煤矿防治水中长期计划.doc

山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司煤矿防治水中长期规划 二一一年九月目 录前 言- 2 -第一章 井田概况及开发现状- 3 -第一节 井田地理概况- 3 -第二节 井田开发现状- 4 -第二章 矿井水文地质的基本情况- 8 -第一节 矿井水文地质概况- 8 -第二节 井下排水设施- 13 -第三章 矿井充水因素分析- 23 -第四章 矿井主要水害及治理方案- 26 -第一节 矿井发生突水的原因分析- 26 -第二节 矿井水防治的整体规划- 28 -第三节 井下水害治理方案- 33 -第五章 实施计划及预期效果- 40 -第一节 项目实施计划- 40 -第二节 项目实施后的预期效果- 41 -前 言矿井水灾是煤矿常见的一种灾害。随着煤矿企业重组整合工作进一步深入，矿井水害成为继瓦斯事故后影响煤矿安全生产的另一主要灾害。 为了贯彻落实好煤矿安全规程、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知、国家煤监局出台的煤矿防治水规定和省政府出台的“十二条”规定，杜绝水害事故的发生，保障从业人员生命及财产的安全，特结合我矿的水文地质情况，坚持“预防为主，防治结合”的方针，按照当前与长远、局部与整体、地面与井下、防治与利用相结合的原则，根据不同的水文地质条件，制定“探、防、堵、截、排”等相应的措施。因此编制地质防治水中长期规划是非常必要的。 同时要在整体规划的基础上，根据轻重缓急，抓好防治水工作，要严格检查，堵塞漏洞，防患于未然，确保整个防治水工作按计划有条不紊地进行，使防治水规划落到实处，水害得到有效防治。 第一章 井田概况及开发现状第一节 井田地理概况一、地理位置 本井田位于娄烦县城北赤土壑、辽庄、新舍科一线以北，行政区划隶属静游镇，其井田地理坐标为：东经11142471114524，北纬380935381152。二、地形地貌 井田位于吕梁山脉的东麓，地表呈侵蚀中山地貌，井田内地势总体为北高南低，最高点位于井田西部边缘，标高为1384.0m，最低点位于井田东南角的龙泉河谷，标高为1215.2m，最大相对高差168.8m。三、交通条件 该矿北距岚县县城约14km，南距娄烦县城约11km，东南距古交市约48km，乡级柏油路通过本井田，东距太（原）岚（县）公路约4km。交通比较方便。四、河流水系 井田内河流不发育，黄土冲沟发育，主沟多沿北东向发育，支沟一般为北西向和南东向，井田南部有龙泉河自西向东流过，在雨季汇集沿途冲沟内洪水向东排入汾河，天旱时一般干涸。五、气象 本区属大陆性半干旱气候，夏季短而燥热，冬季长而寒冷。平均年降雨量为464.3mm，雨水少，且降水量集中在7、8、9月份。年蒸发量平均为1762.1mm，为降水量的近4倍。年平均气温为8.3，最高气温为36.4，最低气温为-30.5，每年10月底结冰，翌年3月底解冻，冰冻期为160天以上。最大冻土深度0.851.17m。全年主导风向为东南风（夏季），其次为西北风（冬季），最大风速16m/s，平均风速为2.1m/s，风力一般为5级，最大可达8级。根据山西省地震局资料，本区历史上未发生过强震，据GB18306-2001“中国地震动参数区划图”本区抗震设防烈度7度，地震加速度值为0.10g。第二节 井田开发现状本矿在本次兼并重组整合中属单独保留矿井，其前身为山西珠烽煤业有限公司。2006年度山西省煤炭资源整合和有偿使用工作领导组办公室以晋煤整合办核2006 64号文件对太原市人民政府并政函（2006）29号文件上报的娄烦县煤炭资源整合和有偿使用方案的批复，把娄烦县静游镇安子湾煤矿、静游镇常胜窑煤矿和山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿以及部分空白资源区进行资源整合，整合后矿井由山西省工商行政管理局核准为山西珠烽煤业有限公司，批准生产能力0.9Mt/a，矿井整合后一直未进行施工和生产。2008年1月山西省煤炭工业局以晋煤行发200858号文件文关于批准太原市李家楼煤矿等16座矿井进行机械化升级改造的通知，批准该矿为机械化采煤升级改造矿井，批准能力为0.9Mt/a，本矿编制过0.9Mt/a机械化升级改造可研报告和初步设计，但均未获得有管部门批准。此过程中本矿也一直未进行建设生产。2009年8月，山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发200927号文件关于太原市娄烦县煤矿企业兼并重组整合方案的批复，单独保留原山西珠烽煤业有限公司，生产能力由0.9Mt/a提升至1.2Mt/a。2009年12月11日山西省国土资源厅为其换发采矿许可证，证号：C1400002009121220051702。