朱長江

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術學院，甘肅 天水 741025)

準格爾旗煤礦采掘場防排水設計

朱長江

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術學院，甘肅 天水 741025)

[摘要]通過對準格爾旗煤礦的地質地形條件、礦層賦存條件結合其水文地質條件、安全生產等因素進行綜合考慮，根據(jù)礦山防排水設計的原則，通過對坑內匯水量的計算，選出了與之相匹配的排水設備。

[關鍵詞]地質條件；防排水；排水設備

露天礦的防排水工作影響著礦山的安全和礦山的生產順利進行，解決不好露天礦的防排水問題，會直接影響礦山的人員、材料、設備等的安全和礦山的正常生產。準格爾旗煤礦的地質地形條件一般，地形相對比較復雜，采掘場面積較大，所以要更加重視該礦山的防排水工作[1]。

1礦區(qū)基本情況概述

1.1礦區(qū)簡介

準格爾旗煤礦位于位于東勝煤田勃牛川普查區(qū)東部及其東側外圍，行政隸屬鄂爾多斯市準格爾旗川掌鎮(zhèn)。

礦田位于鄂爾多斯高原東北部，受黃河支流向源侵蝕的影響，礦田內地形切割甚劇，“V”字型沖溝呈樹枝狀分布，屬典型的侵蝕性丘陵地貌類型。礦田總體位于峁梁之上，四周被溝谷切割和包圍，地形十分復雜。區(qū)內一般標高1 290～1 360 m，相對高差70 m左右。

礦區(qū)位于東勝煤田東南部，構造形態(tài)為一向南西傾斜的單斜構造，傾向200°～260°，傾角1-3°，由于發(fā)育寬緩的波狀起伏，使巖煤層產狀沿走向和傾向均有變化。礦區(qū)內沒有發(fā)現(xiàn)斷層和明顯褶皺，也無巖漿巖侵入，故礦區(qū)構造復雜程度屬于簡單類型。

1.2氣候與水系特征

礦田的氣候特征是夏季炎熱、冬季寒冷，春季干旱多風，秋季涼爽多雨。全年降水量小且集中，每年7、8、9三個月為雨季；年蒸發(fā)量是降水量的7～8倍。無霜期短，結凍期較長，屬于干旱的高原大陸性氣候。

礦田位于東勝煤田區(qū)域性分水嶺“東勝梁”南側，礦田四周溝谷屬于勃牛川和納林川的上游。勃牛川位于礦田西側，納林川位于井田東側，二者均為黃河支流。礦田正處于勃牛川流域和納林川流域分水嶺壩梁之處，其西側的溝谷由東至西匯入勃牛川，而中東部溝谷由西至東匯入納林川。上述溝谷除勃牛川和納林川常年有溪流之外，其余均為季節(jié)性干谷。

2水文地質條件分析

2.1工程地質特征

礦區(qū)內可采煤層的頂板以粉砂巖、砂質泥巖和砂巖為主，底板以泥質巖類、粉砂巖類為主，巖石質量等級為中等。礦區(qū)內6-1、6-2兩煤層的頂?shù)装宥鄬儆谲浫鯉r類，個別為半堅硬巖類，巖體各向異性，巖層抗壓強度低、穩(wěn)固性差，礦井實際開采過程中常出現(xiàn)頂板掉渣、掉塊現(xiàn)象和局部片幫現(xiàn)象，根據(jù)原普查報告初步確定該礦區(qū)圍巖層狀巖類、工程地質條件中等礦床。

2.2礦區(qū)水文地質

礦區(qū)內地下水的補給來源主要為大氣降水，在煤田深部亦接受側向徑流的補給。由于區(qū)內地表水體不發(fā)育，地下水的徑流條件較差，大氣降水成為區(qū)域地下水的主要補給來源。第四系潛水直接接受大氣降水及地表水的滲入補給，中生界承壓水在深部則以接受側向徑流補給為主。礦區(qū)內無地表水體及較大溝川，一般對煤礦開采不會造成大的水害。

3采掘場防排水設計

3.1坑內排水系統(tǒng)

由于露天礦由移交至達產時期過渡時間較短，因此兩個時期共用一套排水設施即可，設計按照達產時期選擇排水設備，本設計坑內排水擬采用坑底儲水、移動式泵站排水方式，管路沿端工作幫明設排至地表的澄清池內進行沉淀處理。

3.2坑內匯水量計算

露天礦坑內匯水主要為礦坑匯水區(qū)內的降雨徑流量和煤層裂隙含水層的涌水兩部分?？觾扰潘當M采用坑底儲水、半固定泵站排水方式[2]。降雨徑流量計算如下：

1)暴雨設計頻率采用二十年一遇，P=5%;

