准格尔旗煤矿采掘场防排水设计

朱长江

(甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025)

准格尔旗煤矿采掘场防排水设计

朱长江

(甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025)

[摘要]通过对准格尔旗煤矿的地质地形条件、矿层赋存条件结合其水文地质条件、安全生产等因素进行综合考虑，根据矿山防排水设计的原则，通过对坑内汇水量的计算，选出了与之相匹配的排水设备。

[关键词]地质条件；防排水；排水设备

露天矿的防排水工作影响着矿山的安全和矿山的生产顺利进行，解决不好露天矿的防排水问题，会直接影响矿山的人员、材料、设备等的安全和矿山的正常生产。准格尔旗煤矿的地质地形条件一般，地形相对比较复杂，采掘场面积较大，所以要更加重视该矿山的防排水工作[1]。

1矿区基本情况概述

1.1矿区简介

准格尔旗煤矿位于位于东胜煤田勃牛川普查区东部及其东侧外围，行政隶属鄂尔多斯市准格尔旗川掌镇。

矿田位于鄂尔多斯高原东北部，受黄河支流向源侵蚀的影响，矿田内地形切割甚剧，“V”字型冲沟呈树枝状分布，属典型的侵蚀性丘陵地貌类型。矿田总体位于峁梁之上，四周被沟谷切割和包围，地形十分复杂。区内一般标高1 290～1 360 m，相对高差70 m左右。

矿区位于东胜煤田东南部，构造形态为一向南西倾斜的单斜构造，倾向200°～260°，倾角1-3°，由于发育宽缓的波状起伏，使岩煤层产状沿走向和倾向均有变化。矿区内没有发现断层和明显褶皱，也无岩浆岩侵入，故矿区构造复杂程度属于简单类型。

1.2气候与水系特征

矿田的气候特征是夏季炎热、冬季寒冷，春季干旱多风，秋季凉爽多雨。全年降水量小且集中，每年7、8、9三个月为雨季；年蒸发量是降水量的7～8倍。无霜期短，结冻期较长，属于干旱的高原大陆性气候。

矿田位于东胜煤田区域性分水岭“东胜梁”南侧，矿田四周沟谷属于勃牛川和纳林川的上游。勃牛川位于矿田西侧，纳林川位于井田东侧，二者均为黄河支流。矿田正处于勃牛川流域和纳林川流域分水岭坝梁之处，其西侧的沟谷由东至西汇入勃牛川，而中东部沟谷由西至东汇入纳林川。上述沟谷除勃牛川和纳林川常年有溪流之外，其余均为季节性干谷。

2水文地质条件分析

2.1工程地质特征

矿区内可采煤层的顶板以粉砂岩、砂质泥岩和砂岩为主，底板以泥质岩类、粉砂岩类为主，岩石质量等级为中等。矿区内6-1、6-2两煤层的顶底板多属于软弱岩类，个别为半坚硬岩类，岩体各向异性，岩层抗压强度低、稳固性差，矿井实际开采过程中常出现顶板掉渣、掉块现象和局部片帮现象，根据原普查报告初步确定该矿区围岩层状岩类、工程地质条件中等矿床。

2.2矿区水文地质

矿区内地下水的补给来源主要为大气降水，在煤田深部亦接受侧向径流的补给。由于区内地表水体不发育，地下水的径流条件较差，大气降水成为区域地下水的主要补给来源。第四系潜水直接接受大气降水及地表水的渗入补给，中生界承压水在深部则以接受侧向径流补给为主。矿区内无地表水体及较大沟川，一般对煤矿开采不会造成大的水害。

3采掘场防排水设计

3.1坑内排水系统

由于露天矿由移交至达产时期过渡时间较短，因此两个时期共用一套排水设施即可，设计按照达产时期选择排水设备，本设计坑内排水拟采用坑底储水、移动式泵站排水方式，管路沿端工作帮明设排至地表的澄清池内进行沉淀处理。

3.2坑内汇水量计算

露天矿坑内汇水主要为矿坑汇水区内的降雨径流量和煤层裂隙含水层的涌水两部分。坑内排水拟采用坑底储水、半固定泵站排水方式[2]。降雨径流量计算如下：

1)暴雨设计频率采用二十年一遇，P=5%;

