永荣煤矿煤矿井下联合排水试验报告

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1、晴隆县永荣煤矿井下水泵联合排水试验报 告晴隆县永荣煤矿二0一三年四月十六日晴隆县永荣煤矿井下水泵联合排水试验报 告 试验单位： 晴隆县永荣煤矿 试验地点： 中央水泵房 试验日期： 2013年4月16日 试验周期： 一年 目 录第一章 水文概况-3第一节 水文地质简述-3第二节 水系及主要河流-8第三节 矿井充水因素-8第二章 开采现状与涌水因数分析-10第三章 排水设备-11第四章 联合排水试验的条件-12第一节 联合排水试验目的- 12第二节 联合排水试验时间-12第三节 联合排水试验指挥部-13第四节 试验前的准备-13第五章 联合排水试验-14第一节 试验相关参数-14第二节 联合排水试

2、验 -14第三节 联合排水试验记录-15第六章 结论-17第一章 水文概况第一节 水文地质简述1、地表水体矿区位于北盘江二级支流大桥河中上游，地貌上属侵蚀溶蚀地貌，地形为缓坡至陡坡，地势北高南低，最高海拔1586m，位于矿区北部，最低海拔标高约1005m，位于矿区南西角，为当地最低侵蚀基准面标高，相对高差达583m。矿区为大桥河汇水径流经区，区内无大的地表水体，在部分冲沟中发育季节性小溪，发源于矿区内，向南流出矿区，流向与坡向一致。溪流流量受降雨影响较大，一般为0.61.4L/s，较大的约有30145m3/min。地表水、地下水沿地表溪流由北向南排泄入大桥河。矿区范围内无地表水体的存在，因此，

3、无需留设保护煤柱2、地形地貌矿区位于北盘江二级支流大桥河中上游，处于滇东高原向黔中山区过渡的斜坡地带，属云贵高原乌蒙山东南部，地貌上属侵蚀溶蚀地貌，地形为缓坡至陡坡。地势北高南低，最高海拔1586m，位于矿区北部，最低海拔标高约1005m，位于矿区南西角，为当地最低侵蚀基准面标高，相对高差达583m。3、水文矿区为大桥河汇水径流经区，区内无大的地表水体，在部分冲沟中发育季节性小溪，发源于矿区内，向南流出矿区，流向与坡向一致。溪流流量受降雨影响较大，一般为0.6-1.4L/s，较大的约有30145L/s。地表水、地下水沿地表溪流由北向南排泄入大桥河。4、气候及地震矿区气候属于温凉湿润的高原亚热带

4、季风气候。年平均气温14。一月均温4.6，极端最低气温零下6.2C，七月均温21C，极端最高气温33.4C。年平均降雨量1588.2mm,是我省西部多雨中心的一个部分，降雨多集中在510月，占全年降水量的82。由于雨量高度集中，多暴雨和特大暴雨，1976年7月5日，晴隆气象站测得特大暴雨量261.9mm。本县的灾害性气候多，冰雹、暴雨形成的山洪危害最大，暴雨常引起水土流失。平均相对湿度81 % ，平均无霜期287 天，年均日照时数1474h ，该区常年主导风向以S风为主。据贵州省城乡建设环境保护厅1993年12月编制的贵州省地震烈度区划图，井田范围内地震烈度为6度区。5、环境状况由于地处云贵高

5、原山区农村，矿井工业场地处于沟谷地带，就近无环境特殊敏感点，煤层赋存于高山之下，煤层可采部分埋藏较深，矿井开采后地表不会产生连续变形。另外，工程投产后的主要废水为井下污水及工业场地内废水；废气主要为燃煤锅炉烟气及生产性粉尘；固体废弃物主要为矿井矸石；噪声主要为矿井通风机房、绞车房、瓦斯泵房、机修车间、锅炉房、坑木加工房以及井下采掘机械设备等的噪声，这些污染属一般性污染，在设计中均考虑采取一定的治理措施加以防治，所以本工程建设及今后的生产不会给环境带来大的污染。6、地层含隔水层岩组矿区内出露地层为三叠系下统夜郎组、二叠系上统龙潭组和峨嵋山玄武岩、二叠系中统茅口组，据其地层的岩性特征及含（隔）水层

