/h。

揚(yáng)程的計(jì)算:

因?yàn)?1011軌道順槽水倉(cāng)與最高點(diǎn)的垂直高度為9 m，所以水泵93.1 m揚(yáng)程可滿足需要。

2)計(jì)算管徑、選用管材。

排水管內(nèi)徑:

式中:

dp—排水管內(nèi)徑，mm;

QB—工作水泵的排水能力，m3/h，取240;

vp—排水管經(jīng)濟(jì)流速，m/s。取2。

選用d219優(yōu)質(zhì)無(wú)縫鋼管，鋼管的強(qiáng)度完全可以滿足要求。

故選用2臺(tái)MD 280－43型煤礦用耐磨多級(jí)離心泵可滿足要求。

3 工作面排水管路敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

1)順槽內(nèi)的排水管路必須吊掛整齊，且要沿采煤工作面非回采幫進(jìn)行布置吊掛。

2)管路沿底板敷設(shè)時(shí)要用墊木墊起，不得接觸底板，相鄰兩個(gè)墊木間距為5 m，局部采用錨桿吊掛敷設(shè)時(shí)，高度距離底板不得小于0.3 m，吊掛點(diǎn)水平間距為5 m，高低允許誤差±50 mm，水平允許誤差±100 mm，吊孔固定錨桿深度不小于1 000 mm。

3)管路吊掛應(yīng)盡可能與電纜分別吊掛在巷道的兩側(cè)，必須吊掛在同一側(cè)時(shí)，應(yīng)吊掛在電纜下方300 mm以下。

4)若由于巷道變形，錨桿必須重新固定，確保掛鉤外露部分平直，允許誤差±30 mm。管路敷設(shè)要嚴(yán)格按照風(fēng)管上水管的原則安裝。

5)當(dāng)巷道有拐彎時(shí)，管路必須按照巷道拐彎弧線進(jìn)行彎曲，嚴(yán)禁出現(xiàn)急彎或死彎。

6)排水管路刷綠色防銹漆，要對(duì)排水管路要進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。編號(hào)與水泵、控制開(kāi)關(guān)要配套，排水管路編號(hào)以“P”開(kāi)頭，如名稱“排水管路P1—001→”要求編號(hào)統(tǒng)一采用白色字體，間距50 m。字號(hào)高度為40 mm，箭頭方向與流向一致。

［1］ 吳興華.煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)煤炭，2008(34):11.

［2］ 高 林.煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)［D］.太原:太原理工大學(xué)，2007.

Design on Drainage System of 11011 Fully Mechanized Working Face in Mengjin Coal Mine

Chen Jian

The working face condition in Mengjin coal mine was introduced in this paper.Through analyzing lithology of the working face top floor，geology structure and hydrogeological conditions，against water regime and estimated inflow quantity of 11011 mechanized mining face，drainage program was formulated and the laying standard of water pipeline in working face was discussed.

Hydrologic analysis;Centrifugal pump;Flow;Maximum water inflow;Head

TD744

A

1672－0652(2012)08－0019－02

2012－05－28

陳 健(1985—)，男，河南周口人，2007年畢業(yè)于平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理工程師，主要從事煤礦機(jī)電管理工作(E －mail)269595043@qq.com