顺达煤矿 矿井中长期防治水规划.doc

峨眉山市顺达煤矿矿井中长期防治水规划 矿 长：技术负责人：编制单位：顺达煤矿技术科编制时间：二O一三年二月六日顺达煤矿 矿井中长期防治水规划第一章 矿井水文地质一 水文地质情况1.1 矿区水文地质情况矿区地貌主要为构造剥蚀的复式山坡。矿区内总体地形为南高北低，矿区中部南侧山脊最高海拔1232.4m，最低为矿区北西角刘沟谷海拔标高890m，相对高差为342.4m；在靠近山顶局部地段地形陡峭，沿山坡宽缓地带有少量的耕地，多为灌木丛和树木。矿区内地表无大型天然水体。区内年降雨量为1593.8mm，矿区地表水系为位于矿区北部的石房沟，呈近南北向的石房沟自南而北从矿区东侧流过，在高坎注入呈北东东向的临江河。矿区位于龙池复式向斜北段东侧，地质构造为倾向北西的背向斜构造，现开采地段煤层多位于当地最低潜水面之上，井田含煤岩系由砂岩、粉砂岩夹页岩或泥岩组，前者是矿区的主要的含水层和透水层，后者为隔水层，地下水主要为层间裂隙水类型，大气降雨补给。目前平硐开采，自然排水条件好。矿井涌水基本来自煤层顶板。煤层之下的穿脉坑道以裂隙滴水为主；沿脉平巷有滴水和股流，靠近采空区段为股流，其它地段为滴水；开采工作面为滴水；坑口排水量正常为8m3/h，雨季坑口最大排水量为15m3/h。矿坑充水因素为碎屑岩类裂隙水、老窑水。矿坑充水对采矿有一定的影响。1.2主要含(隔)水层1、含水层矿井主要含水层为三叠系上统须家河组第二段、第三段的中厚层状细中粒砂岩裂隙含水岩组。岩层富水性分级，属弱富水性岩层。此外矿山的小断层破碎带、褶皱，会使局部地段富水性增强，并使不同裂隙含水岩组间产生水力联系。2、隔水层矿井主要隔水层为呈层状产出的砂质粘土岩、粘土岩及煤层（线），组成多个不同层位的隔水岩组，使上下部砂岩裂隙含水岩组相互隔离，并具承压性质。1.3老窑采空区矿区K4a煤层+935m-+980m之间垂高45m、走向长1000m为采空区，采空区面积约37万m2，原采用平硐开拓，积水在生产过程中流到主平硐水沟排出地面，不排除有少量积水可能性。因此，矿井在开采接近采空区开采煤炭资源时，应采取积极探水措施。1.4 地表水体矿区范围内地表无水库、堰塘等常年水体，矿区地表水系为位于矿区北部的石房沟，呈近南北向的石房沟自南而北从矿区东侧流过，在高坎注入呈北东东向的临江河。矿区最低点位于工业广场+881.6m，历年最高洪水位+878.2m。1.5 地质构造的导水性矿山位于龙池复式向斜北端东侧，处于石灰坡横断层（F40）与金竹林横断层（F39）的夹块之间，呈单斜构造。地层倾向273，倾角311，平均7。矿区内沿走向及倾向无次级褶皱及较大断层，地质构造简单。1.6 封闭不良钻孔矿区范围内尚未分布有勘探钻孔。1.7 矿井水文地质条件矿区年均降水量约1593.8mm，地表大气降水补给和控制，大气降水大部分以片流汇入沟谷，小部分沿风化带、砂岩裂隙渗入地下，矿山所采煤层赋存于三叠系须家河组，上伏砂质泥岩及泥岩渗水条件一般，主要为裂隙渗透，降雨对矿井有一定的影响；另外该区地形坡度较大，沟谷发育，地表水沿山坡迅速注入周边河沟，地表径流条件好。矿井涌水以砂岩裂隙水为主，其富水性弱。矿井含水层为砂岩裂隙含水层，补给条件差，富水性弱，矿井水主要为含水层裂隙水、老空区水。大气降水对矿井充水虽有一定影响，但影响时间短。矿区属以砂岩裂隙充水和老空区水为主的矿床。1.8 矿井主要含水层与开采煤层之间的关系根据四川省峨眉山市杨村铺井田顺达煤矿资源储量核实报告矿区开采的煤层位于须家河组第二、三段，煤层顶底板为泥岩、粉砂质泥岩，厚度在10m左右，开采后失去隔水作用。对矿井开采产生直接充水影响的含水层为三叠系须家河组第二段、第三段的中厚层状细中粒砂岩裂隙含水岩组，厚约40m，富水性不强，影响不大。煤层开采后顶部砂岩产生导水。按下式计算导水性；底板安全防水岩柱厚度计算：HdP/TS+M0Hd底板安全防水岩柱厚度mP隔水层底板所承受的压力取2.5MPaTS突水系数、隔水层突水临界压力与隔水层有效厚度的比值、按经验公式取0.08 MPa aM0采矿活动对底板岩层的破坏深度、按经验公式计算M00.8+0.1L(L工作面斜长m)经计算后，距煤层底板40m外布置巷道就不会造成底板砂岩含水层导水影响煤层开采。但巷道布置在砂岩中仍可能造成矿井充水。1.9 矿井涌水类型及涌水量矿井涌水为孔隙裂隙层间水渗漏所致，在井巷周围，地下水主要是通过岩石裂隙及沉积界面浸出，涌水量较小。据四川省峨眉山市杨村铺井田顺达煤矿资源储量核实报告提供的数据，矿井以砂岩裂隙充水和老空区水为主,矿井正常涌水量为8 m3/h，最大涌水量为15 m3/h。