瓦斯治理巷水泵窩規范使用設計

董喜明，董小強，楊曉濤

(平煤神馬集團平寶公司，河南 許昌 461714)

0 引言

隨著煤炭開采深度的增加和煤礦開采技術和速度的不斷提升，多數礦井都成為煤與瓦斯突出礦井，突出礦井區域治理工程大部分采用了瓦斯治理巷進行治理。瓦斯治理巷使用穿層鉆孔和水力造穴配合治理，施工密度較大，工程量較大，施工產生的大量鉆屑和水需要排除巷道。瓦斯治理巷水泵窩該如何規范設計和施工是眾多工程面臨的難題。在眾多工程施工中不斷優化，提出瓦斯治理巷水泵窩規范使用設計方案，在此進行商榷。

1 瓦斯治理巷層位選擇

平寶公司瓦斯治理巷巷道所在層位主要在泥質灰巖、灰巖中，巖層厚度為12～17 m，平均厚度16 m，巖石堅固系數f=6～8。由于己15-17煤層底板下方8～12 m處有一層煤線(厚約0.2 m)，故巷道掘進選擇此煤線作為標志層，將標志層保持在頂板以下0.4～2.0 m處(凈巖柱不小于7 m)，巷道沿標志層掘進。

2 瓦斯治理巷水文地質情況

瓦斯治理巷主要布置在太原組上段灰巖(L1～L3)中，巖溶裂隙含水層是巷道頂板的直接充水含水層，一般由2～3層灰巖組成(L1～L3)，厚度13.97～23.40 m，平均17.48 m。

L1灰巖頂界至煤層底板間距4.70～10.19 m，平均6.37 m，巖性以泥巖、砂質泥巖為主，其次為粉細砂巖，自然狀態下為隔水層。

己15-17煤層間接充水含水層與隔水層。太原組下段灰巖巖溶裂隙含水層是煤層的間接充水含水層，由3～5層灰巖組成(L4～L7)，厚度12.34～23.40 m，平均17.25 m。

L4灰巖頂界上距L7底界11.25～26.38 m，平均19.77 m，主要巖性為泥巖、砂質泥巖及中細粒砂巖，夾1～2層的薄層灰巖或泥灰巖，厚度穩定，為太原組上、下兩段含水層之間的隔水層。

寒武系崮山組白云質灰巖巖溶裂隙含水層是己組煤層的又一間接充水含水層，主要巖性為白云質灰巖、白云巖夾薄層泥巖、砂質泥巖及粉砂巖。

在上述兩間接充水含水層間有一層巖性為鋁土質泥巖，厚2～14.03 m，一般4.07～7.65 m，巖石比較破碎，節理、裂隙發育，隔水能力較差，兩間接含水層之間存在著不同程度的水力聯系。

己15-17瓦斯治理巷施工層位位于石炭系L1灰巖，瓦斯治理巷頂板距己15-17煤層底板間距為平均11 m。目前礦井石炭系灰巖的水位在-765 m，寒武系灰巖水位-557.5 m，-600 m、-760 m水平石炭系灰巖水文孔無壓力，根據施工的水文鉆孔數據顯示石炭系富水異常區分布不均勻，連通性弱。己15-17瓦斯治理巷底板標高-741.2～-791.0 m，掘進期間巷道承受寒武系灰巖水的水壓值預計為1.83～2.32 MPa。

3 原水泵施工規格

在瓦斯治理巷施工特別是綜掘工作面水泵窩留設位置一直是一個難題，我單位原設計水泵窩規格為在巷道低洼處巷道里側巷幫施工1個規格為3.0 m×3.0 m×2.0 m(長×寬×深)水泵窩硐室，然后再向下施工1個規格為3.0 m×2.0 m×1.5 m(長×寬×深)的水泵窩，此泵窩施工面臨著如下難題：①在綜掘工作面掘進機以前最低點不能控制，有時根據巖層層理和后面使用過的巷初步判斷此外為最低點，在掘進機前施工水泵窩需要爆破施工，人工清渣裝運施工1個水泵窩需要4炮5個生產小班，但是過去后多數水泵窩并不是最低點。②為了保證水泵窩施工在巷道低洼處必須在掘進機后面施工，在掘進機后面施工需要掐電纜、掐風筒、拆除皮帶或硬架子、掐風水管路，工程量較大，同時還需人工清理裝運渣塊，施工完水泵窩后還需要恢復，施工一個水泵窩需要6個生產小班。③施工好的水泵窩在巷道幫向里開挖，投入使用后清理時煤泥積淤較少時清理積水較深，在煤泥積淤較多時清理巷道空間受限清理十分困難，而且由于水泵窩距離皮帶較遠和空間受限不能一次裝運皮帶拉走，還需要二次進行裝運。

