楊莊煤礦閉坑次生水害防治方案

姜濤

前言

楊莊煤礦與朱莊煤礦隸屬淮北礦業(yè)股份有限公司，均為閘河煤田礦井，兩礦相鄰，楊莊煤礦于2019年12月份關(guān)井， 朱莊煤礦計劃于2030年6月份閉坑，兩礦關(guān)井閉坑時間相差10.5年。先期關(guān)閉的楊莊煤礦，如礦井停止排水后，采空區(qū)隨水位的上升，水壓逐慚增大，存在礦界煤柱突破潰水的風險。

第一章 ?礦井概況

第一節(jié) ? 楊莊煤礦基本情況

楊莊煤礦位于閘河復(fù)式向斜的南部仰起端，水文地質(zhì)類型為極復(fù)雜型，礦井正常涌水量400m3/h，最大涌水量450m3/h。

礦井主排水系統(tǒng)有二水平泵房、二水平擴排泵房、三水平泵房、Ⅳ2采區(qū)泵房、Ⅳ53采區(qū)泵房，接力式排水。礦井已于2019年8月10日停止采掘活動， 于2019年12月30日采區(qū)拆除封閉結(jié)束。

第二節(jié) ? 朱莊煤礦基本情況

朱莊煤礦水文地質(zhì)條件類型為極復(fù)雜。主要水害為6煤層底板灰?guī)r水及老空水，礦井正常涌水量240m3/h，最大涌水量300m3/h。礦井主排水系統(tǒng)有三水平水泵房、Ⅲ63采區(qū)水泵房。

圖1-1 ? ?楊莊煤礦和朱莊煤礦平面位置示意圖

第三節(jié) ?礦界煤柱

依據(jù)淮煤地測[2007]157號文件《關(guān)于朱莊礦與楊莊礦礦界煤柱留設(shè)的批復(fù)》，人為劃定兩礦邊界，按平行井田邊界線兩礦分別留設(shè)保護煤柱，共留設(shè)煤柱80m，其中朱莊煤礦留設(shè)32m、楊莊煤礦留設(shè)48m。

目前采動范圍最小距離為楊莊煤礦Ⅲ535工作面與朱莊煤礦Ⅲ5425、Ⅲ5422工作面相鄰區(qū)域，最小距離為107m，標高-460m。

第二章 ?充水性分析

第一節(jié) ?充水水源

一、楊莊煤礦充水性因素分析

楊莊煤礦關(guān)井停止生產(chǎn)后涌水量為400m3/h，主要由5、6煤頂、底板砂巖裂隙水和6煤底板灰?guī)r水構(gòu)成。礦井停止生產(chǎn)后5、6煤頂、底板砂巖裂隙水220m3/h;6煤底板灰?guī)r水180m3/h。

礦井停止生產(chǎn)后一水平涌水量10m3/h，二水平涌水量130m3/h，三水平涌水量130m3/h，四水平涌水量130m3/h。

二、朱莊煤礦充水性因素分析

1、煤系地層砂巖裂隙水

煤層頂、底板砂巖裂隙含水層富水性弱，以靜儲量為主，易于疏干，以往回采時最大涌水量8m3/h; 6煤頂、底板砂巖裂隙含水層富水性弱，以往回采時最大涌水量15m3/h。

2、灰?guī)r水

6煤層開采主要受底板太原組灰?guī)r水影響，根據(jù)區(qū)域抽水試驗分析，一、二灰富水性較弱，三、四灰富水性較強，灰?guī)r內(nèi)溶蝕裂隙發(fā)育。

第二節(jié) ?楊莊煤礦停止排水后水位變化

礦井采空區(qū)、巷道可容納礦井水1025.48萬m3，其中一水平采空區(qū)可容納礦井水320.54萬m3，二水平采空區(qū)可容納礦井水221.47萬m3，三水平采空區(qū)可容納礦井水318.64萬m3，四水平采空區(qū)可容納礦井水164.83萬m3。

礦井太灰原始水位-10m，停止排水后，預(yù)計水位恢復(fù)至-10m。四水平積滿水需172天，水位-500m;三水平積滿水需504天，水位-330m;二水平積滿水需735天，水位-180m;一水平積滿水需1069天，礦井水位恢復(fù)至-10m。

第三章 閉坑次生水害及防治措施

第一節(jié) ?閉坑次生水害

楊莊煤礦閉坑后對朱莊煤礦產(chǎn)生的次生水害為老空積水，兩礦邊界煤柱最小寬度107m，朱莊煤礦最低標高-460m。楊莊煤礦停止排水后水位上升至-10m，與朱莊煤礦存在450m水位差，朱莊煤礦將承受4.5MPa水壓，嚴重威脅朱莊煤礦安全生產(chǎn)。

第二節(jié) ?防治措施

為消除楊莊煤礦老空水對朱莊煤礦形成的水害威脅，實施楊莊煤礦關(guān)井不閉坑，即保留楊莊煤礦二、三水平排水系統(tǒng)運行，維持礦井排水，確保楊莊煤礦老空水積水標高低于朱莊煤礦最低標高。

第三節(jié) ?保留系統(tǒng)

一、排水系統(tǒng)

保留二水平擴排泵房、三水平泵房排水。三水平水排入二水平，通過二水平擴排泵房將水排至地面。

二水平擴排泵房現(xiàn)有D500A﹣57×7（揚程400m，流量500m3/h，900kW）型離心水泵6臺，DN350排水管路3趟（管道井直接排至地面），二水平水倉總?cè)莘e11000m3。

