杨庄煤矿闭坑次生水害防治方案

姜涛

前言

杨庄煤矿与朱庄煤矿隶属淮北矿业股份有限公司，均为闸河煤田矿井，两矿相邻，杨庄煤矿于2019年12月份关井， 朱庄煤矿计划于2030年6月份闭坑，两矿关井闭坑时间相差10.5年。先期关闭的杨庄煤矿，如矿井停止排水后，采空区随水位的上升，水压逐惭增大，存在矿界煤柱突破溃水的风险。

第一章  矿井概况

第一节   杨庄煤矿基本情况

杨庄煤矿位于闸河复式向斜的南部仰起端，水文地质类型为极复杂型，矿井正常涌水量400m3/h，最大涌水量450m3/h。

矿井主排水系统有二水平泵房、二水平扩排泵房、三水平泵房、Ⅳ2采区泵房、Ⅳ53采区泵房，接力式排水。矿井已于2019年8月10日停止采掘活动， 于2019年12月30日采区拆除封闭结束。

第二节   朱庄煤矿基本情况

朱庄煤矿水文地质条件类型为极复杂。主要水害为6煤层底板灰岩水及老空水，礦井正常涌水量240m3/h，最大涌水量300m3/h。矿井主排水系统有三水平水泵房、Ⅲ63采区水泵房。

图1-1    杨庄煤矿和朱庄煤矿平面位置示意图

第三节  矿界煤柱

依据淮煤地测[2007]157号文件《关于朱庄矿与杨庄矿矿界煤柱留设的批复》，人为划定两矿边界，按平行井田边界线两矿分别留设保护煤柱，共留设煤柱80m，其中朱庄煤矿留设32m、杨庄煤矿留设48m。

目前采动范围最小距离为杨庄煤矿Ⅲ535工作面与朱庄煤矿Ⅲ5425、Ⅲ5422工作面相邻区域，最小距离为107m，标高-460m。

第二章  充水性分析

第一节  充水水源

一、杨庄煤矿充水性因素分析

杨庄煤矿关井停止生产后涌水量为400m3/h，主要由5、6煤顶、底板砂岩裂隙水和6煤底板灰岩水构成。矿井停止生产后5、6煤顶、底板砂岩裂隙水220m3/h;6煤底板灰岩水180m3/h。

矿井停止生产后一水平涌水量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、朱庄煤矿充水性因素分析

1、煤系地层砂岩裂隙水

煤层顶、底板砂岩裂隙含水层富水性弱，以静储量为主，易于疏干，以往回采时最大涌水量8m3/h; 6煤顶、底板砂岩裂隙含水层富水性弱，以往回采时最大涌水量15m3/h。

2、灰岩水

6煤层开采主要受底板太原组灰岩水影响，根据区域抽水试验分析，一、二灰富水性较弱，三、四灰富水性较强，灰岩内溶蚀裂隙发育。

第二节  杨庄煤矿停止排水后水位变化

矿井采空区、巷道可容纳矿井水1025.48万m3，其中一水平采空区可容纳矿井水320.54万m3，二水平采空区可容纳矿井水221.47万m3，三水平采空区可容纳矿井水318.64万m3，四水平采空区可容纳矿井水164.83万m3。

矿井太灰原始水位-10m，停止排水后，预计水位恢复至-10m。四水平积满水需172天，水位-500m;三水平积满水需504天，水位-330m;二水平积满水需735天，水位-180m;一水平积满水需1069天，矿井水位恢复至-10m。

第三章 闭坑次生水害及防治措施

第一节  闭坑次生水害

杨庄煤矿闭坑后对朱庄煤矿产生的次生水害为老空积水，两矿边界煤柱最小宽度107m，朱庄煤矿最低标高-460m。杨庄煤矿停止排水后水位上升至-10m，与朱庄煤矿存在450m水位差，朱庄煤矿将承受4.5MPa水压，严重威胁朱庄煤矿安全生产。

第二节  防治措施

为消除杨庄煤矿老空水对朱庄煤矿形成的水害威胁，实施杨庄煤矿关井不闭坑，即保留杨庄煤矿二、三水平排水系统运行，维持矿井排水，确保杨庄煤矿老空水积水标高低于朱庄煤矿最低标高。

第三节  保留系统

一、排水系统

保留二水平扩排泵房、三水平泵房排水。三水平水排入二水平，通过二水平扩排泵房将水排至地面。

二水平扩排泵房现有D500A﹣57×7（扬程400m，流量500m3/h，900kW）型离心水泵6台，DN350排水管路3趟（管道井直接排至地面），二水平水仓总容积11000m3。