预测矿井下山开采时，矿井正常涌水量36m3/h，最大涌水量为67.4 m3/h。水文地质条件属简单类型。1.10 水文地质类型据四川省峨眉山市杨村铺井田顺达煤矿资源储量核实报告，矿井涌水为采空区水和裂隙水所致，次为大气降水补给。矿区水文地质条件为以砂岩裂隙充水和老空区水为主的水文地质条件简单的类型。二 矿井水患类型及威胁程度分析2.1 矿井可能发生突水的区域及突水量预计根据本矿井水文地质特点及水患威胁类型，经分析，矿井周边的沟谷、河流不会对矿井造成突水威胁。矿井可能发生突水的地点为矿区范围浅部废弃小窑及采空区，主要受大气降水影响。据调查矿井中部的断裂破碎带及次生裂隙、褶皱发育，使局部地段富水性增强，并使不同裂隙含水岩组间产生水力联系。2.2 水患类型及威胁程度地表水水害，水源为大气降水和地表水体。矿区范围内无大的地表水体，大气降水部分沿岩石裂隙或层间渗入地下外，大部分地表水是通过片流的形式汇入溪水，对矿井的威胁程度小。老采空水水害，水源为古井、废巷及采空区积水。采掘工作面接近或沟通时，采空区水进入巷道或工作面，对矿井的威胁程度较大。(3) 矿井中部的断裂破碎带及次生裂隙、褶皱发育,当井巷揭露时容易造成矿井充水，对矿井的威胁程度较大。综上所述，矿井水患威胁主要为采空区大气降雨入渗、老窑积水、揭露断裂破碎带及次生裂隙、褶皱时充水，水患威胁程度为中等。第二章 矿井防治水措施一 矿井开拓、开采所采取的安全保证措施1.1 矿井开拓工程位置及层位选择1）矿井开拓工程位置矿井采用平硐开拓。布置有+903m主平硐、+930m回风平硐、+903m水平运输大巷、+908m回风大巷。2)矿井开拓工程层位选择矿井主平硐、回风平硐均以石门方式布置在K4a煤层底板与K3b煤层顶板之间岩层中，按要求已留设了40m的井筒保护煤柱。主要运输大巷布置在煤层底板岩石中；回风大巷布置在K4a煤层中，坡度3。带区上山及煤层巷道两侧都留有防隔水岩（煤）柱，不受采空区水威协。1.2 采掘工程所采取的防治水措施1)针对矿区水害探测以溶洞等管道流为主要探测对象，并根据各种物探方法在水文地质勘探中的应用效果，采用物探与钻探相结合、井下探测与地面探测相结合的方法，对断层、裂隙密集带与岩溶富水区和构造带等必须作出水文地质评价和预报，以便采取相应的防治水措施。留设足够的带区、断层等隔离防水煤柱。2)矿区煤层出露地表，浅部存在老采空区，矿井生产单位应定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的才窑、采空区情况，并在井上、下对照图下标出其位置、开采范围、开采年限、积水情况等，对影响采掘老窑、采空区积水采取探放措施或留设保安煤柱。3)回采及巷道掘进，必须坚持“有疑必探，先探后掘，的探放水原则，随时注意探放水。巷道掘进时应探水前进，在工作面机巷每隔100-200m用钻机向顶底板打孔探放水降压，打孔探放水应编制措施。4)井下排水泵的选型要充分考虑防洪抗灾的因素，使排水系统具备足够的抗灾能力。雨季到来之前，必须对井下排水泵房设备及排水管路等设施检修完毕，对水仓、水沟进行全面清理，使排水系统保持良好的状态，作好防洪抗灾的准备。5)生产中必须定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况，并在井上、下工程对照图上标出其井田位置、开采范围、开采年限、积水情况。必须针对进行地下水动态观测验、水害预测分析，并制定相应的“探、防、堵、截、排”等综合防治措施。6)矿井在灰岩中掘进巷道是矿井防治水的重点，应采取以下措施：(1) 利用地质雷达等先进技术加强水文地质预测预报。(2) 遇裂隙或破碎带必须采用风钻超前探水，留在基岩内的探眼深不小于2m、眼孔不少于3个。(3) 遇裂隙涌水或断层，应采用钻机深孔探放水。(4) 在裂隙或破碎带中巷道应采用浅眼循环作业，即时砌碹封闭。7)井巷揭穿含水层、地质构造带前，必须编制探放水和注浆堵水设计。井巷揭露的主要出水点或地段，必须进行水温、水量、水质等地下水动态 和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析，防止滞后突水。8)采掘工作面或其他地点发现突水预兆时，必须停止作业、立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员，采取措施。9)矿井配备足够的探放水设备及注浆堵水设备。10)留设足够的水平、带区、断层等隔离防水煤柱。2.2 防水安全煤（岩）柱留设2.2.1 防水煤（岩）柱的种类根据防水煤（岩）柱所处的位置，可以分成不同的种类。