王莊煤礦井筒防治水工程的實踐與探索

杜曉剛

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

王莊煤礦位于山西省長治市郊區(qū)故縣，距市中心30 km。北邊為漳村煤礦，南部以二崗山北正斷層為界，西北與常村煤礦相鄰、西南為古城煤礦、東與石圪節(jié)煤礦及3號煤層露頭線為界。井田面積79.680 6 km2(新區(qū)井田面積27.639 km2)。礦井建成投產于1966年12月，原設計能力為90萬t，經過兩次改擴建和環(huán)節(jié)系統(tǒng)改造，目前核定生產能力為710萬t。目前，提升系統(tǒng)有一個主提升、三個副提升。其中，540副立井主要運人和料，受特殊地質情況和開拓施工影響，井筒內壁多處出水沿井筒流至井底井底馬頭門，加之540副立井為進風井，風水的共同作用給井底的安全生產標準化工作帶來不便。通過調研，確定采用“擋、引、排”的方式進行井筒水的防治工作。

1 540副立井主要情況

王莊煤礦540副立井于2008年3月14日正式投運。井筒環(huán)境淋水和井筒井壁出水量約為6 m3/h，井筒高度為453 m，直徑為7 m，一周長度為21.98 m，井筒從200 m處開始有出水點，并有多處射流點，造成井底馬頭門處淋水大，給井底上下罐籠人員及把鉤工工作帶來極大不便，更無法保證井底裝潢墻面的標準化。

2 工程概況

擋：針對井筒內壁多處射流點，在出水點下方，用5 mm厚不銹鋼板特制的水槽進行封擋，根據封擋實際效果進行一級或多級分層封擋，保證井筒內壁出水全部匯聚在水槽內。

引：井筒井壁鋪設每層水槽的最下端都連接一個集水漏斗。上下漏斗之間用橡膠管連接。我礦在井筒的南北兩側內壁各敷設一趟直達井底的匯流管，統(tǒng)一對水流進行收集導引，導流至井底。

排：進過匯流后，井筒內壁出水全部導入540副立井底。由于井筒內壁出水情況隨季節(jié)變化(雨季內壁出水量加大)，在540副立井底設置一臺小型風泵直接將積水排入540中央水倉內，并定期對540副立井底井下清淤泥工作。

3 具體施工

1) 在井筒井壁鋪設環(huán)形水槽，對水流進行收集，導流至井底，使馬頭門處于基本無水狀態(tài)。每層水槽低端制作一個300 mm×300 mm×100 mm(長×高×厚)漏斗，內部上層加焊不銹鋼篦子，防止雜物進入堵塞匯流管，漏斗兩側共加焊4個鼻子，鼻子打眼用膨脹螺絲固定。在漏斗與井筒內壁之間縫隙用日本防水膠填充，壓緊壓實。上下漏斗之間用3寸橡膠管連接。橡膠管緊靠井筒內壁垂直設置，用不銹鋼卡每隔500 mm對橡膠管進行固定。水槽用5 mm厚不銹鋼板制作，并按照井筒內壁弧度設計，長度統(tǒng)一700 mm一根。根據出水量大小，分別向井筒南北兩個方向引流，井筒南北方向鋪設兩趟導流管，安裝位置必須保證日后維護水槽便利。

2) 水槽與井壁之間用膨脹螺栓進行固定，每組水槽用兩個螺栓錨固，水槽與井壁之間縫隙用日本防水膠填充，壓緊壓實，鋪設水槽前用砂布將井壁上的灰塵及附著物擦凈，并用清水沖洗。兩組水槽搭接長度不小于100 mm。

3) 水槽鋪設從200 m處開始，根據井筒出水點位置向下均勻布置，射流點全斷面鋪設不銹鋼板，鋼板與井壁之間縫隙用日本進口膠填充，壓緊壓實，并在鋼板下部安設環(huán)形水槽(環(huán)井筒一圈)，使水流全部導流入槽。在水槽上方，用不銹鋼網進行遮擋，防止大的雜物進入水槽影響水流。

4 施工工藝

檢查工具—進入罐籠—系好安全帶—信號提升達到預定位置—清洗井壁—鋪設水槽—固定水槽—充填日本防水膠—壓緊壓實水槽—安裝漏斗—安設連接膠管，按照順序依次鋪設下一道水槽。作業(yè)前進全程由相關工作人員負責配合罐籠提升及監(jiān)管安全。

5 固定強度驗證

1) 施工要求是每個水槽(重量為14公斤，用N水槽表示)用四條M12的膨脹螺栓固定在強度至少為C35的混凝土井筒壁上。

2) ①根據M12標準件膨脹螺栓的參數知M12膨脹螺栓的允許剪力為N1=740 kg，四條M12膨脹螺絲最大承受剪力為N螺栓=2 960 kg。故N螺栓遠大于N水槽。②540副立井井筒使用混凝土最低強度為C35，以M12膨脹螺栓固定在150號混凝土上計算，每條螺栓的允許剪力N混150=345 kg，四條螺栓共計承受重量為N混=1 380 kg。故N混遠大于N水槽。③綜上計算，在C35及以上強度的混凝土墻壁上用M12的膨脹螺栓固定14 kg的水槽滿足強度要求。同理也滿足漏斗的強度要求。

6 制定安全技術措施

1) 所有參與施工的下井人員必須進行必要的入井安全知識培訓。

2) 施工人員必須戴安全帽、礦燈，嚴禁攜帶煙草和點火物品。

3) 作業(yè)地點在罐籠上部，材料及工具放于罐籠上層，大罐頂部每次作業(yè)不超5人，小罐頂部不超3人，整個施工必須有專人監(jiān)督指揮并負責與地面聯系。

4) 在罐籠作業(yè)必須系好安全帶，保險帶綁在罐籠上可靠位置并生根牢固，分別系在提升鋼絲繩和罐籠上，有專人監(jiān)護作業(yè)，工作人員要做好自主保安。

5) 在罐籠上使用梯子時，支撐必須牢固，有防滑措施并有專人監(jiān)護。

6) 各項工作必須有一名跟班隊長現場統(tǒng)一指揮協(xié)調。

7) 各種工具必須用麻繩拴好，并套于手腕或綁在罐籠上，安全帽要系好、系牢，以防墜入井筒。

8) 使用罐籠升降的信號系統(tǒng)，必須使用對講機。對講機在每個礦井施工時都要預先設置一個專用頻道，并確認調試完好，語音信號清晰，并且沒有和其他對講機使用同一波段后方可使用。須有一人手持對講機在罐籠內與提升機司機聯系。

9) 每班施工后必須檢查施工地點的安全狀況，如有安全隱患立立即停止作業(yè)，并向礦調度室及隊值班室匯報。

10) 副立井井口10m、井底20m范圍內嚴禁閑雜人員進入及堆放物品，在施工期防止任何物品掉入井筒，以防傷人事故。

7 工程效果

“擋、引、排”防治水工程實施后，井底馬頭門基本處于無水狀態(tài)，見圖1。

圖1 井筒防治水施工安裝示意

8 結 語

“擋、引、排”防治水工程的順利開展，解決了井筒內壁出水對井底環(huán)境帶來的不良影響。同時也為井下工人把鉤、上下料帶車創(chuàng)造了一個良好的作業(yè)環(huán)境，也為井底馬頭門下一步的標準化工作的創(chuàng)造了一個前提條件，極大了提升了我礦井底的安全生產標準化水平。