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      楊莊煤礦閉坑次生水害防治方案

      2020-06-29 07:27:44姜濤
      大眾科學(xué)·中旬 2020年7期
      關(guān)鍵詞:楊莊副井泵房

      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(jì)劃于2030年6月份閉坑,兩礦關(guān)井閉坑時(shí)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(fēng)險(xiǎn)。

      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(kuò)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(dòng), 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(hào)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(hù)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(dòng)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(biāo)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(chǔ)量為主,易于疏干,以往回采時(shí)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(shí)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(yàn)分析,一、二灰富水性較弱,三、四灰富水性較強(qiáng),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(jì)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(duì)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(biāo)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(yán)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(duì)朱莊煤礦形成的水害威脅,實(shí)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(yùn)行,維持礦井排水,確保楊莊煤礦老空水積水標(biāo)高低于朱莊煤礦最低標(biāo)高。

      第三節(jié) ?保留系統(tǒng)

      一、排水系統(tǒng)

      保留二水平擴(kuò)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(kuò)排泵房將水排至地面。

      二水平擴(kuò)排泵房現(xiàn)有D500A﹣57×7(揚(yáng)程400m,流量500m3/h,900kW)型離心水泵6臺(tái),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(tái)水泵,其中2臺(tái)工作水泵,2趟管路排水。

      三水平泵房現(xiàn)有MD500﹣57×4(揚(yáng)程210m,流量540m3/h,500kW)型離心水泵8臺(tái),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(tái)水泵,其中2臺(tái)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(jìn)入維持排水階段后,預(yù)計(jì)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(fēng)系統(tǒng)

      關(guān)閉東風(fēng)井,保留主井、老副井、新副井、西風(fēng)井。

      通風(fēng)路線:地面→新副井(主井、老副井)→Ⅱ水平擴(kuò)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(fēng)通道→NⅡ52回風(fēng)上山→西風(fēng)井總回風(fēng)巷→西風(fēng)井→地面。

      三、供電系統(tǒng)

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

      二水平排水系統(tǒng)兩臺(tái)水泵負(fù)荷總計(jì)為1800KW,三水平泵房兩臺(tái)水泵負(fù)荷總計(jì)為1000KW,副暗斜井絞車低壓負(fù)荷為200kW,副行人斜井架空乘人器低壓負(fù)荷為50kW,井下照明低壓負(fù)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(jī),變頻器型號(hào)HIVERT-Y06/130,新副井提升機(jī)型號(hào)2JK-3.5/15.5,減速器型號(hào)為ZHLR-170K,電機(jī)型號(hào)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(hào)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(dòng)繩直徑為34mm。礦井進(jìn)入維持排水階段,保留新副井提升系統(tǒng)。

      五、井下運(yùn)輸、行人系統(tǒng)

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

      大巷內(nèi)12T電機(jī)車配合乘人車實(shí)現(xiàn)長距離人員運(yùn)輸;水平之間采用架空乘人裝置運(yùn)送人員。

      礦井進(jìn)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(shí)現(xiàn)無人值守,副暗絞車實(shí)現(xiàn)操檢合一。

      六、供風(fēng)、供水系統(tǒng)

      供風(fēng):地面壓風(fēng)機(jī)房有壓風(fēng)機(jī)4臺(tái),3臺(tái)ML300型、1臺(tái)ML200型。

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

      供水:井下二水平擴(kuò)排泵房有清水泵三臺(tái),電機(jī)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(jìn)入排水階段,經(jīng)安全經(jīng)濟(jì)一體化論證,停止清水泵運(yùn)行,對(duì)井下供水孔進(jìn)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(gè),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(kuò)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(fēng)通道、NⅡ52回風(fēng)上山、西風(fēng)井總回風(fēng)巷、西風(fēng)井對(duì)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(tái)安全監(jiān)控系統(tǒng)交換。地面監(jiān)控機(jī)房一臺(tái),二水平泵房一臺(tái),三水平泵房一臺(tái)。

      二、三水平泵房各安裝安全監(jiān)控分站一臺(tái),二水平正石門安裝風(fēng)速傳感器一臺(tái),二、三水平泵房安裝溫度傳感器各一臺(tái),西風(fēng)井總回安裝甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、溫度傳感器各一臺(tái),西風(fēng)井保留風(fēng)機(jī)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(duì)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(shí)施關(guān)井不閉坑,保留礦井新副井進(jìn)風(fēng)、西風(fēng)井回風(fēng)系統(tǒng)及二、三水平排水系統(tǒng),并實(shí)施自動(dòng)化、智能化控制改造,方案具有可行性,且安全可靠。

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