工作面防排水设计

1、工作面防排水设计编 制： 审 核：地测科长：地测副总： 总工程师：2014年06月10日工作面防排水设计一、工作面概况工作面西起中央采区13-1煤行人上山，东距DF50逆断层70m，北临工作面采空区，南临13-1煤层工业广场保护煤柱线。该工作面走向长1613.4m1784.8m，平均走向长1699.1m；可采走向长度1558.0m1540.8m，平均可采走向长1549.4m，切眼斜长185.2m，标高为-846m-937m；工作面可采斜面积为m2。二、工作面充水因素分析工作面回采充水水源主要是：13-1煤层顶底板砂岩水，DF14断层断裂构造水。1、煤层顶板砂岩水工作面回采后，受采动影响，顶板冒

2、落产生裂高范围内含多层细砂岩、中砂岩，平均厚度为14.9m，底板砂岩平均厚度为16.8m。13-1煤层顶板砂岩裂隙水可能通过采空区涌入回采工作面，距离上覆第四系松散层较近，局部可能受其动态少量补给，因此煤层顶板砂岩裂隙水会造成工作面涌水突然增大，在工作面回采期间存在水害隐患；将根据物探圈定的富水区域，提前施工探测钻孔，疏放顶底板砂岩水，届时将编制探放水钻孔设计和施工安全技术措施。2、断层断裂构造水工作面内发育有多条断层,在工作面风、机掘进过程中共计揭露17条断层，其中DF14断层及其次生断层累计落差达13.6m，在风、机巷揭露该断层期间无滴、淋水现象，断层内也不含（导）水；同时根据我矿井田范围

3、内断层特性，断层带岩性以泥岩、粉砂岩为主，含砂岩碎块，岩芯受构造挤压破碎，碎粒状和鳞片状，无含水迹象。简易水文观测未发现漏水，据邻区刘庄水4孔对煤系内断层带抽水资料，q=0. l/s.m , k=0.m/d。从井田断层岩性和简易水文观测，结合刘庄抽水资料综合分析认为：本区煤系内断层带含水性弱，导水性差。不会构成与松散含水层之间的水力联系，涌水通道不畅。但是在受采动影响可能造成断层裂隙扩张导通砂岩裂隙，充水于巷道，对工作面开采造成影响。三、工作面开采涌水量预计1、工作面顶板砂岩水预计13-1煤顶板砂岩水是工作面回采期间主要的充水水源，该煤层顶板砂岩富水性不均一，局部赋水性较好。预计在工作面回采后

4、，必定会形成以巷道系统为中心的降落漏斗，且在降落漏斗的相当范围内，顶板砂岩含水层的水位必定会降至煤层以下。因此，采用经验比拟、地下水动力学进行涌水量预计。由承压-无压公式：式中： Q工作面正常涌水量(m3/h)；K渗透系数，根据相邻矿井刘庄煤矿抽水试验资料，渗透系数取0.0034m/d；H0初始水位，地面标高为26.8m，计算标高采用机巷切眼标高-932.9m，则取H0=964m；hw大井井壁水柱高，取最大降深则hw0；M含水层厚，取平均厚14.3m；R0引用影响半径863m。R0=R+rw，其中R为影响半径，可用西哈托经验公式计算，其中S为水位降深，取S=964m；rw大井半径300.9m(

5、rw= F大井面积:m2)。将上述参数带入公式计算结果得：Q正常=11.7m3/h，类比相邻矿井取经验系数值2.5Q最大=29.25m3/h2、工作面底板砂岩水预计由承压-无压公式：式中： Q工作面正常涌水量(m3/h)；K渗透系数，根据相邻矿井刘庄煤矿抽水试验资料，渗透系数取0.0034m/d；H0初始水位，地面标高为26.8m，计算标高采用胶带机顺槽标高-968.2m，则取H0=995m；hw大井井壁水柱高，取最大降深则hw0；M含水层厚，取平均厚17.2m；R0引用影响半径881m。R0=R+rw，其中R为影响半径，可用西哈托经验公式计算，其中S为水位降深，取S=995m；rw大井半径3

