联合排水试验报告.docx
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联合排水试验报告
大竹县牛郎沟煤业有限公司（牛郎沟煤矿）
排水系统水泵
联合试运行报告
试验单位：
大竹县牛郎沟煤业有限公司牛郎沟煤矿机电科
试验设备：
D280-43×6
试验日期：
2016年5月5日
试验周期：
一年
第一章水文概况
一、矿井水文地质条件
矿区位于铜锣山西侧中山背斜中段东翼西河井田，地势总体上西高东低，山脉大致呈北东展布，地形起伏不大，坡度一般为19°左右，区内一般海拔标高560～750m。
矿区最高点位于白岩，高程为840.6m，最低点位于矿区北部大河沟，海拔为474.9m，相对高差为365.7m。
属以构造剥蚀为主的浅切割低山地貌。
地貌上分为两个亚区：
即低山区和丘陵区，矿部位于低山区与丘陵区过渡地带。
低山区：
区内山势陡崚，沟谷或为峡谷，或呈“V”字形，呈树枝状发育，两侧悬崖峭壁。
丘陵区：
山顶呈圆馒头状，坡度较缓，山丘之间为宽谷或平地。
矿区内主要河流为大地沟和大河沟（上段称“龙洞沟”）两条季节性冲沟。
（一）区域水文地质概况
1、本区常年地表径流主要有东柳河（其上游称回龙河）、黄滩河和西河三条较大河流，属长江水系。
（1）东柳河：
为大竹县境内最大河流，其上游曰“回龙河”，流向由南西流向北东，该河发源于民主以北地区，流经黄家—中华—杨家—清河—木头后流出境外。
（2）黄滩河：
发源于华蓥山南侧的乌木一带，经黄滩—妈妈—于太和与西河汇合后再经龙安镇—冷家流出境外，流向北东—南西向。
（3）西河：
发源于华蓥山南侧，经民主—清水—牌坊—庙坝—新桥后于高家与黄滩河汇合后经龙安镇—冷家后流出境外。
2、常年地表水体：
县域内常年地表水体主要有“同心水库”和“乌木水库”两个。
同心水库位于大竹县城南东的周家镇西河附近，距矿区约3Km；乌木水库位于大竹县城以东的朝阳乡。
矿区北部的“平桥水库”是龙洞河的源头，大河沟之上游。
（二）含水层、隔水层
1、含水层
下统珍珠冲组（J1zh）：
为灰、绿灰色、紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹粉砂和石英砂岩。
中上部常夹有厚10-20米的细粒砂岩、粉砂岩；底部为灰色细粒长石英砂岩、粉砂岩，少量泥质包裹体和菱铁质包体，为富水性中等的裂隙含水层。
须家河组第四段（T3xj4）：
该段岩性为灰白～浅灰色厚层状中粒砂岩，下部夹透镜状砾岩1～2层。
一般厚110m。
该段地层厚度大，岩性单一，颗度较粗，孔隙、裂隙发育。
为富水性中等的裂隙含水层，是矿井充水源之一。
须家河组第六段（T3xj6）：
岩性为灰白色厚层状细粒砂岩和中粒砂岩，泥质胶结，结构较疏松。
上、下部夹薄层透镜状泥岩和粉砂质泥岩，局部含煤包体和泥质包体，近底部含较多砾石，一般厚100m。
该段岩石颗粒较粗，结构较疏松，储水空间大。
为富水性中等的裂隙含水层，是矿井充水源之一。
2、隔水层
须家河组第五段（T3xj5）：
该段为区内主要含煤地层之一，按岩性组合分为三个亚段，其中一、三亚段以灰～深灰色泥岩和粉砂质泥岩为主，含煤5～10层，二亚段为砂岩段，岩性为灰色细粒砂岩。
全段一般厚80m左右。
该段富水性弱，仅第二亚段砂岩含有一定的孔隙及裂隙水，因上下有泥岩和粉砂质泥岩相隔，其补给条件差，视为相对隔水层。
须家河组第七段（T3xj7）：
其中一三亚段岩性为灰色薄层状泥岩、粉砂质泥岩，含煤数层，可视为相对隔水层。
二亚段为砂岩段，含有一定的孔隙及裂隙水，因上下有泥岩和粉砂质泥岩及煤层相隔，其补给条件差，富水性差，视为相对隔水层。
（三）地下水的补给、迳流、排泄条件