根据顺达煤矿的实际情况，由于顺达煤矿与周边相邻矿井在划分矿区范围是已留设有井田边界煤柱，因此不再单独留设矿区边界煤柱隔离煤（岩）柱，各井筒均已留设井筒保护煤柱；需留设水平隔离煤柱、带区上山保护煤柱和采空区隔离煤柱。2.2.2防水煤(岩)柱的留设1)防水煤(岩)柱的留设原则(1)在有突水威胁的地区采掘时，必须留设防水煤、(岩)柱。(2)防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源回收率。(3)留设防水煤(岩)柱应与矿井地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。(4)在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱的条件时，留设的煤(岩)柱必须满足各个留设煤(岩)柱的条件。(5)对留设的防水煤(岩)柱的维护要特别严格，因为煤(岩)柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤(岩)柱无效。防水煤(岩)柱一经留设屋i不得破坏，巷道穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤(岩)柱的完整性。(6)防水煤柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。2)防水煤(岩)柱的留设根据原国家煤炭工业局制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的相关规定，设计留设的各种煤柱及煤柱尺寸。在有突水威胁但又不宜疏放或注浆堵水(疏放或注浆很不经济时)的地区采掘时，必须留设防水煤柱。留设防水煤柱必须与矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存状况、围岩的物理力学特性、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护方式等人为因素相适应。留设防水煤柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考；若需要采用，应适当加大安全系数。(1)井筒保护煤柱各井筒均按40m井筒保护煤柱留设。(2)水平隔离煤柱的留设矿井上下煤层组分别划分为一个水平开采，水平运输大巷布置在岩石中，回风大巷布置在煤层中，水平保护煤柱按20m留设。(3)带区上山煤（岩）柱的留设带区上山煤柱按16m宽度留设。(4)采空区隔离煤柱矿井浅部有有老采空区存在，按斜长20m留设采空区隔离煤柱。在实际生产过程中应加强防范意识，不得麻痹大意，对区内构造、老采空区等采取积极探水措施，确保矿井安全生产。相邻矿井之间必须加强联系测量、相互监督，严禁超层越界开采，以防误入邻矿采空区而发生突水、瓦斯等事故。2.3 区域、局部探放水措施2.3.1 探放水原则（1）必须做好水害分析报告，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。（2）接近含水层、导水断层、裂隙带和陷落柱等时必须探水。（3）巷道接近破碎带边界50m时必须探水。（4）矿井老窑采空区、开采所造成的老空、老巷等积水区，探水线距积水区的最小距离在煤层中不小于50m，在岩层中不小于30m。（5）布置在煤层中的巷道，探水线的距离不小于40m。（6）发现其它可疑透水征兆时，必须探放水。2.3.2 探放水设备1）探放水设备选择依据矿井以1个对拉采煤工作面保证矿井生产能力，正常生产期间配备3个掘进工作面。2）井下探放水设备型号及数量设计选用ZDY650型探水钻和TBW-50/1.5型泥浆泵各1台，其技术特征见表2-1和表2-2。表7-2-1 ZDY650型探水钻性能参数表型号钻井深度(m)开孔直径(mm)终孔直径(mm)主轴倾角外型尺寸(mm)电动机质量(kg)功率(kw)电圧(V)ZDY6501501156509019205608504380/6601200表7-2-2 TBW-50/1.5型泥浆泵参数额定压力额定流量柱塞直径柱塞行程电机功率外型尺寸1.5MPa50L/min60mm50mm2.2kw10453536452.3.3 探放水时的安全保障措施及方法为了确保采掘工作和人生安全，将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上，经过分析划出三条界线。 积水线：积水边界线。 