井巷下山综掘排水研究及应用

陶贵兵

摘 要：EBZ260H型悬臂式掘进机以其安全、高效、节能等的先进性能用于煤矿半岩或全岩巷道掘进。川南建工在雨汪煤矿一井施工的10102顶板瓦斯抽采巷，设计坡度下山负5-10°，采用综掘施工。在施工过程中发生顶帮淋水，为解决工作面积水问题，对比分析后采取安装盲管抽水的方法，在巷帮上吊挂气动隔膜泵，将泵吸水端放置在综掘机铲板下方安装的Φ108mm钢管中，从而达到抽取铲板附近积水目的，实现综掘机掘进过程中排水的效果。

关键词：井巷掘进;综掘;下山;排水

EBZ260H型综掘机适合±18°的斜巷施工，以其稳定的截割能力和出矸系统在巷道掘进中为施工单位创造了优异的成绩。川南建工在雨汪煤矿一井10102顶板抽采巷上段的施工过程中，按照设计施工-10°的巷道，在施工过程中因遇到顶板裂隙出水。综掘施工的巷道底板坚固，无渗水裂隙，导致出水聚集在施工工作面，影响正常施工。在下山掘进设备布置中，综掘机后方接带式输送机，因工作面积水严重，矸石含水含淤量过大，造成综掘机刮板运输机和带式输送机运输矸石困难，进一步增加了施工难度。针对上述现象，对比了三种排水方案，综合优化，最终选取了铲板下方安装盲管，用于放置气动隔膜泵的吸水管，将工作面积水排出的方案。

1工程概况

雨汪煤矿一井是中国华能集团云南滇东能源有限责任公司矿业分公司在富源县十八连山镇开设的年产300万吨的井工煤矿。煤矿设计并建成有主副两个立井，风井有回风立井一个，集中进风斜巷一条。分为三个采（盘）区开拓，C2煤层首采101盘区，盘区采用顶板抽采煤层间瓦斯。设计了10102顶板瓦斯抽采巷，巷道设计总长度为2480米，风井区域施工1000米，断面为10平方米，设计坡度负5-10°。

2巷道设备布置

10102顶板瓦斯抽采巷采用综掘施工，安设一台EBZ260H型悬臂式掘进机，用于工作面掘进作业。10102顶板瓦斯抽采巷安装有一台DSJ80-2×55-1000M带式输送机，自巷道开口位置延伸至工作面，用于运输工作面的矸石。利用综掘机刮板运输机、皮带转载机和带式输送机形成完整的出矸系统。

由于顶板出现淋水，在工作面带式输送机重载机尾后方施工了一个临时水仓，储水量约4立方米。临时水仓中安设了一台型号为BQS50-60/2-18.5/B的潜水排沙泵，沿斜坡往上铺设一趟φ108mm排水钢管，构成临时排水系统。

3出水情况及涌水量计算

该巷道发生的出水分为两种，一种为钻场钻孔出水，在地质钻施工过程中，钻孔穿过出水层，水流顺钻孔涌出。钻孔出水量集中，出水大，方便采用水管引导。另一种为顶板裂隙水，巷道掘进途径构造带，或施工支护锚杆时锚杆眼孔进入裂隙层，顶板裂隙出水分散，出水大，难治理，此次研究主要针对顶板裂隙水。

采用容积法和流速法综合计算涌水量：在施工巷道工作面指定涌水量观测点采集相关数据，将数据汇总入下表

4排水方案对比分析

第一种方案，直接退出综掘机，将隔膜泵放置在工作面抽水。本方法简单直接，最容易操作。下山掘进中，涌水量较小的情况下，可以正常组织工作面上半部的掘进工作，待上半部掘进完成后工作面铲板下方积水量达到2-4立方米，然后将综掘机退出，将隔膜离泵放置在工作面，抽水开始，正常情况下，2小时左右能将工作面积水抽尽。方可继续截割下半部和扫低工作。但是本方案存在较大缺陷，一方面需要将综掘机退出后方可布置泵，在无泵的情况下水积聚在工作面，影响施工进度;另一方面泵在抽水过程中也需要时间，让施工工序的衔接出现空洞。

第二種方案，在巷帮掏一个临时小水仓，在水仓内抽水。在掘进过程中，优先施工巷道帮和底板，在巷道左帮底板水沟位置施工一个小水仓，将隔膜泵吸水端放置在水仓内，积水聚集在水仓内后，即可抽离工作面。本方案同样存在缺陷，在掘进过程中，截割下的矸石易堆积在小水仓中，同时较大的石块掉落易砸坏泵吸水端，使水仓失去效果。

第三种方案，铲板下方安装盲管，用于放置启动隔膜泵的吸水管，将工作面积水排出的方案。钢管采用Φ108mm无缝钢管，在四周钻诸多小孔，安装在综掘机铲板下方，综掘机处于工作面时，积水可通过小孔进入Φ108mm无缝钢管中。隔膜泵放置在巷道帮，将吸水端延长，放置在Φ108mm无缝钢管中，泵开启后即可抽取积水。

对比分析三种方案，第一种和第二种均存在缺点，在实际使用中效果不佳，最后选择采用第三种方案。本论文对该方案进行详细阐述。

5方案介绍

10102顶板瓦斯抽采巷配置了一套简易的排水系统，在综掘机后方，斜坡上方施工了一个临时水仓，将综掘机后方巷道顶板淋水引至水仓中，水仓前方至工作面的淋水采用布置在工作面的隔膜泵抽出，排放至水仓中。水仓中布置一台潜水排沙泵，用于抽出水仓的积水，在水仓上方斜巷内安设有Φ108mm无缝钢管，用于排水。

矿用隔爆型潜水排沙泵选型，因涌水量达到了43.82m3/h，因此选用的水泵流量为50m3/h，根据巷道掘进工作面与上水平巷道的标高差，选用水泵扬程为60m，因此选用水泵BQS50-60/2-18.5/B。

气动隔膜泵选型，气动隔膜泵主要作用是将工作面的积水抽出并输送至临时水仓，因此气动隔膜泵的扬程要求不高。选用流量20m3/h，扬程20m的隔膜泵可以满足，因此选用QBY-80型气动隔膜泵。

方案优化：加工3根Φ108mm无缝钢管，取长度2m，厚度为10mm，均匀加工大小为10mm，排距、间距为100mm的圆孔。将加工好的钢管均匀安装在综掘机铲板下方。延长气动隔膜泵的吸水端管路，放置在综掘机铲板下方的Φ108mm无缝钢管中，将气动隔膜泵安设在综掘机后方的巷帮上。

在截割过程中，可将综掘机铲板下降，启动启动隔膜泵，即可实现在边掘进边抽水的效果。

6总结

对比分析各种方案，并在实际运用中实验了“直接退出综掘机，将隔膜泵放置在工作面抽水”和“铲板下方安装盲管，用于放置启动隔膜离泵的吸水管，将工作面积水排出的方案”两种方案，都取得较好的效果，特别是安装钢管的方式，更是取得显著的效果。在后续的下山掘进中值得推广本方案。

参考文献：

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