姜濤
前言
楊莊煤礦與朱莊煤礦隸屬淮北礦業股份有限公司,均為閘河煤田礦井,兩礦相鄰,楊莊煤礦于2019年12月份關井, 朱莊煤礦計劃于2030年6月份閉坑,兩礦關井閉坑時間相差10.5年。先期關閉的楊莊煤礦,如礦井停止排水后,采空區隨水位的上升,水壓逐慚增大,存在礦界煤柱突破潰水的風險。
第一章 ?礦井概況
第一節 ? 楊莊煤礦基本情況
楊莊煤礦位于閘河復式向斜的南部仰起端,水文地質類型為極復雜型,礦井正常涌水量400m3/h,最大涌水量450m3/h。
礦井主排水系統有二水平泵房、二水平擴排泵房、三水平泵房、Ⅳ2采區泵房、Ⅳ53采區泵房,接力式排水。礦井已于2019年8月10日停止采掘活動, 于2019年12月30日采區拆除封閉結束。
第二節 ? 朱莊煤礦基本情況
朱莊煤礦水文地質條件類型為極復雜。主要水害為6煤層底板灰巖水及老空水,礦井正常涌水量240m3/h,最大涌水量300m3/h。礦井主排水系統有三水平水泵房、Ⅲ63采區水泵房。
圖1-1 ? ?楊莊煤礦和朱莊煤礦平面位置示意圖
第三節 ?礦界煤柱
依據淮煤地測[2007]157號文件《關于朱莊礦與楊莊礦礦界煤柱留設的批復》,人為劃定兩礦邊界,按平行井田邊界線兩礦分別留設保護煤柱,共留設煤柱80m,其中朱莊煤礦留設32m、楊莊煤礦留設48m。
目前采動范圍最小距離為楊莊煤礦Ⅲ535工作面與朱莊煤礦Ⅲ5425、Ⅲ5422工作面相鄰區域,最小距離為107m,標高-460m。
第二章 ?充水性分析
第一節 ?充水水源
一、楊莊煤礦充水性因素分析
楊莊煤礦關井停止生產后涌水量為400m3/h,主要由5、6煤頂、底板砂巖裂隙水和6煤底板灰巖水構成。礦井停止生產后5、6煤頂、底板砂巖裂隙水220m3/h;6煤底板灰巖水180m3/h。
礦井停止生產后一水平涌水量10m3/h,二水平涌水量130m3/h,三水平涌水量130m3/h,四水平涌水量130m3/h。
二、朱莊煤礦充水性因素分析
1、煤系地層砂巖裂隙水
煤層頂、底板砂巖裂隙含水層富水性弱,以靜儲量為主,易于疏干,以往回采時最大涌水量8m3/h; 6煤頂、底板砂巖裂隙含水層富水性弱,以往回采時最大涌水量15m3/h。
2、灰巖水
6煤層開采主要受底板太原組灰巖水影響,根據區域抽水試驗分析,一、二灰富水性較弱,三、四灰富水性較強,灰巖內溶蝕裂隙發育。
第二節 ?楊莊煤礦停止排水后水位變化
礦井采空區、巷道可容納礦井水1025.48萬m3,其中一水平采空區可容納礦井水320.54萬m3,二水平采空區可容納礦井水221.47萬m3,三水平采空區可容納礦井水318.64萬m3,四水平采空區可容納礦井水164.83萬m3。
礦井太灰原始水位-10m,停止排水后,預計水位恢復至-10m。四水平積滿水需172天,水位-500m;三水平積滿水需504天,水位-330m;二水平積滿水需735天,水位-180m;一水平積滿水需1069天,礦井水位恢復至-10m。
第三章 閉坑次生水害及防治措施
第一節 ?閉坑次生水害
楊莊煤礦閉坑后對朱莊煤礦產生的次生水害為老空積水,兩礦邊界煤柱最小寬度107m,朱莊煤礦最低標高-460m。楊莊煤礦停止排水后水位上升至-10m,與朱莊煤礦存在450m水位差,朱莊煤礦將承受4.5MPa水壓,嚴重威脅朱莊煤礦安全生產。
第二節 ?防治措施
為消除楊莊煤礦老空水對朱莊煤礦形成的水害威脅,實施楊莊煤礦關井不閉坑,即保留楊莊煤礦二、三水平排水系統運行,維持礦井排水,確保楊莊煤礦老空水積水標高低于朱莊煤礦最低標高。
第三節 ?保留系統
一、排水系統
保留二水平擴排泵房、三水平泵房排水。三水平水排入二水平,通過二水平擴排泵房將水排至地面。
二水平擴排泵房現有D500A﹣57×7(揚程400m,流量500m3/h,900kW)型離心水泵6臺,DN350排水管路3趟(管道井直接排至地面),二水平水倉總容積11000m3。
礦井停產后,全礦井最大排水量400m3/h。排水期間,保留6臺水泵,其中2臺工作水泵,2趟管路排水。