山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司原各矿井分布情况及周边矿井详见图1-2-1，2006年整合前各煤矿情况叙述如下：1、辽海煤矿：辽海煤矿始建于1989年，2001年投产，批采煤层为4、7、9号煤层，面积3.9170km2，生产能力3万t/a，斜井开拓，现采9号煤层，4、7号煤层未开采，9号煤层采空面积为58.625k(m2)。该矿2005年7月更换采矿许可证，证号1400000530599，有效期至2007年7月，2002年12月更换生产许可证，证号X040108019Y1G1，有效期至2004年8月30日。2006年该矿已关闭。2、安子湾煤矿：安子湾煤矿始建于1984年，1986年建成投产，批采9号煤层，面积0.4920km2，生产能力3万t/a，斜井开拓，现采9号煤层，9号煤层采空面积为103.65k(m2)，邻矿开采破坏面积48.685 k(m2)。该矿2003年7月更换采矿许可证，证号1400000330717，有效期至2006年7月，2004年7月更换生产许可证，证号为X040108003Y1G1，有效期至2005年12月30日。2006年该矿已关闭3、常胜窑煤矿：常胜窑煤矿始建于1987年，1997年建成投产，批采9号煤层，面积0.3932km2，生产能力3万t/a，现采9号煤层，9号煤层采空面积为87.91k(m2)（绝大部分在古窑破坏区开采）。该矿2003年10月更换采矿许可证，证号1400000331150，有效期至2006年10月，2004年7月更换生产许可证，证号为X040108025Y1G1，有效期至2005年12月30日。2006年该矿已关闭本矿井井田西部为岚县更生煤业有限责任公司（原岚县地方国营侯家岩煤矿附属二矿），东南为马家岩煤矿，东南部属太原煤气化龙泉矿井，东北部为山西焦炭葛铺煤矿煤（见图1-2-1）。现将周边各煤矿叙述如下：1、岚县更生煤业有限责任公司：井田面积0.5154km2,批采4、9号煤层，核定生产能力15万t/a，现采9号煤层，4号煤层基本采空，矿井涌水量250300m3/d。斜井开拓，倾斜壁式采煤，低瓦斯矿井。与本矿原安子湾煤矿北界相邻处有4、9号煤采空区。2、山西煤炭运销集团马家岩煤业有限公司依据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件关于太原市娄烦县煤矿企业兼并重组整合方案的批复（晋煤重组办发【2009】27号），山西煤炭运销集团马家岩煤业有限公司为单独保留煤矿，井田面积为3.867km2，批准开采4-9号煤层，生产规模为90万t/a。马家岩煤矿(原名)的开采历史较久，在抗日战争时期日本侵略者就在此进行过开采。1953年公私合营后改造成县营煤矿，1974年开始建设新井扩大开采，1996年与邻近的新舍科煤矿、永盛煤矿合并进行改扩建，保留两个生产井口（马家岩坑口和新舍科坑口），设计生产能力30万t/a，实际生产能力15万t/a。2006年为响应国家“资源整合、优化结构、联合改造、淘汰落后、关小上大的指导方针”，山西省煤炭资源整合和有偿使用工作领导组签发“晋煤整合办200664号文件”，文件明确规定马家岩煤矿关闭新舍科坑口并割让南部部分资源给山西顺昌煤业有限公司整合。与本井田无越界开采现象。3、太原煤气化龙泉矿井太原煤气化龙泉矿井井田面积35.23km2，批采4、7、9号煤层，生产能力500万t/a，现采4号煤层，矿井涌水量763212648m3/d。斜立井混合开拓，倾斜壁式采煤，高瓦斯矿井。根据矿方提供的资料和岚县国土资源局提供的资料，西部邻矿更生煤业有限公司与本矿原安子湾煤矿在9号煤层贯通，岚县国土资源局提供的资料也显示该矿对本矿已形成越界开采。第二章 矿井水文地质的基本情况第一节 矿井水文地质概况 一、矿井水文地质类型（一）区域水文地质本井田位于宁武静乐盆地的南部。该盆地为吕梁山脉中的芦芽山与云中山之间的山间小型盆地。山脉走向为北东向，盆地也呈北东向延展，北东部狭窄，为中低山侵蚀地貌，地形切割复杂，冲沟发育；西南部较开阔，大面积为黄土覆盖，为低山丘陵地貌，地形较平缓。本区为汾河发源地，汾河由北向南横穿本区中部。两侧较大冲沟和河流（如岚河、龙泉河）均为汾河水系。区域性主要含水层有奥陶系中统碳酸盐岩类、石炭系上统及二叠系碎屑岩类，第三系和第四系松散岩类等。其中奥陶系灰岩为主要含水层。奥陶系中统灰岩含水层含水性与岩溶发育程度有关，在盆地东北部及西南部大面积裸露，接受大气降水补给，盆地中部深埋形成径流区，东南隅下静游一带沿汾河为排泄区，有泉水溢出，含水性强。本区为大陆性半干旱气候，蒸发量大于降水量的4倍以上，地下水的补给有限，致使奥灰以上各含水层发育不均匀，含水性变化较大，一般含水性较弱，而位于较大河床两侧的第四系砂砾层局部含水性较丰，成为当地居民主要用水水源。（二）井田水文地质条件井田为黄土高原的低山丘陵区，新生界覆盖面积大，仅沟谷中有零星的基岩出露。