2)正常降雨量采用多年雨季日平均降雨量為2.73 mm；

3)暴雨降雨量采用地質報告中的數(shù)據(jù)；

4)徑流系數(shù)的采取：

正常降雨徑流系數(shù)αa=0.3

暴雨降雨徑流系數(shù)采掘場 αb=0.4；

5)坑內匯水面積根據(jù)各時期工程位置平面圖量得：

達產時期：F=0.42 km2；

6)正常降雨匯水量采用下式計算：

Qa=F·H·αa

式中：Qa為坑內正常降雨徑流量，m3/d；

7)匯水面積；

達產時期:F=0.42 km2;

αa為正常降雨徑流系數(shù)，αa=0.3；H為多年雨季日平均降雨量，2.73 mm。

8)正常排水量計算

9)暴雨徑流量

坑內暴雨匯水量采用下式計算：

QT.5%=F·H5%.T·αb

式中：Q5%.T為T日坑內暴雨徑流量，m3； F為匯水面積， 達產時期：F=0.42 km2；T為暴雨歷時，d；αb為暴雨徑流系數(shù)， 采掘場αb=0.4；HT. 5%為頻率為5%時，T天最大暴雨量 ；HT.5%由H1d。5%推算而得；

經查表得H1d。5%=71.9 mm。(根據(jù)全國水文手冊查得)

移交時期及達產時期的降雨徑流量計算結果見表1。

表1　坑內降雨徑流量計算成果

3.3排水設備的選擇

3.3.1排水設備選擇的原則

因正常排水量和暴雨排水量相差較大，故分別選擇正常排水泵和暴雨排水泵，設計確定排水設備及材料時兼顧適用性和通用性，正常排水泵設有備用泵，暴雨排水不設備用泵。

露天礦移交時期至達產時期的過渡中，隨著采掘場位置的推進及延伸，要求在新的位置重新布設集水坑和排水管路；移交時期和達產時期使用一套排水設備即可，能夠滿足兩個時期的防排水要求。

因正常徑流量(降水徑流及地下水涌水量)與暴雨徑流量相差較大，故分別選擇正常排水泵和暴雨排水泵(根據(jù)降雨徑流量成果表的水量及采掘場深度選擇相應水泵型號)[3]。

3.3.2選型計算

正常水泵必須的流量: (達產)Q1=(6.2+17.2)×1.2=28.08 m3/h；

暴雨時期水泵必須的流量:Q2=155×1.2=186 m3/h

水泵必須的揚程: (達產)H1=(65+5.5)×1.2=84.6 m

3.3.3設備選型

1)根據(jù)流量及揚程計算，達產時期正常時期排水泵：MD46-30×3型離心式排水泵選用2臺。流量46 m3/h,揚程100 m，功率22 kw。其中1臺備用。

2)根據(jù)流量及揚程計算，暴雨時期排水泵：MD280-43×3型離心式排水泵選用1臺。流量240 m3/h，揚程90 m，功率110 kw。

根據(jù)選擇的排水電泵選擇排水管道，移交時期正常排水管路選擇和達產時期正常排水管路選擇焊接鋼管DN50×3,采用焊接的方式連接;暴雨排水選擇卷焊鋼管DN200×6，排水管路采用焊接的方式連接。

4結語

準格爾旗煤礦礦區(qū)構造相對簡單，但地形相對比較復雜，采掘場面積較大，露天礦坑內匯水主要為礦坑匯水區(qū)內的降雨徑流量和煤層裂隙含水層的涌水兩部分。通過分析決定對坑內排水采用坑底儲水、半固定泵站排水方式，并通過對坑內降雨徑流量計算，根據(jù)達產期和暴雨期的排水要求，分別選出了相應的排水設備和備用設備，保證了礦山在雨季的正常生產。

參考文獻

[1]周遠生.煤礦在用主排水系統(tǒng)檢驗工作中應注意的問題[J]. 煤礦機械.2012(10).

[2]王潤和.黑岱溝露天煤礦防排水措施[J].中國煤炭.2009(06).

[3]周遠生.煤礦在用主排水系統(tǒng)檢驗工作中應注意的問題[J].煤礦機械.2012(10).

[收稿日期]2015-11-23

[作者簡介]朱長江(1979-)，男，山東濟南人，講師，主要從事礦山爆破方面的教學及研究工作。

[中圖分類號]P641.4+61

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0097-02