探水线：根据积水区的位置、范围、地质及水文地质条件及其资料可靠程度、采空区和巷道受矿山压力破坏情况等因素确定，具体规定如下：1)对采掘工作造成的老空、老巷、硐室等积水区，如边界准确，水压不超过981kPa时，探水线至积水区的最小距离：煤层中不得小于30m，岩层中小于20m。2)当图纸资料不能确定积水区边界位置的积水区，探水线至推断积水区边晃的最小距离不得小于60m。3)对有图纸资料的小窑，探水线至积水区边界的最小距离不得小于60m：对没有图纸资料可查的小窑，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，防止发生透水事故。4)掘进巷道附近有断层或陷落柱时，探水线至最大摆动范围预计煤柱线耐的最小距离不得小于60m。5)石门揭开含水层前，探水线至含水层的最小距离不得小于20m； 警戒线：沿探水线外推50m150m(在上山掘进时指倾斜距离)即为警戒线。(2)探放水钻孔布置方式一般运输巷和上山巷道探水钻孔的布置方式为半扇形布置在巷道上帮，一般布置3组钻孔，每组12孔。钻孔夹角分大夹角与小夹角两种，前者钻孔夹角7。150，后者1030，视小窑老空的规模而定，老空规模大取大夹角，规模小取小夹角。每组至少应有一个探水钻孔见底。探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。(3)探放水注意事项1)安装钻机探水前，要遵守下列规定：加强钻场附近的支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和拦板。清理巷道、挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。在打钻孔地点或附近安设专用电话。测量和防探水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。2)预计水压较大的地区，探水钻进之前，必须安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。3)钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤(岩)避突然鼓出的措施。4)钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人应立即向调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁的人员，然后采取措施，进行处理。5)探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。老空积水高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。探放水孔必须打中老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过规程规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。6)钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。7)排除上山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时处理。排水过程中，有害气体有突然涌出的可能，必须制定安全措施。2.4疏水降压措施矿井水文地质规程第39条规定，煤层（组）顶板导水裂隙带范围内分布有富含水层，或煤层底板以下赋存岩溶、裂隙富含水层，而“底板安全隔水厚度”不足的矿井，必须进行疏干或降压开采。同时第40条规定被松散富含水层所覆盖、埋藏浅的倾斜煤层，需要进行疏干开采时，应进行专门水文地质勘探或补充勘探，查明水文地质条件，并根据勘探成果选定疏干方法，制定疏干方案。根据顺达煤矿储量核实报告，未提及区内是否存在承压水，因而暂不考虑疏水降压措施。2.5防水闸门根据四川省地质矿产勘查开发局403地质队提交的四川省峨眉山市杨村铺井田顺达煤矿资源储量核实报告，该矿水文地质条件属简单类型，涌水量不大，暂考虑不设置防水闸门等防水设施，若水文地质条件发生变化，涌水量增大后，再根据实际情况设计防水设施。2.6井下排水2.6.1 排水设备设计依据1、矿井设计生产能力：90kt/a；2、排水方式：+903m水平平硐采用自流排水；+903m水平以下采用机械一级排水；3、排水最高标高+903m，排水井底标高+840m，排水高度为63m；4、管道敷设倾角220；管道斜长198m；5、预计矿井正常涌水量36.0m3/h，最大涌水量67.4m3/h。