井巷下山綜掘排水研究及應用

陶貴兵

摘 要：EBZ260H型懸臂式掘進機以其安全、高效、節能等的先進性能用于煤礦半巖或全巖巷道掘進。川南建工在雨汪煤礦一井施工的10102頂板瓦斯抽采巷，設計坡度下山負5-10°，采用綜掘施工。在施工過程中發生頂幫淋水，為解決工作面積水問題，對比分析后采取安裝盲管抽水的方法，在巷幫上吊掛氣動隔膜泵，將泵吸水端放置在綜掘機鏟板下方安裝的Φ108mm鋼管中，從而達到抽取鏟板附近積水目的，實現綜掘機掘進過程中排水的效果。

關鍵詞：井巷掘進;綜掘;下山;排水

EBZ260H型綜掘機適合±18°的斜巷施工，以其穩定的截割能力和出矸系統在巷道掘進中為施工單位創造了優異的成績。川南建工在雨汪煤礦一井10102頂板抽采巷上段的施工過程中，按照設計施工-10°的巷道，在施工過程中因遇到頂板裂隙出水。綜掘施工的巷道底板堅固，無滲水裂隙，導致出水聚集在施工工作面，影響正常施工。在下山掘進設備布置中，綜掘機后方接帶式輸送機，因工作面積水嚴重，矸石含水含淤量過大，造成綜掘機刮板運輸機和帶式輸送機運輸矸石困難，進一步增加了施工難度。針對上述現象，對比了三種排水方案，綜合優化，最終選取了鏟板下方安裝盲管，用于放置氣動隔膜泵的吸水管，將工作面積水排出的方案。

1工程概況

雨汪煤礦一井是中國華能集團云南滇東能源有限責任公司礦業分公司在富源縣十八連山鎮開設的年產300萬噸的井工煤礦。煤礦設計并建成有主副兩個立井，風井有回風立井一個，集中進風斜巷一條。分為三個采（盤）區開拓，C2煤層首采101盤區，盤區采用頂板抽采煤層間瓦斯。設計了10102頂板瓦斯抽采巷，巷道設計總長度為2480米，風井區域施工1000米，斷面為10平方米，設計坡度負5-10°。

2巷道設備布置

10102頂板瓦斯抽采巷采用綜掘施工，安設一臺EBZ260H型懸臂式掘進機，用于工作面掘進作業。10102頂板瓦斯抽采巷安裝有一臺DSJ80-2×55-1000M帶式輸送機，自巷道開口位置延伸至工作面，用于運輸工作面的矸石。利用綜掘機刮板運輸機、皮帶轉載機和帶式輸送機形成完整的出矸系統。

由于頂板出現淋水，在工作面帶式輸送機重載機尾后方施工了一個臨時水倉，儲水量約4立方米。臨時水倉中安設了一臺型號為BQS50-60/2-18.5/B的潛水排沙泵，沿斜坡往上鋪設一趟φ108mm排水鋼管，構成臨時排水系統。

3出水情況及涌水量計算

該巷道發生的出水分為兩種，一種為鉆場鉆孔出水，在地質鉆施工過程中，鉆孔穿過出水層，水流順鉆孔涌出。鉆孔出水量集中，出水大，方便采用水管引導。另一種為頂板裂隙水，巷道掘進途徑構造帶，或施工支護錨桿時錨桿眼孔進入裂隙層，頂板裂隙出水分散，出水大，難治理，此次研究主要針對頂板裂隙水。

采用容積法和流速法綜合計算涌水量：在施工巷道工作面指定涌水量觀測點采集相關數據，將數據匯總入下表

4排水方案對比分析

第一種方案，直接退出綜掘機，將隔膜泵放置在工作面抽水。本方法簡單直接，最容易操作。下山掘進中，涌水量較小的情況下，可以正常組織工作面上半部的掘進工作，待上半部掘進完成后工作面鏟板下方積水量達到2-4立方米，然后將綜掘機退出，將隔膜離泵放置在工作面，抽水開始，正常情況下，2小時左右能將工作面積水抽盡。方可繼續截割下半部和掃低工作。但是本方案存在較大缺陷，一方面需要將綜掘機退出后方可布置泵，在無泵的情況下水積聚在工作面，影響施工進度;另一方面泵在抽水過程中也需要時間，讓施工工序的銜接出現空洞。

第二種方案，在巷幫掏一個臨時小水倉，在水倉內抽水。在掘進過程中，優先施工巷道幫和底板，在巷道左幫底板水溝位置施工一個小水倉，將隔膜泵吸水端放置在水倉內，積水聚集在水倉內后，即可抽離工作面。本方案同樣存在缺陷，在掘進過程中，截割下的矸石易堆積在小水倉中，同時較大的石塊掉落易砸壞泵吸水端，使水倉失去效果。

第三種方案，鏟板下方安裝盲管，用于放置啟動隔膜泵的吸水管，將工作面積水排出的方案。鋼管采用Φ108mm無縫鋼管，在四周鉆諸多小孔，安裝在綜掘機鏟板下方，綜掘機處于工作面時，積水可通過小孔進入Φ108mm無縫鋼管中。隔膜泵放置在巷道幫，將吸水端延長，放置在Φ108mm無縫鋼管中，泵開啟后即可抽取積水。

對比分析三種方案，第一種和第二種均存在缺點，在實際使用中效果不佳，最后選擇采用第三種方案。本論文對該方案進行詳細闡述。

5方案介紹

10102頂板瓦斯抽采巷配置了一套簡易的排水系統，在綜掘機后方，斜坡上方施工了一個臨時水倉，將綜掘機后方巷道頂板淋水引至水倉中，水倉前方至工作面的淋水采用布置在工作面的隔膜泵抽出，排放至水倉中。水倉中布置一臺潛水排沙泵，用于抽出水倉的積水，在水倉上方斜巷內安設有Φ108mm無縫鋼管，用于排水。

礦用隔爆型潛水排沙泵選型，因涌水量達到了43.82m3/h，因此選用的水泵流量為50m3/h，根據巷道掘進工作面與上水平巷道的標高差，選用水泵揚程為60m，因此選用水泵BQS50-60/2-18.5/B。

氣動隔膜泵選型，氣動隔膜泵主要作用是將工作面的積水抽出并輸送至臨時水倉，因此氣動隔膜泵的揚程要求不高。選用流量20m3/h，揚程20m的隔膜泵可以滿足，因此選用QBY-80型氣動隔膜泵。

方案優化：加工3根Φ108mm無縫鋼管，取長度2m，厚度為10mm，均勻加工大小為10mm，排距、間距為100mm的圓孔。將加工好的鋼管均勻安裝在綜掘機鏟板下方。延長氣動隔膜泵的吸水端管路，放置在綜掘機鏟板下方的Φ108mm無縫鋼管中，將氣動隔膜泵安設在綜掘機后方的巷幫上。

在截割過程中，可將綜掘機鏟板下降，啟動啟動隔膜泵，即可實現在邊掘進邊抽水的效果。

6總結

對比分析各種方案，并在實際運用中實驗了“直接退出綜掘機，將隔膜泵放置在工作面抽水”和“鏟板下方安裝盲管，用于放置啟動隔膜離泵的吸水管，將工作面積水排出的方案”兩種方案，都取得較好的效果，特別是安裝鋼管的方式，更是取得顯著的效果。在后續的下山掘進中值得推廣本方案。

參考文獻：

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