1、地表水井田内主干冲沟沿北东方向发育，次一级冲沟为北西向和南东向，井田北、中部冲沟多由主干冲沟向北东汇入岚河，南部冲沟大多向南汇入龙泉河，龙泉河位于井田南部，流向由西向东，其上游可见细小泉水，流经奥陶系灰岩地段便渗入地下补给地下水，进入煤田之后由第三、四系泉水补给形成溪流向岚河排泄。由于第三、四系泉水受大气降水影响呈季节性补给，龙泉河在雨季时有溪流或洪流通过，旱季时一般干涸。据汾河水库管理局提供信息，龙泉河多年平均流量0.6m3/s,最大洪峰流量120m3/s(1960年)。岚河、龙泉河最终均汇入汾河。2、含水层据龙泉精查勘探区资料，将井田含水层自上而下叙述如下：（1）第三、四系砂、砾孔隙、基岩风化裂隙带含水层该含水层主要分布在龙泉河河床及两岸阶地，与基岩风化带直接接触，风化带厚度为2030m，透水性较好。岩性主要为砂砾及卵石为主，岩屑及次生黄土杂于其中，地下水埋深011.60m，水位标高11201232.4m，水位变化幅度0.42.01m，受地表水和地下水的双重补给，单位涌水量q=1.1-3.9L/s.m，k=18.26-57.89m/d，属中等富水的含水层，水质类型为HCO3-Mg-Ca或HCO3-Ca-Na型，PH值7.3-8.42，总硬度3.025.77mg/L。（2）二叠系石盒子组砂岩裂隙含水岩组该含水岩组为厚层状中、粗砂岩，覆盖于第三系和第四系表土层下，此层水量甚小。据235号孔抽水试验，单位涌水量为0.115L/s.m。渗透系数为0.52m/d。（3）二叠系下统山西组砂岩裂隙含水岩组该含水岩组为34层中、粗砂岩，彼此被隔水层分开，由简易水文观测分析，其富水带小而孤立。据235号抽水试验证明，含水很少，单位涌水量为0.02L/s.m，渗透系数为0.152m/d，静止水位标高为1163.34m。水质类型为HCO3-SO4-Ca-Mg型，矿化度为0.397mg/L，总硬度为6.9mg/L，PH值为7.7。（4）石炭系上统太原组砂岩、石灰岩裂隙岩溶含水岩组该裂隙岩溶含水岩组为L1、L2、L3灰岩，以L2灰岩最为稳定，厚度为2.066.80m，L3灰岩厚度为0.306.70m，L1灰岩较薄，砂岩裂隙含水层为太原组上部厚层状K3中、粗砂岩，局部为砂砾岩，厚度019.23m，一般510m，该含水层组在浅部受风化影响，裂隙及岩溶发育，235号孔抽水试验，涌水量很小，流量为0.00490.0178L/s，LB-3号孔单位涌水量0.062L/s.m，渗透系数0.073m/d。水质类型为HCO3SO4-CaMg型，总硬度为0.2749mg/L。太原组上部砂岩裂隙水据235号抽水试验，单位涌水量甚微，渗透系数为0.00091m/d，水位标高为1191.19m。（5）奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水岩组含水岩组为马家沟组，其底部角砾状灰岩夹石膏层可视作隔水层，该隔水层之上为厚层状石灰岩，岩溶裂隙较发育。其补给区位于勘探区西部的梁家庄、盖家庄、城东沟一带，面积约100km2，基岩大面积裸露，地下水呈潜水赋存。排泄区为下静游一带汾河河谷，以群泉形式排泄，涌水量0.81.39m3/s，排泄高程11171122.7m。迳流区位于马家岩、龙泉、下静游、任家沟一带，长达10km。岩溶裂隙承压水由西向东运动，水力坡度12.7。本井田为迳流区，顺层向东南径流。2006年148队在井田东部外施工有LB-3水文孔（X=4227150.00 Y=19568563.72 H=1178.00），孔深868.21m，奥陶系钻进210.04m水位埋深51.56m，静止水位标高1126.44m，峰峰组与上马家沟组混合抽水试验单位涌水量0.103L/s.m，渗透系数0.144m/d，水样分析属HCO3-K+Na和SO4SCO3-Ca型水，矿化度0.45g/L。根据该水文孔资料和井田东部界外510m的235号钻孔奥灰水位观测结果（奥灰水位标高1131.81m）结合区域奥灰水迳流方向和水力坡度，推测井田内奥灰水位标高约1133.01144.0m。据龙泉精查报告资料，水质类型为HCO3SO4-CaKNa型，矿化度为0.3410.516g/L，总硬度为4.678.9毫克当量，PH值为7.47.85。3、隔水层（1）本溪组隔水层太原组9号煤层下至本溪组底部主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩等组成，夹不稳定薄煤线，厚度为5070m，是奥陶系中统岩溶水与太原组砂岩裂隙水和石灰岩裂隙岩溶水间的良好隔水层。（2）石炭系太原组和二叠系山西组层间隔水层本隔水层由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。分布于各层石灰岩和各层砂岩含水层之间，单层厚度为数米至数十米。构成平行复合结构，起到层间隔水作用。（三）矿井涌水量预算三个参与整合的矿井均未对历年涌水量进行过统计，据2004年三矿的资源储量检测报告及资源储量核查报告，三个参与整合矿井均开采9号煤层，矿井涌水多来自顶板淋水，原辽海煤矿、安子湾煤矿和常胜窑煤矿正常井下涌水量分别为20、100、100m3/d，雨季稍大。