谢桥煤矿采掘工作面排水系统优化实践

张延喜

【摘 要】矿井排水系统是矿井安全生产的重要生产系统之一，本文对谢桥煤矿采掘工作面排水系统进行了全面分析，通过在2111（3）底抽巷及12414下顺槽对排水系统进行优化实践，节约了排水费用，经济效益和安全效益明显。

【关键词】排水系统；全面分析；优化实践；效益明显

谢桥煤矿隶属于淮南矿业（集团）有限责任公司，位于安徽省颍上县东北部，西南距颍上县城20km左右，东南至凤台县城约34km。矿井于1997年投产，设计年生产能力为400万t，2012年安全改建后核定生产能力960万吨/年。矿井划分2个水平开采，一水平标高为-610m，建有-720m辅助水平，开采-720m以浅煤层，采用立井、主要石门及分区石门的开拓方式；二水平标高为-920m，开采范围-720～-1000m，采用立井、两翼集中大巷、分区石门的开拓方式。矿井涌水量主要由煤系水、灰岩水构成，历年来矿井最大涌水量为584.3m3/h，目前正常涌水量为343.9m3/h。

一、矿井排水系统现状

矿井在-610m水平、-720m辅助水平和-920m水平井底车场都分别建有内、外水仓，并设有中央水泵房，其中-610m水平中央泵房现有主排水泵五台，2用2备1修，单台水泵流量420m3/h，扬程742.3m，副井井筒内敷三趟Φ325mm的排水管，内外水仓总容量4863m3，由泵房将水直接排至地面净化水厂；-720m辅助水平中央泵房现有主排水泵三台，1用1备1修，单台水泵流量280m3/h，扬程129m，设有两趟Φ273mm的主排水管路，内外水仓总容量1836.9m3，-720m泵房将水排至-610m泵房，再由-610m泵房将水排至地面净化水厂；-920m水平中央泵房现有主排水泵七台，2用2备3修，单台水泵流量420m3/h，扬程1079.7m，泵房内敷设三趟Φ325mm的排水管至管子道下口，二副井井筒、管子道内敷设三趟Φ377mm的排水管与泵房内三趟Φ325mm的排水管连接，排水管路至二副井井口处由三趟合为两趟，内、外水仓总容量6862m3，由泵房直接将水排至地面净化水厂。另外在-920m水平建立有潜水电泵排水系统，设有2台潜水电泵，单台水泵的流量为550m3/h，扬程1105m，潜水电泵排水泵房水窝连接-920m水平中央水泵房外水仓，外水仓容量约4266.6m3，由-920m水平潜水电泵排水泵房水窝通过潜水电泵排水管路钻孔内敷设的一趟Φ530×26mm排水管直接排至地面。

矿井各采掘工作面积水通过排水管路或水沟将积水排至采区系统上下山排水管或水沟内，然后通过采区系统上下山排至大巷水沟，最终流至各水平水仓内，然后通过中央水泵房将水泵至地面。

由于矿井采场接替紧张，大多数采掘头面外口均需要向下施工一段下山，造成工作面积水不能自流至采区系统上下山水沟或排水管内，需要在斜巷下口挖设水泱，安设水泵，将水泵至斜巷上口水沟或排水管路内，同时需要安排专人泵水，从而增加了电费成本和人力资源成本。

二、排水方案优化

通過对矿井掘进头面进行筛选，选取排水难度大、费用高、条件合适的2111（3）底抽巷和12414下顺槽进行优化实践，方案主要是采用施工穿层排水钻孔及水头压力差进行排水。

（一）2111（3）底抽巷及12414下顺槽概况

2111（3）底抽巷层位位于13-1煤底板，西起二水平东翼13-1煤层底板轨道上山，东至1361（3）底抽巷施工联巷，巷道长2375m，巷道底板标高为-743.1m～-803.4m，其中西段1575m以上山坡度从二水平东翼13-1煤层底板轨道上山拨门向东施工，东段690m以下山坡度从1361（3）底抽巷施工联巷拨门施工，由于巷道层位变化大，造成巷道起伏大。由于巷道施工时二水平东翼13-1煤层底板轨道上山未与二水平东翼采区下部车场贯通，造成2111（3）底抽巷西段施工时的生产用水和钻场内的打钻用水流至底抽巷外口水泱内，然后用电泵将积水分级排水至二水平东翼C组采区上部车场水沟内，然后经-720m水平大巷水沟排至-720m水平水仓内。

12414下顺槽西起12414下顺槽车场，东至12414切眼，巷道走向长1250m，巷道标高为-719.0m～-697.4m。12414下顺槽外口车场及提料斜巷为两头高中间低，造成12414下顺槽积水需排至车场与提料斜巷交叉点处水泱内，然后用电泵将积水排至-720m西翼B组轨道石门水沟内，然后经-720m水平大巷水沟排至-720m水平水仓内。由于12414工作面上覆的11426工作面已于2013年10月回采完毕，工作面回采后受顶板砂岩裂隙水和灌浆水等充水因素的影响，采空区内有大量积水，12414工作面回采后导水裂隙带将波及上覆11426采空区，为消除上覆采空区积水威胁，保证工作面安全回采，在12414下顺槽设计施工了2组4个探放水钻孔提前对上覆采空区积水进行了探放。

