盘县水塘镇黑皮凹子煤矿联合排水实验报告.docx

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盘县水塘镇黑皮凹子煤矿联合排水实验报告

盘县水塘镇黑皮凹子煤矿

井下水泵房联合排水试验报告

试验单位：

盘县水塘镇黑皮凹子煤矿

试验设备：

MD-155-30*5

试验日期：

2014年5月10日

试验周期：

一年

机电矿长：

马海全

总工：

杨玉林

矿长：

吴秀永

第一章水文概况

（一）水文地质特征

1.区域水文地质

（1）地形地貌

矿区总体为构造剥蚀单面山地貌。

山岭方向与地层走向一致，飞仙关组地层地形坡度30°左右，含煤地层地形坡度5°～25°。

区内地形北高南低、东高西低，最高点位于北部龙脖子，高程1918.5m，最低点位于西南边缘小冲沟，高程1635m左右，相对高差283.5m，属低中山地形。

（2）地表水

矿区属珠江流域北盘江水系索桥河上游。

矿区内无大的河流，但冲沟发育。

较大的冲沟位于矿区中部，本报告命名为打峰岩冲沟和敖硝洞冲沟。

打峰岩冲沟水：

位于矿区中部。

流向自北西至南东。

属山区雨源型河流，雨季流量较大，枯季变小或干涸。

敖硝洞冲沟水：

位于矿区中部偏南。

流向自北西至南东。

与打峰岩冲沟汇合于原山岚水库。

属山区雨源型河流，雨季流量较大，枯季变小或干涸。

（3）气象

矿区属亚热带高原季风气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，降水充沛，有明显的旱季和雨季之分。

根据盘县气象站建站以来气象观测资料，区内年平均降水量为1382.9mm，5～10月为雨季，降水量占全年的88%，11月至次年4月为旱季，降水量为162.4mm，仅占全年降水量12%。