由于矿井现采区基本不受奥灰水充水影响，而上覆含水层多属弱含水层，矿井涌水量除与季节有关外，主要与煤层顶板悬露面积有关，而顶板悬露面积与煤层的生产能力有紧密的线性关系，故采用类比法预计矿井涌水量。原三矿生产能力之和为9万t左右，正常涌水量之和为220m3/d，最大涌水量280m3/d，矿井进行机械化升级改造后生产能力将达到0.90Mt/a，预计正常涌水量为2200m3/d，最大涌水量为2800m3/d，本次兼并重组到生产能力1.2Mt/a时，预计正常涌水量为2930m3/d，最大涌水量为3730m3/d，即正常涌水量为122m3/h，最大涌水量为155m3/h。考虑到矿井消防洒水及黄泥灌浆析出水量，预计达产时矿井正常涌水量为130m3/h，最大涌水量为170m3/h。第二节 井下排水设施一、主排水系统根据初步设计，本矿井在主斜井井底设井下主水泵房，担负矿井全部排水任务，由井下主水泵房排水设备将井下涌水排至地面矿井水处理站。主排水管路沿主斜井井筒敷设。（一）设计依据矿井涌水量：正常涌水量 130m3/h最大涌水量 170m3/h主斜井井筒特征：井口标高 +1240.0m 井下水处理站标高 +1230.0m井底标高 +1090.5m井筒倾角 21井筒斜长 413.5m井筒垂深 149.5m地面工业场地主斜井井口至矿井水处理站距离150m。（二）排水设备选用MD280435型矿用排水泵3台，1台泵工作，1台泵备用，1台泵检修。选用D2196排水管路2趟，正常涌水及最大涌水时均为1趟工作，1趟备用。MD280-435型矿用排水泵技术参数：额定流量Qe280m3/h，水泵额定扬程He215m，水泵必须气蚀余量(NPSH)r5.0m，水泵效率0.74，水泵额定转速n1480rpm。水泵配套YB型矿用隔爆型电动机：额定电压10kV，额定功率280kW，4极。表7.31 井下主排水设备方案比较表内 容方案一（推荐）方案二水泵型 号MD280435MD155307台 数35电动机电 压（kV）100.66功 率（kW）280160转 速（r/min）14801480水泵工况点参 数新管期管淤积期新管期管淤积期流 量（m3/h）299.6266.5321.4263.2扬 程（m）201.97215.48187.23190.21效 率(%)72747072轴功率(kW)245.22226.43243.86202.88排水能力正 常涌水量运行台数（台）12排水时间（h）10.4111.719.7111.85最 大涌水量运行台数（台）12排水时间（h）13.6215.3112.6915.502排水管路规 格（mm）D2196D2458工作趟数 (趟)正常涌水量1111最大涌水量1111总 趟 数 (趟)23吨水百米电耗（kWh/t100m）0.4050.3940.3940.417年排水电耗（kWh/a）98.3104102.110493.710490.9104（三）推荐方案的设备选型计算1、排水设备必需排水能力计算水泵所必需的排水能力：正常涌水量时：Qx1.2Q正常156m3/h 最大涌水量时：Qxmax1.2Q最大204m3/h 水泵必需扬程估算：Hk(Hg+Hx)193.2m2、水泵选型据排水设备必需排水能力，选用MD280435型矿用排水泵，技术参数：额定流量Qe280m3/h，水泵额定扬程He215m，水泵必须气蚀余量(NPSH)r5.0m，水泵效率0.74，水泵额定转速n1480 r/min。3、排水管路阻力系数取吸水管径 Dx=250 mm，排水管径 Dp=200 mm排水管路阻力系数（单级）新管期：R1 9.132105管路淤积期：R2 1.5351044、水泵运行工况点的确定排水管路特性曲线方程（单级）：新管期：H1 319.132105Q2管路淤积期：H2 311.535104Q2排水管路特性曲线见图7.3-1，根据排水管路特性曲线方程及水泵特性曲线，水泵运行工况点参数见表7.3-2。表7.32 水泵运行工况点参数表项 目流量(m3/h)扬 程（m）必须气蚀量 (NPSH)r（m）效 率(%)计算轴功率（kW）新 管 期 M1299.6201.974.872245.22管淤积期 M2266.5215.484.274226.435、电动机选择计算电动机计算容量：N 新管期： N1245.22kW管路淤积期：N2226.43kW水泵配套YB型矿用隔爆型电动机：额定电压10kV，额定功率280kW，额定转速1480r/m。6、排水管路壁厚计算及吸、排水管路选择排水管路壁厚计算排水管壁厚计算；故排水管路2196mm无缝钢管两趟满足要求。排水管路沿主斜井井筒敷设。根据计算，排水管壁厚取6mm，排水管路选用2196mm无缝钢管，共2趟，1趟工作，1趟备用，在泵房、管子道内采用法兰连接，在主斜井井筒中在符合规程允许情况下采用套管焊接。水泵吸水管选用2736mm无缝钢管。水泵采用无底阀排水系统，水泵的灌注引水方式采用SBS型气水两用喷射泵，以排水管路中的压力水为动力源，同时以消防洒水为备用动力源。