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兼并重組礦井排水系統設計分析

來源:網絡|發布時間:2021-01-30|瀏覽次數:
兼并重組礦井排水系統設計分析 [摘要]針對兼并重組后礦井排水系統的設計問題,在充分分析礦井水文地質類型與充水通道的基礎上,展開了排水系統設計的研究,優化了排水系統的設計,確定了主排水設備和排水線路。本排水系統的設計科學合理,降低了整個煤礦的人員與電力運行成本,保障了整個礦井的安全生產,增加了經濟效益。

[關鍵詞]煤礦;兼并重組;排水系統;設計與應用;水文地質

煤礦井下排水系統的安全高效運行,是煤礦安全生產的重要保障。隨著煤炭資源的逐年開采,許多煤礦都面臨著更加嚴峻的開采條件;隨著開采深度的逐年增加,所面臨的工程、水文地質條件也更加復雜,井下排水系統所面臨的壓力也在逐年增加[1-2]。優化的煤礦井下排水系統,不但可以節約大量的人員、電力等運行成本,凈化工程www.schrjh.com,而且可以充分保障井下開采對疏降水的需求[3]。因此,國內外學者對煤礦井下排水系統的研究也在不斷加強。2009年后,隨著一批煤礦資源量的日漸枯竭,煤礦的兼并與重組成為大勢所趨和政策導向。2009年山西省煤炭工業廳簽發了83號文件《關于加快兼并重組整合煤礦改造建設工作的安排意見》,根據此文件精神,山西省一大批礦井都面臨著兼并重組問題。兼并重組后井下排水系統也將重新評估與設計[4-6]。本文在充分分析山西澤州天泰坤達煤業有限公司的水文地質條件的基礎上,對兼并重組礦井的排水系統設計進行了充分闡述,以期對有類似問題的煤炭企業提供依據和參考。

1兼并重組概況

山西澤州天泰坤達煤業有限公司企業兼并重組整合了山西晉城天戶煤業有限公司與山西澤州天圣煤業有限公司。山西晉城天戶煤業有限公司為原晉城市天戶煤礦,始建于1957年,生產能力為300kt/a。該礦井田面積7.7541km2,批準開采3、9、15號煤層;井下開采布置1個采煤工作面,1個備用工作面;采煤方法為長壁分層綜采。井下現安裝D85-45×6主排水泵3臺,功率為110kW,主要排除現生產系統的井下涌水,一般正常涌水量為300m3/d,最大涌水量為400m3/d。山西澤州天圣煤業有限公司井田面積1.9576km2,位于天戶煤業有限公司井田南部,采用一斜二立開拓,即主斜井、副立井和回風立井。兼長重組整合前,天圣煤礦井田范圍內,東部大部分資源已遭破壞,中西部也有采空區。

2研究區評述

山西澤州天泰坤達煤業有限公司隸屬于山西澤州天泰能源有限公司,位于晉城市區以西16km的川底鄉天戶村北,行政區劃屬晉城市澤洲縣管轄。礦井批準開采3、9、15號煤層,3號煤層井田面積9.3774km2。井田內含煤地層為二疊系下統山西組(P1s)和石炭系上統太原組(C3t);井田范圍內發育有2條中小型斷層,分別為F12逆斷層與F14逆斷層,對井田開采影響不大。主采的3號煤層賦存于山西組下部,煤層厚6.07~7.45m,平均6.24m,為穩定的可采煤層之一;煤層厚度變異系數5.6%,可采指數1.00,煤層結構較簡單,含0~2層夾石,一般夾矸厚度在0.05~0.20m之間。3號煤層厚度穩定,變化不大,其最小值1.65m,由于其特殊性,其頂板為泥巖或粉砂巖,凈化工程www.schrjh.com,局部為炭質泥巖及中砂巖,底板為粉砂巖和細砂巖,局部為泥巖;現該礦及附近的小煤礦均主要開采此煤層。由于該礦為兼并重組煤礦,周邊存在大量未知的采空區,因此必須嚴格遵守煤礦防治水原則,即“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。

