111301工作面防排水设计

111301工作面防排水设计编制：审核：地测科长：地测副总：总工程师：2014年06月10日2111301工作面防排水设计一、工作面概况111301工作面西起中央采区13-1煤行人上山，东距DF50逆断层70m，北临111303工作面采空区，南临13-1煤层工业广场保护煤柱线。该工作面走向长1613.4m～1784.8m，平均走向长1699.1m；可采走向长度1558.0m～1540.8m，平均可采走向长1549.4m，切眼斜长185.2m，标高为-846m～-937m；工作面可采斜面积为284327m2。二、111301工作面充水因素分析111301工作面回采充水水源主要是：13-1煤层顶底板砂岩水，DF14断层断裂构造水。1、煤层顶板砂岩水工作面回采后，受采动影响，顶板冒落产生裂高范围内含多层细砂岩、中砂岩，平均厚度为14.9m，底板砂岩平均厚度为16.8m。13-1煤层顶板砂岩裂隙水可能通过采空区涌入回采工作面，距离上覆第四系松散层较近，局部可能受其动态少量补给，因此煤层顶板砂岩裂隙水会造成工作面涌水突然增大，在工作面回采期间存在水害隐患；将根据物探圈定的富水区域，提前施工探测钻孔，疏放顶底板砂岩水，届时将编制探放水钻孔设计和施工安全技术措施。2、断层断裂构造水111301工作面内发育有多条断层,在工作面风、机掘进过程中共计揭露17条断层，其中DF14断层及其次生断层累计落差达13.6m，在风、机巷揭露该断层期间无滴、淋水现象，断层内也不含（导）水；同时根据我矿井田范围内断层特性，断层带岩性以泥岩、粉砂岩为主，含砂岩碎块，岩芯受构造挤压破碎，碎粒状和鳞片状，无含水迹象。简易水文观测未发现漏水，据邻区刘庄水4孔对煤系内断层带抽水资料，q=0.000264l/s.m,k=0.000547m/d。从井田断层岩性和简易水文观测，结合刘庄抽水资料综合分析认为：本区煤系内断层带含水性弱，导水性差。不会构成与松散含水层之间的水力联系，涌水通道不畅。但是在受采动影响可能造成断层裂隙扩张导通砂岩裂隙，充水于巷道，对工作面开采造成影响。三、111301工作面开采涌水量预计1、工作面顶板砂岩水预计13-1煤顶板砂岩水是工作面回采期间主要的充水水源，该煤层顶板砂岩富3水性不均一，局部赋水性较好。预计在111301工作面回采后，必定会形成以巷道系统为中心的降落漏斗，且在降落漏斗的相当范围内，顶板砂岩含水层的水位必定会降至煤层以下。因此，采用经验比拟、地下水动力学进行涌水量预计。由承压-无压公式：wwrRhMMHKQ0220lg2366.1式中：Q—工作面正常涌水量(m3/h)；K—渗透系数，根据相邻矿井刘庄煤矿抽水试验资料，渗透系数取0.0034m/d；H0—初始水位，地面标高为＋26.8m，计算标高采用机巷切眼标高-932.9m，则取H0=964m；hw—大井井壁水柱高，取最大降深则hw＝0；M—含水层厚，取平均厚14.3m；R0—引用影响半径863m。R0=R+rw，其中R为影响半径，可用西哈托经验公式KSR10计算，其中S为水位降深，取S=964m；rw—大井半径300.9m(rw=F/πF—大井面积:284327m2)。将上述参数带入公式计算结果得：Q正常=11.7m3/h，类比相邻矿井取经验系数值2.5Q最大=29.25m3/h2、工作面底板砂岩水预计由承压-无压公式：wwrRhMMHKQ0220lg2366.1式中：Q—工作面正常涌水量(m3/h)；K—渗透系数，根据相邻矿井刘庄煤矿抽水试验资料，渗透系数取0.0034m/d；H0—初始水位，地面标高为＋26.8m，计算标高采用胶带机顺槽标高-968.2m，则取H0=995m；4hw—大井井壁水柱高，取最大降深则hw＝0；M—含水层厚，取平均厚17.2m；R0—引用影响半径881m。R0=R+rw，其中R为影响半径，可用西哈托经验公式KSR10计算，其中S为水位降深，取S=995m；rw—大井半径300.9m(rw=F/πF—大井面积:284327m2)。将上述参数带入公式计算结果得：Q正常=14.2m3/h，类比相邻矿井取经验系数值2.5Q最大=35.5m3/h3、涌水量取值111301工作面回采过程中，未受DF14断层影响正常涌水为25.9m3/h；若考虑到DF14断层断裂造成砂岩裂隙水进入巷道涌水按15m3/h计算，111301工作面断层及砂岩裂隙水最大涌水量为79.75m3/h；另考虑工作面生产冷却水约7m3/h；故111301最大涌水量为86.75m3/h。