主排水泵房管路系统见图7.32。7、吸水高度Hs校验式中：H水泵安装地点的大气压力水头，H=9.2m(泵房标高+1090.5m)。hsf吸水管的阻力损失。vx吸水管的流速H0矿水的饱和蒸汽压力，按t=10计，H0=0.12m。c水泵底座高于泵房地坪120mm。h0水泵轴心高480mm。(NPSH)r汽蚀余量4.8m。吸水高度取Hx=3.5m满足要求。8、排水能力校验T 正常涌水量时排水能力：正常涌水量时，1台泵工作，n1新管期排水时间： T110.41h，管淤积期排水时间： T213.62h最大涌水量时，1台泵工作，n1新管期排水时间： T111.71h管淤积期排水时间： T215.31h9、电耗计算年电耗（按每年正常涌水300天，最大涌水65天计算）：E 新管期： E1983.16103kWh 管路淤积期： E21020.58103kWh吨水百米电耗：Edb 新管期： E db10.405kWh/t100m 管路淤积期： E db20.394kWh/t100m（四）附属设施在泵房内设固定起重梁。用于设备检修。（五）主排水泵房配电及控制主水泵房三台水泵电动机10kV供电电源，由主变电所直配；排水自动化装置660V供电电源引自井下主变电所。主排水系统设ZPZ15/660-3型自动化排水装置一套，该装置实现水泵房排水设施的自动化运行和基本运行参数的检测和地面远程控制。二、采区排水设备井田中部设采区泵房，采区涌水经辅助运输大巷排至主水仓。（一）设计依据采区正常涌水量：100m3/h采区最大涌水量：120m3/h排水垂高190m排水距离1480m（二）主排水设备选型1、设计计算所需工作水泵最小排水能力：采区正常涌水量时： 1.2100=120m3/h采区最大涌水量时： 1.2120=144m3/h2、水泵选型为较好适应井下水质状况，有效延长水泵使用寿命，煤采区排水泵选用MD155-308型矿用耐腐蚀多级离心式水泵三台。3、排水管路校验 矿井现敷设2196mm无缝钢管两趟。排水管壁厚计算；故排水管路2196mm无缝钢管两趟满足要求。排水系统单级运行特性方程：排水管路运行初期： Hc=24.26+0.000129Q2m排水管路淤积后： Hc=24.26+0.000216Q2m依据选用水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线，确定每台水泵工况如下：水泵特性曲线和排水系统管网特性曲线见图7-3-2。排水管路运行初期：流量180.7m3/h，扬程227.76m，效率75%，排水管路流速1.55m/s，轴功率159.9kW，年排水电耗80.3104kWh/a。排水管路淤积后：流量163.5m3/h，扬程239.9m，效率76%，排水管路流速1.40m/s，轴功率150.7kW，年排水电耗83.6104kWh/a。 水泵配YB2型 660V n0=1500r/min 185kW隔爆电动机驱动。 采区正常及最大涌水量时，均为三台排水泵一台工作，一台备用，一台检修。水泵房按三台水泵两趟管路布置，采区正常及最大涌水量时一趟管路工作，一趟备用。排水管路运行初期水泵昼夜工作时间：采区正常涌水量时13.28h，采区最大涌水量时15.94h；排水管路淤积后水泵昼夜工作时间：采区正常涌水量时14.68h，采区最大涌水量时17.62h。（三）采区排水泵房及附属设施采区排水泵房按三台水泵两趟排水管路布置。水泵采用喷射泵无底阀启动方式，选用SBS型喷射泵（总成）三套，喷射泵以排水管路压力水为动力源，以井下洒水管压力水作为备用动力源。水泵房配水井安设PXW-400型配水闸阀，配水闸阀直径DN400。（四）井田中部采区排水泵房配电及控制采区水泵房三台水泵电动机660V供电电源引自井下主变电所，水泵房内设配电室选用三台KBZ-400/660矿用隔爆型真空馈电开关和三台QJZ-400/660矿用隔爆型真空电磁起动器实现水泵的起停控制。三、强排水设备根据本矿井水文地质条件，按照煤矿安全规程第273条规定，采区排水除设计正常排水系统外另增设强排水系统，即在采区排水泵房设置潜水泵经辅助运输大巷直排至主水仓。排水垂高190m；排水距离1480m。1、设计依据（1）采区最大涌水量Qkmax120m3/h。（2）垂深190m；排水距离1480m。2、设计选型（1）水泵所必须的排水能力Q大=120m3/hH=1.3（10+190）=260m3、水泵及电动机选择（1）排水管路校验排水管壁厚计算；故排水管路2196mm无缝钢管一趟满足要求。根据设计计算所需工作水泵流量、垂高和排水距离等条件，设备预选BQS200-308-260型矿用隔爆型潜水电泵一台。以YBQS系列 2极 10kV 260kW电动机驱动。敷设2196排水管一趟直排至主水仓。