28#三区段泄水设计.docx

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28#三区段泄水设计

据地测部门提供的水情水害预报显示，在北二采区东翼27#1层四区段、二区段采空区存有积水，这部分积水将影响东翼28#三区段工作面的生产安全。

为了保证北二采区东翼28#三区段工作面回采期间不受水害影响，经矿会议研究决定，在北二采区东翼28#层三区段上、下顺槽内施工泄水孔进行泄水工作，以确保工作面回采安全。

具体设计如下：

一、概况

1.东翼27#1煤层基本情况

东翼27#1层煤层伪顶为1.5米厚的泥岩，固结性较好，较硬，遇水膨胀变松软，老顶为粉砂质泥岩，胶结性较差，较松软，直接底板为2.04米厚的泥岩，固结性较差，较软，遇水膨胀变软。

2.东翼27#1层三区段、二区段老塘积水情况

东翼27#1层三区段积水面积2000㎡，积水水位+447水平，积水量约8000立方米，东翼27#1层二区段积水面积500㎡，积水水位+470水平，积水量约2000立方米。

3.积水区域四邻关系

东邻一矿井田西五、西六采区（已停采27#煤层），南邻东翼27#层一区段采煤工作面，西邻27#层未开采煤体，北邻东翼27#层四区段采空区，整个积水区域南高北低。

二、泄水设计

为保证泄水工作顺利进行，本次共设计九个泄水孔。

在一个泄水孔能够达到正常出水量的情况下，暂停施工其它钻孔。

按照施工先后顺序可分为：

1#——9#泄水孔（见附图一）。

各泄水孔的技术参数为：

1.泄水孔施工技术参数

（1）1#泄水孔施工位置：

A35点以西29.22米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

292°33′2〃，仰角50°，工程量27.36米，孔口标高+412。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+432.93。

（见附图二）

（2）2#泄水孔施工位置：

A35点以西27.21米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

291°55′5〃，仰角50°，工程量31.08米，孔口标高+412。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+435.81。

（见附图三）

（3）3#泄水孔施工位置：

A35点以西25.2米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

291°15′53〃，仰角50°，工程量28.95米，孔口标高+412.12。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+434.18。

（见附图四）

（4）4#泄水孔施工位置：

A29点以东18.17米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

325°06′47〃，仰角50°，工程量40.01米，孔口标高+386.63。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+417.28。

（见附图五）

（5）5#泄水孔施工位置：

A29点以东24.23米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

328°27′53〃，仰角50°，工程量39.28米，孔口标高+386.81。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+416.9。

（见附图六）

（6）6#泄水孔施工位置：

A29点以东30.31米，下顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

331°52′53〃，仰角50°，工程量38.62米，孔口标高+386.81。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+416.4。

（见附图七）

（7）7#泄水孔施工位置：

B21点以东23.67米，上顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

346°36′55〃，仰角50°，工程量51.31米，孔口标高+421.67。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+460.98。

（见附图八）

（8）8#泄水孔施工位置：

B21点以东31.44米，上顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

349°44′25〃，仰角50°，工程量48.5米，孔口标高+423.93。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+461.09。