6、性能分述于下： （1）、永宁镇组（T1yn）岩溶裂隙含水层：岩性为深灰色薄至中厚层状泥质灰岩夹薄层粘土岩，厚大于100m。灰岩裂隙发育，含岩溶裂隙水，富水性弱至中等。（2）、夜郎组三段（T1y3）基岩裂隙含水层：钙质粘土岩夹粉砂岩及中厚层状泥灰岩、碎屑灰岩，厚70m。含基岩裂隙水，富水性较弱。（3）、夜郎组二段（T1y2）岩溶裂隙含水层：分布在矿区的北部。中厚层状灰岩夹粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩、细砂岩，厚约343m。岩溶裂隙发育，含岩溶裂隙水，富水性中等。（4）、夜郎组一段（T1y1）相对隔水层：分布于矿区的北部。为粘土岩、粉砂质粘土岩、薄层状粘土质钙质粉砂岩夹少量薄层灰岩，厚约40114m

7、。富水性极弱，为相对含水层。（5）、龙潭组（P3l）基岩裂隙弱含水层：为粘土质粉砂岩夹砂岩、粘土岩和煤层，厚约380m。粉砂岩及砂岩含构造裂隙水，粘土岩隔水，为含水层与隔水层相间的含水岩组，富水性极弱，在区域上可似为一相对隔水层，在矿区内可视为层状裂隙弱含水层。（6）、峨嵋山玄武岩（P3）基岩裂隙含水层：为仁状、气孔状拉斑玄武岩，该段厚度大于100m。富水性弱。（7）、茅口组（P2m）岩溶含水层：为厚层状生物碎屑灰岩，厚度大于70m。岩溶裂隙及洞隙发育，含岩溶洞隙水和岩溶裂隙水，富水层较强，为强含水层，是区内的主要含水层。7、地下水补给、迳流、排泄（1）、补给大气降水是区内地下水的主要补给来源

8、，其补给方式和补给强度受岩性、地貌及地质构造的综合影响，在非可溶岩分布地带，大气降水部份沿裂隙或孔隙补给地下，大部份则形成地表迳流排入大桥河，流量随降雨和季节的变化而变化。（2）、迳流区内地下水的迳流方向由南向北及北东方向，以裂隙流为主。（3）、排泄区内地下水的排泄主要是以泉或深部渗流的形式排泄。8、涌水量根据贵州省煤田地质局水源队2011年7月提交的晴隆县永荣煤矿矿井水文地质类型划分报告地质调查，永荣煤矿矿坑涌水量最大为30m3/h，一般涌水量为15m3/h，最小涌水量为10m3/h。根据本矿2012年涌水量观测实测最小涌水量为7.08m3/h，最大涌水量为35.33m3/h，年平均涌水量为

9、15.15 m3/h。9、矿区水文地质勘查类型根据贵州省煤田地质局水源队2011年7月提交的晴隆县永荣煤矿矿井水文地质类型划分报告：井田内无较大地表水体，大气降水和老窑积水是矿坑的主要充水水源，矿床主要充水含水层富水性弱，断裂构造不发育，矿井核准采高为+1200m+650m ，矿区及其附近相对最低侵蚀基准面标高为+1040m，矿区地势起伏较大，有利于地表水排泄。该矿老窑较多，老窑主要沿煤层露头开采，并形成了一定的积水空间，其底板茅口组为强含水层，但茅口组与煤系地层见有约100m的玄武岩组相隔。结合矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老窑及采空区积水分布状况、矿井开采受水害影响程度及

10、防治水工作难易程度来看，永荣煤矿矿井水文地质类型为底板碳酸盐岩溶洞裂隙水直接充水的矿床，水文地质类型属中等类别。10、矿井水害类型及突水威胁区内主要含水岩组为夜郎组第二段（T1y2）和茅口组（P2m），由于煤层所处龙潭组（P3l）含水性弱，龙潭组（P3l）与上部夜郎组第二段（T1y2）间有40m114m夜郎组一段（T1y1）相对隔水层相隔，与下部茅口组（P2m）间有100m峨嵋山玄武岩（P3）弱含水层相隔，因此夜郎组第二段（T1y2）和茅口组（P2m）仅为矿床顶、底板间接充水含水层。由此推断矿井来自顶底板强含水层的突水威胁不大；虽然含水层与隔水层相互互层，地下水水力联系较差，但煤层开采后形成采