6、矿井水性为中性；2.6.2 排水方案该矿采用平硐开拓方式，平硐以上矿井水经+903m水平运输大巷水沟自流出井；下煤组开采时在+840m水平设水泵房、水仓、安设排水设备，将涌水排至+903m水平运输大巷沿水沟自流出井。上煤组（二带区）开采时，在带区设排水设备，将二带区涌水排至+903m水平运输大巷沿水沟自流出井。下煤组（四带区）开采时，在带区设排水设备，将四带区涌水排至+840m水平运输大巷沿水沟自流至+840m水仓，在由+840m水平水泵房排水设备将涌水排至+903m水平运输大巷沿水沟自流出井。2.6.3排水泵房排水设备及参数：A、+840m水平水泵房排水设备选择：正常涌水量36.0m3/h，最大涌水量67.4m3/h。一) 初选水泵1、工作水泵必须的排水能力1）正常涌水时,投入工作的水泵的排水能力，能在20小时内排完24小时的正常涌水量，即： QB/qz=36=43.2m3/h2）最大涌水时，工作水泵与备用水泵的总能力，能在20小时内排完24小时的最大涌水量，即：QBmax/qmax=67.4=80.9m3/h2、管道选择及管径计算根据计算出的矿井正常和最大涌水量，初选100D-166型排水泵。该型水泵额定流量为54m3/h，水泵电动机功率22kW，额定扬程为93m，额定效率76%。排水管内径计算： Dp9= =0.113m=113（）自标准GB/T8163-1987查得，选外径Dp=121mm，壁厚4mm的无缝管试算，此时内径Dp=12124=113mm，所需壁厚为： =0.21=2.1mm。经计算4.0mm2.1mm符合要求。确定选用D1214.0（）的热轧无缝钢管为排水管。为降低流速，减少损失，取得较大的吸水高度，吸水管选用D1464.5（）的热轧无缝钢管。3、必须的扬程1）排水管路和吸水管路沿程水头损失为：根据公式：H损=（1）排水管路的沿程水头损失为：H排损=5.79（m）（2）吸水管路的沿程水头损失为：H吸损0.037（m）2）其他配件的局部沿程水头损失为：排水配件包括：1个底阀、3个900的弯头、2个闸板阀、2个逆止阀、1个转弯流三通、2个直流三通和2个25的弯头。H局损=（7.6+30.294+20.26+21.7+11.5+20.7+20.294）1.775（m）3）总的扬程损失为：H总损=1.7（H排损+H吸损+H局损）=1.7（5.79+0.037+1.775）=12.92（m）4）水泵必须产生的扬程：H必=H排+H吸+H总损=63+5+12.9=80.9（m）4、选择水泵型式根据计算出QB、QBmax、HB值，预选100D-166型排水泵。该型水泵电动机功率22kW，额定流量为54m3/h，额定扬程为93m，额定效率76%。水泵的级数：=80.9/16=5.1， 取6级。5、校验水泵稳定性 故；680.993=83.7所选水泵的稳定性满足要求6、验算排水能力1）管路局部阻力系数（1）吸水管路的局部阻力系数为：吸水管路设置有：1个底阀、1个900的弯头。x=17.6+10.294=7.894（2）排水管路的局部阻力系数为：排水管路设置有：2个900的弯头、2个闸板阀、2个逆止阀、1个转弯流三通、2个直流三通和2个25的弯头。p20.29420.2621.711.520.720.2947.572）管路阻力损失系数40341.6（s2/m5）0.003（h2/m5）3）计算管路特性根据计算，新管特性和挂垢后的管路特性方程分别为：H1Hc+RQ2=630.003Q2H2Hc+KRQ2=630.0051Q24）水泵工况点根据水泵流量范围选取流量值，计算出排水所需扬程如下表。水泵排水扬程计算表Q，m3/h018365472H新，m6363.9766.8971.7578.55H垢，m6364.6569.6177.8789.44参照水泵的流量范围，选取流量值，利用得到的数据绘制管路特性曲线，如下图。水泵特性曲线图5）确定工况在水泵工作初期，工况点为单台泵与一条管路特性的交点。如图中的M1点即所求。该点工况参数为QM163.2m3/h，HM176.8m，N119.3kW，M173%。在水管挂垢后，水泵运行工况点为单台泵与一条管路特性的交点。如图中的M2点即所求。该点工况参数为QM259m3/h，HM280.8m，N218.5kW，M275%。6）吸水高度的计算1.19（m/s）=0.66（m）5.88（m）取Hx5m，符合要求。M1、M2均位于工业利用区的合理使用范围内，符合经济性要求。7、水泵台数总共设置3台同型号水泵，1台工作，1台备用，1台检修。（二）管道布置沿副暗斜井敷设两趟管道，一趟工作，一趟备用。