矿井抢险强排水泵井筒布置方案优化

边 辉

淮北矿业股份有限公司桃园煤矿，安徽 宿州 234116

引言

2013年2月3日淮北矿业股份有限公司桃园煤矿发生特大矿井透水事故。1035工作面位于桃园矿南三采区南翼，该工作面上覆的71煤层7131工作面已经开采。工作面机巷准备到位向上施工切眼28m。2月2日17:30到18时，水量稳定在30m3/h左右，到19时水量增加到150～200m3/h，工作面机巷准备到位向上施工切眼28m时，迎头向后约12m处底板底臌渗水，至18时，水量稳定在60m3/h左右，至19时水量增加到150 m3/h～200m3/h，之后一直稳定到次日0：00。3日00:20，突水点水量突然剧增，初步估计突水量1万m3/h以上，现场监测人员汇报后带人撤离现场，矿调度所下达全矿撤人命令。3日1:00，一水平泵房电机被淹，1:53二水平泵房被淹。

1 矿井及地质概况

1.1 矿井位置及范围

桃园煤矿位于安徽省宿州市!桥区桃园镇和北杨寨乡境内。矿井北界为F1断层，南部以第10勘探线为界与祁南煤矿毗邻，西界为10煤层露头线，东界至32煤层-800m水平投影线。矿井走向南北长约15km，倾向东西宽1.5～3.5km，井田面积29.45km2。

1.2 矿井地质及水文地质

1）矿井地质 桃园井田位于宿南向斜西翼的北段，总体为一走向近南北、倾向东的单斜构造。矿井内无基岩出露，均为厚层松散层所覆盖，地层由老到新有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。

2）矿井水文地质 矿井为巨厚松散层覆盖下的全隐蔽矿床。矿井主要充水含水层有：新生界松散层第四含水层，是矿井充水的间接充水含水层；二叠系煤系砂岩裂隙含水层，是矿井充水的直接充水含水层；石炭系太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层为矿井充水的间接充水含水层。

太原组灰岩含水层距1 0煤层底板49.46m～72.36m，平均61.43m；奥陶系灰岩含水层距10煤层底板261m左右。

总体来说，矿井水文地质类型属复杂类型。

2 突水区地质情况及突水水源、通道分析

1035工作面开采二叠系山西组10煤层，其上覆的下石盒子组71煤层7131工作面已开采完毕。1035工作面最低点标高-510.2m，突水点标高-469m，突水点10煤到太灰顶隔水层厚度64.27m。该区域进行了地面三维地震勘探，未发现落差大于5.0m断层、陷落柱等异常地质构造；机巷、切眼掘进揭露煤层顶板连续完整；与突水点相距18m的补10-3孔终孔于太原组一灰，该孔揭露地层结构稳定，钻孔简易水文地质观测资料正常。

综合分析突水区地质水文地质，奥灰、太灰水位变化情况（突水后奥灰水位下降40m）、突水水量和水质化验资料，判定突水水源为奥灰水，突水通道为未发育到10煤的隐伏导水陷落柱。

3 排水方案

3.1 抢险排水方案：水泵布置方案

矿井为两个水平，一水平在-520米，二水平在-800米。为保证矿井加快排水，在新副井、主井各布置4台潜水电泵，每台泵额定排水能力1000m3/h，总排水能力8000m3/h；老副井作为一水平抢险排水结束后恢复生产的通道。由于主井井筒可利用空间宽度只有2.6米，潜水电泵在井筒里面布置较为困难，因而主井潜水泵采用如图1所示的安装平面布置方案。

图1 主井潜水泵安装平面布置方案

3.2 主井排水水泵安装工程

由于安装四台大型潜水电泵2600KW/6KV,流量1000立方，扬程650米，管路为12厚的直径为325mm，单根管子长度在11米左右，因此主井井筒部分设施需要拆除，具体如下：

1)拆除一至三楼南侧两勾各5道横梁、中间立梁、北侧下段立梁及南侧组合罐道2根。

2)悬留东勾箕斗3根尾绳，拆除滚动罐耳、悬挂装置、配重铁块。

3)拆除东勾箕斗并移至井塔外。

4)拆除一楼至五楼框架梁的中间19道横梁，包括三楼3道卸载曲轨、上口3根稳罐道。

5)拆除一至五楼东侧19道横梁。

6)拆除防过卷缓冲装置。

7)拆除五楼中间及东侧立梁各两根。

8)敷设4根185mm2高压电缆720米及制作8个高压电缆头。

9)搬运两间库房并拆除清理，安装一台16吨双滚筒绞车。

10)主井一楼北侧两立柱之间增装一组稳车滑轮固定梁。

11)一楼安装3根托泵梁垫实加固、操平找正。

1 2)五楼安装4根（长×宽×高9000×360×560）起吊梁及双滑轮组。

13)安装4台潜水泵（扬程650米，流量1000m3/h）。

14)井筒内安装Φ325mm管路2200米。

3.3 抢险供电方式

1)供电方式调整为两条35KV线路分列运行，两台主变分列运行的运行方式。每条35KV线路、1台主变供4台2600KW潜水泵。

2)宿州供电公司李园变58#、53#开关过流值需要增加。

3)桃园矿35KV变电所53#、58#过流值需要增加，主变开关过流值按实际计算值整定。

4)四台潜水泵由四个下井回路供电，2600KW潜水泵供电电缆选用YJV22-6000-3×185。

4 结语

按照制订的恢复工作计划,桃园煤矿恢复从2013年3月14日开始, 1035工作面突水水量和排到一水平（-520）时总排水量，3月14日10:00开始排水，到4月16日12:00井筒水位下降至一水平（-520m），累计排水3856603m3，在恢复过程中，始终把安全放在工作的第一位，制定了恢复施工每个阶段的组织措施、防突水应急措施、恢复的安全技术措施及其它专项安全技术措施，建立健全了人员出入管理制度及应急报警系统，从组织上、技术上、措施为桃园煤矿安全恢复提供了可靠的保障。

[1]李永强,崔汉涛. 大型潜水泵在矿井排水中的优势和设计应注意的问题[J]. 煤矿机械，Vol.33 No.09, 2012(9):215-216

[2]中国法制出版社编. 煤矿安全规程[M].北京:中国法制出版社,2010

[3]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局. 煤矿防治水规定[M].煤炭工业出版社, 2009

[4]王国强. 带压矿井应急排水系统和防水闸门的应用[J]. 河北焦煤科技，2008（8）：9－11.