11、空塌陷、冒落等，将破坏各含水岩组之间的隔水层，各含水岩组间的地下水将通过冒落裂隙、断层破碎带等进入矿井，对矿床充水影响较大。矿井开采最低标高+650m，现生产活动所处最低标高+956m，均低于当地最低浸蚀基准面标高+1040m，受开采活动的影响，地下水有可能沿层间裂隙、构造裂隙等涌入矿井对矿坑有一定的影响。本矿水文地质条件中等，煤系地层富水性弱，其涌水量较小。主要水源来自，裂隙、小煤窑、采空积水、顶底板灰岩地层含水和雨季渗水。在生产过程中，必须严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的矿井防治水方针，避免发生透水事故。第二节 水系及主要河流区内河流属珠江流域北盘江水系，矿区位于北盘江

12、二级支流大桥河中上游，矿区范围地下水为季节性下降泉，地下水主要为基岩裂隙水。地貌上属侵蚀溶蚀地貌，地形为缓坡至陡坡。地势北高南低，最高海拔1586m，位于矿区北部，最低海拔标高约1005m，位于矿区南西角，为当地最低侵蚀基准面标高。矿区为大桥河汇水径流经区，区内无大的地表水体，在部分冲沟中发育季节性小溪，发源于矿区内，向南流出矿区，流向与坡向一致。溪流流量受降雨影响较大，一般为0.6-1.4L/s，较大的约有30145L/s。地表水、地下水沿地表溪流由北向南排泄入大桥河，大桥河流经14km 后入麻沙河，麻沙河流向北东7km 后汇入北盘江。矿区内部多凹地和缓坡，溶丘、洼地、峰丛、溶斗、伏流等分布

13、普第三节 矿井充水因素（一）地表冲沟水矿区内有冲沟发育，有季节性水流，在该地表水体下开采可能造成采空区冒落带向上扩张沟通地表水，使地表水惯入矿井形成水害，因此地表水对矿坑充水影响较大。（二）地下水上二叠统龙潭组（P3l），是各煤层的直接充水含水层，充水量不大但具有承压性，所以龙潭组基岩裂隙水沿构造面(带)对矿井充水影响较大。 茅口组与龙潭组煤系有100余米的玄武岩阻隔，自然状态下一般对矿床开采不会产生太大的影响，但在开采过程中要注意隐伏断层的沟通，使其成为充水水源。夜郎组玉龙山段是区内强含水层之一，它与煤系有一百米左右的沙堡湾段泥页岩相隔，自然状态下一般对矿床开采不会产生太大的影响，但在开采过

14、程中要注意开采冒落裂隙带的沟通，使其成为充水水源。（三）第四系孔隙水矿区内覆盖的第四系，富水性弱，加之厚度不大，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。（四）老窑与采空区积水本区小煤窑开采历史悠久，浅部老窑分布较多，且有相当量的积水，矿井内也有一定量的采空区，有大量的积水，因此老窑与采空区积水也是该矿的主要充水水源，故对矿井充水的影响大。（五）大气降水大气降水大多顺坡面及冲沟自然排泄，小部分沿近地表的开采裂缝、风化裂隙、构造裂隙和岩溶裂隙、落水洞等渗入地下，其充水强度与降水的强度及持续时间有着密切联系，水量在雨季明显增大，而在枯季减少。因此，要加强雨季的疏、排水工作及防洪。二、充水通道（一）岩石天然节理

15、裂隙矿区内的龙潭组（P3l）含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙发育，而深部则发育成岩或构造节理、裂隙，尤其是内部菱铁质细砂岩等脆性岩石更为发育，它们是地下水活动的良好通道。（二）人为采矿冒落裂隙采煤活动将产生大量的采矿裂隙，会导致地面裂缝，并可能引发矿井及采空区坍塌，这些裂隙也会沟通上覆含水层及地表水与含煤地层的水力联系，诱发突水，使其成为地下水活动的良好通道。（三）断层破碎带矿区内断层不发育，仅在西侧发育一条北东南西向的断层F1，生产过程中可能还会遇到潜伏的断层，这些断层同样破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改变了断层带附近应

