孟津煤矿11011综采工作面排水系统设计

陈 健

(义马煤业集团孟津煤矿有限责任公司，河南 孟津 472300)

·技术经验·

孟津煤矿11011综采工作面排水系统设计

陈 健

(义马煤业集团孟津煤矿有限责任公司，河南 孟津 472300)

介绍了孟津煤矿工作面情况，通过分析工作面顶、底板岩性、地质构造、水文地质条件，针对11011综采工作面水情及工作面预计涌出量，制定了相应的排水方案，并论述了工作面排水管路敷设标准。

水情分析;离心泵;流量;最大涌水量;扬程

孟津煤矿位于河南省孟津县横水镇元庄村，是由义煤集团投资建设的河南省重点建设项目。资源储量1.46亿t，可采储量0.72亿t。煤矿设计生产能力为120万t/年，服务年限43年。矿井主要可采煤层为山西组煤层，层位稳定，结构较简单，属较稳定煤层。井田地质构造简单，水文地质条件为简单中等类型。

1 工作面概况

1.1 煤层情况

煤层厚度为3.2 ～7.8 m，平均 4.75 m。受褶皱控制，煤层产状及厚度变化较大。煤层倾角2°～8°，平均4°，煤层呈粉末状，少量块状，结构简单，局部含夹矸1～2层，有分叉现象，夹矸单层厚度0.04～1.54 m，夹矸岩性为泥岩或炭质泥岩。煤层属半亮型煤，富含 FeS2结核。Ad=21.42%，Sd=2.23%，煤尘爆炸指数为55%。

1.2 顶、底板岩性

根据钻孔及巷道揭露情况，煤层伪顶为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，厚度为0.20～3.1 m，性脆易碎，开采时易掉块冒顶。直接顶为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，厚度为0.8～1.5 m。老顶为层面富含炭质及白云母碎片的细～中粒砂岩(大占砂岩)，具斜层理，厚13.8 ～17.4 m，比较稳定，岩性坚硬，工程地质条件良好。底板为深灰色条带状粉砂岩、砂质泥岩夹细粒砂岩薄层。

1.3 地质构造

该工作面构造简单，褶皱不发育，根据地面三维地震勘探资料，工作面外东部发育DF24断层，落差0～3 m，近倾向方向延伸约100 m。岩层顶底板相对比较稳定，岩层要素变化不大，倾角3°～10°，平均为4°。

1.4 水文地质条件

该工作面水文地质条件简单，直接充水含水层主要为太原组薄层灰岩水，山西组砂岩裂隙水，下石盒子组砂岩裂隙水。工作面间接充水含水层为底板奥灰水，距煤层约57 m，奥灰水压5.4 MPa。本溪组由铝质泥岩、铝质岩及砂质泥岩组成，平均10.23 m，普遍发育，层位稳定，岩性致密，为良好的隔水层。

1.4.1 水情分析

根据地面瞬变电磁勘探资料，轨道、胶带顺槽之间石门揭煤处0～200 m，有O2富水及L7灰岩低阻异常区，回采过程中，应设专人观察巷道水情，及时为井下物探及探水工作创造条件。

煤层赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩37.80～69.45 m，平均 79.74 m。下距 L7 石灰岩4.70 ～39.65 m，平均14.88 m，下距奥陶系灰岩平均57 m。充水来源主要是煤层顶底板直接充水含水层的地下水。煤层顶板砂岩及太原组薄层灰岩均为弱富水性充水含水层，水量有限，易于疏排。煤层开采以后，导水裂隙带通达下石盒子组含水层，增加了间接充水含水层的矿井水补给来源。奥陶系灰岩埋藏深，水压大，为弱～中等富水性的含水层，正常情况下对开采煤层没有影响，但由于岩溶裂隙发育不均，局部地段可能仍有强富水地段，特别是由于构造破坏，造成煤层底板隔水层减薄的情况下，增大了奥灰水突水的可能性。