矿区为构造剥蚀、侵蚀切割的低山地貌，风化裂隙、构造裂隙较发育。
地下水主要由大气降水补给，其次为地表溪谷水及老窑积水补给。
区内地表坡度较小，植被较茂密，为大气降水渗入提供了良好的通道，使大气降水转化为地表水后在地表滞留时间延长，利于大气降水的渗入补给。
浅部地下水在地形条件适宜处以泉水的形式排出地表补给地表水，深部地下水流入生产矿井。
溪谷水亦可经沟谷两侧含水层露头补给地下水，老窑水经基岩孔隙裂隙下渗补给地下水，该两类水亦为地下补给源。
（四）断层的富水性及导水性
矿区位于中山背斜中段东翼，地层呈单斜产出，倾向SE，倾角61-70°，地表未见断层用次级构造。
井下揭露有隐伏小型断层，造成煤层在走向和倾向上的不连续，其破碎带在井巷中易产生冒落和滴水，但因断层规模小、短距小，对煤层开采影响不大。
二、矿井充水因素
（一）矿井充水水源
根据矿区水文地质和矿井开采情况，矿井充水水源主要为大气降水、地表水、地下水及老空水。
1、大气降水
矿区煤层顶板的直接充水砂岩含水层裸露于地表，大气降水是地表水及地下水的主要补给源。
降水通过各种成因形成的裂隙进入地下补给补给矿井。
该矿含水层下统珍珠冲组（J1zh）地层是K14、K13煤层顶板的直接充水含水层；须家河组第六段（T3xj6）地层是K8、K7煤层顶板的直接充水含水层。
另外，大气降水还可沿采动裂隙或构造断裂发育的部位，形成新的涌水点，特别是汛期可能造成大量涌水，应引起矿方高度重视。
2、地表水
大河沟位于牛郎沟煤矿北部。
大河沟（上段称“龙洞沟”），为常年性溪沟；沟水一般流量小于2L/s，最大洪峰流量2.5m3/s左右，工作期间沟水流量0.828L/s，平均坡降30～50‰，切割下统珍珠冲组（J1zh）须家河组第六段（T3xj6）地层及K14、K13、K8、K7煤层，冲沟水直接补给含水层及煤系地层。
3、地下水充水水源
下统珍珠冲组（J1zh）地层是K14、K13煤层顶板的直接充水含水层；须家河组第六段（T3xj6）是K8、K7煤层顶板的直接充水含水层。
根据川南、川东等地矿井观测资料，采空导水裂隙带高度是煤层采高的50～100，当围岩裂隙发育、岩层倾角平缓时取100倍，岩层倾角较陡时取50倍。
用采高的50倍评价起塌陷裂隙带影响高度，矿井开采K7、K8、K13、K14煤层形成的塌陷裂隙带已分别进入上部含水层中。
4、老空水。
本次访问调查已关闭小煤矿5个，老窑6个，估算老空积水量约104997m3，主要原集中在大河沟一带。
其老空积水极有可能通过裂隙渗（涌）入本矿井，造成水患事故。
矿井在向北部施工时处于低位顶水作业中，对矿井生产构成了极大的水害威胁。
（二）矿井充水通道
只有充水水源而无充水途径，并不能对矿井造成危害，根据矿区水文地质和矿井开采情况，矿井充水通道有人为采动形成的裂隙通道、构造通道、采空区积水。
1、人为形成的裂隙通道
矿井开采K7、K8、K13、K14煤层工作面回采后产生的顶、底板破坏裂隙将破坏砂泥岩的完整性，这是矿井充水的重要途径之一。
2、构造通道
井下揭露有隐伏小型断层会造成煤层在走向和倾向上的不连续，其破碎带在井巷中易产生冒落和滴水、淋水现象。
但因断层规模小、富水性弱，导水性较差，对矿井充水影响较小。
3、采空区
矿区浅部小煤窑开采活动留下的采空区不仅是地下水的汇集地，也是充水水源，而且很有可能成为其它水源（体）突水的一个通道，由于采空区在形成的特殊过程中，使得顶、底板的裂隙十分发育，沟通其它（如地表水、断层等）水体后形成联合充水通道。
三、矿井涌水量预计
（一）矿井涌水量构成
1、矿井排水设施
目前矿井采用机械排水方式。
矿井＋330m水平设有一个水仓，主水仓容量500m3、副水仓容量500m3。
