地質條件複雜礦井采區排水恢複方案與實施

摘要：針對超化煤礦22采區突水淹沒，地麵注漿堵水結束後，水中雜質含量又較多，一般的排水設施無法滿足要求。應用一種新的排水技術、設備和方案，快速安全地滿足複雜工況條件下，排水的需要，提高了礦井排水設備技術的先進性和可靠性。較短的時間便恢複了誼采區。

關鍵詞：排水方案；論證；串聯

2004年12月30日超化煤礦22081工作麵出水，湧水量達2000～2200m3/h，造成了22采區的22121工作麵、22081工作麵、22041工作麵及3條下山的大部分區段被淹，被淹巷道總長8060m，采空區積水量約為225900m3。至2005年7月底，地麵注漿堵水取得了明顯的效果，湧水量降為250～300m3/h，8月份開始做22采區恢複的準備工作。

2005年9月3日22采區3條下山(含輔助區段)的恢複工作正式開始，總工程量約3942m。施工工作主要是排水、清淤及巷道的維修。追排水期間以22岩石膠帶下山迎頭為主排水陣地，安裝3台渣漿泵和飛力泵串聯向下攆水；22軌道下山和22回風下山安裝小型潛水泵排出迎頭滲水。在向下攆水恢複過程中，3條下山的水位標高高差不得超過5m。恢複巷道時，不得有露幫露頂現象的發生。在運輸方式上，22膠帶下山采用膠帶運輸；22軌道下山前方鋪一部SCW-40T刮板輸送機，然後通過膠帶運輸，通過西大巷溜煤眼運出；22回風下山在上

車場口上方安裝一部28t絞車，采用礦車運輸，通過西大巷最後經副井提至地麵。詳見圖1。

圖1 22采區恢複排水設備布置及排水係統圖

1 超化礦22采區排水方案

22采區注漿堵水工程結束後，確定湧水量趨於穩定不再有增大的可能時，采區的排水搶險工作開始由維持階段轉入下山跟進式排水清淤階段。此時，總湧水量約為250～300m3/h。根據22采區淹沒後三條下山不同程度的淤塞，製定如下排水方案。

1.1 總體方案

根據22采區的淤積情況，整個巷道水中含有大量的煤漿、沙子、石子、水泥，雜質較多。排水的同時，必須清淤，無法運用常規的排水設備，實施采區恢複排水，經過研究采取邊排水邊清淤的方法，逐步進行巷道恢複。根據3條下山巷道淤塞的實際情況，把膠帶巷、軌道巷作為排水的主要陣地，排水設備選用渣漿泵，在排水過程中不設臨時水倉，當水泵揚程不夠時，可采用多台渣漿泵串聯排水。同時巷道迎頭使用耐磨型潛水泵，起到攪拌淤煤及給渣漿泵供水的作用。回風巷排水可在迎頭安裝潛水泵，通過各工作麵上、下付巷車場將積水排至軌道巷。膠帶巷、軌道巷清理的淤積物采用膠帶機運輸至22采區溜煤眼，後通過不同途徑提升到地麵。回風巷清理的淤積物采用礦車運輸。