1.4.2 工作面预计涌水量

工作面掘进过程中，巷道顶底板滴淋水较少，但形成工作面后，由于采动影响，“上三带”及“下三带”发育，造成煤层底板隔水层减薄或与太原组薄层灰岩沟通，或将使下石盒子组及其以上砂岩含水层沟通，都将增加间接充水含水层的矿井水补给来源，从而增大矿井工作面涌水量。工作面预计正常涌水量150～200 m3/h，最大涌水量为400 m3/h。

2 排水方案

根据水仓位置，选用2台MD 280－43型煤矿用耐磨多级离心泵，1台工作，1台备用。敷设2路d219×5排水管，由11011轨道顺槽经东一车场直接排至中央泵房水仓。

排水路线:

工作面水仓→11011轨道顺槽→东一车场→中央泵房水仓

排水设备的选型:

1)正常工作时排水泵的选型及计算。

根据《煤矿安全规程》规定，工作水泵的能力应能在20 h内排出24 h的正常涌水量。

11011 工作面正常涌水量150～200 m3/h，取200 m3/h;最大涌水量400 m3/h。

根据最大涌水量计算:

根据正常涌水量计算:

式中:

qmax—最大涌水量，m3/h，取400;

qx—正常涌水量，m3/h，取 200;

QB—工作水泵的排水能力，m3/h;

QBmax—工作水泵与备用水泵的排水能力，m3/h。

扬程的计算:

因为11011轨道顺槽水仓与最高点的垂直高度为9 m，所以水泵93.1 m扬程可满足需要。

2)计算管径、选用管材。

排水管内径:

式中:

dp—排水管内径，mm;

QB—工作水泵的排水能力，m3/h，取240;

vp—排水管经济流速，m/s。取2。

选用d219优质无缝钢管，钢管的强度完全可以满足要求。

故选用2台MD 280－43型煤矿用耐磨多级离心泵可满足要求。

3 工作面排水管路敷设标准

1)顺槽内的排水管路必须吊挂整齐，且要沿采煤工作面非回采帮进行布置吊挂。

2)管路沿底板敷设时要用垫木垫起，不得接触底板，相邻两个垫木间距为5 m，局部采用锚杆吊挂敷设时，高度距离底板不得小于0.3 m，吊挂点水平间距为5 m，高低允许误差±50 mm，水平允许误差±100 mm，吊孔固定锚杆深度不小于1 000 mm。

3)管路吊挂应尽可能与电缆分别吊挂在巷道的两侧，必须吊挂在同一侧时，应吊挂在电缆下方300 mm以下。

4)若由于巷道变形，锚杆必须重新固定，确保挂钩外露部分平直，允许误差±30 mm。管路敷设要严格按照风管上水管的原则安装。

5)当巷道有拐弯时，管路必须按照巷道拐弯弧线进行弯曲，严禁出现急弯或死弯。

6)排水管路刷绿色防锈漆，要对排水管路要进行统一编号。编号与水泵、控制开关要配套，排水管路编号以“P”开头，如名称“排水管路P1—001→”要求编号统一采用白色字体，间距50 m。字号高度为40 mm，箭头方向与流向一致。

［1］ 吴兴华.煤矿井下排水监控系统设计［J］.中国煤炭，2008(34):11.

［2］ 高 林.煤矿井下排水自动控制系统的研究与开发［D］.太原:太原理工大学，2007.

Design on Drainage System of 11011 Fully Mechanized Working Face in Mengjin Coal Mine

Chen Jian

The working face condition in Mengjin coal mine was introduced in this paper.Through analyzing lithology of the working face top floor，geology structure and hydrogeological conditions，against water regime and estimated inflow quantity of 11011 mechanized mining face，drainage program was formulated and the laying standard of water pipeline in working face was discussed.

Hydrologic analysis;Centrifugal pump;Flow;Maximum water inflow;Head

TD744

A

1672－0652(2012)08－0019－02

2012－05－28

陈 健(1985—)，男，河南周口人，2007年毕业于平顶山工业职业技术学院，助理工程师，主要从事煤矿机电管理工作(E －mail)269595043@qq.com