降水强度亦随季节的弯化而变化，冬春季节（旱季）降水量少，强度亦小，夏秋季节（雨季）降水量大，强度亦大，且较为集中。

年平均降大雨12～15天，日最大降水量达148.8mm，小时最大降水量56.5mm。

区内年平均气温14.3°C，极端最高气温36.7°C，极端最低气温零下7.9°C。

相对湿度76%，年平均蒸发量为1509.0mm，全年无霜期274天，日照时数为1555.6小时，日照率为35%，主导风多为东北风，其次为西南风。

平均风速1.6m/s。

另区内还有春旱、倒春寒、凝冻、冰雹等灾害性天气。

2.含水岩组及富水性

（1）二叠系中统茅口组（P2m）

出露于矿区外围西部。

主要为浅灰色、灰色厚层灰岩,中下部含燧石结核,中部为中厚层细晶石灰岩。

具缝合线构造，产腕足类、蜓等动物化石。

顶部有厚约3m左右的红褐色硅质灰岩（硅质蚀变岩）,角砾结构,坚硬。

该组地层含岩溶管道水，含水性强。

（2）峨眉山玄武岩组（P3β）

岩性主要为玄武岩、拉斑玄武岩、凝灰岩，含浅部风化裂隙水，泉点平均流量0.52l/s，深部含水性极弱。

（3）龙潭组（P3l）

岩性主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。

其分布地带多被第四系覆盖，地下水补给条件好，出露泉点较多。

该组地层含浅部风化裂隙水，根据调查资料，泉水流量0.35l/s以下，深部含水性弱。

（4）飞仙关组（T1f）

岩性主要由绿色厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成。

浅部含风化裂隙水，泉水流量0.30l/s以下。

泉点流量受大气降水控制，动态变化大。

该组为龙潭组的上覆地层，是矿床间接充水的弱含水层段。

（5）永宁镇组（T1yn）

地表发育落水洞、漏斗、岩溶洼地等岩溶地貌。

地表有泉点出露，含水性强，含水不均一。

（6）第四系（Q）

零星分布，由松散的冲积物、坡积物、碎石砂土组成，含孔隙水。

泉水流量动态变化大，降大雨时多处出露泉点，雨后有些泉点随之干涸。

煤矿中部的小溪水流量主要受大气降水控制，雨季暴涨，枯季流量较小。

地下水分布于各含水层中，由于没有取水样作水质分析，对地下水类型未作评价。

3.断层的导水性

矿区内大部岩层属塑性、柔性，发育的断层均为压扭性断层、破碎带被充填，挤压较紧密。

101号、102号及001号钻孔在穿过区域性大断层F1、F2断层时均无涌、漏水现象。

其他矿井穿过断层时，矿井涌水量均无大的异常现象，可以认为断层不导水。

如果构造裂隙发育且与浅部风化裂隙水或地表水连通时，此构造裂隙含水，但水量不大，且逐步消减。

值得一提的是：

矿区边界附近的F1断层，其上盘为永宁镇组灰岩，该段灰岩有岩溶水，将来煤矿的开采应绝对避免掘穿该断层，严防岩溶水渗入煤矿，影响煤矿的正常开采。

4.老窑积水

矿区范围内老窑较多，年代久远，一般沿煤层露头开采，垂深不超过50m，坑道长度不超过100m，顶板稳定性差，多用木支护，现大部分坑口都已垮塌封闭。

尽管开采不深，但对未来矿井浅部开采仍有影响。

据访问资料，老窑水动态变化很大，受大气降水控制，邻区矿井开采过程中遇老窑时，坑道水骤增，今后采煤时应对老窑积水引起注意。

新井巷开拓到老窑、小溪下方或侧下方附近时，老窑积水和小溪水可能会溃入矿井，造成矿井大量充水。

访问得知，老窑开采过程杂乱无序，对各煤层的破坏程度不尽相同，无法摸清具体开采情况，对老窑的积水程度深度范围无法探明，但从本井田开拓方案分析，老窑积水对本矿无大的影响，只需在主副斜井开拓过程中，做进一步的详查。

5.地下水补、径、排关系

地下水补给源主要为大气降水补给各含水层。

地表泉水、溪沟。

矿区地形坡度大，接受补给大部分沿地表径流汇入溪沟中，少量沿地层渗入地下，以泉水的形式流出地表。

在矿区中部补给绿阴塘水库，在沿水坝下游溪沟补给三叠系永宁镇组（T1yn），经过300m地下径流后，在永宁镇组（T1yn）和龙潭组接触处的溶洞排泄补给溪沟。

总的来看具有就地补给，就地排泄的特征。

径流行程短。

6.地表水、地下水流量动态变化

对矿区内冲沟、有水流的泉点进行流量动态观测，流量变化具明显的季节性和周期性，规律性与降雨量变化基本一致。

地表水流量在暴雨1～2小时明显增大，地下水流量在暴雨后1～2天开始增大。

7.地下水类型

本煤矿水文地质条件属第二类型，即以大气降水为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件中等。

地下水以风化裂隙水为主，随着垂深增加，风化程度减弱，含水性减小，深部含水甚微。

第二章矿井涌水因数分析与矿井涌水量

1、矿井充水因素分析

（1）充水水源

大气降水：

本区年降水量大，且集中于五月底至八月初，大气降水是本地区地下水主要补给来源和影响矿井充水的主要因素。

据1962年至1988年降雨量资料，平均为1472.2mm/年。

地表水：

本矿区主要冲沟水均作了流量观测。

各河流临时观测的流量见表1-4-6。

表1-4-6煤矿内各河流临时观测的流量单位：

L/s

冲沟名称

位置

流量

打峰岩

Ⅰ断面

4.38

敖硝洞

Ⅱ断面

2.58

山岚

Ⅲ断面

30.20

黑龙潭

Ⅳ断面

5.50

地下水：

主要为煤系地层和永宁镇组随地形起伏的曲面状风化裂隙水，松散物质孔隙水等。

本矿区最低侵蚀基准面为+1635m，矿区准采标高+1850~1500m，将来煤矿的开采活动基本都位于最低侵蚀基准面以下，所以，今后矿井最低排泄标高应为+1500m。