16、力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。（四）老窑采空区矿区内老窑及采空区，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水、部分地表水进入矿井的通道。三、充水方式永荣煤矿大气降水和老窑积水是矿坑的主要充水水源，矿床主要充水含水层富水性弱，断裂构造不发育，地形有利于自然排水。因此目前矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主。第二章 开采现状与涌水因素分析第一节、突水水源与地下水导水通道分析1、突水水源矿井水害类型主要有裂隙充水、小煤窑积水、采空积水、顶底板灰岩地层含水和雨季渗水。其中裂隙充水、小煤窑积水、采空积水，为突水水源。在生产过程中必须及时添绘采掘工程平面图，表明采空区和小窑

17、做到心中有数。第二节、地下水导水通道分析1、岩石天然节理裂隙永荣煤矿矿区虽然不含较大断层，经调查井筒往西约300m外有一小断层，断层一般容易造成强含水层与煤层拉近或直接造成矿井突水，若发育以塑性岩石为主的含煤地层中的小断层也会具有微弱的含水，导水性能，对矿井充水无影响，但在开采过程中应留足隔水煤柱避免因开采隔离煤柱，造成采动影响，使地面水及各含水层水通过才懂裂隙窜入进下。2、人为采矿冒落裂隙采煤活动产生大量的采矿裂隙，可采煤尘的顶板和底板均为弱含水岩系，矿井及采空区易坍塌，地压对围岩破坏严重，易诱发突水通道3、老窑采空区矿区内老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水，采空区积水、部分地表水进入矿井的

18、通道。4、地面雨季水（洪水）等水患威胁在构造和地形上，矿区冲沟发育，大气降水可通过自然冲沟排出矿区，必须加强地面大气降水的疏干和排出工作，经常性对地面进行巡视检查，及时采取措施防止由于采动影响造成地面产生大量地裂隙和滑坡，破坏地面排水系统，导致地面水进入矿井内。第三节、雨季时涌水量3、雨季时期涌水量：根据本矿2012年实测井下最大涌水量为35.33m3/h，最小涌水量8.9m3/h。平均涌水量22.12 m3/h。第三章 排水设备第一节 排水设备慨况本矿在+956水平井底车场设有中央水泵房，主、副水仓。现有工作，备用，检修水泵三台。其型号： 100DF454，水泵额定排水量85 m3 /h，水

19、泵额定扬程180m，电机型号：YB2-280s-2/75kw/660v。效率：63%。两趟无缝钢管管路，主排水管1596无缝钢管，备用排水管 1596无缝钢管. 排水高差124m，水仓容积：主水仓550m3，副水仓380m3。第二节 水泵技术特征水泵技术特征表水泵编号水泵型号额定排水量（m3/h）额定扬程（m）电机型号电压/功率生产日期生产厂家（1号）100F45485180YB2-280s-2660v/75kw2010.08自贡市望江泵厂（3号）100F45485180YB2-280s-2660v/75kw2010.08自贡市望江泵厂（2号）100F45485180YB2-280s-2660

20、v/75kw2010.08自贡市望江泵厂第三节 水管技术特征水管技术特征表水管编号直径（mm）壁厚（mm）排水高度(m)敷设长度(m)敷设角度()敷设途径1号159612445018副斜井2号159612445018副斜井第四章 联合排水试验的条件第一节 联合排水试验目的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，检验工作、备用、检修水泵同时运行情况，主排水管、备用排水管同时排水状况，能否满足矿井最大涌水量时排水要求。第二节 联合排水试验时间 联合排水试验时间：2013年4月16日。第三节 联合排水试验指挥部为确保本次联合

21、排水泵试验能够顺利进行，成立联合排水试验指挥部：总指挥：张守元（矿长）副总指挥：吴艳兵（机电副矿长）、田金成（总工程师）成员：杨维明（机电队长）、肖建国（采掘副总）、徐才学（采掘工程师）、黄全喜（安全矿长兼调度中心主任）、陈宗杰（通风队长）、刘美林（监测监控）、电工：王利、郭胜利、杨维进、王树权。一、指挥部设在矿调度室，统一指挥试验工作。二、为确保试验安全顺利进行，同时成立电气、机械、地面测水、监测监控、资料五个专业组。1、电气组由杨维明任组长，负责井上下供电；2、机械组由邓强任组长,负责泵房的开停泵及管路检查维护等工作;3、地面测水组由郭胜利任组长，负责测定水量工作，并做好记录；4、监测监控