1.2 膠帶巷的排水

根據22進風行人巷巷道淤塞的不同情況，采用2種方法。

(1)方法一(巷道淤塞不嚴重，水泵可下放至膠帶巷和22進風行人巷交叉口)。①首先利用QKSG-W-630-550/230潛水泵(Q=550m3/h，H=230m，P=630kW)進行排水。②在人車機頭用14#~18#礦工鋼打樁，並焊成用於固定潛水泵鎖管卡子的支架。把潛水泵及其附件在小托車上組裝好，接好2節DN300排水管，用卡子鎖好，使用安裝好的SDJ-28T絞車牽引水泵末端第二節水管。然後在卡子後麵接好第三節管子，通過手拉葫蘆，讓水管完全離開卡子，接著打開卡子緩慢鬆開絞車繩，直到卡子能鎖住第三節水管末端。重複以上工作，把潛水泵沿軌道一直下放，直到水泵推不下去為止。利用安裝好的潛水泵，通過敷設的DN300管路，將水排至中央泵房。③在22進風行人巷排水的同時，現膠帶下山的水泵保持不動，連接和排水方式不變，以防止水量突然增大時使用。同時膠帶下山隻進行清淤工作。④在22進風行人巷進行追水，當水位降至膠帶巷和22進風行人巷交叉口平台處時，控製水位，拆除22膠帶巷原排水泵及管路，更換膠帶機頭原使用的1部JD-25絞車為SDJ-28T絞車，在22膠帶巷新安裝2台100ZD-50型渣漿泵(Q=360m3/h，H=91m，P=200kW)，1用1備，水泵固定在平板車上，分別使用膠帶機頭SDJ-28T絞車牽引，邊排水邊向下移動。敷設2趟DNl50管路，1泵1管，通過22膠帶巷將水排至中央泵房。同時在渣漿泵的吸水口上，安裝管徑為DNl50軟連管，在軟連管後加工1個集水器，利用DNl50軟管分別連接2台BS2201.690MT型(Q=380m3/h，H=21m，P=37kW)潛水泵，1用1備，潛水泵放置在巷遭迎頭水窩中，利用浮筒沿著巷道向下移動，承擔攪拌淤煤及給渣漿泵供水任務。隨著水位的降低，渣漿泵固定不動，潛水泵可向下移動，同時延長渣漿泵和潛水泵之間的連接管路，進行排水。當水位降低至膠帶巷和22進風行人巷交叉口以下時，在22進風行人巷新敷設2趟DNl5排至中央泵房0管路，和2台渣漿泵的捧水管連接，將排出的積水經22進風行人巷排至中央泵房。⑤當水位繼續降低，潛水泵揚程不足時，可向下移動渣漿泵，同時延長DNl50主排水管路，采用上述方法繼續排水。⑥隨著水位的降低，當渣漿泵揚程不足時，可再安裝2台渣漿泵，1用1備，采用渣漿泵串聯的方式排水。水泵固定在平板車上，使用膠帶機頭SDJ-28T絞車牽引，邊排水邊向下移動。同時先安裝的渣漿泵可保持不動。⑦繼續進行追排水，當水位降低至22岩石變電所時，清理變電所內的淤煤，回收變電所內的設備和電纜。⑧保持以上排水設備不變，繼續進行排水清淤，直到22采區泵房。拆除泵房內的水淹設備及電纜，恢複22泵房排水設施，完善22采區排水係統。

(2)方法二(巷道淤塞嚴重，水泵不能下放至膠帶巷和22進風行人巷交叉口)。①22進風行人巷采用渣漿泵進行排水，在排水過程中不設立臨時水倉。②在22人車機頭安裝2部SDJ-28T絞車，同時安裝2台100ZD一50型渣漿泵，1用1備，水泵固定在平板車上，使用機頭SDJ-28T絞車牽引，邊排水邊向下移動。敷設2趟DN150管路，通過22進風行人巷將水排至中央泵房。同時在渣漿泵的吸水口上，安裝管徑為DN150軟連管，在軟連管後加工1個集水器，利用DN150軟管分別連接2台BS2201.690MT型潛水泵，1用1備，潛水泵放置在巷道迎頭水窩中，利用浮筒沿著巷道向下移動，承擔攪拌淤煤及給渣漿泵供水任務。隨著水位的降低，渣漿泵固定不動，潛水泵可向下移動，同時延長渣漿泵和潛水泵之間的連接管路，進行排水。③當22進風行人巷水位下降時，拆除22膠帶巷排水設備，清除淤泥，同時更換膠帶機頭原使用的1部JD-25絞車為SDJ-28T絞車，作為渣漿泵牽引移動之用。④當水位繼續降低，潛水泵揚程不足時，可向下移動渣漿泵，同時延長DN150主排水管路，采用上述方法繼續排水。⑤隨著水位的降低，當渣漿泵揚程不足時，可再安裝2台渣漿泵，1用1備，采用渣漿泵串聯的方式排水。水泵固定在平板車上，分別使用膠帶機頭SDJ-28T絞車牽引，邊排水邊向下移動。同時先安裝的渣漿泵可保持不動。⑥繼續進行追排水，當水位降低至22岩石變電所時，清理變電所內的淤煤，回收變電所內的設備和電纜。⑦保持以上排水設備不變，繼續進行排水清淤，直到22采區泵房。拆除泵房內的水淹設備及電纜，恢複22泵房排水設施，完善22采區排水係統。