加上本区小溪发育，小溪水、大气降水、坡积物水多沿基岩裂隙面和断层面渗入矿井，裂隙发育地段和靠近沟谷地段，矿井充水会有所增大，一般随开采深度增加，水量愈来愈大。

老窑水：

矿区范围内老窑较多，年代久远，一般沿煤层露头开采，垂深不超过50m，坑道长度不超过100m，顶板稳定性差，多用木支护，现大部分坑口都已垮塌封闭。

尽管开采不深，但对未来矿井浅部开采仍有影响。

据访问资料，老窑水动态变化很大，受大气降水控制，邻区矿井开采过程中遇老窑时，坑道水骤增，今后采煤时应对老窑积水引起注意。

新井巷开拓到老窑、小溪下方或侧下方附近时，老窑积水和小溪水可能会溃入矿井，造成矿井大量充水。

石灰岩岩溶水：

F1断层上盘的灰岩岩溶水在某些断层挤压薄弱带，可能会沿断层面渗入矿井，造成矿井大量充水。

（2）充水通道

断层、破碎带含水性弱、导水性差，一般不会构成矿井充水通道。

充水通道主要由采空区冒落裂隙、塌陷裂隙、风化裂隙、河道及积水巷道串通而形成。

（3）充水方式

充水水源通过充水通道渗入、溃入井下等。

（4）防水措施

坚持井上、井下防治结合。

对可能产生水患的地段堵塞漏水通道，河床铺底，挖沟筑坝排水泄洪，查明老窑的巷道分布，井下坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，水患地段留设防水煤柱，建立井下防水设施，如防水闸门、密闭门、水闸墙，封闭式泵房，增加抽水设备，增大水仓容积等。

2、矿井涌水量

（5）目前矿井涌水量

据该矿提供的资料，生产矿井涌水量变化范围为6.93～16.02m3/h。

现开采水平为+1650m，开采投影面积为6000m2。

（6）矿井涌水量预算

由于煤矿范围内面积小，未对该矿划分初期开采水平及面积，即矿井涌水量预测水平为+1700～+1500m，预算面积为0.49km2。

该矿采区开采水平低于当地侵蚀基准面，附近无地表水直接对先期开采地段矿井充水，采区矿井涌水主要来自于飞仙关组、龙潭组浅层风化裂隙水及第四系及滑坡体孔隙水，地下水最终补给来源于大气降水。

由于3、5、12、19及20号煤层稳定性较好，为主采煤层，故本次预算主要是计算初期采区开采3、5、12、19、20号煤层时的涌水量。

矿井后期开采另行设计。

该煤矿目前正常生产，主采煤层为3、5、12、19、20号煤层，目前开采面积为6000m2，开采水平为+1650m，据该矿长期对矿井涌水量观测资料，枯水期平均涌水量为6.93m3/h，丰水期平均涌水量为16.02m3/h。

经该矿以往排水量观测资料分析统计，其涌水量随开采面积和水位降深的平方根成正比性关系，故本次采用矿坑涌水量比拟法预算。

公式为：

Q=Q0

式中：

Q——全部开采至1500m标高时矿坑涌水量（即预测涌水量）（m3/h）；

F——采区19号煤层的最大开采面积，为414250m2

S0——初期采区龙潭组平均水位降低值，取矿区内3个钻孔终孔水位平均标高1746m至开采最低标高1650m，取值96m；

Q0——该矿矿坑涌水量，贫水期6.93m3/h，丰水期16.02m3/h；

F0——该矿开采面积，为6000m2；

S——该矿水位降低值，为采前初始水位标高1650m与开采水平标高1500m之差，即150m；

比拟法矿坑涌水量计算结果：

故正常涌水量Q=72.1m3/h

最大涌水量Q=166.6m3/h

设计按正常涌水量72.1m3/h，最大涌水量Q=166.6m3/h。

此法所计算的涌水量反映了矿井开采后水文地质条件的变化，较为接近生产实际，但本煤矿目前主要开采浅部，受深部基岩裂隙水影响较小，水文地质条件并不完全一致，故本区比拟法计算值可能偏大。

矿井生产建设过程中必须进行矿井水文地质的详细调查及矿井涌水量的详细实测，并根据实测数据选择合适的排水设备。

井田内断层对煤层破坏较大，地质报告对其描述不详，其产状、导水特性、瓦斯赋存情况不十分清楚。

因此在断层附近井巷施工过程中，要加强探放水工作，严格做到“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”，还应做到有疑必停”，确保施工安全。

同时要加强矿井水文地质工作。

3、水文地质条件及开采后的变化

矿坑涌水量是一动态变化的过程，其涌水量除与当地地形、地貌、岩性、构造、降雨、岩石的透水性、富水性、补给径流排泄条件有直接的关系外，还与井筒巷道布置方式、掘进方法、采煤方法、采空区面积、顶板管理等有一定的关系。