（2）水泵运行工况点水泵初期运行时的单级性能曲线方程：HHt/n+RQ2=24.26+0.000127 Q2水泵后期运行时的单级性能曲线方程：HHt/n+kfRQ224.26+0.000214Q2根据管网特性确定的主排水泵运行工况点参数见图7-3-3：初期：QM1203.1m3/h，HM1235.95m，M175，电动机计算功率NM1186.43kW。后期（管路积垢后）：QM2184.2m3/h，HM2252.03m，M274，电动机计算功率NM2183.05kW。 （3）水泵运行时间矿井最大涌水时，排水时间：初期14.18h，后期15.64h。4、水泵的供电及控制强排水泵驱动电动机10kV电源由矿井井下主变电所10kV母线直配，配电开关柜装设综合保护装置。第三章 矿井充水因素分析一、矿井充水因素分析及水害防治措施1、矿井充水因素井田内对矿井的充水因素较多，主要为煤层顶板以上含水层、地表水、老窑水及奥灰水。原辽海煤矿、常胜窑煤矿井口位置较低，与龙泉河最高洪水位相差无几，在遇特大洪水时有淹井可能。4号煤层直接充水含水层为山西组砂岩裂隙孔隙含水层，7、9号煤层直接充水含水层为太原组岩溶裂隙含水层，一般情况下（除煤层露头附近浅埋区），由于此两含水层富水性均弱，补给条件差，因此对矿井生产影响不大，但煤层浅埋区即露头附近该含水层富水性有所增强且有可能沟通第三、四系潜水含水层，故对4、7、9号煤层的开采产生一定的影响。经采用经验公式HC=（34）M、Hf=+5.1计算，4号煤层采用采全高开采后，煤层上部最大冒落带高度为26m，最大导水裂隙带高度为176m ，9号煤层采用采全高开采后，煤层上部最大冒落带高度为45m，最大导水裂隙带高度为300m ，据此数据在井田西部4、9号煤层的开采将沟通地表水对矿井涌水产生影响。奥陶系岩溶含水层为间接充水含水层，此含水层富水性强，水位标高大约为11331144m，井田煤层东北大部分低于此高度，为承压区，最低处位于井田北部，标高710m，底板隔水层承压水头最大494m，9号煤层与奥陶系地层之间隔水层厚度约60m，采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度，取经验值17m，突水系数为0.113Pa/m，处于煤炭工业技术政策（试行）（1979年9月）规定的正常区0.15和构造破坏区0.06之间，在正常区域没有突水危险，但遇导水断层和陷落柱时可能造成突水。从下表并结合煤层底板等高线图可以看出，4号煤层全层处于安全区，7号煤层仅东北部局部处于危险区，9号煤层东部大部处于危险区，因此，在采掘过程中，要采取必要的措施，给断层和陷落柱留设足够的防水煤柱，以防造成突水事故。井田内原常胜窑煤矿9号煤采空区内存有大量积水，由于其位于4、7号煤层之下，对井田内4、7号煤层的开采没有影响，积水区北部为龙泉河，新建矿井必将给河床留设保安煤柱，保安煤柱的留设将有效地排除其积水对9号煤层开采的影响。辽海煤矿9号煤采空区积水量较小，采用疏干方法可解决对9号煤的影响。突水系数计算表煤层最低标高（M）最大水头（M）隔水层厚度（M）突水系数（MPa/m）安全标高（M）安全水头（M）47804941300.0377740494900.0547874479710494600.081940263水头从隔水底板起算，采矿对隔水底板的破坏按17m计算，安全突水系数为0.1 MPa/m另外，井田内钻孔封闭质量参差不齐。据精查报告叙述，44、51、54、271、279、142等孔因孔内事故，孔内遗留有钻具、套管、电缆等物品或因钻孔坍塌、分叉而无法封闭，其它钻孔均用水注浆进行封闭，但水泥标号低，质量差。因此井田内钻孔也是矿井充水因素之一。综上所述，井田水文地质条件属中等类型。第四章 矿井主要水害及治理方案第一节 矿井发生突水的原因分析一、水害及防治措施（1） 发生过的水害1996年原常胜窑煤矿附近古空区塌陷，遭龙泉河山洪淹井，溃入常胜窑煤矿井下的洪水通过煤层露头附近的古空及采空区殃及东南部的马家岩煤矿，致使马家岩煤矿9号层全部被淹。2003年龙泉河河床因早年关闭的赤土华煤矿采空区而坍塌，常胜窑煤矿再次遭受山洪淹井。以上水害均发生在9号煤层古空及采空区附近，均由地表水引发，由于井田内及其周边9号煤层的开采强度大于4、7号煤层，所以地表水对井田9号煤层的开采产生严重的水害隐患。（2）可能发生的水害井田内可采煤层大部位于奥灰水位之下，若遇导水断层及陷落柱则可能发生奥灰突水造成水害；井田西南部煤层露头附近老窑众多，其采空区大多相互贯通，由于距地表较近，受地表水及第三、四系潜水的补给，空区内有大量积水，这些积水区均处于较高水平，如不慎打通将造成古空突水事故。另外，井田内钻孔封闭质量参差不齐，在钻孔附近采掘时也可能造成钻孔突水。（3） 防治措施井田西南部处于煤层浅没埋区，虽各含水层富水性相对较强，但基本以静储量为主，对矿井的影响不是很大。井田东北部煤层处于深埋区，煤层上覆含水层富水性明显减弱，对矿井的影响不大。井田西南部的空区（采空、古空）内存有大量的积水，因此在开采时对以往采空区应留设隔水煤柱，并对地表的塌陷进行填埋、封堵，以防空区突水发生。