3礦井水文地質類型與充水因素分析

3.1水文地質類型該礦區含水層類型主要有新生界松散孔隙含水層、基巖風化裂隙含水層與巖溶裂隙含水層。煤層頂板為砂巖裂隙含水層,裂隙含水層單位涌水量<0.1L/(s·m),富水性弱,易被疏干,對礦井充水量有限;煤層底板直接充水含水層為太原組上段石灰巖含水層,單位涌水量0.00425~0.208L/(s·m),滲透系數0.02346~0.8910m/d,富水性中等,為礦井充水的主要含水層。按現行《礦井水文地質規程》,確定礦井二1和二3煤層屬以底板石灰巖巖溶裂隙含水層(C2t上段)充水為主的水文地質條件中等類型。四6煤層礦井充水主要為其頂板砂巖裂隙水,單位涌水量<0.1L/(s·m),富水性弱,以靜儲量為主,易被疏干。按現行《礦井水文地質規程》初步確定,礦井四6煤層屬以頂板砂巖裂隙水充水為主的水文地質條件簡單類型。二疊系砂巖裂隙承壓水是各可采煤層頂板充水的主要水源,其中二1與二3煤層頂板充水是其上60m范圍內的砂巖裂隙水,四6煤層頂板充水是其上40m范圍內的砂巖裂隙水。砂巖裂隙水主要儲存于砂巖構造裂隙(包括斷層裂隙)內,富水性均較弱,且以靜儲量為主,潔凈室www.hrjhgs.com,易被疏干,充水量有限。太原組上段石灰巖巖溶裂隙承壓水是二1煤層底板充水的主要水源。在二1煤層底板隔水層較薄(一般<20m)地段,煤層采掘形成的擾動裂隙(一般10~12m)與C2t上段高壓巖溶裂隙水形成的遞進導升裂隙(約10m)貫通后,C2t上段巖溶裂隙水將直接充入坑道。C2t上段巖溶裂隙含水層富水性中等,巖溶裂隙較發育,水壓傳遞速率較快,其對礦坑充水量占總排水量80%以上,是決定礦井正常涌水量的關鍵水源。太原組下段石灰巖巖溶裂隙承壓水與上寒武統石灰巖、白云質灰巖巖溶承壓水是二1煤層底板充水的間接水源;尤其是∈3巖溶含水層,富水性強,地下水主要賦存于含水層溶隙、溶洞內,水量大,壓力傳遞速率高;一旦該水源通過斷層對接部位橫向對坑道突水,將來勢猛、強度高,易造成災難性水患事故。3.2充水因素分析充水通道為人工裂隙與遞進導升裂隙。人工裂隙又可分為煤層頂板自然陷落時形成的冒裂裂隙與煤層底板受采掘影響形成的擾動破壞裂隙。依《礦井水文地質規程》中公式Hf=100M/(3.3n+3.8+5.1),取煤層平均厚度M=5.98m,n=2,計算二1煤層頂板導水裂隙帶最大高度Hf=57.5m,本次取其最大高度為60m。因此該裂隙通道可將二1煤層(包括二3煤層)頂板以上60m范圍內的砂巖裂隙水導入礦坑。四6煤層頂板冒裂裂隙高度亦按上述公式計算,結果約為35~40m,同樣該裂隙可將頂板以上40m范圍內的砂巖裂隙水導入四6煤坑道。底板擾動破壞裂隙為采掘過程中巷道或采空區壁面對底板的壓力變動時形成的剪切裂隙,據豫東永城礦區井下原位地應力測試確定,該擾動裂隙深度一般為二1煤底板以下10~12m,當二1煤層底板隔水層厚度<10m時,該裂隙可將C2t上段巖溶裂隙水導入礦坑。遞進導升裂隙是在原C2t上段巖溶裂隙水壓對頂板隔水層形成的原始導升裂隙基礎上,受采掘影響時,造成導升裂隙遞進上升后所形成的多效應裂隙總和;豫東永城礦區井下原位地應力測試確定遞進導升裂隙的高度一般為10m。當二1煤層底板隔水層厚度<20m時,遞進導升裂隙與二1煤層底板擾動破壞裂隙即可貫通,將C2t上段巖溶裂隙水導入礦坑。

4礦井排水系統

4.1主排水設備井下主水泵房設于主斜井井底,主倉容量350m3,副水倉容量320m3;礦井涌水經主水泵房、主斜井井筒敷設的排水管路排至地面污水處理站。水泵房安裝有3臺D85-45×6型離心水泵,該泵額定流量為85m3/h,一級揚程為45m,配用電機功率為110kW。正常及最大涌水時均為1臺工作,1臺備用,1臺檢修。排水管、吸水管分別為DN133×4.5和DN159×4.5無縫鋼管。排水管沿主斜井敷設2趟至地面污水處理站。正常及最大涌水時均為1趟工作,1趟備用。4.2采區排水系統設計在工作面運輸順槽及回風順槽低洼處施工臨時水倉并設置小型潛水泵。二采區1號水倉容量70m3,安裝1臺100-MD45×3型離心泵和1臺BQS100-40/2-22/NS潛水電泵;水倉采用自動排水裝置,實現無人值守自動化管理,大大節省了人力物力。二采區2號水倉容量130m3,安裝1臺D85-45×6型離心水泵和1臺BQS30-30-5.5/N型潛水電泵;水倉同樣采用自動排水裝置,實現無人值守自動化管理。排水路線為:工作面運輸順槽及回風順槽水倉→采區水倉(排水渠)→主水倉→主斜井→地面礦井水處理系統。工作面運輸順槽和回風順槽中部低洼處各設置1個臨時水倉,各裝備1臺BQS30-300-5.5/N礦用隔爆型潛水泵,額定流量30m3/h,額定揚程30m,電動機功率為5.5kW。工作面涌水經水泵排入采區水倉或經大巷水溝自流入主水倉。工作面水泵能夠滿足工作面的排水任務,且排水能力大于工作面預測最大涌水量的2倍。

5結論

山西澤州天泰坤達煤業有限公司為兼并重組礦井,生產中面臨著更加復雜的施工工程、水文地質條件,主排水系統也面臨著更大的壓力。充分分析了礦井水文地質類型與充水因素,水文地質類型為簡單至中等,充水通道為人工裂隙與遞進導升裂隙。主排水設備為3臺D85-45×6型離心水泵,排水線路為:工作面運輸順槽及回風順槽水倉→采區水倉(排水渠)→主水倉→主斜井→地面礦井水處理系統。此排水系統設計可以很好地滿足兼并重組后整個礦井的排水需求。

[參考文獻]

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作者:李天榮 單位:山西澤州天泰能源有限公司 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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