地质条件复杂矿井采区排水恢复方案与实施.doc

地质条件复杂矿井采区排水恢复方案与实施摘要：针对超化煤矿22采区突水淹没，地面注浆堵水结束后，水中杂质含量又较多，一般的排水设施无法满足要求。应用一种新的排水技术、设备和方案，快速安全地满足复杂工况条件下，排水的需要，提高了矿井排水设备技术的先进性和可靠性。较短的时间便恢复了谊采区。    关键词：排水方案；论证；串联    2004年12月30日超化煤矿22081工作面出水，涌水量达20002200m3/h，造成了22采区的22121工作面、22081工作面、22041工作面及3条下山的大部分区段被淹，被淹巷道总长8060m，采空区积水量约为225900m3。至2005年7月底，地面注浆堵水取得了明显的效果，涌水量降为250300m3/h，8月份开始做22采区恢复的准备工作。    2005年9月3日22采区3条下山(含辅助区段)的恢复工作正式开始，总工程量约3942m。施工工作主要是排水、清淤及巷道的维修。追排水期间以22岩石胶带下山迎头为主排水阵地，安装3台渣浆泵和飞力泵串联向下撵水；22轨道下山和22回风下山安装小型潜水泵排出迎头渗水。在向下撵水恢复过程中，3条下山的水位标高高差不得超过5m。恢复巷道时，不得有露帮露顶现象的发生。在运输方式上，22胶带下山采用胶带运输；22轨道下山前方铺一部SCW-40T刮板输送机，然后通过胶带运输，通过西大巷溜煤眼运出；22回风下山在上    车场口上方安装一部28t绞车，采用矿车运输，通过西大巷最后经副井提至地面。详见图1。        图1 22采区恢复排水设备布置及排水系统图    1 超化矿22采区排水方案    22采区注浆堵水工程结束后，确定涌水量趋于稳定不再有增大的可能时，采区的排水抢险工作开始由维持阶段转入下山跟进式排水清淤阶段。此时，总涌水量约为250300m3/h。根据22采区淹没后三条下山不同程度的淤塞，制定如下排水方案。    1.1 总体方案    根据22采区的淤积情况，整个巷道水中含有大量的煤浆、沙子、石子、水泥，杂质较多。排水的同时，必须清淤，无法运用常规的排水设备，实施采区恢复排水，经过研究采取边排水边清淤的方法，逐步进行巷道恢复。根据3条下山巷道淤塞的实际情况，把胶带巷、轨道巷作为排水的主要阵地，排水设备选用渣浆泵，在排水过程中不设临时水仓，当水泵扬程不够时，可采用多台渣浆泵串联排水。同时巷道迎头使用耐磨型潜水泵，起到搅拌淤煤及给渣浆泵供水的作用。回风巷排水可在迎头安装潜水泵，通过各工作面上、下付巷车场将积水排至轨道巷。胶带巷、轨道巷清理的淤积物采用胶带机运输至22采区溜煤眼，后通过不同途径提升到地面。回风巷清理的淤积物采用矿车运输。    1.2 胶带巷的排水    根据22进风行人巷巷道淤塞的不同情况，采用2种方法。    (1)方法一(巷道淤塞不严重，水泵可下放至胶带巷和22进风行人巷交叉口)。首先利用QKSG-W-630-550/230潜水泵(Q=550m3/h，H=230m，P=630kW)进行排水。在人车机头用14#18#矿工钢打桩，并焊成用于固定潜水泵锁管卡子的支架。把潜水泵及其附件在小托车上组装好，接好2节DN300排水管，用卡子锁好，使用安装好的SDJ-28T绞车牵引水泵末端第二节水管。然后在卡子后面接好第三节管子，通过手拉葫芦，让水管完全离开卡子，接着打开卡子缓慢松开绞车绳，直到卡子能锁住第三节水管末端。重复以上工作，把潜水泵沿轨道一直下放，直到水泵推不下去为止。利用安装好的潜水泵，通过敷设的DN300管路，将水排至中央泵房。在22进风行人巷排水的同时，现胶带下山的水泵保持不动，连接和排水方式不变，以防止水量突然增大时使用。同时胶带下山只进行清淤工作。在22进风行人巷进行追水，当水位降至胶带巷和22进风行人巷交叉口平台处时，控制水位，拆除22胶带巷原排水泵及管路，更换胶带机头原使用的1部JD-25绞车为SDJ-28T绞车，在22胶带巷新安装2台100ZD-50型渣浆泵(Q=360m3/h，H=91m，P=200kW)，1用1备，水泵固定在平板车上，分别使用胶带机头SDJ-28T绞车牵引，边排水边向下移动。敷设2趟DNl50管路，1泵1管，通过22胶带巷将水排至中央泵房。同时在渣浆泵的吸水口上，安装管径为DNl50软连管，在软连管后加工1个集水器，利用DNl50软管分别连接2台BS2201.690MT型(Q=380m3/h，H=21m，P=37kW)潜水泵，1用1备，潜水泵放置在巷遭迎头水窝中，利用浮筒沿着巷道向下移动，承担搅拌淤煤及给渣浆泵供水任务。