（三）验算排水能力1、正常涌水量时，水泵每天工作小时数：初期：（正常涌水时1台工作）TZ13.7h20h 管子挂垢后：（正常涌水时选择用1台）TZ14.4h20h 2、最大涌水量时，水泵每天工作小时数：初期：（最大涌水时选择用2台）Tmax12.8h20h 管子挂垢后: （最大涌水时选择用2台）Tmax13.5h20h 经验算，矿井+840m水泵房正常涌水时期1台水泵工作，最大涌水时期2台泵工作。无论初期或管子挂垢后每昼夜的排水时间均未超过20h，符合煤矿安全规程第278条的规定。2、验算电动机容量根据工况参数计算电动机必须的容量为：初期： 20.3（kW）22kW，符合要求。管子挂垢后： 19.4（kW）22kW，符合要求。根据上述QB、QBmax、HB值，矿井+840m水平排水设备选用100D-166型排水泵。该水泵配套电动机功率22kW，额定流量54m3/h，额定扬程93m，额定效率76%，满足+840m水平排水要求。矿井在建设和实际生产过程中，应随时观测涌水量变化情况，根据变化结果进行调整排水设备。（四）矿井+840m水平水泵房及水仓：1、+840m水平水泵房+840m水平水泵房设置在副暗斜井下部车场附近的底板岩层中，与+840m变电所联合布置。泵房净高3.15m，净宽3.5m，净断面9.0m2，采用半圆拱形，锚喷支护，泵房长16m。水泵房设三个出口，一个经管子道通到人行下山，并高出泵房底板7m以上，斜巷的坡度不大于30；一个通向人行下山下部候车点；一个通向井底运输巷，在此出口通道中，设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门，过水通道与吸水井之间设置一道可控闸门，泵房内3台水泵沿泵房的长度方向布置，并预留一台水泵基础，每台水泵设一个吸水井。水泵房地面高出井底车场巷道底板0.5m以上。泵房内预留轨道位置，运送设备时再铺设临时轨道。两趟排水管经管子道、沿副暗斜井敷设至+903m水平运输大巷。2、+840m水平水仓在+840m设主、副水仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。其中主水仓长度36m，半圆拱断面，料石砌碹或锚喷支护，净断面5.14m2，有效容量185m3；副水仓长度32m，半圆拱断面，锚喷或砌碹支护，净断面积5.14m2，有效容量165m3。主副水仓的有效总容量350m3大于8h的正常涌水量，满足煤矿安全规程要求。为利于泥砂沉淀和清理，安设一台清理水仓的小绞车，在进水巷设一组沉淀池，可以交替清理池内泥砂。B、带区排水设备选择：一)基础参数1、设计依据1）矿井设计生产能力：90kt/a；2）排水方式：机械排水；3）排水高度：二带区63m（+840m+903m）；四带区70m（+770m+840m）；4）涌水量：预计二、四带区均为正常涌水量18.0m3/h，最大涌水量33.7m3/h；5）矿井水性为中性。二) 初选水泵二带区和四带区的基础参数基本相同，以四带区为依据计算选型。1、工作水泵必须的排水能力1）正常涌水时,投入工作的水泵的排水能力，能在20小时内排完24小时的正常涌水量，即： QB/qz=18=21.6m3/h2）最大涌水时，工作水泵与备用水泵的总能力，能在20小时内排完24小时的最大涌水量，即：QBmax/qmax=33.7=40.4m3/h2、管道选择及管径计算根据计算出的带区正常和最大涌水量，试选MD25-30型排水泵。该型水泵额定流量为25m3/h，额定效率62%。排水管内径计算： Dp9= =0.0626（m）=63（）自标准GB/T8163-1987查得，选外径Dp=76mm，壁厚3mm的无缝钢管试算，此时内径Dp=7623=70mm，所需壁厚为： =0.199（）=2.0mm。经计算3.0mm2.0mm符合要求。确定选用D763.0（）的热轧无缝钢管为排水管。为降低流速，取得较大的吸水高度，吸水管选用D1024（）的热轧无缝钢管。3、必须的扬程1）排水管路和吸水管路沿程水头损失为：根据公式：H损=（1）排水管路的沿程水头损失为：H排损=19.53（m）（2）吸水管路的沿程水头损失为：H吸损0.098（m）2）其他配件的局部沿程水头损失为：排水配件包括：1个底阀、3个900的弯头、2个闸板阀、1个逆止阀、1个转弯流三通、2个直流三通和2个25的弯头。H局损=（7.6+30.294+20.26+11.7+11.5+20.7+20.294）1.58（m）3）总的扬程损失为：H总损=1.7（H排损+H吸损+H局损）=1.7（19.53+0.098+1.58）=36.05（m）4）水泵必须产生的扬程：H必=H排+H吸+H总损=70+5+36.05=111.05（m）4、预选水泵型式根据计算出QB、QBmax、HB值，预选MD25-304型排水泵。