三水平泵房現有MD500﹣57×4(揚程210m,流量540m3/h,500kW)型離心水泵8臺,DN400排水管路3趟,三水平水倉總容積6400m3。
礦井停產后,三水平最大排水量260m3/h。排水期間,保留6臺水泵,其中2臺工作水泵,2趟管路排水。
保留現有地面污水處理系統,即東污水處理廠,處理水量為900-1000m3/h。礦井進入維持排水階段后,預計井下排水量有400m3/h,污水處理系統能夠滿足后期井下排水要求。
二、通風系統
關閉東風井,保留主井、老副井、新副井、西風井。
通風路線:地面→新副井(主井、老副井)→Ⅱ水平擴排泵房(主暗斜井)→Ⅱ水平正石門(二水平東大巷)→副暗人行斜井→Ⅲ水平泵房→副暗軌道斜井→NⅡ52回風通道→NⅡ52回風上山→西風井總回風巷→西風井→地面。
三、供電系統
礦井進入維持排水階段后,新副井進風、西風井回風,西風井主通風機低壓負荷為250kW,新副井提升機高壓負荷為800kW、低壓負荷為100kW,壓風機高壓負荷300KW,污水處理站低壓負荷為300kW,辦公樓低壓負荷為150kW,工業場地照明低壓負荷為30kW,35kV變電所所用電低壓負荷為45kW。
二水平排水系統兩臺水泵負荷總計為1800KW,三水平泵房兩臺水泵負荷總計為1000KW,副暗斜井絞車低壓負荷為200kW,副行人斜井架空乘人器低壓負荷為50kW,井下照明低壓負荷為50kW。
四、新副井提升系統
新副井裝備為雙滾筒單繩纏繞式礦用提升機,變頻器型號HIVERT-Y06/130,新副井提升機型號2JK-3.5/15.5,減速器型號為ZHLR-170K,電機型號為YR800-10, 功率為800kw,最大提升速度為7.2m/s,提升高度為364m,提升鋼絲繩型號為6×28TS+FC-1670 Ф42,提升容器采用1t雙車雙層罐籠,組合罐道,制動繩直徑為34mm。礦井進入維持排水階段,保留新副井提升系統。
五、井下運輸、行人系統
井下運輸系統為:大巷內采用12T電機車配合1T礦車或專用車運輸;二三水平之間采用副暗軌道斜井運輸。
大巷內12T電機車配合乘人車實現長距離人員運輸;水平之間采用架空乘人裝置運送人員。
礦井進入維持排水階段,保留副暗人行斜井架空乘人裝置和副暗軌道斜井提升系統。架空乘人裝置實現無人值守,副暗絞車實現操檢合一。
六、供風、供水系統
供風:地面壓風機房有壓風機4臺,3臺ML300型、1臺ML200型。
礦井進入維持排水階段,保留2臺ML300型壓風機(一用一備)為井下提供壓風,以保證后期巷道修復、水泵風射流、道岔等正常使用。
供水:井下二水平擴排泵房有清水泵三臺,電機功率900kW,用于保障地面工廣生活用水和井下生產用水。
礦井進入排水階段,經安全經濟一體化論證,停止清水泵運行,對井下供水孔進行封堵,改造地面工廣供水管網,接入市政供水管網;井下用水用東水廠處理水返供入井下供水管網。
七、水文觀測系統
建立井下明渠流量觀測站4處,分別位于二水平東大巷、二水平西大巷、三水平東大巷和三水平西大巷,觀測礦井關井后井下水量變化;建立地面水文長觀孔2個,分別位于Ⅳ53采區和Ⅳ2采區下部,觀測礦井關井后井下積水水位恢復情況。
八、人員定位和通訊等系統
保留新副上口、二水平擴排泵房、二水平正石門、副暗人行斜井、三水平泵房、副暗軌道斜井、NⅡ52回風通道、NⅡ52回風上山、西風井總回風巷、西風井對應位置的人員定位、應急廣播及視頻監控系統。
九、監測監控系統
礦井維持排水階段保留三臺安全監控系統交換。地面監控機房一臺,二水平泵房一臺,三水平泵房一臺。
二、三水平泵房各安裝安全監控分站一臺,二水平正石門安裝風速傳感器一臺,二、三水平泵房安裝溫度傳感器各一臺,西風井總回安裝甲烷、一氧化碳、風速、溫度傳感器各一臺,西風井保留風機在線監測系統。
第四章 ?結論
為消除楊莊煤礦閉坑后老空積水對朱莊煤礦的威脅,確保朱莊煤礦安全生產,綜上論證,楊莊煤礦實施關井不閉坑,保留礦井新副井進風、西風井回風系統及二、三水平排水系統,并實施自動化、智能化控制改造,方案具有可行性,且安全可靠。