同时应对西北岚县更生煤业有限公司贯通的巷道彻底封闭，并向上级主管部门汇报以加强监管力度，以免有新的贯通情况再次出现。据精查报告叙述，44、51、54、271、279、142等孔因孔内事故，孔内遗留有钻具、套管、电缆等物品或因钻孔坍塌、分叉而无法封闭，其它钻孔均用水注浆进行封闭，但水泥标号低，质量差。可见勘探时施工的钻孔封孔质量不高，在钻孔附近采掘时也可能造成钻孔突水。钻孔突水的特点是水量不是很大，但水压高，来势凶猛，造成的危害不可小视。因此在钻孔附近采掘时，要采探防相结合的防范措施，在无法确定其是否有威胁时应设置防水煤柱。关于构造对井田水害的影响主要是诱导作用，其本身含水量一般不会造成水害。通过邻矿马家岩煤矿井下实际情况，所遇断层均有不同程度的涌水现象，但数月后逐渐变小而易被疏干。其诱导作用主要表现为沟通其它水源而使矿井遭受水害。分析以上因素，对井田内的断层应采取预测预报、探排结合、长期观测等防治手段。分析以上因素，井田内水文地质条件并不算复杂，对水害的预防也并不困难，关键是管理层要从思想上重视，从而形成一套严格的安全生产制度，只要严格按照制度进行生产，可以杜绝绝大部分事故的发生。第二节 矿井水防治的整体规划 一、矿井水防治整体思路 矿井水的防治是为了防止水害事故的发生，确保矿井建设和生产的安全，减少矿井正常涌水及降低生产成本，使国家煤矿资源得到充分合理的回收。为此，就必须做大量的防治水工作。 根据矿区的主要水害类型，应采取相应的“探、防、堵、截、排”等综合防治措施。 1、探：必须配备相应的探、防水设备，编制探防水设计，对采空区积水等情况不明的地段，坚持采取“有疑必探、探防结合”、“先探后掘、长探短掘”的原则。通常在下述情况下需要超前探水：巷道掘进接近采空区；巷道掘进接近断层；巷道接近或需要穿过强含水层；采掘工作面接近各类防水煤柱时；采掘工作面有明显出水征兆时。 2、防：巷道或工作面接近被淹井巷、积水老窑、隐伏导水断层时，应根据实际情况，应预留足够的防水煤柱、隔水煤柱的措施，以防治透水事故的发生，以达到安全生产的目的。 3、堵：在地表主要径流地带修建排水沟、防洪沟，将地表水引出矿区排泄，从源头上减少地表水的入渗。 4、截：根据矿井涌水量、突水量及透水量的大小，在矿井下修建水仓，截断及缓冲矿井涌水、透水对工作场所的危害。 5、排：井下应修建排水沟等设施，每次下大到暴雨时和降雨后，应及时观测水情，查看井下涌水情况，应根据涌水量的大小，配足相应的抽排水设备及检修和备用的抽排水设备，排水能力必须根椐矿井涌水量的大小满足煤矿安全规程要求。 以上所述防治措施都有一定的使用条件和局限性，在采掘过程进一步加强矿井水文地质工作，观测矿井内含水岩层出水性质，储水断层的导水性质，及附近老窑积水的位置，预测老窑采空区水量，总结活动规律。 井下探水，在井下掘进工作面，接近含水层断裂带、陷落柱、老空区等可能积水地点，必须进行探水工作，坚持“先探后掘、有掘必探”的探放水原则。 探明地下水源后，根据水量大小，有计划的进行防水，将其疏干，消除水害对生命财产的威胁。 排水时严格控制排水速度和排水量，以免引起地面的塌陷速度增快和地面建筑物的变形、倾斜、墙体开裂和井泉水位急剧下降。 建立可靠的排水系统和排水设施，加强维护，必须具备应急备用水泵，保证正常排水不淹井。 水仓的淤积每半年至少清挖两次，雨季前必须清挖一次，保证正常储水量，水沟的淤积要经常清挖，保证流水畅通。 保证水泵正常运转，备用泵保持良好状态。水泵、水管、闸门、排水的电线路，必须经常检查和维护，在雨季前，必须全面检查一次，并对全部工作水泵和备用水泵进行一次联合排水试验，发现问题即时处理。 水仓水位要经常保持在最低限度，排水泵工人要严守工作岗位，当出现停电或发生其它意外停泵时要即时向值班人员汇报水位上升情况。 在巷道布置上尽量不揭露富含水层及落差较大的断面，保证巷道围岩有足够的承受水压能力，当必须揭露富含水层时，必须制定防水措施。 巷道的排水沟保证畅通，在采掘过程中对一些涌水点采取疏堵结合的原则进行防治，有水害威胁的区域要留设足够的防水煤柱，保证安全。 二、矿井水防治整体规划的确定 根据搜集、整理到的我矿水文地质资料可以看出，我矿的防治水工作重点和难点在于老窑采空区积水的防治上，从源头上掐住或减少采空水的来源，加强采空区积水的探放，就可以从根本上减少和降低水害的风险，同时再辅以各项地面水防治措施，基本上就可以解决我矿的水害防治工作。 由于我矿地表为山地地带，地表有大量冲沟发育，地形较为崎岖。经过实地踏勘，发现以往的小窑破坏对煤矿安全生产存在较大威胁。随着矿井生产的进一步进行，采空区范围将进一步扩大。在采空区上部、断裂构造带附近及厚度适宜的地段上，局部可能形成了地面裂隙和塌陷。经查明，在井田周边无其它非法小窑进行开采。 针对上述情况，特提出水害整体防治规划如下： 、防治突水规划 1、因井田勘探工程较少，要进行补充勘探，完善水文补勘，分析老空水的赋存规律，明确老空水的静水位标高及水力联系，对隔水层的厚度承压进行专门的验算，进一步查清老空水对4#号煤层开采中的影响及能否造成大的水患，不断完善4#号煤层的防治水方案。 