随着水位的降低，渣浆泵固定不动，潜水泵可向下移动，同时延长渣浆泵和潜水泵之间的连接管路，进行排水。当水位降低至胶带巷和22进风行人巷交叉口以下时，在22进风行人巷新敷设2趟DNl5排至中央泵房0管路，和2台渣浆泵的捧水管连接，将排出的积水经22进风行人巷排至中央泵房。当水位继续降低，潜水泵扬程不足时，可向下移动渣浆泵，同时延长DNl50主排水管路，采用上述方法继续排水。随着水位的降低，当渣浆泵扬程不足时，可再安装2台渣浆泵，1用1备，采用渣浆泵串联的方式排水。水泵固定在平板车上，使用胶带机头SDJ-28T绞车牵引，边排水边向下移动。同时先安装的渣浆泵可保持不动。继续进行追排水，当水位降低至22岩石变电所时，清理变电所内的淤煤，回收变电所内的设备和电缆。保持以上排水设备不变，继续进行排水清淤，直到22采区泵房。拆除泵房内的水淹设备及电缆，恢复22泵房排水设施，完善22采区排水系统。    (2)方法二(巷道淤塞严重，水泵不能下放至胶带巷和22进风行人巷交叉口)。22进风行人巷采用渣浆泵进行排水，在排水过程中不设立临时水仓。在22人车机头安装2部SDJ-28T绞车，同时安装2台100ZD一50型渣浆泵，1用1备，水泵固定在平板车上，使用机头SDJ-28T绞车牵引，边排水边向下移动。敷设2趟DN150管路，通过22进风行人巷将水排至中央泵房。同时在渣浆泵的吸水口上，安装管径为DN150软连管，在软连管后加工1个集水器，利用DN150软管分别连接2台BS2201.690MT型潜水泵，1用1备，潜水泵放置在巷道迎头水窝中，利用浮筒沿着巷道向下移动，承担搅拌淤煤及给渣浆泵供水任务。随着水位的降低，渣浆泵固定不动，潜水泵可向下移动，同时延长渣浆泵和潜水泵之间的连接管路，进行排水。当22进风行人巷水位下降时，拆除22胶带巷排水设备，清除淤泥，同时更换胶带机头原使用的1部JD-25绞车为SDJ-28T绞车，作为渣浆泵牵引移动之用。当水位继续降低，潜水泵扬程不足时，可向下移动渣浆泵，同时延长DN150主排水管路，采用上述方法继续排水。随着水位的降低，当渣浆泵扬程不足时，可再安装2台渣浆泵，1用1备，采用渣浆泵串联的方式排水。水泵固定在平板车上，分别使用胶带机头SDJ-28T绞车牵引，边排水边向下移动。同时先安装的渣浆泵可保持不动。继续进行追排水，当水位降低至22岩石变电所时，清理变电所内的淤煤，回收变电所内的设备和电缆。保持以上排水设备不变，继续进行排水清淤，直到22采区泵房。拆除泵房内的水淹设备及电缆，恢复22泵房排水设施，完善22采区排水系统。     1.3 轨道巷的排水    (1)轨道巷的排水使用渣浆泵，采用渣浆泵串联排水，中间不设立临时水仓。    (2)轨道巷的排水清淤和胶带巷并行开展，互相联系，保持两侧水位相对标高不超过5m。    (3)在轨道巷安装2台SDJ-28T绞车，安装2台100ZD-50型渣浆泵，1用1备，水泵固定在平板车上，分别使用SDJ-28T绞车牵引，边排水边向下移动。敷设2趟DN150管路，通过22进风流水巷将水排至中央泵房。同时在渣浆泵的吸水口上，安装管径为DN150软连管，在软连管后加工1个集水器，利用DN150软管分别连接2台BS2201.690MT型潜水泵，1用1备，潜水泵放置在巷道迎头水窝中，利用浮筒沿着巷道向下移动，承担搅拌淤煤及给渣浆泵供水任务。随着水位的降低，渣浆泵固定不动，潜水泵可向下移动，同时延长渣浆泵和潜水泵之间的连接管路，进行排水。    (4)继续追排水，当水位降低至22081下副巷时，采用胶带巷检测巷道淤积物的方法，对轨道巷下部淤塞情况进行测试。如果巷道淤塞不严重，可采用QKSG-W-630-550/230型潜水泵进行下部巷道排水；如果巷道淤塞严重，则继续采用渣浆泵进行下部巷道排水。    (5)使用潜水泵或渣浆泵，采用上述方法，进行排水清淤，直到22泵房。    1.4 回风巷的排水    (1)回风巷不设立中间排水阵地，将回风巷迎头的积水使用潜水泵，通过各个车场直接排至轨道巷，再由轨道巷排水设施经22进风流水巷水沟，流入中央泵房。    (2)回风巷的排水清淤要和胶带巷、轨道巷同步进行，保持3条巷道水位相对标高不超过5m。    (3)在回风巷安装4台QBK45/15-5.5KW型潜水污泥泵(Q=45m3/h，H=15m，P=5.5kW)，利用2趟DN50的胶管，边排水边向下移动，出水经各工作面上、下付巷车场排入轨道巷，后经轨道巷排水设施流至中央泵房。    (4)继续追水清淤，直到22泵房。    2 淤泥的清理运输    (1)22进风行人巷。22进风行人巷淤泥的运输使用矿车，由绞车直接提升至上平台，然后经副井提升至地面。    (2)胶带巷。胶带巷淤泥的运输使用强力胶带机。在强力胶带机前段断开强力胶带，更换为阻燃七级整芯编织带，利用原驱动装置和机架，边排水清淤，边向下延伸。胶带巷上段清挖的淤积物主要是水泥、石子、沙子，淤积物经强力胶带机运至西大巷溜煤眼后，由矿车装载，经副井提至地面。胶带巷下段清挖的淤积物主要是淤煤，淤积物经强力胶带机运至西大巷溜煤眼后，可直接进入主煤流，由主井提升至地面。    (3)轨道巷。轨道巷淤泥的运输使用普通胶带机。恢复轨道巷前段的西大巷给煤机，在轨道巷铺设2部SSJ-650胶带机，边排水清淤，边向下延伸，将清理的淤积物通过胶带机运至西大巷溜煤跟。轨道巷上段清挖的淤积物主要是水泥、石子、沙子，淤泥经SSJ-650胶带机运至西大巷溜煤眼后，由矿车装载，经副井提至地面。轨道巷下段清挖的淤积物主要是淤煤，淤煤经胶带机运至西大巷溜煤眼后，可在西大巷强力胶带机尾铺设一部SGW-40T刮板输送机，将淤煤运输进人主煤流，由主井提升至地面。    (4)回风巷。回风巷不设立排水阵地，故淤泥的运输使用矿车。在回风下山的上部安装1部SDJ-28T绞车，通过巷道已铺设的轨道，将矿车提升至上平台，经副井提至地面。    3 供电方式    (1)22采区水泵供电方式。22采区恢复排水期间，可在22轨道巷与22进风流水巷交叉口处放置2台KBSGZY-1000/6型移动变电站、1台BGP9L-6A高爆开关，供胶带巷、轨道巷、回风巷排水电源，移变的供电电源分别来自中央变电所6#高爆开关、22#高爆开关。    (2)22采区风机供电方式。22采区3条下山专用风机电源来自中央低压变电所19#低压开关；备用风机电源来自中央低压变电所15#低压开关。    (3)22采区绞车供电方式。22采区3条下山绞车电源均来自转载仓变电所3#低压开关。    (4)22强力胶带供电方式。22强力胶带供电电源来自中央变电所26#高爆开关。    4 方案补充    根据以上排水方案，由于22采区所排积水中带有煤泥，容易造成中央泵房淤泥沉积，影响排水设施正常运行，故考虑在中央泵房水仓入口处安装布置1套水煤分离系统，将水中的煤泥在进人水仓之前进行过滤，减少进人水仓中的煤泥含量和清挖水仓的次数，从而确保主排水系统安全高效运行。    5 结语    按照制订的恢复工作计划，22采区恢复从2005年9月3日开始，在确保安全的前提下，克服诸多不利因素，在恢复过程中，我们将坚持”恢复一段，巩固一段”的原则，严格按照集团公司恢复施工的安全质量和工期要求，最大限度地实现平行作业，尽可能的缩短恢复工期。     在22采区恢复过程中，我们始终把安全放在工作的第一位，制定了22采区恢复施工每个阶段的组织措施、防突水应急措施、22采区3条下山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22采区中下部人员出入管理制度及应急报警系统，从组织上、技术上'措施上为22采区的安全恢复提供了可靠的保障。    其间进行了2次较大的探放水(探放22041面老空积水，施工钻孔4个，放出老空水约34000m3，探放22081面上段老空积水，施工钻孔4个，放出老空水79000m3，老空水位稳定在-109m左右)，确保了恢复工作的安全进行。    泵房原排水设备拆除及新设备安装在6月10日完成。22专回在6月20日清淤完毕。6月20日22081下疏水巷具备放水条件。6月25日22采区形成正常的通风、供电、排水系统。    22采区清淤恢复取得如此快速的显著效果，与超化矿科技人员应用新技术，积极进行科技创新的努力是分不开的。    超化矿22采区淹没的情况和国内其它地区的水淹状况有显著不同。郑州矿区的煤质一遇到水，易化成煤浆，特别是在堵水过程中，打孔注浆，巷道中充满了水泥、沙子和煤泥所形成的浆体，人工清挖不上来。根据以前的排水经验，一般的水泵用在这里，煤浆容易堵塞管道和吸水口，造成水泵无法正常排水，并且容易烧毁电机。    为了减少投资，在提高水泵扬程方面，选用了国产的渣浆泵串联在进口潜水泵后面，三级渣浆泵接力串联，满足排水扬程的需要。    通过运用科技创新、推广应用最新技术成果，使超化矿22采区排水恢复取得极大的成功。对同类排水问题具有重要的借鉴意义。