（见附图九）

（9）9#泄水孔施工位置：

B21点以东38.46米，上顺槽下帮巷道底板向上1.8米处，方位：

352°30′6〃，仰角50°，工程量47.98米，孔口标高+424.38。

终孔位置：

东翼27#1层三区段采空区，标高+461.15。

（见附图十）

（10）钻孔直径φ65㎜

（11）钻孔位置、角度、方位由地测三队现场标定。

2.水仓施工技术参数

（1）在施工下顺槽泄水眼前，需要在东翼28#层三区段下顺槽下帮施工T型水仓，使下顺槽内形成T型水仓加已有环形水仓的排水格局。

（2）T型水仓拉门中心位置自开切眼硬帮向外66m处，方位338°平掘1米，然后再以45°下山施工2.8米变平施工2米，之后向两侧平掘1米停头。

（3）在施工上顺槽泄水眼前，需要在东翼28#层三区段上顺槽下帮施工环形水仓，利用环形水仓进行排水。

（4）水仓E口拉门中心位置B21点以西10米，方位337°平掘1米，然后在以25°下山施工5.52米变平施工2米，变方位293°，平掘4米停头。

再从水仓F口距E口10米处拉门，方位337°平掘1米，然后以25°下山施工5.52米变平施工2米，变方位247°，平掘4米与E口贯通，环型水仓工程量12米。

水仓断面净宽×净高=2.1m×2.1m。

顶板采用10#铁丝网配合等强螺纹钢式树脂锚杆联合支护，间排距0.8m×0.8m。

两帮采用树脂锚杆支护，间排距1.0m×0.8m。

（5）水泵硐室拉门中心位置B21点以西16米，与水仓间距为3米。

断面净宽×净高=3m×2.6m。

工程量为3.5米。

采用木棚支护，棚距1米。

（见附图十一）

三、泄水孔单孔出水量计算

q=60cω

式中：

q——单孔出水量m3/min

C——流量系数,可取0.60——0.70

ω——钻孔的断面积，m2

g——重力加速度，9.81m/s2.

h——钻孔出口处水头高度，m。

q＝0.6×60×3.14×（0.065/2）2×

＝3.3m3/min=198.96m3/h

四、排水方案及供电方案选择

由于单孔泄水量较大（最大出水量为198.96m3/h），在泄水孔孔口管处安装控制阀门，将出水量控制在45m3/h以下。

工作面泄水采用18.5KW排污泵（水平标高+403.91）排至前顺槽测点A30°点处（水平标高+384.59）的环形水仓，环形水仓的水经排水管排+350大巷水沟流入中央泵房水仓。

前顺槽最高点在测点A18°点处（水平标高+415.88）距A30°点712米，距+350水平660米，前顺槽水泵供电由后顺槽变电列车500KVA（660V）移动变电站供电，采用MY-1000-3×70+1×25电缆700米引至水泵开关；备用电源来自前顺槽绞车供电。

五、前顺槽T型仓必须排水能力计算

1、前顺槽必须排水能力的计算

正常涌水期工作水泵必须排水能力为：

QB≥1.2qzm3/h

qz----矿井最大涌水量m3/h

1.2----《煤矿安全规程》规定的排水设备能力系数

前顺槽泄水量控制在45m3/h计算：

QB≥1.2×45=54m3/h

2、估算水泵扬程

HB=HC/ηgm

HC----最大高差

HB----水泵估算扬程

ηg----管道效率a＜20°取ηg=0.77～0.74

HB=-19.32/0.74=-26.11M因下山排水，水泵扬程能满足要求。

3、确定水泵台数

水泵必须有工作、备用，因此前顺槽选2台MD100--16×5流量：

54m3/h,扬程：

77.5m，电动机功率：

18.5KW，转速：

2950n/min。

-26.11m＜77.5m

∴符合要求

4、管路趟数选择

根据《煤矿安全规程》规定：

水管必须有工作和备用，所以前顺槽选两趟排水管路。

5、排水管径选择

dp=0.0188√Q/VP=0.0188√54/2.2=0.0931m

dp=93.1mm

dp----所选排水管内径m

Q----通过管路流量m3/h

VP----经济流速VP=1.5～2.2m/s

6、吸水管径选择

dx=dp+25×10-3m

=93.1+0.025

=93.125mm

取dB=100mm

7、管材及管壁厚度选择

δ=0.5dB{[√（бz+0.4p）/（бz-1.3p）]-1}+Ccm

dB----标准管内径

бz---许用应力样管бz=60Mpa

p----管内液体压强估算值p=（0.012-0.013）Hp

C-----附加安全厚度cmC=0.2cm

δ=0.5dB{[√（бz+0.4p）/（бz—1.3p）]—1}+Ccm

=0.5×100{[√（60+0.4×0.012×54）/（60—1.3×0.012×54）]—1}+0.2

=0.36cm

取标准管壁厚δ=0.40cm

8、确定水泵参数

根据计算水泵采用矿用清水泵型号：

MD100--16×5流量：

54m3/h，扬程：

77.5米，电机采用防爆电机18.5KW。

9、排水管采用Φ108×4无缝钢管。

10、前顺槽排水系统由掘进队和机运队安装。

前顺槽水仓由掘进队施工。

六、前顺槽排水供电计算

开关选用QBZ-80真空电磁启动器

1、过流整定计算:

A

∴取值21A。

2、两相短路电流I（d）2计算：

采用MY-1000-3×70+1×25电缆400米，根据上级变电器的容量（500KVA）、型号查表得I（d）2=2206A

3、灵敏度校验：

Km=

=

=13.13﹥1.2∴符合要求

式中：

Iz——过负荷整定电流值

Ie——设备额定电流值

I（d）2——两相短路电流值

Km----灵敏度校验系数

七、顺槽环形仓必须排水能力计算

1、顺槽必须排水能力的计算

正常涌水期工作水泵必须排水能力为：

QB≥1.2qzm3/h

qz----矿井最大涌水量m3/h

1.2----《煤矿安全规程》规定的排水设备能力系数

前顺槽涌水量按45m3/h计算：

QB≥1.2×45=54m3/h

2、估算水泵扬程

HB=HC/ηgm

HC----最大高差

HB----水泵估算扬程

ηg----管道效率a＜20°取ηg=0.77～0.74，

HB=30.46/0.74=41.16m

3、确定水泵台数

水泵必须有工作、备用，因此选2台MD155--30×4流量：

155m3/h,扬程：

120m，电动机功率：

90KW，转速：

2950n/min。

41.16m＜120m

∴符合要求

4、管路趟数选择

根据《煤矿安全规程》规定：

水管必须有工作和备用，所以顺槽选两趟排水管路。

5、排水管径选择

dp=0.0188√Q/VP=0.0188√155/2.2=0.1578m

dp=0.1578m

dp----所选排水管内径m

Q----通过管路流量m3/h

VP----经济流速VP=1.5～2.2m/s

6、吸水管径选择

dx=dp+25×10-3m

=0.1578+0.025

=0.1828m

dx=182.8mm

取dB=150mm

7、管材及管壁厚度选择

δ=0.5dB{[√（бz+0.4p）/（бz-1.3p）]-1}+Ccm

dB----标准管内径

бz---许用应力样管бz=60Mpa

p----管内液体压强估算值p=（0.012-0.013）Hp

C-----附加安全厚度cmC=0.2cm

δ=0.5dB{[√（бz+0.4p）/（бz—1.3p）]—1}+Ccm

=0.5×150{[√（60+0.4×0.012×56）/（60—1.3×0.012×56）]—1}+0.2

=0.92cm

取标准管壁厚δ=0.90cm

8、确定水泵参数

根据计算水泵采用矿用清水泵型号：

MD155--30×4流量：

155m3/h,扬程：

120m，电动机功率：

90KW。

9、排水管采用Φ159×4无缝钢管。

八、前顺槽排水供电计算

开关选用QBZ-200真空电磁启动器

1、过流整定计算:

A

∴取值100A。

2、两相短路电流I（d）2计算：

采用MY-1000-3×70+1×25电缆700米，根据上级变电器的容量（500KVA）型号查表得I（d）2=1356A

3、灵敏度校验：

Km=

=

=1.64﹥1.2∴符合要求

式中：

Iz——过负荷整定电流值

Ie——设备额定电流值

I（d）2——两相短路电流值

Km----灵敏度校验系数

排水系统所需材料表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

水泵

MD155--30×4

台

2

配防爆电机、电机90KW、电压1140/660V

2

水泵

MD100-16×5

台

2

配防爆电机、电机18.5KW、电压1140/660V

3

无缝钢管

Φ159×4

米

2744

两趟1372米

4

无缝钢管

Φ108×4

米

616

两趟308米

5

闸阀

6′

个

4

6

闸阀

4′

个

4

7

逆止阀

6′

个

2

8

逆止阀

4′

个

3

9

弯头

6′90º

个

10

10

弯头

4′90º

个

6

11

底阀

6′

个

2

12

底阀

4′

个

2

13

高压吸水软管

6′

米

32

四根8米

14

快速接头

6′

个

400

15

快速接头

4′

个

156

16

电缆

MY-1000-×70+1×25

米

700

17

电缆

MY-3×2.5+1×1.5

米

50

18

真空馈电开关

KBZ-200

台

1

19

防爆磁力起动器

QBZ-200

台

2

20

防爆磁力起动器

QBZ-80

台

2

21

防爆两联按钮

LA-2

个

4

九、施工泄水孔前准备工作

1.通风队负责工作：

（1）制定钻孔施工安全技术措施。

（2）泄水孔的施工、钻机的运送、安装等工作。

（3）施工地点通讯设施的安装。

2.在钻眼前由地测根据设计给定钻机打眼位置、角度、方位，并在泄水期间作好水情监测和记录，发现情况及时向矿领导汇报。

3.掘进队负责工作：

（1）将水仓内水抽到最底水位，把水仓内杂物清理干净。

（2）施工地点至T型水仓水沟的施工及清理工作。

（3）两趟Φ108㎜排水管路铺设（施工地点—350大巷水沟）。

（4）水泵的安装调试以及泄水期间抽水和水沟的清理工作。

（5）钻孔前对施工地点帮顶的支护。

4.机运队负责工作：

（1）350石门及轨道大巷水沟在施工前清理完毕。

（2）在火药库通路、350石门延伸、西翼282#层一区段运输顺槽联络巷、350轨道大巷与轨道下山联络巷、西翼282#层一区段回风顺槽联络巷、采区变电所等处设置防水墙，高度不小于1米。

（3）保证排水泵检修完好，达到正常使用。

5．采煤队负责在T型型仓内形成两台18.5kw的水泵。

6.施工前将东翼28#层三区段顺槽内所有与泄水无关的人员全部撤离。

十、钻孔的施工要求

1.在距离终孔4米时，将钻机停机，安装Φ108㎜孔口管，长度不小于2米，并用麻绳缠绕将其表面涂抹树脂药卷，起到密封作用，然后进行水压实验，检查密封是否完好。

再安装承压钢板，用Φ16×1800㎜等强锚杆将四角固定，起到承压稳固作用，最后安装控制阀门。

安装完毕以后可继续施工。

根据排水泵的排放能力控制放水阀门，将钻孔内的水流引至环形水仓内。

（见附图十二）

2.钻孔施工时，由通风队机电队长和机电段长现场指挥，操作时要严格按照钻孔参数要求施工。

3.进入工作现场首先要敲帮问顶，及时处理危煤活岩，保证人员安全。

4.在钻眼前要对帮顶进行支护，打好贴帮柱封好帮板，以防爆帮伤人。

5.在钻孔钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常情况时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，要及时汇报并派人监测水情。

情况危急时，要立即撤出受水威胁地区的人员，然后采取措施进行处理。

6.钻头到终孔位置后不得拔出钻杆，认真观察出水孔水量变化，并根据水流变化情况随时利用钻具进行钻孔疏通，以防止煤矸堵塞钻孔造成排水不畅，待水流通畅后方可撤下钻机。

7.对泄完水后的钻孔要及时关闭好阀门（或封堵好），以防止泄漏瓦斯；在排水时，应尽可能将积水放空，以免对生产造成威胁。

8.在泄水前必须将泄水孔以东方向（切眼方向）的人员全部撤离，严禁逗留。

9.在进行泄水工作的过程中根据泄水量和管路的排水能力，视出水情况开闭泄水孔的阀门。

十一、发生事故时汇报程序图及应急措施

1.发生事故时汇报程序图

2.应急措施

（1）当发生灾情时现场人员立即向通风调度室、矿调度室汇报，并由现场负责人带领作业人员沿避灾路线及时撤离。

（2）矿调度室在接到井下汇报后，应立即通知受透水威胁地点的所有人员全部撤出。

并向矿值班领导汇报。

（3）矿值班领导接到汇报后，应组织人员针对具体情况采取有效措施进行阻水、排水。

（4）在有流沙、泥浆涌出时，建筑滤水墙，滤水墙的建筑位置和顺序应根据具体情况来定。

（5）在备采面过渡支架处设置电话等通讯装置，保证施工期间正常联系。

十二、避灾路线、排水路线

1.避灾路线

（1）施工地点避灾路线

钻场→东翼28#层三区段下顺槽→备采工作面→东翼28#层三区段上顺槽→北二采区轨道下山→北二采区回风立井→地面

（2）东翼27#1层四区段回采工作面避灾路线

工作面→上顺槽→北二采区回风上山→北二回风立井→地面

（3）东翼28#层三区段运输顺槽作业点避灾路线

作业点→350大巷→395车场→轨道上山→北二回风立井→地面

（5）其它作业地点按照所在区域就近按照避水灾路线及时撤离。

（见附图十三）

附：

泄水孔技术参数表

东翼28#层三区段泄水工作设计

编制人：

日期：

编制单位：

雁南煤矿生产技术科

审批意见：

职务

矿长

总工程师

生产副总

机电副总

通风信息科

签名

职称

日期

单位

生产技术科

机电科

安监处

地测科

通风队

保安科

签名

职称

日期