安顺矿区轿子山煤矿水库下掘进安全性分析

王绍勇

（中赟国际工程有限公司）

轿子山煤矿位于贵州省安顺市西秀区轿子山镇境内，矿区面积为6.849 7 km2，核定生产能力为0.78 Mt/a，采用斜井开拓，主要开采M8、M9、M0 煤层。麒麟屯水库建成于1969 年，截水面积为1.679 km2，洪水期最大库容为67.9 万m3，属灌溉为主兼防洪等功能的蓄水工程，该水库全部位于轿子山井田范围内。通过对轿子山煤矿井巷建设生产与西秀区麒麟屯水库的相互影响情况分析研究，为保护麒麟屯水库安全运行及轿子山煤矿生产安全提供了可靠依据。

1 麒麟屯水库对轿子山煤矿的影响

麒麟屯水库正常蓄水位为1 447.9 m，正常蓄水位以下库容58.9万m3；死水位为1 444.4 m，死库容为13.5万m3；兴利库库容为54.5万m3，库容系数为26.7%，水库校核洪水位1 461.85 m，总库容为67.9 万m3。2011年进行除险加固，加固后校核洪水位为1 462.68 m，较加固前的1 461.85 m 高出0.83 m。库区所在地层为大冶组第一段，为相对隔水层［1］，根据贵州省煤矿设计研究院提交的《轿子山煤矿“一盘区集中运输巷”及”9100（上）、9100（下）工作面进、回风巷”与西秀区麒麟屯水库相互影响评估报告》，对麒麟屯水库留设有水库安全煤柱，根据轿子山煤矿以往涌水量资料及渗水点的观测［2］，水库对轿子山煤矿的涌水量基本无影响。

2 轿子山煤矿采掘活动对麒麟屯水库的影响

2.1 水库与矿井原巷道相互位置关系

轿子山煤矿开采标高为1 520～1 050 m，根据矿井采掘工程平面图、采掘计划、划定的麒麟屯水库安全煤柱，矿井已有巷道为主暗斜井（长度约为36 m）、回风暗斜井（长度约为88 m）等9 条巷道，全部位于麒麟屯水库安全煤柱（M9 煤层）以及M9 煤层底板岩层中；二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山位于麒麟屯水库安全煤柱（M9 煤层）内，二盘区西翼行人下山位于麒麟屯水库防水安全岩柱（M9 煤层）底板岩层中。水库与矿井已有巷道相互位置关系见表1。

2.2 水库与新设计巷道相互位置关系

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（1）二盘区西翼回风下山位于麒麟屯水库西侧，平面最小距离约为52 m；空间上，二盘区西翼回风下山位于麒麟屯水库西侧以深为280～310 m。

（2）二盘区西翼行人下山的西翼行人联络巷从麒麟屯水库下穿过，平面最小距离为0 m；空间上，二盘区西翼行人下山的西翼行人联络巷位于麒麟屯水库下以深约为285 m。

（3）二盘区西翼运输下山位于麒麟屯水库中部以西，平面最小距离约36 m；空间上，二盘区西翼运输下山位于麒麟屯水库西侧以深259～310 m。

轿子山煤矿与麒麟屯水库相互影响平、剖面见图1、图2。

2.2 矿井开采移动变形对水库的影响

2.2.1 煤矿地下开采移动变形对水库的影响

轿子山煤矿根据《三下采煤规范》及《煤矿防治水细则》［3］划定了麒麟屯水库安全煤柱，轿子山煤矿井下开拓巷道建设不会对麒麟屯水库产生地表变形影响［4-5］。

2.2.2 轿子山煤矿工程验证

轿子山煤矿在麒麟屯水库安全煤柱中已施工多条巷道，已有巷道均已使用多年，煤矿涌水量未发生异常增大现象，因此在麒麟屯水库安全煤柱中施工巷道［6］，对水库无影响；反之，麒麟屯水库对水库安全煤柱中已有巷道亦无影响。

