邱集煤礦7830工作面排水設(shè)計

邱集煤礦在山東省齊河縣境內(nèi)，是山東省黃河北第一對投產(chǎn)的礦井，礦井為立井單水平開拓，水平標(biāo)高-395米。中心河位于礦區(qū)西部，自南向北由旦鎮(zhèn)進入礦區(qū)，流經(jīng)長度約3.4km，屬徙駭河水系。已經(jīng)過治理，防洪水位為+29.1m，堤頂標(biāo)高+30.39m。不同的水文地質(zhì)條件對工作面防排水技術(shù)的采用實施有重要影響。排水系統(tǒng)設(shè)計的可靠性直接決定著采煤安全，礦井開采的7煤層，由于河流的存在，對工作面防治水工作也提出更高的要求。因此開采7煤必須對排水進行專門設(shè)計[1-5]。
　　1 工程概況
　　7830工作面位于邱集煤礦7800采區(qū)軌道下山東翼，北鄰7800軌道上山，南鄰7828工作面，走向長577m傾斜長122m。巷道走向和傾斜向的地質(zhì)素描圖如圖1所示。
　　7800工作面煤層走向為南西向北東，平均煤厚1.40m，傾角2～9°。7煤為塊狀粉末狀，以亮煤為主，有小方解石脈順外生裂隙穿切，煤層局部有炭質(zhì)泥巖夾矸，煤層硬度f=1～3。直接頂為泥巖，厚度2.19m，老頂為粉砂巖，厚度4.7m。直接底為粘土質(zhì)粉砂巖，遇水膨脹，容許比壓為5MPa。
　　2 含水層簡介
　　2.1 風(fēng)氧化帶含水層
　　風(fēng)氧化帶含水層平均厚度約17m，巖性主要為泥巖、粉砂巖和中砂巖，風(fēng)化極為嚴重，抽水時單位涌水量0.0327L/s.m，巖層富水性弱，為煤層開采間接充水含水層，對7830工作面開采基本無影響。
　　2.2 一灰含水層
　　一灰厚度1.50～3.60m，平均2.00m，淺灰～灰色，頂部含泥質(zhì)，中下部質(zhì)較純，下距7煤平均17.18m。q=0.0645～0.3069L/s.m，富水性弱到中等，揭露斷層一般不會導(dǎo)水。一灰處于7煤頂板冒落裂隙帶影響范圍內(nèi)，以頂板淋水的形式出現(xiàn)，正常出水量為1.0m3/h。正常時巷道底板砂巖水出水，水量為3m3/h。回采過程中要時刻關(guān)注頂板變化，及時觀察頂板淋水，發(fā)現(xiàn)出水增大及時處理。
　　2.3 二灰含水層
　　二灰厚度1.2m～3.28m，平均2.06m，灰至深灰色，上部含泥質(zhì)，巖性致密堅硬，初始水位高出地面3.72m，是裂隙承壓含水層，單位涌水量0.0004L/s.m，富水性弱。上距7煤層14m～37.74m，平均28.25m，下距10煤層7m～18m，含裂隙水。二灰含水層均已揭露，-395m水平及以上基本疏干，對7830工作面開采基本無影響。
　　2.4 四五灰含水層
　　四五灰上距7煤平均距離90m，巖性為灰～深灰色石灰?guī)r，含巖溶裂隙水，q=0.027～0.733L/s.m，富水性中等。-395m水平四、五灰水壓正常為1.5MPa，7830工作面四五灰臨界安全突水系數(shù)計算如下：
　　3 排水系統(tǒng)設(shè)計
　　3.1 設(shè)備選型
　　由于一灰含水層距離7煤層較近，且對7830工作面有影響，根據(jù)《回采地質(zhì)說明書》提供的水文地質(zhì)情況，工作面正常涌水量為4m3/h，最大涌水量為10m3/h。7830工作面順槽斜長為577m，垂高為35m，涌水量10m3/h。為保證施工安全，安裝兩套排水系統(tǒng)，一套系統(tǒng)正常工作，一套系統(tǒng)應(yīng)急備用，并依據(jù)最大涌水量設(shè)計排水系統(tǒng)。
　　3.1.1 水泵排水能力計算
　　水泵排水能力應(yīng)在20個小時以內(nèi)排出24小時涌水量：
　　QB=24×QH/20=24×10/20=12m3/h
　　式中：QH—工作面涌水量，10m3/h。
