謝橋煤礦采掘工作面排水系統優化實踐

張延喜

【摘 要】礦井排水系統是礦井安全生產的重要生產系統之一，本文對謝橋煤礦采掘工作面排水系統進行了全面分析，通過在2111（3）底抽巷及12414下順槽對排水系統進行優化實踐，節約了排水費用，經濟效益和安全效益明顯。

【關鍵詞】排水系統；全面分析；優化實踐；效益明顯

謝橋煤礦隸屬于淮南礦業（集團）有限責任公司，位于安徽省潁上縣東北部，西南距潁上縣城20km左右，東南至鳳臺縣城約34km。礦井于1997年投產，設計年生產能力為400萬t，2012年安全改建后核定生產能力960萬噸/年。礦井劃分2個水平開采，一水平標高為-610m，建有-720m輔助水平，開采-720m以淺煤層，采用立井、主要石門及分區石門的開拓方式；二水平標高為-920m，開采范圍-720～-1000m，采用立井、兩翼集中大巷、分區石門的開拓方式。礦井涌水量主要由煤系水、灰巖水構成，歷年來礦井最大涌水量為584.3m3/h，目前正常涌水量為343.9m3/h。

一、礦井排水系統現狀

礦井在-610m水平、-720m輔助水平和-920m水平井底車場都分別建有內、外水倉，并設有中央水泵房，其中-610m水平中央泵房現有主排水泵五臺，2用2備1修，單臺水泵流量420m3/h，揚程742.3m，副井井筒內敷三趟Φ325mm的排水管，內外水倉總容量4863m3，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有主排水泵三臺，1用1備1修，單臺水泵流量280m3/h，揚程129m，設有兩趟Φ273mm的主排水管路，內外水倉總容量1836.9m3，-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水平中央泵房現有主排水泵七臺，2用2備3修，單臺水泵流量420m3/h，揚程1079.7m，泵房內敷設三趟Φ325mm的排水管至管子道下口，二副井井筒、管子道內敷設三趟Φ377mm的排水管與泵房內三趟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、外水倉總容量6862m3，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，設有2臺潛水電泵，單臺水泵的流量為550m3/h，揚程1105m，潛水電泵排水泵房水窩連接-920m水平中央水泵房外水倉，外水倉容量約4266.6m3，由-920m水平潛水電泵排水泵房水窩通過潛水電泵排水管路鉆孔內敷設的一趟Φ530×26mm排水管直接排至地面。

礦井各采掘工作面積水通過排水管路或水溝將積水排至采區系統上下山排水管或水溝內，然后通過采區系統上下山排至大巷水溝，最終流至各水平水倉內，然后通過中央水泵房將水泵至地面。

由于礦井采場接替緊張，大多數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系統上下山水溝或排水管內，需要在斜巷下口挖設水泱，安設水泵，將水泵至斜巷上口水溝或排水管路內，同時需要安排專人泵水，從而增加了電費成本和人力資源成本。

二、排水方案優化

通過對礦井掘進頭面進行篩選，選取排水難度大、費用高、條件合適的2111（3）底抽巷和12414下順槽進行優化實踐，方案主要是采用施工穿層排水鉆孔及水頭壓力差進行排水。

（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）底抽巷施工聯巷，巷道長2375m，巷道底板標高為-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向東施工，東段690m以下山坡度從1361（3）底抽巷施工聯巷撥門施工，由于巷道層位變化大，造成巷道起伏大。由于巷道施工時二水平東翼13-1煤層底板軌道上山未與二水平東翼采區下部車場貫通，造成2111（3）底抽巷西段施工時的生產用水和鉆場內的打鉆用水流至底抽巷外口水泱內，然后用電泵將積水分級排水至二水平東翼C組采區上部車場水溝內，然后經-720m水平大巷水溝排至-720m水平水倉內。

12414下順槽西起12414下順槽車場，東至12414切眼，巷道走向長1250m，巷道標高為-719.0m～-697.4m。12414下順槽外口車場及提料斜巷為兩頭高中間低，造成12414下順槽積水需排至車場與提料斜巷交叉點處水泱內，然后用電泵將積水排至-720m西翼B組軌道石門水溝內，然后經-720m水平大巷水溝排至-720m水平水倉內。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，采空區內有大量積水，12414工作面回采后導水裂隙帶將波及上覆11426采空區，為消除上覆采空區積水威脅，保證工作面安全回采，在12414下順槽設計施工了2組4個探放水鉆孔提前對上覆采空區積水進行了探放。

（二）排水方案優化

通過反復研究圖紙，對2111（3）底抽巷及12414下順槽周圍巷道位置、標高進行分析，對2111（3）底抽巷和12414探放上覆6煤采空區積水排水系統進行了優化，優化后的排水方案如下。