2、对有突水危险的钻孔必须留设合理的保护煤柱或进行探放水，对已知未封和封孔质量差的钻孔要视具体情况重新加封，以防钻孔突水。 3、在已探明或推测有断层、陷落柱的地方、向斜柚部附近进行采掘作业时，要用物探、钻探相接合的地质分析法，坚持按规程要求做好超前防治水工作，对井巷工程需要通过的导水断层带，必须进行超前预注浆堵水，并加强井巷支护，对可能存在隐伏导水构造的回采工作面等，必须经物探，普查钻探重点验证。 4、进行开拓延伸井巷工程时，严格按照“有掘必探，先探后掘”的原则，特别是接近揭露或主要含水层，必须采取有力措施，配备可靠的排水设施，严格按照作业规程、探放水设计、探放水措施进行探放水。禁止在没有设立可靠的排水设施前，揭露和接近主要含水层。 、防地表水入井规划 1、对采空区上部形成了地面裂隙和塌陷，采用注浆充填的办法，堵死或减少采空区内补给源头，对发现的漏水沟渠和河床要及时堵漏,地面裂隙和塌陷地点必须及时填塞； 2、在巷道掘进时严格执行探放水措施，并对顶板岩性及涌水情况进行定期观测、分析，回采过程中要严格按照批准的设计要求控制开采范围、开采高度和防隔水煤（岩）柱尺寸，以防地表水通过裂隙渗入井下巷道。 3、在雨季时防治水科与公司总工办办要派专人定期对井田范围内地表裂隙、陷落及积水情况进行摸底排查。对容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水；对范围大的无法填平的低洼地带，应用水泵抽水，防止水渗入井下；在各井筒附近应修筑防洪坝，并每年汛期前必须将井筒周围的导水渠挖好疏通，并由专人负责。 、防治采空区水规划 1、建立地面水文观测系统，定期观测各个水文孔情况，分析研究地下水活动规律，保证正常生产。 2、健全采空区探放水体制对采空区要按照规程的有关规定密闭，留设导水孔，加强观测，及时将采空水排出；建立井田及相邻矿井采空区动态管理机制，掌握其采空范围、涌（积）水情况，防止采空区积水涌入矿井，造成涌（突）水事故的发生。 第三节 井下水害治理方案 目前，根据初步设计，我矿采用的防治水害措施主要有留设防水煤岩柱、井下探放水、疏干降压、注浆堵水等措施。 一、留设防水煤岩柱 采用留设防水煤岩柱的方法把导水裂隙、采空区水、地表河流隔离，保证煤层工作面的安全生产。 二、井下探放水 采掘工作必须执行“有掘必探，先探后掘”的原则，在遇到下列情况之一时，必须探水： （1）接近水淹或情况不明的井巷、老空、老窑或小煤矿时； （2）接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞或陷落柱时； （3）接近或需要穿过强含水层时； （4）接近未封闭或封闭不良的导水钻孔时； （5）接近各类防水煤柱或打开隔离煤柱放水时； （6）接近水文地质条件复杂的地段，采掘工作有突（出）水征兆时； （7）上层采空区有积水，在下层进行采掘工作，两层间垂直距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时； （8）接近有水或有稀泥的灌浆区时； （9）采掘地点受顶底板承压含水层的威胁，其岩柱厚度小于计算的安全值时。三、疏干降压 疏干降压是指借助于各种不同的排水工程（井筒、巷道、石门、钻孔、沟渠等）和相应的排水设备，疏干煤层顶板或煤层含水层水，迫使煤层底板含水层水降低到一定水平，使采掘工作得以在水量尽可能小甚至完全疏干的条件下进行。 （1）疏干降压方法的选择： 矿井疏干降压主要有三各方法： 方法一：地表疏干 地表疏干主要用在预先疏干阶段，是在地表钻孔中用潜水泵预先降低含水层的水位或水压的疏干方式，常用于煤层赋存浅的露天矿。随着高扬程、大流量潜水泵的出现，井工矿也可采取此种方式。 地表潜水泵预先疏干较之井下并行疏干方式，具有施工方便、速度快、投资和管理费用较低、安全可靠等优点，且排出的地下水水质未受煤层污染，便于综合利用。方法二：地下疏干 地下疏干主要用在并行疏干阶段，通常采用巷道疏干和井下钻孔疏干方式。 方法三：联合疏干 联合疏干常用于水文地质条件复杂的矿井，或水文地质条件趋向恶化的老矿井。由于经济上和安全上的考虑，单纯疏干或单一矿井的井下疏干不能满足矿井生产要求时，应考虑采用井上下配合或多井的联合疏干方式。 四、安全技术措施 （一）探放水安全技术措施 1在接近采空区、含水层、导水断层、可能与河流等水体相通的断层破碎带时，应加强探水工作。 2打开水体隔离煤柱前要作好探水工作。 3接近断层、陷落柱、未封闭又可能突水的钻孔时应加强探水。 4在采动影响范围内有承压水等又存在隔水岩柱厚度不清，在接近水文复杂地段又情况不明时，要加强探水。 5在采、掘工程接近其它可能突水段时要加强探水。 6坚持做到“接近构造前及时探水”、“先探后掘”。 7在矿井建设和生产过程中，要高度重视小断层导水性的探查工作，必要时应及时注浆预防突水。 8在具体地点探水之前，要认真编制探放设计和安全技术措施，并严格落实。 9探放水期间防