　　選用水泵排水能力應(yīng)不小于12m3/h。
　　3.1.2 水泵揚程的計算
　　根據(jù)工作面賦存實際，計算巷道平均傾角α：
　　sinα=35/577=0.061
　　α=arcsin（0.061）=3.4°
　　根據(jù)上式求得平均傾角為3.4°。
　　Hg=K（HP+Hx）=1.15×（35+1）=41.4m
　　式中：HP—排水高度，取35m;Hx—水窩深度為1m;K—管路損失系數(shù)因下山傾角α<20°，所以k為1.15～1.35，取1.15。
　　選用水泵揚程應(yīng)不小于41.4m。根據(jù)設(shè)計原則和現(xiàn)場實際，巷道內(nèi)敷設(shè)兩路Φ108mm的PE管，一路PE管正常工作，一路PE管應(yīng)急備用。
　　3.1.3 水泵型號確定
　　根據(jù)施工要求，選用兩臺潛水泵，安裝在巷道低洼水窩處，型號為BQS15/45-5.5，額定參數(shù)如下：
　　3.2 排水路線
　　7830工作面的排水線路根據(jù)工作面的實際，將工作面膠帶順槽、軌道順槽由潛水泵排至7800軌道下山水溝內(nèi)流至東八采區(qū)底部泵房，然后由主排水泵排至地面，排水路線設(shè)計如圖2所示。
　　3.3 防治水措施
　　3.3.1 抓好防治水重點區(qū)域
　　回采過程中應(yīng)作好排水準(zhǔn)備，正常生產(chǎn)期間在軌道順槽巷道低洼處準(zhǔn)備排水能力不小于10m3/h排水設(shè)備。工作面軌巷標(biāo)高比機巷高10m，工作面膠帶順槽安設(shè)一臺排水能力不小于10m3/h的潛水泵，且有一臺備用，采用專用回路供電。認真觀察涌水情況，水量增加要及時采取有效措施，保證有積水隨時排出。
　　3.3.2 制定防治水應(yīng)急措施
　　工作面或其他地點出現(xiàn)有煤層掛汗、水叫、片幫、淋水加大，底板鼓起或產(chǎn)生裂隙、出現(xiàn)滲水、涌水、煤壁潰水、水色發(fā)渾等突水預(yù)兆時，應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)，報告礦調(diào)度室，并發(fā)出警報，撤出所有受水威脅地點的人員，現(xiàn)場管理人員積極妥善地組織搶救工作。
　　回采過程若發(fā)現(xiàn)出水征兆，或遇落差超過5m的斷層，應(yīng)堅持“超前預(yù)測預(yù)報，發(fā)現(xiàn)有疑必探，探測掘進結(jié)合，先治理后采煤”的原則，落實“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施。當(dāng)涌水量大，現(xiàn)場危險無法急救時，人員應(yīng)迅速組織撤退至安全地段，帶班領(lǐng)導(dǎo)及時清查人數(shù)并向上級匯報。
　　根據(jù)工作面實際，工作面排出的水，經(jīng)7800軌道下山通過底部泵房排水泵經(jīng)7800皮帶下山排至大巷水溝至井底水倉，最后排至地面，其平面布置如圖3所示。
　　4 結(jié)語
　　通過分析7煤層水文地質(zhì)特性，結(jié)合7830工作面實際，選取最大涌水量為排水系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)，并通過計算獲取排水設(shè)備主要參數(shù)，并制定詳實的排水路線。設(shè)置備用應(yīng)急排水系統(tǒng)和應(yīng)急處理措施，通過工作面回采可見，設(shè)計的排水系統(tǒng)滿足生產(chǎn)需要，沒有發(fā)生工作面積水及突水情況，保障了工作面人員和設(shè)備安全，可為臨近工作面排水系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒。