利用舊巷道封堵形成水倉控制排水時間

邱俊剛，張忠輝，劉潤田，王大為，張海濤

（山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

利用舊巷道封堵形成水倉控制排水時間

邱俊剛，張忠輝，劉潤田，王大為，張海濤

（山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

焦家金礦寺莊礦區現有水倉容量較小，水泵必須連續排水，否則有淹沒井筒的危險。通過調查論證分析，借助廢舊巷道用混凝土墻封堵形成一個儲水水倉，不僅大幅增加水倉容積，并通過設置放水閥門進行控制，使其避開排水用電高峰期，利用用電谷期進行大量排水，每年可節省電費約一百多萬元；同時減少一個新增水倉的施工費用和時間，并且當供電、排水系統出現問題時可提供充足的搶修時間，經濟效益和社會效益十分明顯，對其他類似礦山具有借鑒作用。

水倉；封堵；增容；控制排放

1 前言

山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦寺莊礦區位于萊州市東北28km，隸屬山東省萊州市朱橋鎮管轄，礦區屬溫帶季風性大陸型氣候。年平均溫度為12.5℃，極端最高氣溫為38.9℃,極端最低氣溫為－17℃；年平均降雨量為601.8mm，年最大降雨量為1204.8mm，年最小降雨量為313.8mm；年主導風向為南風，夏季為偏南風，冬季東北風。寺莊礦區1998年6月18日開始井建，到2004年8月完成基建任務，轉入生產，形成實際生產能力200t/d。

2 礦區排水情況

（1）水文地質。礦區地表多為第四系地層覆蓋，基本不含水。礦區南部的朱橋河和北部的滾龍河長年干涸，對礦床充水無影響。涌水呈降落漏斗狀態，匯集最底-400m中段，其他開采中段基本無水；根據近兩年統計結果，寺莊礦區涌水量平均2 500～3 000m3/d。主要涌水地點位于礦體上盤（西部），占涌水量比例較大。

（2）排水系統。根據礦區主豎井的開拓深度，在-400m中段擁有內、外水倉容積約為2 800m3，設置水泵房，上中段的少量水經水天井泄至下部-400m中段和本主要巷道大量涌水，經水溝渠道進入水倉，再由井下5臺355kW水泵抽出通過兩條排水管路排到井上水泵房，再由地表水池通過排水管送至焦家金礦作為生產用水或排到海里。

（3）安全隱患及排水費用。由于寺莊礦區的內外水倉總容積與每天涌水量相當，因此需要每天開啟3臺水泵以上進行連續排水，才能保證正常排水，一旦發生長時間設備故障影響排水時間，則有淹井的危險，而寺莊礦區沒有備用水倉應急，現有排水系統存在一定的安全隱患。同時，寺莊礦區用電引自山東黃金集團的110kV變電站，該站特有的用電峰、平、谷期不同的電費單價，峰期單價較高，平、谷期的電費單價相對比較便宜，由于水倉容積有限和無備用水倉的安全條件影響，也無法利用電費低廉時段進行控制排水，排水費用相對較高[1]。

3 排水方案優化

3.1 排水情況綜合研究

通過對井下各地點涌水量進行流量測算，得出主要涌水地點的涌水數據，見表1。

表1 寺莊礦區-400m中段主要地點涌水量

從表1統計數據可以看出，寺莊礦區主要涌水地點集中在-400m石門西探礦長穿，涌水主要來自西部上盤主斷裂面破碎帶，涌水量占總量的80%左右；而-400m中段回采區域和-400m以上主要為礦房開采時裂隙水和充填水，總涌水情況為總量的20%左右[2]。

3.2 優化排水方案選擇

根據對排水情況的綜合調查，主要涌水來自-400m石門西側主斷裂面破碎帶，為解決安全隱患和降低排水費用，主要途徑是增加儲水空間，其方案可為施工新水倉和利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉兩種方案。

方案一：新施工一條外圍水倉。在原有內外環水倉的基礎上，新施工一條外三環水倉，可增加1 200m3的水倉容積，解決水倉小的問題，可解決安全隱患和利用平、谷期電費低廉時段進行控制排水。

方案二：利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉。保持原有內外環水倉，利用原地質探礦長穿舊巷道長達600多米的情況，在主要回采礦體里側設置擋水墻和放水閥門，可相對增加水倉容積2 000m3，利用平、谷期電費低廉時段進行控制排水[3～5]。