2)正常降雨量采用多年雨季日平均降雨量为2.73 mm；

3)暴雨降雨量采用地质报告中的数据；

4)径流系数的采取：

正常降雨径流系数αa=0.3

暴雨降雨径流系数采掘场 αb=0.4；

5)坑内汇水面积根据各时期工程位置平面图量得：

达产时期：F=0.42 km2；

6)正常降雨汇水量采用下式计算：

Qa=F·H·αa

式中：Qa为坑内正常降雨径流量，m3/d；

7)汇水面积；

达产时期:F=0.42 km2;

αa为正常降雨径流系数，αa=0.3；H为多年雨季日平均降雨量，2.73 mm。

8)正常排水量计算

9)暴雨径流量

坑内暴雨汇水量采用下式计算：

QT.5%=F·H5%.T·αb

式中：Q5%.T为T日坑内暴雨径流量，m3； F为汇水面积， 达产时期：F=0.42 km2；T为暴雨历时，d；αb为暴雨径流系数， 采掘场αb=0.4；HT. 5%为频率为5%时，T天最大暴雨量 ；HT.5%由H1d。5%推算而得；

经查表得H1d。5%=71.9 mm。(根据全国水文手册查得)

移交时期及达产时期的降雨径流量计算结果见表1。

表1　坑内降雨径流量计算成果

3.3排水设备的选择

3.3.1排水设备选择的原则

因正常排水量和暴雨排水量相差较大，故分别选择正常排水泵和暴雨排水泵，设计确定排水设备及材料时兼顾适用性和通用性，正常排水泵设有备用泵，暴雨排水不设备用泵。

露天矿移交时期至达产时期的过渡中，随着采掘场位置的推进及延伸，要求在新的位置重新布设集水坑和排水管路；移交时期和达产时期使用一套排水设备即可，能够满足两个时期的防排水要求。

因正常径流量(降水径流及地下水涌水量)与暴雨径流量相差较大，故分别选择正常排水泵和暴雨排水泵(根据降雨径流量成果表的水量及采掘场深度选择相应水泵型号)[3]。

3.3.2选型计算

正常水泵必须的流量: (达产)Q1=(6.2+17.2)×1.2=28.08 m3/h；

暴雨时期水泵必须的流量:Q2=155×1.2=186 m3/h

水泵必须的扬程: (达产)H1=(65+5.5)×1.2=84.6 m

3.3.3设备选型

1)根据流量及扬程计算，达产时期正常时期排水泵：MD46-30×3型离心式排水泵选用2台。流量46 m3/h,扬程100 m，功率22 kw。其中1台备用。

2)根据流量及扬程计算，暴雨时期排水泵：MD280-43×3型离心式排水泵选用1台。流量240 m3/h，扬程90 m，功率110 kw。

根据选择的排水电泵选择排水管道，移交时期正常排水管路选择和达产时期正常排水管路选择焊接钢管DN50×3,采用焊接的方式连接;暴雨排水选择卷焊钢管DN200×6，排水管路采用焊接的方式连接。

4结语

准格尔旗煤矿矿区构造相对简单，但地形相对比较复杂，采掘场面积较大，露天矿坑内汇水主要为矿坑汇水区内的降雨径流量和煤层裂隙含水层的涌水两部分。通过分析决定对坑内排水采用坑底储水、半固定泵站排水方式，并通过对坑内降雨径流量计算，根据达产期和暴雨期的排水要求，分别选出了相应的排水设备和备用设备，保证了矿山在雨季的正常生产。

参考文献

[1]周远生.煤矿在用主排水系统检验工作中应注意的问题[J]. 煤矿机械.2012(10).

[2]王润和.黑岱沟露天煤矿防排水措施[J].中国煤炭.2009(06).

[3]周远生.煤矿在用主排水系统检验工作中应注意的问题[J].煤矿机械.2012(10).

[收稿日期]2015-11-23

[作者简介]朱长江(1979-)，男，山东济南人，讲师，主要从事矿山爆破方面的教学及研究工作。

[中图分类号]P641.4+61

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0097-02