设有固定水泵3台及排水管路两趟，水泵型号为D280-43×3，电机功率160kw，双电源双开关，额定流量280m3/h，额定扬程129m；＋215m水平设有一个水仓，主水仓容量800m3、副水仓容量700m3。
设有固定水泵3台及排水管路两趟，水泵型号为D280-43×6，电机功率160kw，双电源双开关，额定流量280m3/h，额定扬程258m；
＋330m水平矿井涌水经水泵抽排至+414m副平硐，在经+414m主平硐排水沟排出地面。
＋215m水平矿井涌水经水泵抽排至+414m主斜井，直接排出地面。
+414m副平硐水沟断面为600mm×300mm，经排水沟自流出地面。
2、矿井涌水量构成
牛郎沟煤矿矿井当前涌水量是由＋215m、＋330m水平矿井涌水量构成。
本次实测矿井当前正常涌水量Q1为60.8m3/h，雨季坑道涌水量增大数倍，按系数3计算，最大矿井涌水量为182.4m3／h。
（二）矿井未来涌水量预计
本次实测结果表明，矿井当前正常涌水量70.8m3/h,最大涌水量为212.4m3／h。
采空区面积约459132m2，聚集了部分老窑水，应引起重视。
未开采面积696167m2，本次采用水文地质比拟法对涌水量进行预计，计算公式采用：
式中：
Q0——本次观测的正常涌水量（m3/h）
F0——采空区面积（m2）
F——未开采面积（m2）
矿井+200m水平以上充分开采后的涌水量：
=60.8（m3/h）×1.23=74.8（m3/h）
=182.4（m3/h）×1.23=224.3（m3/h）
矿井未来正常涌水量：
Q正=74.8+60.8=135.6（m3/h）
矿井未来最大涌水量：
Q大=224.3+182.4=406.7（m3/h）
经计算，矿井未来正常涌水量135.6（m3/h），矿井未来最大涌水量406.7（m3/h）。
四、矿井水文地质类型划分
（1）受采掘破坏或影响的含水层或水体：
矿井受采掘破坏或影响的含水层水主要三叠系上统须家河组（T3Xj）四、六段孔隙水、砂岩裂隙水，大气降水、大河沟是矿井主要的充水水源。
补给条件一般，有一定的补给水源。
根据《煤矿防治水规定》第十一条表2-1标准，矿井水文地质类型划分为中等。
（2）矿井及周边老空水分布状况：
本次访问调查已关闭小煤矿5个，估算老空区积水为104997m3。
老窑6个，主要原集中在大河沟一带，均开采煤层露头及浅部煤层，以平硐开拓为主，少数以斜井开拓为主；多采上山煤，开采K14、K13煤层。
井巷多已垮塌，存在少量老空积，位置、范围、积水量清楚。
根据《煤矿防治水规定》第十一条表2-1标准，矿井水文地质类型划分为复杂。
（3）矿井涌水量：
矿井涌正常（当前）水量Q1＝70.8m3／h，（Q1＜180m3／h）矿井最大涌水量Q2＝212.4m3／h，（Q2＜300m3／h）。
根据《煤矿防治水规定》第十一条表2-1标准，矿井水文地质类型划分为简单。
（4）突水量：
本矿未发生过突水事故。
（5）开采受水害影响程度：
本次调查井巷局部有顶板滴水、淋水、现象，采空区内有流水现象；主要是煤层采动后形成的采动塌陷及顶板裂隙造成的，大气降雨通过裂隙直接对井下充水，充水量受季节和降雨量控制，采掘工程受水害影响。
根据《煤矿防治水规定》第十一条表2-1标准，矿井水文地质类型划分为中等。
（6）防治水工作难易程度：
根据矿井水文地质条件和实际生产建设中的水患情况，鉴于补给水源主要为大气降水，地表水、含水层水、老空水，补给条件一般，且随季节变化而变化，故矿井水患是可以控制的。
矿井应对涌水点进行动态监测、抽排等工作，在采掘过程中坚持“有疑必探、先探后掘”原则进行安全生产。
因此，矿井防治水工作简单，易于进行。
根据《煤矿防治水规定》第十一条表2-1标准，矿井水文地质类型划分为中等。