1.3 軌道巷的排水

(1)軌道巷的排水使用渣漿泵，采用渣漿泵串聯排水，中間不設立臨時水倉。

(2)軌道巷的排水清淤和膠帶巷並行開展，互相聯係，保持兩側水位相對標高不超過5m。

(3)在軌道巷安裝2台SDJ-28T絞車，安裝2台100ZD-50型渣漿泵，1用1備，水泵固定在平板車上，分別使用SDJ-28T絞車牽引，邊排水邊向下移動。敷設2趟DN150管路，通過22進風流水巷將水排至中央泵房。同時在渣漿泵的吸水口上，安裝管徑為DN150軟連管，在軟連管後加工1個集水器，利用DN150軟管分別連接2台BS2201.690MT型潛水泵，1用1備，潛水泵放置在巷道迎頭水窩中，利用浮筒沿著巷道向下移動，承擔攪拌淤煤及給渣漿泵供水任務。隨著水位的降低，渣漿泵固定不動，潛水泵可向下移動，同時延長渣漿泵和潛水泵之間的連接管路，進行排水。

(4)繼續追排水，當水位降低至22081下副巷時，采用膠帶巷檢測巷道淤積物的方法，對軌道巷下部淤塞情況進行測試。如果巷道淤塞不嚴重，可采用QKSG-W-630-550/230型潛水泵進行下部巷道排水；如果巷道淤塞嚴重，則繼續采用渣漿泵進行下部巷道排水。

(5)使用潛水泵或渣漿泵，采用上述方法，進行排水清淤，直到22泵房。

1.4 回風巷的排水

(1)回風巷不設立中間排水陣地，將回風巷迎頭的積水使用潛水泵，通過各個車場直接排至軌道巷，再由軌道巷排水設施經22進風流水巷水溝，流入中央泵房。

(2)回風巷的排水清淤要和膠帶巷、軌道巷同步進行，保持3條巷道水位相對標高不超過5m。

(3)在回風巷安裝4台QBK45/15-5.5KW型潛水汙泥泵(Q=45m3/h，H=15m，P=5.5kW)，利用2趟DN50的膠管，邊排水邊向下移動，出水經各工作麵上、下付巷車場排入軌道巷，後經軌道巷排水設施流至中央泵房。

(4)繼續追水清淤，直到22泵房。

2 淤泥的清理運輸

(1)22進風行人巷。22進風行人巷淤泥的運輸使用礦車，由絞車直接提升至上平台，然後經副井提升至地麵。

(2)膠帶巷。膠帶巷淤泥的運輸使用強力膠帶機。在強力膠帶機前段斷開強力膠帶，更換為阻燃七級整芯編織帶，利用原驅動裝置和機架，邊排水清淤，邊向下延伸。膠帶巷上段清挖的淤積物主要是水泥、石子、沙子，淤積物經強力膠帶機運至西大巷溜煤眼後，由礦車裝載，經副井提至地麵。膠帶巷下段清挖的淤積物主要是淤煤，淤積物經強力膠帶機運至西大巷溜煤眼後，可直接進入主煤流，由主井提升至地麵。

