原创《矿井浅部老空区疏水巷方案和应用》
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【摘 要】冀中能源峰峰集团辛安矿黄沙井田历史上曾三次出现汛期+32 水平突然涌水量增大,并超过+32 水平最大排水能力,泵房需在短时间内排出大量涌水,用电负荷极大,矿井必须停产以保证泵房正常供电.从而对矿井安全生产构成巨大威胁.经过深入探讨研究在矿井浅部施工疏水巷,解决浅部老空水害隐患.
【关键词】涌水量；水害；疏水巷
【中图分类号】TD263.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0153-02
1 矿井浅部采空区疏水概况
峰峰集团辛安矿原为峰峰集团黄沙矿,1970 年4 月开工建设,1971 年10 月投产,设计生产能力0.30Mt/a,1976 年达产.矿井浅部处于北黄沙向斜内,该向斜位于黄沙区内,向斜轴位于主斜井北侧,轴向近EW,经钻孔和-100m 水平开采巷道揭露所证实,褶皱平缓,两翼倾角13毅耀19毅左右,位置可靠.矿井浅部区域指+32 水平和-100 水平区域,煤层埋藏浅,地表发育冲沟,且分布众多已经关闭的小煤矿和隐伏古井筒,在小煤矿生产期间部分小煤矿曾进行过越界超层开采,其中5个小煤矿曾越界进入辛安矿开采大青和下架煤,并发生过多次水害事故.实施疏水巷,可有效改善矿井调蓄水能力,矿井瞬时、大量涌水得以缓冲,消除老空水害隐患,节约泵房用电成本,减少运输下山巷道维护工作量.
辛安矿浅部-100 水平以上已开采完毕,每年雨季期间,降雨量的增加,将使地表水通过地表扒缝及古小窑采空区涌入井下,造成+32 水平涌水量增加,极易发生老空水害事故.
2 工程地质条件
2.1 地层岩性
设计巷道揭露地层均属二叠系下统太原组及山西组地层,沉积环境为陆相沉积,主要为粉砂岩及中细粒长石石英砂岩沉积.煤岩层自南向北由NE59毅耀NE110毅耀NE47毅,整体倾向SE,煤岩层倾角12毅耀18毅,一般16毅.标志层主要有4# 煤层、野青灰岩.
2.2 煤层情况
设计巷道西部4# 煤层已大部开采完毕,东部4# 煤层尚未开采,仅有部分掘进巷道.据相邻巷道及工作面采掘情况：4# 煤层分布较稳定、结构复杂煤层,厚度0.8耀1.0m,平均厚度0.90m,区内4# 煤含夹矸一层,厚度0.3耀1.2m.
3 矿井老空水害
+32 水平涌水全部来自老空区,浅部地区小煤窑聚集,破坏范围广,其采空区内积水沿大煤顺层流入矿井,野青、山伏青、小青灰岩含水层与+32 水平联通,原有老巷道坍塌、堵塞后,流入+32 水平大巷,形成+32 水平水害.
+32 水平以下山青水顺巷道流入-100 水平,+32 水平排不供的涌水同样流入-100 水平.
雨季期间,受降雨影响,浅部地区涌水量增大,弱超出浅部地区排水能力,将严重威胁井下人员人身安全.
4 老空水害防治技术方案
我矿+32 水平已无可采储量,矿井回采工作也已步入后期,可采储量不足1000 万吨,并且结合我矿历史,矿井老空水害隐患只在雨季过多洪汛灾期显现,治理水害方案主要为预防老空水灾,因此扩建+32 泵房,资金投入大,长远收益不明显,不具备经济合理性.
通过深入研究探讨,最终制定对+32 老巷道进行扩整改造疏水通道,在疏水通道构筑限流墙及流水孔将老空水通过疏水通道导水引到-100 北翼采空区的技术方案（具体见示意图）.
根据我矿资料,+32 水平历史最大突水量为20000m3,我矿-100 水仓最大容量为11540m3,考虑水仓保持50%容量,可以蓄水6000m3,为满足储水要求,需在-100 水平建立满足不低于14000m3 储水巷道.+32 采空区巷道虽已报废,但是由于埋藏浅,巷道保存完整,整修工程量小.-100 北翼至+32 之间大煤采空区、野青采空区及山青采空区面积之和约为36000m3,保守储水能力50000m3.
-100 北大巷通过石门联通采空区,在-100 北大巷与采空区之间建立低压挡水密闭墙,在密闭墙上布置导水管安装阀门（见图2 低压挡水墙断面图）,汛期老空水害显现时可以通过-100 采空区储水,水经由-100 北大巷流入-100 水仓,完成由-100 泵房排水的任务.
5 巷道支护设计
淤巷道净规格为3.2伊2.8m（净宽伊净高）,直墙半圆拱形断面,锚网喷支护,喷C20 砼,初喷厚度为50mm,采用椎20MnSi高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆,长度2.0m,每根锚杆配备1 个K2335、2 个Z2335 型树脂药卷,锚杆间排距700伊700mm,每根锚杆配1 个钢托盘,规格110伊110伊18mm（长伊宽伊厚）.网为椎6 钢筋网,规格1500伊800mm（长伊宽）,采用双股14 号绑丝联网,每200mm 绑扎一道,复喷厚度100mm.
于巷道采用C20 砼铺底,铺底厚度100mm.巷道下行左侧布置水沟,深度500mm,宽度500mm,水沟采用水泥抹面厚度200mm.
盂在疏水巷巷道交岔点,拐点,及坡头设计水池,水池四周由砖墙垒筑,长1500mm,宽1000mm,深1200mm,由水泥抹面.
6 疏水巷工程施工
该工程包含的工程有：扩整+32 辅助轨道下山,扩整北四六回风下山,扩整北四六通路,扩整北四六回风巷,扩整北四六通路,扩整北46 野青联巷,扩整-87m 水平野青联巷,扩整北四六轨道下山、车场,扩整北-100 大巷,总工程量1245m.
通过实验对+32 泵房水仓通路密闭,将+32 泵房水将12000m3 导入疏水巷道,被采空区吸纳,低压密闭墙导水管压强为0.05MP, 证明疏水巷可承受12m 水压,工程达到预期效果.
7 结论
淤浅部空区疏水巷的施工方案,解决了+32 水平冲坡水害,避免了轨道下山、-100 井底车场由于老孔区积水冲刷导致失修.
于对突增的水量进行引导和治理,治理水害；在非雨季作为蓄水巷,减少了矿井排水,通过低压密闭墙导水阀门调节,在晚上18 点至23 点电高峰期泵房减少开泵,在24 点至5 点用电低谷期,集中排水.
矿井论文参考资料：
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