（二）排水方案优化

通过反复研究图纸，对2111（3）底抽巷及12414下顺槽周围巷道位置、标高进行分析，对2111（3）底抽巷和12414探放上覆6煤采空区积水排水系统进行了优化，优化后的排水方案如下。

1. 2111（3）底抽巷排水方案

根据巷道空间位置关系，在二水平东一B组采区下部车场设计了2个泄水孔，钻孔开孔位置巷道底板标高为-922.2m，钻孔终孔位于2111（3）底抽巷内，终孔位置巷道底板标高为-803.6m，钻孔倾角+77°，孔深120m，钻孔直径113mm。

泄水孔施工完毕后，2111（3）底抽巷生产用水和打钻用水通过泄水孔直接自流至二水平东一 B组采区下部车场水沟内，然后通过-920m东翼C组轨道石门和-920m东翼进风大巷水沟流至-920m水平水仓。

2. 12414下顺槽排水方案

12414下顺槽探放上覆11426工作面采空积水钻孔开孔位置位于12414下顺槽下帮钻场内，终孔位于11426下顺槽内。1#、2#、3#、4#钻孔孔深均为35m，倾角均为+55°，其中1#、2#钻孔开孔位置巷道底板标高为-720.3m，终孔位置巷道底板标高为-692.2m；3#、4#钻孔开孔位置巷道底板标高为-708.2m，终孔位置巷道底板标高为-683.9m。

1#和2#探放水孔终孔巷道底板标高为-692.2m，12414下顺槽提料斜巷上口巷道底板标高为-713.7m，12414下顺槽提料斜巷上口巷道底板标比1#和2#探放水孔终孔巷道底板标高低21.5m，根据压力差值，在12414下顺槽车场重新敷设一路4吋排水管路，将1#和2#探放水钻孔通过φ51mm高压软管直接与4吋排水管路，11426采空区积水直接自流至12414下顺槽提料斜巷上口， 然后通过-720m西翼B组轨道石门水沟流至-720m水平水仓。3#和4#探放水钻孔通过φ51mm高压软管直接与12414下顺槽6吋排水管路，11426采空区积水直接自流至12414下顺槽外口车场水泱内。

三、排水系统优化效果

（一）2111（3）底抽巷排水系统优化效果

2111（3）底抽巷原排水系统为积水流至底抽巷外口水泱内后用电泵将积水分级排水至二水平东翼C组采区上部车场水沟，底抽巷外口水泱标高为-804.6m，二水平东翼C组采区上部车场水沟标高为-717.5m，高差为87.1m，底抽巷生产和打钻排放水量平均约10m3/h，每月排放水量7200m3，37Kw电泵排水量按20m3/h计算，通过两级排水电费为18648元/月，加上专人排水人工费用6000元/月，每月费用共计24648元/月。泄水孔于2016年9月份施工完毕投入使用，使用时间10个月，节约费用约24.6万元。

后期二水平东翼C13-1煤层底板回风上山施工时，也利用此泄水孔将积水排至-920m水平，节约排水费用约12.3万元。

排水系统方案优化节省排水费用36.9万元，经济效益明显。同时也保证了排水系统稳定可靠，避免了由于电泵出现故障时影响巷道安全生产及影响打钻工期。

（二）12414下顺槽排水系统优化效果

12414下顺槽探放水上覆6煤采空区的1#和2#探放水钻孔，累计放出水量约3.9万m3，3#和4#探放水钻孔，累计放出水量约1万m3。按照原排水方案，12414下顺槽提料斜巷上口巷道底板标高为-713.7m，下口水泱标高为-748.8m，高差为35.1m，37Kw电泵排水量按40m3/h计算，排水电费约为3.2万元，加上专人排水人工费用2.4万元/4月，费用共计5.6万元。排水系统优化后，1#和2#探放水钻孔自流水量约2.8万m3，3#和4#探放水钻孔自流水量约0.6万m3，节约费用约3.9万元。

排水系统方案优化节省排水费用3.9万元，同时也节省了排水人员，保证了排水系统稳定可靠，避免了由于电泵出现故障时或停送电影响排水进度。

四、存在问题

虽然排水系统方案优化后效果明显，但也存在一些问题。2111（3）底抽巷泄水孔孔深较深（120m），钻孔施工时不易打至设计位置，1#和2#孔第一次均未打至2111（3）底抽巷内，后采取测斜、取芯钻进、减慢钻孔施工进度等保直措施后，才顺利打至2111（3）底抽巷内。12414下顺槽排水自流方案，实际外口放水量小于钻孔实际水量，主要原因是管路长、压力差值较小（21.5m），造成管路摩擦系数大，致使外口出水量比实际钻孔出水量小。

五、结论

排水系统是关系矿井安全生产重要系统之一，排水系统是否稳定可靠，直接影响矿井安全生产。因此采掘工作面设计时，要充分考虑排水系统最佳方案，保证排水系统稳定可靠，避免影響安全生产。同时采掘工作面日常检查中，相关单位要发挥自己的监管责任，确保排水系统正常运转。各施工单位也要重视排水系统，按规程措施要求完善排水系统，并加强日常排水系统维护。

【参考文献】

[1]谢桥煤矿矿井地质报告（修编）. 淮南矿业集团有限责任公司谢桥煤矿，2014.5.

[2]谢桥煤矿矿井水文地质类型划分报告.编制单位：华安奥特（北京）科技股份有限公司，2016.11.