(3)軌道巷。軌道巷淤泥的運輸使用普通膠帶機。恢複軌道巷前段的西大巷給煤機，在軌道巷鋪設2部SSJ-650膠帶機，邊排水清淤，邊向下延伸，將清理的淤積物通過膠帶機運至西大巷溜煤跟。軌道巷上段清挖的淤積物主要是水泥、石子、沙子，淤泥經SSJ-650膠帶機運至西大巷溜煤眼後，由礦車裝載，經副井提至地麵。軌道巷下段清挖的淤積物主要是淤煤，淤煤經膠帶機運至西大巷溜煤眼後，可在西大巷強力膠帶機尾鋪設一部SGW-40T刮板輸送機，將淤煤運輸進人主煤流，由主井提升至地麵。

(4)回風巷。回風巷不設立排水陣地，故淤泥的運輸使用礦車。在回風下山的上部安裝1部SDJ-28T絞車，通過巷道已鋪設的軌道，將礦車提升至上平台，經副井提至地麵。

3 供電方式

(1)22采區水泵供電方式。22采區恢複排水期間，可在22軌道巷與22進風流水巷交叉口處放置2台KBSGZY-1000/6型移動變電站、1台BGP9L-6A高爆開關，供膠帶巷、軌道巷、回風巷排水電源，移變的供電電源分別來自中央變電所6#高爆開關、22#高爆開關。

(2)22采區風機供電方式。22采區3條下山專用風機電源來自中央低壓變電所19#低壓開關；備用風機電源來自中央低壓變電所15#低壓開關。

(3)22采區絞車供電方式。22采區3條下山絞車電源均來自轉載倉變電所3#低壓開關。

(4)22強力膠帶供電方式。22強力膠帶供電電源來自中央變電所26#高爆開關。

4 方案補充

根據以上排水方案，由於22采區所排積水中帶有煤泥，容易造成中央泵房淤泥沉積，影響排水設施正常運行，故考慮在中央泵房水倉入口處安裝布置1套水煤分離係統，將水中的煤泥在進人水倉之前進行過濾，減少進人水倉中的煤泥含量和清挖水倉的次數，從而確保主排水係統安全高效運行。

5 結語

按照製訂的恢複工作計劃，22采區恢複從2005年9月3日開始，在確保安全的前提下，克服諸多不利因素，在恢複過程中，我們將堅持”恢複一段，鞏固一段”的原則，嚴格按照集團公司恢複施工的安全質量和工期要求，最大限度地實現平行作業，盡可能的縮短恢複工期。

在22采區恢複過程中，我們始終把安全放在工作的第一位，製定了22采區恢複施工每個階段的組織措施、防突水應急措施、22采區3條下山恢複的安全技術措施及其它專項安全技術措施，建立健全了22采區中下部人員出入管理製度及應急報警係統，從組織上、技術上'措施上為22采區的安全恢複提供了可靠的保障。

其間進行了2次較大的探放水(探放22041麵老空積水，施工鑽孔4個，放出老空水約34000m3，探放22081麵上段老空積水，施工鑽孔4個，放出老空水79000m3，老空水位穩定在-109m左右)，確保了恢複工作的安全進行。

泵房原排水設備拆除及新設備安裝在6月10日完成。22專回在6月20日清淤完畢。6月20日22081下疏水巷具備放水條件。6月25日22采區形成正常的通風、供電、排水係統。

22采區清淤恢複取得如此快速的顯著效果，與超化礦科技人員應用新技術，積極進行科技創新的努力是分不開的。

超化礦22采區淹沒的情況和國內其它地區的水淹狀況有顯著不同。鄭州礦區的煤質一遇到水，易化成煤漿，特別是在堵水過程中，打孔注漿，巷道中充滿了水泥、沙子和煤泥所形成的漿體，人工清挖不上來。根據以前的排水經驗，一般的水泵用在這裏，煤漿容易堵塞管道和吸水口，造成水泵無法正常排水，並且容易燒毀電機。

為了減少投資，在提高水泵揚程方麵，選用了國產的渣漿泵串聯在進口潛水泵後麵，三級渣漿泵接力串聯，滿足排水揚程的需要。

通過運用科技創新、推廣應用最新技術成果，使超化礦22采區排水恢複取得極大的成功。對同類排水問題具有重要的借鑒意義。