该型水泵电动机功率18.5kW，额定流量为25m3/h，额定扬程为120m，额定效率62%。水泵的级数：=111.05/32.2=3.45， 取4级。5、校验水泵稳定性 故；750.9120=108所选水泵的稳定性满足要求6、验算排水能力1）管路局部阻力系数（1）吸水管路的局部阻力系数为：吸水管路设置有：1个底阀、1个900的弯头。x=17.6+10.294=7.894（2）排水管路的局部阻力系数为：排水管路设置有：2个900的弯头、2个闸板阀、2个逆止阀、1个转弯流三通、2个直流三通和2个25的弯头。p20.29420.2621.711.520.720.2947.572）管路阻力损失系数871217（s2/m5）0.067（h2/m5）3）计算管路特性根据计算，新管特性和挂垢后的管路特性方程分别为：H1Hc+RQ2=700.067Q2H2Hc+1.7RQ2=630.114Q24）水泵工况点根据水泵流量范围，选取流量值，计算出排水所需扬程如表7-2-2：表7-2-2水泵排水扬程计算表Q，m3/h010203040H新，m7076.796.8130.3177.2H垢，m7081.4115.6172.6252.4参照水泵的流量范围，选取流量值，利用得到的数据绘制管路特性曲线，如图7-2-2。图7-2-2 水泵特性曲线图5）确定工况在水泵工作初期，工况点为单台泵与一条管路特性的交点。如图2-6-3-2所示，图中的M1点即所求。该点工况参数为QM127m3/h，HM1116m，N114.1kW，M161.5%。在水管挂垢后，水泵运行工况点为单台泵与一条管路特性的交点。如图2-6-3-2所示，图中的M2点即所求。该点工况参数为QM223.0m3/h，HM2125.2m，N213.2kW，M260.5%。6）吸水高度的计算1.08（m/s）=0.32（m）5.62（m）取Hx5m，符合要求。M1、M2均位于工业利用区的合理使用范围内，符合经济性要求。7、水泵台数在带区工作面设置2台同型号水泵，1台工作，1台检修备用。三）管道布置沿工作面运输巷敷设两趟排水管路，一趟工作，一趟备用。四）验算排水能力1、正常涌水量时，水泵每天工作小时数：初期：（正常涌水时1台工作）TZ16h20h 管子挂垢后：（正常涌水时选择用1台）TZ18.8h20h 2、最大涌水量时，水泵每天工作小时数：初期：（最大涌水时选择用2台）Tmax15.0h20h 管子挂垢后: （最大涌水时选择用2台）Tmax17.6h20h 经验算，带区排水设备正常涌水时期1台水泵工作，最大涌水时期2台水泵工作。无论初期或管子挂垢后每昼夜的排水时间均未超过20h，符合煤矿安全规程第278条的规定。2、验算电动机容量根据工况参数计算电动机必须的容量为：初期： 14.1（kW）18.5kW，符合要求。管子挂垢后： 13.2（kW）18.5kW，符合要求。根据上述QB、QBmax、HB值，二带区和四带区排水设备均选MD25-304型排水泵。该水泵配套电动机功率18.5kW，额定流量25m3/h，额定扬程120m，额定效率62%，满足下山带区排水要求。业主在建设和实际生产过程中，应随时观测涌水量变化情况，根据变化结果及时调整排水设备。排水管沿工作面运输机巷敷设两趟，排水设备采用双电源供电，电源沿运输机巷敷设。五）带区水泵房及水仓：带区正常涌水量18m3/h，最大涌水量33.7m3/h,带区采用临时机械排水。设计在带区工作面运输巷设临时排水泵房和储水窝，水窝规格：17.5m5.14m290m3，水仓的有效总容量90m3，大于4h的正常涌水量，满足煤矿安全规程要求。7.2.6.4水泵运行方式1、充水方式设计采用无底阀排水，利用排水管（或消防水管）内已有的高压水，经射流泵产生负压，排出水泵吸水室内的空气，在大气压的作用下吸水室充满水后，关闭真空射流泵起动水泵，直至完成起动过程。当需要调节水泵的流量时，调节阀门的开度来控制流量的大小。2、起动和调节方式水泵电机功率较小，采用矿用隔爆磁力起动器直接控制，出水管路逆止阀和闸板阀上安设旁通管回水起动，安设闸板阀调节排水量。3、防水力冲击方式排水系统为防止水力冲击，在水泵出水口的排水管路上设置缓冲式逆止阀。防止水泵突然停转时排水管路上的水压对水泵造成水锤现象，造成冲击损坏水泵。4、管路敷设和运行方式沿副暗斜井敷设两趟排水管道，一趟工作，一趟备用。两趟管路间在水泵房设联络管，联络管和排水管路均安设闸阀，管路采用并联运行方式，管路下端出口设置逆止阀。