综上所述，牛郎沟煤矿开采煤层为“顶板砂岩裂隙充水矿床”，根据2009年9月21日国家安全生产监督管理总局制定的《煤矿防治水规定》中表2-1，确定矿井水文地质类型为复杂类型。
第二章开采现状与涌水因数分析
本矿属生产矿井，布置三采三掘，分别为2183采面、2171采面、2271采面共三个采煤工作面；+215m南集中运输巷、+215m北集中运输巷、+332m北集中运输巷三个掘进面。
涌水主要来源是老窑及地表，其涌水渠道受采动产生的裂隙影响。
第三章排水试验
第一节井下水泵房联合排水试验总则
1、为认真贯彻落实煤矿井下排水联合试验，提高矿井防灾抗灾能力，确保雨季安全渡汛工作，根据《煤矿安全规程、第二百八十一条》规定和本质安全体系管理的要求，特制定本安全措施。
2、我矿井下排水泵在使用中，每年雨季以前必须进行全面检修一次，并对主排水水泵和备涌水泵进行一次联合排水试验，发现问题及时处理。
3、主副水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理一次。
第二节联合排水试验的条件
各级排水泵房主、备、检修排水泵安装到位，双回路供电，两趟排水管路能互相置换。
井下各水文观测点正常观测，记录规范，符合实际情况的矿井正常涌水量和最大涌水量及水泵流量数据。
第三节联合排水试验措施及要求
1、参加联合排水试验一切工作必须在指挥部的统一安排下指挥开展，各部门及单位领导一定要统一思想，提高认识，充分认识这次演练意义，亲自安排并参加排水联合试验工作，保证人员，通讯等措施到位，以实战心态认真实施好演练的各项科目。
2、参加联合排水试验的各部门和单位人员要认真学习排水演练措施及方案，要做到提前进行预试验，准确快速的实施各自的职能。
3、联合排水试验结束后，参加演练的科室和单位要进行总结，并与5月20日前将总结报集团公司安监部。
4、在水泵运行期间，闸阀和电气开关手把上挂“禁止操作”的牌板。
5、水泵运行期间禁止任何人碰触转动部位。
经常注意电动机和水泵声音是否正常，有无异常振动现象，若出现必须停止水泵运行。
6、电动机温升不超过铭牌规定，滚动轴承不超过75℃，若超过必须停止运行。
7、水泵禁止反转，禁止无水空转，盘根松紧合适，保持“滴水不成线”，盘根箱不应过热，过热时要查找原因进行处理。
8、时常注意各处水管接头是否漏水，特别要注意防止喷到电气设备上。
9、时常注意吸水笼头是否堵塞。
附近有无杂物影响上水。
10、水泵达到正常转速后，要及时打开出水阀，不允许关住出水阀长时间运转。
11、在检修设备和管路时，要停电进行，开关打到零位。
12、水泵操作启动顺序
①水泵操作顺序：
灌水一起动水泵电动机—操作阀门（泵体起动后，缓缓打开出水阀门）--正常停机（缓缓关闭水泵的出水阀门）。
②、水泵启动顺序：
先启动工作水泵—再启动备涌水泵—最后启动检修水泵。
11、+332m与+215m两套排水系统分别进行测试。
第四节排水试验指挥部
为确保本次联合排水泵试验能够顺利进行，矿井成立试验指挥部。
指挥长：
罗祥云（机电矿长）
成员：
夏道伟、杨泽波、余昌武、余永贵、袁忠成、蒋大友、廖太华、袁忠荣
1、指挥部设在调度室，统一指挥试验工作。
2、为确保试验安全顺利进行，同时成立电气、机械、地面排水、测水、资料五个专业组。
电气组：
组长袁忠成，负责井上下供电；
机械组：
组长蒋大友,负责泵房的开停泵及管路检查维护等工作;
地面排水组：
组长余昌武，负责保证地面排水的疏导与畅通工作；
测水组：
组长杨泽波，负责测定水量工作，并做好记录；
资料组：
组长夏道伟，做好试验技术资料的记录收集、归档工作。
第五节井下水泵房排水系统的简介
一、+215排水设备
+215水泵房配（主排、备用、检修）三台同型号的水泵其中一台检修，其余两台能同时工作。
泵房有两趟供电线路，均来自地面10kv变电所，由PJG49-10启动柜控制。
1、水泵型号：
D280-43×6三台（主排、备用、检修）
2、流量：
280m3∕h
3、扬程：
258m
4、配套电动机功率：
N＝315kW。
5、排水管道规格：
两趟直径273mm管路。
二、+332排水设备
+332水泵房配（主排、备用、检修）三台水泵，其中一台在检修，其余两台能同时工作。
泵房有两趟供电线路，均来自井下+332m中央变电所，由KBZ-400Z软启动器控制。
主排、备用泵：
1、水泵型号：
D280-43×3两台
2、流量：
280m3∕h
3、扬程：
129m
4、配套电动机功率：
N＝160kW；
检修泵：
1、水泵型号：
D155-30×4一台
2、流量：
155m3∕h
3、扬程：
120m
4、配套电动机功率：
N＝75kW
排水管道规格：
两趟直径129mm管路。
第六节联合排水试验前的准备工作
我矿于2016年4月30日前完成排水供电线路、供电机组、主排水泵、备用排水泵、检修泵、排水管路等设备的安装检修工作，完成水仓清淤工作。
在矿井联合排水试验中做好充分准备，加强水泵的维护检修，提高水泵工作效率，保证井下每台水泵均处于完好状态。
试验工作于2016年5月5日进行。
试验当天上午矿井+215泵房3台水泵按预定方案先后起动运行2台水泵进行联合排水运行；下午矿井+332泵房3台水泵按预定方案先后起动运行2台水泵进行联合排水运行。
各泵房水泵及其闸阀、止回阀、吸水管路、排水管路、底阀等均完好正常，矿井双回路电源完好正常，并联运行供电，吸水井配水闸阀开启灵活，完好正常。
1、通知矿电力调度室做好准备工作，在群泵试验期间必须保证双回路供电可靠。
2、必须对全部水泵及水泵的吸、排水管路、操作闸门、泵房电源开关、水泵操作开关、泵房电源线路、水泵电机、负荷线进行一次全面检查检修，发现问题及时处理，以确保台台水泵在试验期间均可投入正常运行，每台水泵必须配备灵敏可靠的压力表、真空表。
每台水泵在检修后，都要进行不少于8小时的运转试验，以检验其可靠性。
3、必须对供电线路及电源开关进行一次全面检查，并对整定值进行校验，发现问题及时处理，确保在试验期间供电可靠。
4、必须彻底清挖小井与水仓，详细检查小井过水闸门等，水泵过水闸门，发现问题及时处理，以保证在试验期间水泵快速启动，装置灵敏可靠、操作方便快捷，流水畅通。
5、要对地面水沟进行认真清理，保证水沟畅通无阻，对有可能造成溢流、渗漏的沟沿进行加固堵漏，对测定流量的一段水沟要按要求进行整修，保证测量准确，并准备必要的材料以备急用。
6、对通讯线路进行全面检查，确保通讯电话畅通。
7、要备一定数量的管卡、管垫、管套、电器材料等物品备件以备急用。
8、试验前要彻底清挖水仓，使水仓具备最大的有效容积。
还要保持一定的储水量，以满足试验要求，并确保有一定的缓冲容量，并确保好安全警戒水位。
第七节联合排水试验记录
一、试验时间
2016年5月5日（上午8：
30-11：
42进行+215m排水系统试验；下午13：
40-16：
10进行+332m排水系统试验）。
二、试验步骤
试验分两个阶段进行，第一阶段分组进行试验，按各分组情况依次启动水泵，分别测试其各组排水量、回路电流等参数，然后进行计算得出全部水泵的排水量；第二阶段依次开启全部水泵，检验水泵能否全部开启，全部启动后没有问题即可停止运行。
也可采取依次启动水泵电机，但暂不打开水泵闸门，待所有水泵都启动完毕，统一打开水泵闸门的方法。
主排水系统联合排水试验采取工作水泵和备用水泵全部投入的运行方式，其稳定运行时间根据泵房水位确定，但不得少于20分钟。