一般在开采初期，涌水量小，随着开采面积的增大，上覆地层的采矿导水裂隙带范围扩大，弯曲下沉带将形成，水文地质条件将发生变化，涌水量也随着增大，尤其在滑坡体及近地表附近、构造破碎带附近，矿井涌水量增加更大。

由于上述因素的存在，建议在矿井建设生产过程中加强矿井水文地质方面资料的收集整理，对预测涌水量数据加以修正完善，使其更符合开采区水文地质条件，从而保障矿井安全生产。

4、资料评述

以上地质资料是参考邻近矿井资料得到的，地质资料提供的矿井水文地质情况简单，未对涌水量、含水层含水性、含水层与开采煤层关系、老窑、采空区的分布及积水情况等作详细调查,也未对矿井涌水量、断层导水特性进行分析预测。

矿井必须进一步加强水文地质工作，详细调查老窑、历史、采空区分布及积水情况，并将调查结果标于井上下对照图上。

同时对井下涌水量进行动态观测，切实弄清地表水和地下水、矿井充水因素、含水层富水性、矿井涌水量等资料

第三章雨季前后矿井涌水量

本矿现有工作，备用，检修水泵三台。

其型号：

MD-155-30*5，水泵流量155m3/h，水泵扬程150m3，功率110KW。

两趟Φ219*8无缝钢管时管路，在雨季来临前最大涌水量72.1m3/h，雨季来临时最大涌水量166.6m3/h。

，排水泵能力完全能满足矿井雨季前后的涌水量。

第四章排水试验

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、为验证矿井水泵联合排水能力，在雨季来临前进行井下主排水泵和备用排水泵联合排水试验。

3、以后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用水泵进行一次联合排水试验，发现问题及时处理。

4、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。

第二节具备联合排水试验的条件

联合排水试验前对排水系统全面检查、维修，确保工作正常。

电源双回路，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进行，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13日前将总结报矿长办公室。

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。

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，过热时要查找原因并进行处理。

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、排查吸水笼头是否堵塞。

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→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用水泵最后启动检修水泵；

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，黑皮凹子煤矿成立指挥部。

指挥长：

马海全（由机电矿长担任）

成员：

杨用祥苏向阳唐性国蒋法云卢瑞芳宋正斌吴永高

1、指挥部设在矿调度室，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、测水、资料四个专业组。

3、电气组有杨用祥任组长，负责井上下供电；

4、机械组由宋正斌任组长,负责泵房的开停泵及管路检查维护等工作;

5、地面排水组由苏向阳任组长，负责保证地面排水的疏导与畅通工作；

6、测水组由马海全任组长，负责测定水量工作，并做好记录；

7、资料由卢瑞芳负责，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

水泵房配（主排、备用、检修）三台同型号的水泵，三台能同时工作。

1、水泵型号：

MD155-30*5三台（主排、备用、检修）2、流量：

155m3h3、扬程：

150m

4、电动机型号：

YB2-315S-4三台

5、额定容量：

110KW

6、额定电流：

116A

7、额定转速：

1480r/min

8、排水管道规格：

219*8无缝钢管（450m水管两套）

第六节联合排水试验前的准备工作

一、《关于加强煤矿防治水工作的通知》的要求，我矿于5月8日前完成排水供电线路、供电、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。

二、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。

试验当天矿井中央泵房及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。

“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”、“总变至矿井双回路电源完好正常，并联运行供电”、“中央水泵房密闭门开关灵活、密封良好可靠，吸水井配水闸阀开启灵活，完好正常。

”各项完好指标，各试验点的负责人先后向指挥中心汇报试验情况。

此次矿井联合排水试验旨在让所有水泵操作司机在遇到紧急情况或抗洪抢险时熟练具体操作程序步骤。

同时也全面检测排水系统的排水能力及供电系统的安全可靠性，是矿井对抗洪抢险人员、设备的一次全面试验。

第七节联合排水试验记录

1、试验性质：

联合排水试验

2、实验地点：

黑皮凹子煤矿+1583水泵房

3、试验时间：

2014年5月10日

为进一步提高矿井的防水抗灾能力，测定排水系统的工作效率，5月10日，黑皮凹子煤矿在中央泵房举行矿井联合排水试验。

当天上午9点20分，随着我矿调度中心总指挥马海全的令下，井下绞车和地面空压机停止供电和运转。

中央泵房水泵工按操作步骤依次开起1水泵，最后起动2水泵；正常运转后每开一台水泵必须向指挥部汇报，待地面测完出水量后由地面负责人通知增开一台水泵；随后在水泵房所有水泵开启后，各开一台水泵进行演习。

