安順礦區轎子山煤礦水庫下掘進安全性分析

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轎子山鎮境內，礦區面積為6.849 7 km2，核定生產能力為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。通過對轎子山煤礦井巷建設生產與西秀區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安全提供了可靠依據。

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。庫區所在地層為大冶組第一段，為相對隔水層［1］，根據貴州省煤礦設計研究院提交的《轎子山煤礦“一盤區集中運輸巷”及”9100（上）、9100（下）工作面進、回風巷”與西秀區麒麟屯水庫相互影響評估報告》，對麒麟屯水庫留設有水庫安全煤柱，根據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系

轎子山煤礦開采標高為1 520～1 050 m，根據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；二盤區西翼回風下山、二盤區西翼運輸下山位于麒麟屯水庫安全煤柱（M9 煤層）內，二盤區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系見表1。

2.2 水庫與新設計巷道相互位置關系

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

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

（3）二盤區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，二盤區西翼運輸下山位于麒麟屯水庫西側以深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《三下采煤規范》及《煤礦防治水細則》［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不會對麒麟屯水庫產生地表變形影響［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，煤礦涌水量未發生異常增大現象，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《三下采煤規范》及《煤礦防治水細則》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生地表變形影響［6］。

2.3 礦井掘進爆破對麒麟屯水庫的影響

2.3.1 二盤區西翼行人下山掘進爆破振動對麒麟屯水庫的影響

二盤區西翼行人下山及西翼行人聯絡巷的最高點位于西翼行人聯絡巷的開口點，標高為1 182.018 m，與麒麟屯水庫的最小垂高為260.982 m。

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

式中，R為爆破振動安全允許距離，m；Q為炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，根據《轎子山煤礦二盤區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點振速，根據《爆破安全規程》（GB6722—2014），取0.7 cm/s；K，α為爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，應通過現場試驗確定，在無試驗數據的條件下，可參考爆區不同巖性的K、α值進行選取，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。

經計算，R=217.26 m＜260.982 m（西翼行人聯絡巷的最高點與麒麟屯水庫的最小垂高）。

經分析，轎子山煤礦二盤區西翼行人下山爆破振動對麒麟屯水庫無影響［15］。

2.3.2 二盤區西翼回風下山、二盤區西翼運輸下山掘進對麒麟屯水庫的影響

根據采掘計劃，二盤區西翼回風下山、二盤區西翼運輸下山（布置在M9 煤層中）掘進期間使用EBZ-132 掘進機沿煤層頂底板截割，震動較小，對麒麟屯水庫無影響［7］。

3 水庫安全煤柱內掘進安全性分析

3.1 麒麟屯水庫安全煤柱內已有巷道安全性分析

據《煤礦防治水細則》中水淹區域下采掘時防隔水煤（巖）柱的留設標準：巷道在水淹區域下掘進時，巷道與水體之間的最小距離，不得小于巷道高度的10 倍。《煤炭礦井防治水設計規范》（GB 51070—2014）中亦有同樣敘述。

根據轎子山煤礦地質資料，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；回風暗斜井巷道標高最高，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已有巷道滿足國家相關規程規范要求。

3.2 麒麟屯水庫安全煤柱內新設計巷道安全性分析

根據轎子山煤礦地質資料及已施工巷道，西翼二盤區運輸下山上段（原一盤區集中運輸巷）與麒麟屯水庫水體最小垂距為259 m。根據《轎子山煤礦二盤區開拓工程施工設計》，西翼二盤區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；西翼二盤區回風下山巷道高度為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，轎子山煤礦新設計的二盤區西翼回風下山、二盤區西翼運輸下山、二盤區西翼行人下山在麒麟屯水庫安全煤柱內掘進，滿足國家相關規程規范要求，安全可行［8］。

4 結 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，水庫水體不會經構造破碎區導水通道進入轎子山煤礦，不會造成轎子山煤礦涌水量增大。

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

（3）轎子山煤礦新設計的二盤區西翼回風下山、二盤區西翼運輸下山、二盤區西翼行人下山在麒麟屯水庫安全煤柱內掘進，滿足國家相關規程規范要求，安全可行。