1. 2111（3）底抽巷排水方案

根據巷道空間位置關系，在二水平東一B組采區下部車場設計了2個泄水孔，鉆孔開孔位置巷道底板標高為-922.2m，鉆孔終孔位于2111（3）底抽巷內，終孔位置巷道底板標高為-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）底抽巷生產用水和打鉆用水通過泄水孔直接自流至二水平東一 B組采區下部車場水溝內，然后通過-920m東翼C組軌道石門和-920m東翼進風大巷水溝流至-920m水平水倉。

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孔位置位于12414下順槽下幫鉆場內，終孔位于11426下順槽內。1#、2#、3#、4#鉆孔孔深均為35m，傾角均為+55°，其中1#、2#鉆孔開孔位置巷道底板標高為-720.3m，終孔位置巷道底板標高為-692.2m；3#、4#鉆孔開孔位置巷道底板標高為-708.2m，終孔位置巷道底板標高為-683.9m。

1#和2#探放水孔終孔巷道底板標高為-692.2m，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標高為-713.7m，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標比1#和2#探放水孔終孔巷道底板標高低21.5m，根據壓力差值，在12414下順槽車場重新敷設一路4吋排水管路，將1#和2#探放水鉆孔通過φ51mm高壓軟管直接與4吋排水管路，11426采空區積水直接自流至12414下順槽提料斜巷上口， 然后通過-720m西翼B組軌道石門水溝流至-720m水平水倉。3#和4#探放水鉆孔通過φ51mm高壓軟管直接與12414下順槽6吋排水管路，11426采空區積水直接自流至12414下順槽外口車場水泱內。

三、排水系統優化效果

（一）2111（3）底抽巷排水系統優化效果

2111（3）底抽巷原排水系統為積水流至底抽巷外口水泱內后用電泵將積水分級排水至二水平東翼C組采區上部車場水溝，底抽巷外口水泱標高為-804.6m，二水平東翼C組采區上部車場水溝標高為-717.5m，高差為87.1m，底抽巷生產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計算，通過兩級排水電費為18648元/月，加上專人排水人工費用6000元/月，每月費用共計24648元/月。泄水孔于2016年9月份施工完畢投入使用，使用時間10個月，節約費用約24.6萬元。

后期二水平東翼C13-1煤層底板回風上山施工時，也利用此泄水孔將積水排至-920m水平，節約排水費用約12.3萬元。

排水系統方案優化節省排水費用36.9萬元，經濟效益明顯。同時也保證了排水系統穩定可靠，避免了由于電泵出現故障時影響巷道安全生產及影響打鉆工期。

（二）12414下順槽排水系統優化效果

12414下順槽探放水上覆6煤采空區的1#和2#探放水鉆孔，累計放出水量約3.9萬m3，3#和4#探放水鉆孔，累計放出水量約1萬m3。按照原排水方案，12414下順槽提料斜巷上口巷道底板標高為-713.7m，下口水泱標高為-748.8m，高差為35.1m，37Kw電泵排水量按40m3/h計算，排水電費約為3.2萬元，加上專人排水人工費用2.4萬元/4月，費用共計5.6萬元。排水系統優化后，1#和2#探放水鉆孔自流水量約2.8萬m3，3#和4#探放水鉆孔自流水量約0.6萬m3，節約費用約3.9萬元。

排水系統方案優化節省排水費用3.9萬元，同時也節省了排水人員，保證了排水系統穩定可靠，避免了由于電泵出現故障時或停送電影響排水進度。

四、存在問題

雖然排水系統方案優化后效果明顯，但也存在一些問題。2111（3）底抽巷泄水孔孔深較深（120m），鉆孔施工時不易打至設計位置，1#和2#孔第一次均未打至2111（3）底抽巷內，后采取測斜、取芯鉆進、減慢鉆孔施工進度等保直措施后，才順利打至2111（3）底抽巷內。12414下順槽排水自流方案，實際外口放水量小于鉆孔實際水量，主要原因是管路長、壓力差值較小（21.5m），造成管路摩擦系數大，致使外口出水量比實際鉆孔出水量小。

五、結論

排水系統是關系礦井安全生產重要系統之一，排水系統是否穩定可靠，直接影響礦井安全生產。因此采掘工作面設計時，要充分考慮排水系統最佳方案，保證排水系統穩定可靠，避免影響安全生產。同時采掘工作面日常檢查中，相關單位要發揮自己的監管責任，確保排水系統正常運轉。各施工單位也要重視排水系統，按規程措施要求完善排水系統，并加強日常排水系統維護。

【參考文獻】

[1]謝橋煤礦礦井地質報告（修編）. 淮南礦業集團有限責任公司謝橋煤礦，2014.5.

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