礦井停產(chǎn)后，全礦井最大排水量400m3/h。排水期間，保留6臺水泵，其中2臺工作水泵，2趟管路排水。

三水平泵房現(xiàn)有MD500﹣57×4（揚程210m，流量540m3/h，500kW）型離心水泵8臺，DN400排水管路3趟，三水平水倉總?cè)莘e6400m3。

礦井停產(chǎn)后，三水平最大排水量260m3/h。排水期間，保留6臺水泵，其中2臺工作水泵，2趟管路排水。

保留現(xiàn)有地面污水處理系統(tǒng)，即東污水處理廠，處理水量為900-1000m3/h。礦井進入維持排水階段后，預(yù)計井下排水量有400m3/h，污水處理系統(tǒng)能夠滿足后期井下排水要求。

二、通風系統(tǒng)

關(guān)閉東風井，保留主井、老副井、新副井、西風井。

通風路線：地面→新副井（主井、老副井）→Ⅱ水平擴排泵房（主暗斜井）→Ⅱ水平正石門（二水平東大巷）→副暗人行斜井→Ⅲ水平泵房→副暗軌道斜井→NⅡ52回風通道→NⅡ52回風上山→西風井總回風巷→西風井→地面。

三、供電系統(tǒng)

礦井進入維持排水階段后，新副井進風、西風井回風，西風井主通風機低壓負荷為250kW，新副井提升機高壓負荷為800kW、低壓負荷為100kW，壓風機高壓負荷300KW，污水處理站低壓負荷為300kW，辦公樓低壓負荷為150kW，工業(yè)場地照明低壓負荷為30kW，35kV變電所所用電低壓負荷為45kW。

二水平排水系統(tǒng)兩臺水泵負荷總計為1800KW，三水平泵房兩臺水泵負荷總計為1000KW，副暗斜井絞車低壓負荷為200kW，副行人斜井架空乘人器低壓負荷為50kW，井下照明低壓負荷為50kW。

四、新副井提升系統(tǒng)

新副井裝備為雙滾筒單繩纏繞式礦用提升機，變頻器型號HIVERT-Y06/130，新副井提升機型號2JK-3.5/15.5，減速器型號為ZHLR-170K，電機型號為YR800-10， 功率為800kw，最大提升速度為7.2m/s，提升高度為364m，提升鋼絲繩型號為6×28TS+FC-1670 Ф42，提升容器采用1t雙車雙層罐籠，組合罐道，制動繩直徑為34mm。礦井進入維持排水階段，保留新副井提升系統(tǒng)。

五、井下運輸、行人系統(tǒng)

井下運輸系統(tǒng)為：大巷內(nèi)采用12T電機車配合1T礦車或?qū)Ｓ密囘\輸;二三水平之間采用副暗軌道斜井運輸。

大巷內(nèi)12T電機車配合乘人車實現(xiàn)長距離人員運輸;水平之間采用架空乘人裝置運送人員。

礦井進入維持排水階段，保留副暗人行斜井架空乘人裝置和副暗軌道斜井提升系統(tǒng)。架空乘人裝置實現(xiàn)無人值守，副暗絞車實現(xiàn)操檢合一。

六、供風、供水系統(tǒng)

供風：地面壓風機房有壓風機4臺，3臺ML300型、1臺ML200型。

礦井進入維持排水階段，保留2臺ML300型壓風機（一用一備）為井下提供壓風，以保證后期巷道修復(fù)、水泵風射流、道岔等正常使用。

供水：井下二水平擴排泵房有清水泵三臺，電機功率900kW，用于保障地面工廣生活用水和井下生產(chǎn)用水。

礦井進入排水階段，經(jīng)安全經(jīng)濟一體化論證，停止清水泵運行，對井下供水孔進行封堵，改造地面工廣供水管網(wǎng)，接入市政供水管網(wǎng);井下用水用東水廠處理水返供入井下供水管網(wǎng)。

七、水文觀測系統(tǒng)

建立井下明渠流量觀測站4處，分別位于二水平東大巷、二水平西大巷、三水平東大巷和三水平西大巷，觀測礦井關(guān)井后井下水量變化;建立地面水文長觀孔2個，分別位于Ⅳ53采區(qū)和Ⅳ2采區(qū)下部，觀測礦井關(guān)井后井下積水水位恢復(fù)情況。

八、人員定位和通訊等系統(tǒng)

保留新副上口、二水平擴排泵房、二水平正石門、副暗人行斜井、三水平泵房、副暗軌道斜井、NⅡ52回風通道、NⅡ52回風上山、西風井總回風巷、西風井對應(yīng)位置的人員定位、應(yīng)急廣播及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

九、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

礦井維持排水階段保留三臺安全監(jiān)控系統(tǒng)交換。地面監(jiān)控機房一臺，二水平泵房一臺，三水平泵房一臺。

二、三水平泵房各安裝安全監(jiān)控分站一臺，二水平正石門安裝風速傳感器一臺，二、三水平泵房安裝溫度傳感器各一臺，西風井總回安裝甲烷、一氧化碳、風速、溫度傳感器各一臺，西風井保留風機在線監(jiān)測系統(tǒng)。

第四章 ?結(jié)論

為消除楊莊煤礦閉坑后老空積水對朱莊煤礦的威脅，確保朱莊煤礦安全生產(chǎn)，綜上論證，楊莊煤礦實施關(guān)井不閉坑，保留礦井新副井進風、西風井回風系統(tǒng)及二、三水平排水系統(tǒng)，并實施自動化、智能化控制改造，方案具有可行性，且安全可靠。