矿井停产后，全矿井最大排水量400m3/h。排水期间，保留6台水泵，其中2台工作水泵，2趟管路排水。

三水平泵房现有MD500﹣57×4（扬程210m，流量540m3/h，500kW）型离心水泵8台，DN400排水管路3趟，三水平水仓总容积6400m3。

矿井停产后，三水平最大排水量260m3/h。排水期间，保留6台水泵，其中2台工作水泵，2趟管路排水。

保留现有地面污水处理系统，即东污水处理厂，处理水量为900-1000m3/h。矿井进入维持排水阶段后，预计井下排水量有400m3/h，污水处理系统能够满足后期井下排水要求。

二、通风系统

关闭东风井，保留主井、老副井、新副井、西风井。

通风路线：地面→新副井（主井、老副井）→Ⅱ水平扩排泵房（主暗斜井）→Ⅱ水平正石门（二水平东大巷）→副暗人行斜井→Ⅲ水平泵房→副暗轨道斜井→NⅡ52回风通道→NⅡ52回风上山→西风井总回风巷→西风井→地面。

三、供电系统

矿井进入维持排水阶段后，新副井进风、西风井回风，西风井主通风机低压负荷为250kW，新副井提升机高压负荷为800kW、低压负荷为100kW，压风机高压负荷300KW，污水处理站低压负荷为300kW，办公楼低压负荷为150kW，工业场地照明低压负荷为30kW，35kV变电所所用电低压负荷为45kW。

二水平排水系统两台水泵负荷总计为1800KW，三水平泵房两台水泵负荷总计为1000KW，副暗斜井绞车低压负荷为200kW，副行人斜井架空乘人器低压负荷为50kW，井下照明低压负荷为50kW。

四、新副井提升系统

新副井装备为双滚筒单绳缠绕式矿用提升机，变频器型号HIVERT-Y06/130，新副井提升机型号2JK-3.5/15.5，减速器型号为ZHLR-170K，电机型号为YR800-10， 功率为800kw，最大提升速度为7.2m/s，提升高度为364m，提升钢丝绳型号为6×28TS+FC-1670 Ф42，提升容器采用1t双车双层罐笼，组合罐道，制动绳直径为34mm。矿井进入维持排水阶段，保留新副井提升系统。

五、井下运输、行人系统

井下运输系统为：大巷内采用12T电机车配合1T矿车或专用车运输;二三水平之间采用副暗轨道斜井运输。

大巷内12T电机车配合乘人车实现长距离人员运输;水平之间采用架空乘人装置运送人员。

矿井进入维持排水阶段，保留副暗人行斜井架空乘人装置和副暗轨道斜井提升系统。架空乘人装置实现无人值守，副暗绞车实现操检合一。

六、供风、供水系统

供风：地面压风机房有压风机4台，3台ML300型、1台ML200型。

矿井进入维持排水阶段，保留2台ML300型压风机（一用一备）为井下提供压风，以保证后期巷道修复、水泵风射流、道岔等正常使用。

供水：井下二水平扩排泵房有清水泵三台，电机功率900kW，用于保障地面工广生活用水和井下生产用水。

矿井进入排水阶段，经安全经济一体化论证，停止清水泵运行，对井下供水孔进行封堵，改造地面工广供水管网，接入市政供水管网;井下用水用东水厂处理水返供入井下供水管网。

七、水文观测系统

建立井下明渠流量观测站4处，分别位于二水平东大巷、二水平西大巷、三水平东大巷和三水平西大巷，观测矿井关井后井下水量变化;建立地面水文长观孔2个，分别位于Ⅳ53采区和Ⅳ2采区下部，观测矿井关井后井下积水水位恢复情况。

八、人员定位和通讯等系统

保留新副上口、二水平扩排泵房、二水平正石门、副暗人行斜井、三水平泵房、副暗軌道斜井、NⅡ52回风通道、NⅡ52回风上山、西风井总回风巷、西风井对应位置的人员定位、应急广播及视频监控系统。

九、监测监控系统

矿井维持排水阶段保留三台安全监控系统交换。地面监控机房一台，二水平泵房一台，三水平泵房一台。

二、三水平泵房各安装安全监控分站一台，二水平正石门安装风速传感器一台，二、三水平泵房安装温度传感器各一台，西风井总回安装甲烷、一氧化碳、风速、温度传感器各一台，西风井保留风机在线监测系统。

第四章  结论

为消除杨庄煤矿闭坑后老空积水对朱庄煤矿的威胁，确保朱庄煤矿安全生产，综上论证，杨庄煤矿实施关井不闭坑，保留矿井新副井进风、西风井回风系统及二、三水平排水系统，并实施自动化、智能化控制改造，方案具有可行性，且安全可靠。