4 優化后水泵窩施工規格

在眾多工程中不斷總結和優化瓦斯治理巷水泵窩。①在瓦斯治理巷掘進機后巷道低洼處皮帶下構筑沉淀池，規格為：2.5 m×1.1 m×0.5 m(長×寬×深)，周圍設置防護網并安設風泵進行抽排，風泵排水管直接到水泵窩內。②在巷道低洼處巷道一側壘筑水泵窩，規格為：6 m×1 m×1 m(長×寬×深)，水泵窩在中間構筑一道墻進行分割(清理泵窩內煤泥積淤時可以每次清理一邊，另一側正常抽水使用)，水泵窩構筑時距離底板0.2 m處安裝2個4寸管子外段帶法蘭盤用于節水泵，同時在水泵窩距離巷道底板0.1 m再安裝1個管子外段帶1個φ 19 mm的直通閥門，用于積淤煤泥清理至最后反水抽排剩余煤泥；安裝2套水泵一備一用并配備水泵窩管理牌版，2套水泵接到主排水管路上。

如果不想在巷道低洼處構筑水泵窩，水泵窩也可以在地面使用3 mm鋼板進行焊接，焊接泵窩規格、尺寸和結構不變，需要在水泵下焊一對卡槽，用于放置馬車底盤桿，道巷道口使用馬車底盤進行運輸。如不想焊接水泵窩也可以和廠家進行聯系，使用現代高分子、高強度樹脂材料加工水泵窩，此兩種水泵窩便于運輸、同時水泵窩可移動可回收，施工過穿層鉆孔的不再需要水泵窩時，此水泵窩可以繼續前移，減少水泵窩的構筑數量。

5 瓦斯治理巷排水系統設置要求

瓦斯治理巷施工層位為石炭系L1灰巖，富水性弱～極弱，易疏干，對生產影響不大，施工中在巷道頂板附近可能會有滴水、淋水現象，地質報告提供出水方式為頂板淋水，底板少量涌水，瓦斯治理巷涌水主要來自工作面施工用水，但遇到斷層或裂隙時可能會有涌水出現，預計不會太大，工作面正常涌水量預計10 m3/h，最大涌水量25 m3/h，施工中應做好防治水工作。

掘進期間在掘進機后跟水箱配合2臺水泵，1臺使用，1臺備用，另根據巷道施工期間坡度情況在巷道低洼處施工水泵窩安設水泵，并安設φ108 mm的排水管路。

6 水泵窩優化后優點

通過現場使用，此水泵窩主要優點：①此水泵窩可以在掘進機后面施工與掘進平行作業，不影響工作面正常進尺。②此水泵窩可以根據現場實際情況，設置在需要安設水泵窩的巷道低洼處。③此泵窩空間不受限便于清理，在清理過程可以分開進行清理，一側清理另一側不影響正常抽水使用，同時在下部設置的反水閥門可以保證煤泥積淤清理地較干凈。④此水泵窩清理的煤泥積淤可以一次清理至皮帶上裝運走，杜絕了二次清理裝運麻煩。在施工使用中建議施工鋼板焊接或者高分子高強度樹脂材質加工的水泵窩，可以反復使用，便于運輸，可回收，同時投入的人工工時較少，經濟效益較高。

7 結語

通過水泵窩的不斷優化，大大改善減少了水泵窩的投入工作面，保證了施工進度，同時節省了巷道內的投入費用，減少了人工工時利用，為集團公司東部兄弟礦井瓦斯治理巷的水泵窩優化設計提供了參考依據，對于需要施工瓦斯治理巷工程的礦井泵窩具有較大的參考價值，改善了巷道內的作業環境和工作效率。