技术员每隔10分钟在各点记录水泵运转前、后的有关电压、电流、压力等数据；地质水文人员在地面水沟水文观测点对每增开一台水泵所排出的水量、流速进行测量并记录，并及时向调度指挥中心汇报运行状况。

经过近两个小时的紧张演习，水泵工接到总指挥结束命令后，根据井下涌水量逐台关机。

一管一泵试测记录：

在2小时排完水仓283m3的蓄水，按一台水泵开启运转计算，8.15小时能够抽出水仓正常涌水量（水仓16小时1153.6m3的蓄水量）。

两管两泵实测记录：

2小时能抽完水仓564m3蓄水。

按两台水泵排水计算：

能保持在6.1小时内排出矿井24小时的正常涌水量。

设备实测记录：

电动机轴温为56℃，水泵运转正常,平均1台水泵流量:

141.5m3/h;管路无漏水迹象。

电器设备实测记录：

电压660V;电流102.6A。

水仓流量实测记录：

平均流量为37.5m3/h。

第八节、联合排水实验测定结论

技术员在各点记录水泵运转前、后的有关电压、电流、压力和真空度等数据，符合规定值。

1、排水能力及涌水量与水仓容积进行核算：

①根据《煤矿安全规程》要求，根据测定数值1泵1管2小时来推算排水量为283m3；所以矿井正常涌水时推算20小时排水能力为：

Q工作=141.5m3/h

Q工作*20=141.5m3/h*20=2830m3

结论：

大于矿井24h正常涌水量1730.4m3。

符合《AQ1012-2005》对工作水泵排水能力的要求。

②根据《煤矿安全规程》要求，根据测定数值2泵2管2小时来推算排水量为564m3；所以矿井正常涌水时推算20小时排水能力为：

Q工作=282m3/h

Q工作*20=282m3/h*20=5640m3

结论：

大于矿井24h最大涌水量3998.4m3。

符合《AQ1012-2005》对工作水泵排水泵加备用泵排水能力的要求。

2、水仓容量

矿井正常涌水量1小时为37.5m3/h，水仓容积为1080m3。

8小时正常涌水量：

8*37.5=300m3

结论：

水仓容积大于8小时正常涌水量。

3、查阅地质资料我矿的最大日涌水量为3998.4m3，根据测试记录，同该排水系统正常排水1小时工作排水能力比较8.15小时抽完水仓1153.6m3蓄水，联合运行1h的排水能力比较6.1小时能抽完水仓1730.4m3蓄水,该排水系统的联合排水能力符合《煤矿安全规程》二百七十八条的要求。

同时在水泵联合运行中，水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路运行正常，矿井排水系统满足《煤矿安全规程》第278条、第280条、第281条的规定要求。

第九节试验结束

2014年5月10日11时30分，调度室向总指挥汇报，井下水泵房试验人员全部撤出，恢复生产，黑皮凹子煤矿成功开展了矿井联合排水试验，最大排水能力达282m3/h，满足矿井安全生产要求。

目录

第一章水文概况---------------------------------1

第二章矿井涌水因数分析与矿井涌水量-----------2

第三章雨季前后矿井涌水量------------------------3

第四章排水试验----------------------------------3

第一节井下水泵房联合排水试验总则----------------3

第二节具备联合排水试验的条件--------------------4

第三节联合排水试验措施及要求--------------------4

第四节排水试验指挥部----------------------------5

第五节井下水泵房排水系统的简介------------------6

第六节联合排水试验前的准备工作------------------7

第七节联合排水试验记录--------------------------7

第八节联合排水试验测定结论----------------------9

第九节试验结束----------------------------------10

水泵联合排水试验贯彻学习表

贯彻时间

贯彻地点

贯彻人

被贯彻人员签字