7.2.6.5水泵房及设备的设置要求1、在+840m水平水泵房安装3台水泵，并在泵房内另预留一台安装水泵的位置。2、在+840m水平水泵房沿副暗斜井敷设两趟排水管道，一趟工作，一趟备用。3、水泵房的排水设备采用两回路电源线路供电，一回工作，另一回带电备用，以保证矿井排水设备供电的持续稳定、安全可靠。并达到能够同时开动工作水泵和备用水泵的要求。4、设主、副水仓。主、副水仓的有效容量能容纳8h的正常涌水量。空仓容量必须经常保持总容量的50%以上。5、水仓进口应设置箅子和沉淀池。水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。6、水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。7、井筒施工过程中，在永久排水系统形成之前，各施工区必须设置临时排水系统，并保证有足够的排水能力。8、泵房与水仓的连接通道，设置可靠的控制闸门。2.6.7 排水设备设施选型合理性和运行安全、可靠性分析1、+840m主排水泵房选用3台100D-166型排水泵，1台工作，1台备用，1台检修；带区工作面设置2台MD25-304型排水泵，1台工作，1台检修备用。正常涌水时期1台水泵工作，最大涌水时期2台泵工作。无论初期或管子挂垢后每昼夜的排水时间均未超过20h，符合煤矿安全规程第278条的规定，保证了矿井的安全生产。2、排水设备采用双回路电源供电，一回工作，另一回带电备用。当一回出现故障或检修停止供电时，另一回能保证排水设备的正常供电，从而保证了排水设备供电的可靠性。3、排水设备敷设两趟排水管，其中一趟工作，一趟备用，并能配合水泵在规定时间内排完矿井涌水，符合煤矿安全规程的规定。4、水泵及排水管淤积结垢前的轴功率小于水泵配置的电动机功率的额定功率，满足需要。5、水泵及排水管淤积结垢前的运行工况点位于最高效率点的右侧，且运行在高效区，水泵运行安全可靠。6、水泵房内配水井加设防护栏，水泵联轴器设防护罩，保证运行的安全性。7、排水泵选用隔爆型电动机，采用防爆型电磁启动设备，照明采用防爆型节能灯，提高了运行的安全性。8、水泵房安全出口设置符合规定，并在水泵房内装设与矿调度室直接联系的电话，能够及时反映情况接受信息，为安全运行提供了较好的联系通道。2.7 地表水及水体防治水措施2.7.1 设计依据1、地形、水系及汇水面积峨眉山市高桥镇顺达煤矿地貌主要表征为构造剥蚀的复式山坡。矿区内总体地形为南高北低，矿区中部南侧山脊最高海拔+1232.4m，最低为矿区北西角刘沟谷海拔标高+890m，相对高差为342.4m；在靠近山顶局部地段地形陡峭，沿山坡宽缓地带有少量的耕地，其余均为山坡，仅有少量旱地，大多为荒坡、荒地，植被较发育，多为灌木丛和树木。总体而论矿区自然斜坡稳定性较好。矿区范围内地表无水库、堰塘等常年水体，矿区地表水系为位于矿区北部的石房沟，呈近南北向的石房沟自南而北从矿区东侧流过，在高坎注入呈北东东向的临江河，临江河经高桥、罗目、九里等镇，在乐山市汇入岷江。2、防洪标准及防洪坝墙设计频率（1）井口及工业场地附近无大的地表水体，仅为季节性冲沟流经。据实测沟谷流量较小，汇水面积不大。根据煤炭工业小型矿井设计规范规定，井口防洪设计标高按设计频率100年计算水位加安全高度计算，并以校核标准300年进行校验，按二者大值确定；工业场地防洪设计标高按设计频率100年计算水位加安全高度确定。（2）为防止在雨季洪涝通过井口及工业场地灌入井下，危及矿井安全，设计在各井口及工业场地附近四周均设置的截水沟；考虑工业场地上方汇水面积不大，防洪设计标准按25年设计。3、开采塌陷、裂隙对地表水系和降雨渗漏的影响本矿井煤层埋藏较浅，矿井开采后有可能形成采空区冒落带、裂隙带，这些裂隙与地表裂隙连通，大气降雨将沿着地表裂隙、采空区裂隙与冒落带沟通渗入矿井； 随着开采面积的扩大和时间的延续，对地表水系的影响也将增强，导致山泉水的疏干，使矿井排水量增大。雨季时应加强排水工作。2.7.2 地表水防治工程及装备1、主井口及工业场地附近无大的地表水体，仅有季节性冲沟流经工业广场北东翼。根据煤炭工业小型矿井设计规范规定，井口及工业场地防洪设计标高按设计频率1100计算水位加安全高度来计算，井口设计高程以1300防洪标准进行校核，取二者最大值。根据矿方提供的资料，井口及工业场地附近的冲沟最高洪水位为+878.2m；本矿井地处山区，安全高度取1.0m；防洪设计高程为+889.2m。主井口设计标高为+903m，按设计频率100年计算水位加安全高度，主井口设计高程高于防洪设计高程13.8m；按300年进行校验，能满足防洪要求，取二者最大值为+903m。工业场地采用台阶式布置，最低设计