兩種方案示意圖見圖1。

圖1 排水方案示意圖

方案一新施工一條外圍水倉為永久性工程，工程量大、施工時間長，存在與現有水倉貫通等系列難題，同時一旦-400m中段以下開拓，水呈降落漏斗，則可能新增水倉失去作用。

方案二利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉為臨時性工程，工程量小、施工時間短，施工簡單，投入費用低廉。

從對比情況看，方案二利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉符合“技術上可行、經濟上合理、安全上可靠”的技術要求，因此作為增加水倉的實施方案。

3.3 利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉施工方案

在-400m石門西探礦長穿的外口砌混凝土墻并設置放水閥門進行封堵，封堵內的巷道長度600m，巷道規格2.4m（寬）×2.3m（高），封堵高度2m，儲水水倉有效容積600×2.4×2×80%=2 300m3。

混凝土墻施工工藝為：在巷道兩邊的巖石上各施工3個Φ32mm的孔，孔深50cm，插入Φ28mm的螺紋鋼；澆灌0.5m的混凝土墻，混凝土墻上方不接頂，起到觀察窗口的作用，減輕水倉涌水壓力并保證存水多時自動溢水，預先埋制兩個Φ330mm放水管路裝備大閥門，并在封堵墻外砌一個磚垛，可起到加固和觀察臺階的作用[6]，見圖2。

利用廢舊巷道封堵形成儲水水倉可進行峰期停泵儲水，谷平期大量排水。同時，由于儲水倉容積較大，可兼做備用水倉用途，一旦有緊急事故期間，可關閉大閥門儲水為維修提供寶貴時間。

圖2 混凝土墻施工工藝圖

4 排水方案實施效果

設置儲水水倉后，水倉容積擴大一倍多，有能力進行控制排水，根據黃金供電站的峰、平、谷用電規定，7∶30～11∶00、18∶00～23∶00為用電蜂期、電價約為1.0元/（kW·h)，11∶00～18∶00為用電平期電價、約為0.7元/（kW·h)，23∶00～7∶30為用電谷期、電價約為0.4元/（kW·h)。由于有了充足的水倉儲水保障，控制在用電峰期的8∶00～11∶00、18∶00～23∶00不開動水泵，在用電谷期的23∶00～7∶30大量開泵排水，用電平期電11∶00～18∶00輔助排水，使水泵排水用電避開了用電高峰期，每年可355kW×4臺×8小時×30天×（1.0-0.4）×12月=145萬元。

同時，在寺莊礦區的供電、排水系統、地表排水管路突發破損時等出現的幾次緊急故障中，通過立即關閉閥門斷水，提供了充足的搶修時間，保證了停泵的安全時間。

5 結語

焦家金礦為解決寺莊礦區目前水倉容量小，必須水泵連續排水，存在用電成本高和安全隱患的難題，通過調查分析，巧妙借助廢舊巷道封閉混凝土墻形成一個容積較大的儲水水倉，并通過設置放水閥門進行控制，使其避開排水用電高峰期，利用谷期大量排水。

通過該方案利用用電峰平谷電費價差，每年可節省電費約145萬元，同時減少一個新增水倉的施工費用和時間，并且在供電、排水系統出現問題時可提供充足的搶修時間，經濟效益和社會效益十分明顯，對其他類似情況礦山具有借鑒作用。

[1] 劉梅秀.突水巷道的快速封堵技術[J].河北煤炭，2006，（4）.

[2] 鮑 杰.用地面注漿法封堵巷道涌水[J].江蘇煤炭，2004，（1）.

[3] 夏保海等.井下施工擋水墻、地面打鉆注漿封堵涌水巷道[C].全國礦山建設學術會議，2004.

[4] 劉成林等.井下突水綜合治理[J].礦山壓力與頂板管理,2000.

[5] 秦裕彥等.在動水中施工擋水墻技術問題淺析[M].北京：冶金工業出版社，1994.

[6] 采礦手冊.編委會.采礦手冊（2）[M].北京：冶金工業出版社，1990.

Controlling water-discharge time by sealing off old tunnel to form water sump

The existing water sump has small capacity in Sizhuang area in Jiaojia Gold Mine,so the pump must run continuously to avoid submerging shaft.After investigation and analysis,sealing off the waste tunnel by concrete wall formed a water sump,which not only increased the sump capacity,but also saved electricity cost.At the same time,the construction cost and time of newly added water sump were reduced,and the enough rush-repair time could be ensured,and which obtained obvious economic and social benefits.It could be used as reference for similar mine.

water sump;seal off;increase of volume;controlling the discharge

1672-609X（2010）05-0041-03

TD744

B

2010-03-23

邱俊剛（1978-），男，山東萊州人，采礦工程師，從事金礦采礦技術和管理工作。