瓦斯治理巷水泵窩規(guī)范使用設(shè)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(shù)和速度的不斷提升，多數(shù)礦井都成為煤與瓦斯突出礦井，突出礦井區(qū)域治理工程大部分采用了瓦斯治理巷進(jìn)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(chǎn)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(guī)范設(shè)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(yōu)化，提出瓦斯治理巷水泵窩規(guī)范使用設(shè)計方案，在此進(jìn)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(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r中，巖層厚度為12～17 m，平均厚度16 m，巖石堅固系數(shù)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(jìn)選擇此煤線作為標(biāo)志層，將標(biāo)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(biāo)志層掘進(jìn)。

2 瓦斯治理巷水文地質(zhì)情況

瓦斯治理巷主要布置在太原組上段灰?guī)r(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?guī)r組成(L1～L3)，厚度13.97～23.40 m，平均17.48 m。

L1灰?guī)r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(zhì)泥巖為主，其次為粉細(xì)砂巖，自然狀態(tài)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?guī)r巖溶裂隙含水層是煤層的間接充水含水層，由3～5層灰?guī)r組成(L4～L7)，厚度12.34～23.40 m，平均17.25 m。

L4灰?guī)r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(zhì)泥巖及中細(xì)粒砂巖，夾1～2層的薄層灰?guī)r或泥灰?guī)r，厚度穩(wěn)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(zhì)灰?guī)r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(zhì)灰?guī)r、白云巖夾薄層泥巖、砂質(zhì)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(zhì)泥巖，厚2～14.03 m，一般4.07～7.65 m，巖石比較破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)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(lián)系。

己15-17瓦斯治理巷施工層位位于石炭系L1灰?guī)r，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?guī)r的水位在-765 m，寒武系灰?guī)r水位-557.5 m，-600 m、-760 m水平石炭系灰?guī)r水文孔無壓力，根據(jù)施工的水文鉆孔數(shù)據(jù)顯示石炭系富水異常區(qū)分布不均勻，連通性弱。己15-17瓦斯治理巷底板標(biāo)高-741.2～-791.0 m，掘進(jìn)期間巷道承受寒武系灰?guī)r水的水壓值預(yù)計為1.83～2.32 MPa。

3 原水泵施工規(guī)格

在瓦斯治理巷施工特別是綜掘工作面水泵窩留設(shè)位置一直是一個難題，我單位原設(shè)計水泵窩規(guī)格為在巷道低洼處巷道里側(cè)巷幫施工1個規(guī)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(guī)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(jìn)機以前最低點不能控制，有時根據(jù)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(jìn)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(chǎn)小班，但是過去后多數(shù)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(jìn)機后面施工，在掘進(jìn)機后面施工需要掐電纜、掐風(fēng)筒、拆除皮帶或硬架子、掐風(fēng)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(fù)，施工一個水泵窩需要6個生產(chǎn)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(yuǎn)和空間受限不能一次裝運皮帶拉走，還需要二次進(jìn)行裝運。

4 優(yōu)化后水泵窩施工規(guī)格

在眾多工程中不斷總結(jié)和優(yōu)化瓦斯治理巷水泵窩。①在瓦斯治理巷掘進(jìn)機后巷道低洼處皮帶下構(gòu)筑沉淀池，規(guī)格為：2.5 m×1.1 m×0.5 m(長×寬×深)，周圍設(shè)置防護(hù)網(wǎng)并安設(shè)風(fēng)泵進(jìn)行抽排，風(fēng)泵排水管直接到水泵窩內(nèi)。②在巷道低洼處巷道一側(cè)壘筑水泵窩，規(guī)格為：6 m×1 m×1 m(長×寬×深)，水泵窩在中間構(gòu)筑一道墻進(jìn)行分割(清理泵窩內(nèi)煤泥積淤時可以每次清理一邊，另一側(cè)正常抽水使用)，水泵窩構(gòu)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(jié)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(gòu)筑水泵窩，水泵窩也可以在地面使用3 mm鋼板進(jìn)行焊接，焊接泵窩規(guī)格、尺寸和結(jié)構(gòu)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(jìn)行運輸。如不想焊接水泵窩也可以和廠家進(jìn)行聯(lián)系，使用現(xiàn)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(xù)前移，減少水泵窩的構(gòu)筑數(shù)量。

5 瓦斯治理巷排水系統(tǒng)設(shè)置要求

瓦斯治理巷施工層位為石炭系L1灰?guī)r，富水性弱～極弱，易疏干，對生產(chǎn)影響不大，施工中在巷道頂板附近可能會有滴水、淋水現(xiàn)象，地質(zhì)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(xiàn)，預(yù)計不會太大，工作面正常涌水量預(yù)計10 m3/h，最大涌水量25 m3/h，施工中應(yīng)做好防治水工作。

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

6 水泵窩優(yōu)化后優(yōu)點

通過現(xiàn)場使用，此水泵窩主要優(yōu)點：①此水泵窩可以在掘進(jìn)機后面施工與掘進(jìn)平行作業(yè)，不影響工作面正常進(jìn)尺。②此水泵窩可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)置在需要安設(shè)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(jìn)行清理，一側(cè)清理另一側(cè)不影響正常抽水使用，同時在下部設(shè)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(zhì)加工的水泵窩，可以反復(fù)使用，便于運輸，可回收，同時投入的人工工時較少，經(jīng)濟效益較高。

7 結(jié)語

通過水泵窩的不斷優(yōu)化，大大改善減少了水泵窩的投入工作面，保證了施工進(jìn)度，同時節(jié)省了巷道內(nèi)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(yōu)化設(shè)計提供了參考依據(jù)，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(nèi)的作業(yè)環(huán)境和工作效率。