底板巷水倉排水系統設計在孟津礦的應用

摘 要：近年來，隨著瓦斯治理觀念的不斷改變和提高，采用底板抽放巷進行區域消突技術得到了推廣。孟津煤礦為嚴重煤與瓦斯突出礦井，設計產量120萬噸。礦井采用立井兩水平上下山開拓，本井田二1煤底板距奧陶紀灰巖較近，奧陶紀灰巖含水層靜水水壓較高，需要考慮采區或工作面的排水問題。11011工作面采用底板巷前期進行消突作業，在工作面形成后改為水倉，節約了資金，使用效果良好。

關鍵詞：底板巷水倉 優化排水系統 節約投資

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0044-02

1 工作面概況

孟津煤礦，位于河南省孟津縣橫水鎮境內，東距孟津縣城15 km，南距新安縣城約27 km，屬新安煤田，井田走向長約7.0 km，傾斜寬5.7～10.0 km，面積57.52 km2。主要可采煤層為山西組的二1煤，全區大部可采，二2煤層局部可采，其它煤層不可采或偶而可采。11011工作面二1煤層厚度為2.3～3.1 m，平均厚度2.8 m，受褶皺控制煤層產狀及厚度變化較大，煤層傾角2°～8°，平均為4°。

根據實際揭露地質資料分析，該工作面煤層賦存穩定，在掘進膠帶順槽期間煤層厚度輕微變化，從2.3 m增厚至2.9 m。軌道順槽煤厚2.2～3.1 m，平均2.8 m。煤層呈粉末狀，少量塊狀，結構簡單，局部含夾矸1～2層，有分叉現象，僅局部存在夾矸，夾矸單層厚度0.04～1.54 m，夾矸巖性為泥巖或炭質泥巖。

2 工作面預計涌水量

該工作面水文地質條件中等，主要充水水源為頂板砂巖裂隙水及底板太原組薄層灰巖水。二1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石灰巖6.70～12.3 m，平均10.5 m，下距奧陶系灰巖平均58 m。充水來源主要是煤層頂底板直接充水含水層的地下水。二1煤層頂板砂巖及太原組薄層灰巖均為弱富水性充水含水層，水量有限，易于疏排。煤層開采以后，導水裂隙帶通達下石盒子組含水層，增加了間接充水含水層的礦井水補給來源。工作面掘進過程中，巷道頂底板滴淋水較少，但形成工作面后，回采中，由于采動影響，“上三帶”及“下三帶”發育，造成煤層底板隔水層減薄或與太原組薄層灰巖溝通，或使將下石盒子組及其以上砂巖含水層溝通都將增加了間接充水含水層的礦井水補給來源，從而增大礦井工作面涌水量。工作面預計正常涌水量150～200 m3/h，最大涌水量為400 m3/h。

3 水倉施工方案

通過在工作面下巷每隔100 m施工一個透水孔，將工作面的水排至底板巷，由底板巷水溝流至水倉口沉淀池，沉淀池過濾后流至水倉。（圖1）

4 排水方案

4.1 水泵選型及驗算

根據確定的水倉位置在底板巷施工水倉（即工作面水倉），選用3臺IS200-150-315型礦用離心清水泵（電壓：380/660 V，功率：55 kW，揚程：32 m，流量：400 m3/h）1臺工作，1臺備用，1臺檢修。敷設2趟Ф159×6排水管，由11011膠帶順槽底板巷經東二車場直接排至車場水溝，由水溝流入井底泵房水倉。

排水路線：

工作面—底板巷—工作面水倉—11011膠帶順槽—東二車場—中央泵房水倉。

4.2 排水設備

（1）正常工作時排水泵的選型及計算。

根據《煤礦安全規程》規定，工作水泵的能力應能在20 h內排出24 h的正常涌水量，工作水泵與備用水泵的排水能力應能在20 h內排出24 h的最大涌水量。

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。

根據最大涌水量計算：

QBmax≥24qmax/20=1.2

qmax=1.2×400=480 m3/h

根據正常涌水量計算：

QB≥24qx/20=1.2

qx=1.2×200=240 m3/h；

式中：qmax為最大涌水量，400 m3/h；

qx為正常涌水量，200 m3/h；

QB為工作水泵的排水能力，m3/h；

QBmax為工作水泵與備用水泵的排水能力，m3/h。

經驗算，選用Φ159的優質無縫鋼管，鋼管的強度、流量完全可以滿足要求。

故選用3臺IS200-150-315型礦用離心清水泵，水泵參數為，電壓：380/660 V，功率：55 kW，揚程：32 m，流量：400 m3/h，進水口DN219，出水口DN159，在最大涌水量時開啟2臺水泵通過兩趟管路將水排至井底水倉，即可滿足要求。（圖2）

排水方案：

當開啟1#水泵時，打開4#或5#閘閥，水經管路排至東翼軌道大巷；開啟2#水泵時，打開6#或7#閘閥，開啟3#水泵時，打開8#或9#閘閥；當水量較大時，可同時開啟2臺水泵，通過兩趟管路將水排至大巷流至井底水倉。

4.3 供電系統

底板巷泵房安裝有饋電開關1臺，QJZ-120電磁啟動器3臺，敷設兩趟電源，實現了雙回路供電。使用QJZ-120電磁起動器自帶水位控制器，內置水位控制器和控制接點均為本質安全回路，通過兩根高低水位控制線放置在水中，在高水位時水泵自動開啟，低水位時水泵自動停止，實現無人值守。

5 通過對11011底板巷做水倉的排水設計優化，保證了工作面排水系統的安全可靠，同時可實現無人值守

通過在孟津煤礦的應用，說明使用底板巷兼做水倉即可節約重新施工水倉的工程投資，又可提高排水系統的可靠性。同時因為增加了多處沉淀池，使用清水泵代替了原來的耐磨泵，節省了設備投資。但在具體實施中應注意以下幾點。

（1）工作面的預計涌水量及水泵最大排水量應適合大巷水溝。

（2）敷設排水管時應盡量減少彎頭，降低管路阻力對流量的影響。

（3）在底板巷處應設置不少于2處的沉淀池。

（4）在選擇電磁啟動器時應注意選擇與電機功率較為匹配的開關，否則容易造成電磁啟動器水位控制器損壞。

參考文獻

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