在试验期间，要安排专人认真观察电压、电流、压力、水位、流量、温升等情况，并详细记录。
要按规定时间间隔快速测量水量，并做好记录。
三、测试数据
1、+215m排水系统
启动一台水泵试运转0.5小时后，测得实际单台水泵排水量为239m3/h。
10分钟后，再启动另一台水泵，两台水泵联合运行0.5小时后，测得实际排水量为479m3/h。
正常涌水时单台泵排水能力核算
135.6×24/239=13.6h<20h
最大涌水时两台泵联合排水能力核算
406.7×24/479=18.9<20h
电动机轴温为56℃，水泵运转正常,管路无漏水迹象。
1、+332m排水系统
启动工作水泵试运转0.5小时后，测得实际单台水泵排水量为209m3/h。
工作水泵运行10分钟后，再启动备用水泵，两台水泵联合运行0.5小时后，测得实际排水量为416m3/h。
正常涌水时单台泵排水能力核算
60.8×24/209=6.9h<20h
最大涌水时两台泵联合排水能力核算
182.4×24/416=10.5<20h
电动机轴温为52℃，水泵运转正常,管路无漏水迹象
第八节联合排水实验测定结论
通过排水系统联合试运行试验表明：
牛郎沟煤矿+215m水平排水系统工作水泵能在13.6小时内排出24小时的矿井正常涌水量；工作水泵和备用水泵能在18.9小时内排出矿井24小时的最大涌水量，符合《煤矿安全规程》的规定要求。
+332m排水系统工作水泵能在6.9小时内排出+332m水平24小时的正常涌水量；工作水泵和备用水泵能在10.5小时内排出+332m水平24小时的最大涌水量，符合《煤矿安全规程》的规定要求。
牛郎沟煤矿联合排水试验报告（+332水平）
水泵房
设备名称
设备编号
设备型号
额定流量（m3/h）
电机功率 （kw）
出水管路 （管径及长度）
工作泵
1
D280-43×3
280
160
?
219×210m
备用泵
2
D280-43×3
280
160
?
219×210m
检修泵
3
D155-30×3
155
75
运行方式
设备编号
电压（V）
电流（A）
出水压力（Mpa）
0.5h排水量（m3/h）
备 注
单台 运行
1
380
0.2
209
2
380
209
3
380
并联 联合 运行
1.2
380
416
380
试验报告（试验结果）
单台水泵排水能力209m3
并联水泵排水能力416m3
线路带负荷能力
变压器带负荷能力：
100％
管路排水能力90％
其它方面（包括主副水仓设计及有效容积）：
水仓容积1000m3
试验报告人：
审核：
时间：
牛郎沟煤矿联合排水试验报告（+215米水平）
水泵房
设备名称
设备编号
设备型号
额定流量（m3/h）
电机功率 （kw）
出水管路 （管径及长度）
工作泵
1
D280-43×6
280
315
?
273×550m
备用泵
2
D280-43×6
280
315
?
273×550m
检修泵
3
D280-43×6
280
315
运行方式
设备编号
电压（V）
电流（A）
出水压力（Mpa）
0.5h排水量（m3/h）
备 注
单台 运行
1
10000
16
0.3
239
2
10000
16
239
3
10000
16
239
并联 联合 运行
1.2
479
试验报告（试验结果）
单台水泵排水能力213m3
并联水泵排水能力479m3
线路带负荷能力:
80％
变压器带负荷能力:
管路排水能力:
90％
其它方面（包括主副水仓设计及有效容积）：
水仓容积1500m3
试验报告人：
审核：
时间：
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