轿子山煤矿根据《三下采煤规范》及《煤矿防治水细则》划定了麒麟屯水库安全煤柱，轿子山煤矿井下开拓工程不会对麒麟屯水库产生地表变形影响［6］。

2.3 矿井掘进爆破对麒麟屯水库的影响

2.3.1 二盘区西翼行人下山掘进爆破振动对麒麟屯水库的影响

二盘区西翼行人下山及西翼行人联络巷的最高点位于西翼行人联络巷的开口点，标高为1 182.018 m，与麒麟屯水库的最小垂高为260.982 m。

根据《爆破安全规程》（GB 6722—2014）中13.2.4爆破振动安全允许距离，按下式进行计算。

式中，R为爆破振动安全允许距离，m；Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，根据《轿子山煤矿二盘区西翼行人下山爆破炮眼布置图》，取80.4 kg；V为保护对象所在地安全允许质点振速，根据《爆破安全规程》（GB6722—2014），取0.7 cm/s；K，α为爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，应通过现场试验确定，在无试验数据的条件下，可参考爆区不同岩性的K、α值进行选取，轿子山煤矿可采煤层上覆岩石为中硬岩石，本次K取250，α取1.5。

经计算，R=217.26 m＜260.982 m（西翼行人联络巷的最高点与麒麟屯水库的最小垂高）。

经分析，轿子山煤矿二盘区西翼行人下山爆破振动对麒麟屯水库无影响［15］。

2.3.2 二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山掘进对麒麟屯水库的影响

根据采掘计划，二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山（布置在M9 煤层中）掘进期间使用EBZ-132 掘进机沿煤层顶底板截割，震动较小，对麒麟屯水库无影响［7］。

3 水库安全煤柱内掘进安全性分析

3.1 麒麟屯水库安全煤柱内已有巷道安全性分析

据《煤矿防治水细则》中水淹区域下采掘时防隔水煤（岩）柱的留设标准：巷道在水淹区域下掘进时，巷道与水体之间的最小距离，不得小于巷道高度的10 倍。《煤炭矿井防治水设计规范》（GB 51070—2014）中亦有同样叙述。

根据轿子山煤矿地质资料，二水平水泵房巷道高度最高为5.0 m，巷道高度与麒麟屯水库水体之间的距离比为52.6＞10；回风暗斜井巷道标高最高，巷道高度为4.2 m，巷道高度与麒麟屯水库水体之间的距离比为56.6＞10。

综上，麒麟屯水库安全煤柱内已有巷道满足国家相关规程规范要求。

3.2 麒麟屯水库安全煤柱内新设计巷道安全性分析

根据轿子山煤矿地质资料及已施工巷道，西翼二盘区运输下山上段（原一盘区集中运输巷）与麒麟屯水库水体最小垂距为259 m。根据《轿子山煤矿二盘区开拓工程施工设计》，西翼二盘区运输下山巷道高度为2.7 m，巷道高度与麒麟屯水库水体之间的距离比为96＞10；西翼二盘区回风下山巷道高度为3.1 m，巷道高度与麒麟屯水库水体之间的距离比为83＞10。

综上，轿子山煤矿新设计的二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山、二盘区西翼行人下山在麒麟屯水库安全煤柱内掘进，满足国家相关规程规范要求，安全可行［8］。

4 结 论

（1）水库修加固后正常蓄水后，麒麟屯水库库坝围护带宽度取15 m 时，水库水体不会经构造破碎区导水通道进入轿子山煤矿，不会造成轿子山煤矿涌水量增大。

（2）轿子山煤矿二盘区西翼行人下山爆破振动对麒麟屯水库无影响，二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山使用EBZ-132 掘进机，对麒麟屯水库无影响。

（3）轿子山煤矿新设计的二盘区西翼回风下山、二盘区西翼运输下山、二盘区西翼行人下山在麒麟屯水库安全煤柱内掘进，满足国家相关规程规范要求，安全可行。