6、00.9m(rw= F大井面积:m2)。将上述参数带入公式计算结果得：Q正常=14.2m3/h，类比相邻矿井取经验系数值2.5Q最大=35.5m3/h3、涌水量取值工作面回采过程中，未受DF14断层影响正常涌水为25.9m3/h；若考虑到DF14断层断裂造成砂岩裂隙水进入巷道涌水按15m3/h计算， 工作面断层及砂岩裂隙水最大涌水量为79.75m3/h；另考虑工作面生产冷却水约7m3/h；故最大涌水量为86.75m3/h。根据安徽省煤矿防治水及水资源化利用管理办法规定“采煤工作面有效排水恩呢管理不低于预计最大涌水量的1.5倍”，所以工作面排水能力不得低于130m3/h。四、水泵及水泵选型计算（

7、机电办核算）（一）水泵选型计算1、正常涌水量时水泵必须排水能力 QB=1.2q=1.2（25.9m3/h+10m3/h） =43m3/h2、最大涌水量时水泵必须的排水能力 QB=1.2qmax=1.2130m3/h =156m3/h3、水泵扬程的估算由于工作面机巷采用二级排水，中转水仓设置在机巷中段低洼处（18#钻场内），根据工作面风、机巷实测剖面，切眼下口与中转水仓标高差值为15.5m，中转水仓与第五中部车场标高实差值为37.5m。H=HP=15.51.3=20.15mH=HP=37.51.3=48.75m故切眼下口水泵水泵扬程必须大于21m;中转水仓水泵扬程必须大于49m。（二）管路的选择

8、计算1、管路的趟数确定 根据斜井排水要求，确定选用热扎无缝钢管。2、管径的计算(1) 排水管内径排水管的经济流速取p=1.8m/s,（1.5-2.2）则 dp =0.0188=0.0188 =166mm 2、排水管能力核算：根据上面计算（1）选择D1595无缝钢管（Q一趟排水管路的排水量、-排水管路内径）Q159= = =114.5 m3/h（2）选择D1084无缝钢管Q108= = =50.8m3/h因此采用一趟D159和一趟D108排水管路配合使用时的排水能力为165.3m3/h，大于156m3/h,五、工作面防排设计工作面风、机布置排水管路和排水泵进行强排水。1、工作面排水管路、机巷排水

9、管路：从工作面切眼下口胶带机顺槽铺设1趟159mm排水管路，及 1趟108mm排水管路，这两趟排水管都在机巷18#钻场内中转水仓处断开。159mm排水管路经过13-1回风上山（二），轨回2#联络巷道与北翼轨道石门中的219mm排水管路合茬排水至水仓；108mm排水管经过第五中部车场与13-1采区轨道上山108mm排水管路合茬排水至水仓。、风巷排水管路：铺设一趟159mm排水管路，排水管经过与13-1采区轨道上山108mm排水管路合茬排水至水仓。当工作面涌水异常时，将供风、水及注浆、注氮管路改为临时排水管路，因此切眼下口及中专水仓处必须备用接设潜水泵使用的三通、短接、卡瓦。2、水泵型号（1）机巷

10、水泵选型根据扬程及流量计算11301机巷切眼下口及中转水仓内选取45KW及37KW潜水电泵，具体型号如下：型号：BQS45-100-450/N 参数：H=45m Q=100m3/h N=45kW型号：BQS70-100-37/N参数：H=70m Q=100m3/h N=37kW（2）风巷水泵选型工作面回采期间，涌水基本从机巷内排出，风巷内水泵基本用于排处巷道内低洼处积水使用，具体型号如下：型号：BQS70-100-37/N参数：H=70m Q=100m3/h N=37kW同时为防止回水，在每台水泵出口均须安设逆止阀。3、排水泵布置（1）、工作面切眼下口移动泵站的建立：工作面机巷切眼下口低洼处挖设容积不小于5 m3设置1台45kw(流量2100m3/h)和1台37kw(流量2100m3/h)的潜水电泵；1台45kw潜水电泵与一趟159mm排水管路合茬，1台37kw潜水电泵接108mm排水管路合茬，同时现场备用1台45kw潜水泵及1台37kw潜水泵。临时水泱子随着回采进度向外移动。（2）、中转水仓水泵设置：水仓内放置2台37kw(流量2100m3/h) 分别于108mm、159mm排水管路相连，同时现场备用2台37kw潜水泵。 4、排水电源：排水泵站排水泵建议采取双路专供电源；备足排水泵、管路、开关、电缆、排水管接头等备用件5、排水线路（1）机巷159