根据《安徽省煤矿防治水及水资源化利用管理办法》规定“采煤工作面有效排水恩呢管理不低于预计最大涌水量的1.5倍”，所以111301工作面排水能力不得低于130m3/h。四、水泵及水泵选型计算（机电办核算）（一）水泵选型计算1、正常涌水量时水泵必须排水能力QB=1.2q=1.2×（25.9m3/h+10m3/h）=43m3/h2、最大涌水量时水泵必须的排水能力Q＇B=1.2qmax=1.2×130m3/h=156m3/h3、水泵扬程的估算由于111301工作面机巷采用二级排水，中转水仓设置在机巷中段低洼处（18#钻场内），根据111301工作面风、机巷实测剖面，切眼下口与中转水仓标高差值为15.5m，中转水仓与第五中部车场标高实差值为37.5m。Hｇ=HPＫ=15.5×1.3=20.15mHｇ=HPＫ=37.5×1.3=48.75m故切眼下口水泵水泵扬程必须大于21m;中转水仓水泵扬程必须大于49m。（二）管路的选择计算1、管路的趟数确定根据斜井排水要求，确定选用热扎无缝钢管。2、管径的计算(1)排水管内径5排水管的经济流速取υ＇p=1.8m/s,（1.5-2.2）则d＇p='900ePQV=0.0188'ePQV=0.01881562=166mm2、排水管能力核算：根据上面计算（1）选择D159×5无缝钢管（Q一趟排水管路的排水量、Pd--------排水管路内径）Q159=8.19002Pd=8.190015.02=114.5m3/h（2）选择D108×4无缝钢管Q108=8.19002Pd=8.19001.02=50.8m3/h因此采用一趟D159和一趟D108排水管路配合使用时的排水能力为165.3m3/h，大于156m3/h,五、111301工作面防排设计111301工作面风、机布置排水管路和排水泵进行强排水。1、111301工作面排水管路⑴、111301机巷排水管路：从工作面切眼下口胶带机顺槽铺设1趟Ф159mm排水管路，及1趟Ф108mm排水管路，这两趟排水管都在机巷18#钻场内中转水仓处断开。Ф159mm排水管路经过13-1回风上山（二），轨回2#联络巷道与北翼轨道石门中的Ф219mm排水管路合茬排水至水仓；Ф108mm排水管经过第五中部车场与13-1采区轨道上山Ф108mm排水管路合茬排水至水仓。⑵、111301风巷排水管路：铺设一趟Ф159mm排水管路，排水管经过与13-1采区轨道上山Ф108mm排水管路合茬排水至水仓。当工作面涌水异常时，将供风、水及注浆、注氮管路改为临时排水管路，因此切眼下口及中专水仓处必须备用接设潜水泵使用的三通、短接、卡瓦。2、水泵型号（1）111301机巷水泵选型根据扬程及流量计算11301机巷切眼下口及中转水仓内选取45KW及37KW潜水电泵，具体型号如下：6型号：BQS45-100-450/N参数：H=45mQ=100m3/hN=45kW型号：BQS70-100-37/N参数：H=70mQ=100m3/hN=37kW（2）111301风巷水泵选型111301工作面回采期间，涌水基本从机巷内排出，风巷内水泵基本用于排处巷道内低洼处积水使用，具体型号如下：型号：BQS70-100-37/N参数：H=70mQ=100m3/hN=37kW同时为防止回水，在每台水泵出口均须安设逆止阀。3、排水泵布置（1）、工作面切眼下口移动泵站的建立：工作面机巷切眼下口低洼处挖设容积不小于5m3设置1台45kw(流量2×100m3/h)和1台37kw(流量2×100m3/h)的潜水电泵；1台45kw潜水电泵与一趟Ф159mm排水管路合茬，1台37kw潜水电泵接Ф108mm排水管路合茬，同时现场备用1台45kw潜水泵及1台37kw潜水泵。临时水泱子随着回采进度向外移动。（2）、中转水仓水泵设置：水仓内放置2台37kw(流量2×100m3/h)分别于Ф108mm、Ф159mm排水管路相连，同时现场备用2台37kw潜水泵。4、排水电源：排水泵站排水泵建议采取双路专供电源；备足排水泵、管路、开关、电缆、排水管接头等备用件5、排水线路（1）111301机巷Ф159mm排水管：切眼下口→18#钻场内中转水仓→111301机巷→13-1采区回风上山（二）→轨回2#联络巷→北翼轨道石门→-967水仓。Ф108mm排水管：切眼下口→18#钻场内中转水仓→111301机巷→13-1采区轨道上山→北翼轨道石门→-967水仓。（2）111301风巷Ф159mm排水管：切眼下口→111301风巷→中转临时水仓→13-1采区轨道上山→北翼轨道石门→-967水仓。六、附图111301工作面排水系统图（1:2000）