22、组由黄全喜任组长，负责监测监控检查维护工作；5、资料组由肖建国、徐才学负责，做好试验技术资料的记录收集、归档工作。第四节 试验前的准备1、 由调度室安排人员，试验前将井下主、副水仓的吸水井进行清淤，做好储水准备，并对管路进行检查，保证能正常供排水。2、 安排机电人员，试验前将供电线路、水泵、电机、启动开关及附属设备等检查、检修完毕，保证设备处于完好状态。3、 准备好各种相应工具。 4、 各级排水泵房主、备排水泵安装到位，井下有检修泵，排水泵电源双回路，两趟排水管路能互相置换。第五章 联合排水试验第一节 试验相关参数1、 主、副水仓容积能满足8h以上矿井最大涌水量要求。矿井8h最大涌水量Q=35

23、.33m3/h8h=282.64m3。2、 单台泵排水能力能满足20h内能排出矿井24h正常涌水量。矿井24h正常涌水量Q=7.08m3/h24h=169.92m3。3、 主、备二台水泵排水能力能满足20h内能排出矿井24h最大涌水量。矿井24h最大涌水量Q=35.33m3/h24h=847.92m3。4、 检验各种设备、各部门联合协调能力。第二节 联合排水试验2013年4月16日10:10，总指挥张守元在调度室下达开始命令，地面绞车、地面空压机和井下液压泵停止供电和运转，副总指挥吴艳兵在中央水泵房下达开始联合排水试验命令。1、 水泵操作人员接到命令后，按下1号主排水泵启动按钮，启动电机。2、

24、 启动电机5秒钟后，打开水阀，进行排水。3、 然后依次间隔10分钟启动2号泵和3号泵，即先启动工作水泵再启动备用水泵最后启动检修水泵，进行联合排水。4、 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。5、 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、压力和真空度等数据。6、 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。第三节 联合排水试验记录1、试验性质：联合排水试验2、实验地点：+956水平中

25、央水泵房3、试验时间：2013年4月16日水泵运行记录表泵房名称：井下+956水平中央水泵房 日期： 2013年4月16日水泵编号启泵时间停泵时间运行电压(v)运行电流(A)工况流量(m3/h)压力(MPa)真空度(MPa) (1号)10:1012:05675728316.5 (2号)10:3012:1067571.58116.3 (3号)10:4012:1567571.58316.5总回路电流：70（A） 回路电流：69（A） 回路电流：70（A）水泵排水运行记录泵房名称：井下+956水平中央水泵房 日期： 2013年4月16日投入运行水泵型号启 泵时 间停 泵时 间运行电压(V)运行电流(

26、A)压力(Mp)真空度(Mp)记录人员1#泵4月16日10时10分4月16日10时25分6757216.50.12#泵4月16日10时30分4月16日10时45分67671.516.30.13#泵4月16日10时50分4月16日11时10分67571.516.50.11#、2#4月16日11时20分4月16日11时40分67014116.70.11#、3#4月16日11时45分4月16日11时50分67014316.70.12#、3#4月16日11时55分4月16日12时15分67114216.60.1排水试验汇总表水泵编号实际扬程（m）泵的效率（）系统效率（）流量(m3/h) (1号)124

27、87.170.2472.3 (2号)12491.573.7974.1 (3号)12487.170.2472.34、一管一泵实测记录：在2小时排完水仓144.63的蓄水，按一台水泵开启运转计算，抽出水仓24h正常涌水量所需时间：h=169.92m3144.6m2h=1.18h。5、两管两泵实测记录：2小时能抽完水仓315.6m蓄水。按两台水泵排水计算，抽出水仓24h最大涌水量所需时间 ： h=847.92m3292.8m2h=2.9h。设备实测记录：电动机轴温为35，泵房温度18，水泵运转正常,平均1台水泵流量:72.9m/h，水泵平均效率：72.983=87.8%。管路无漏水迹象。第六章 结

28、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。一、水仓容量矿井正常涌水量1小时为7.08m3/h，8小时正常涌水量：Q=7.08m3/h8h=56.64m3。水仓容积：主水仓550m3，副水仓380m3。结论：水仓容积大于8小时正常涌水量，符合煤矿安全规程第二百八十条要求。二、排水能力1、按一台水泵开启运转计算，20h排水能力为：Q排=54.6m3/h20h=1092m3。矿井24h正常涌水量Q=7.08m3/h24h=169.92m3。结论：20h排水能力大于矿井24h正常涌水量，符合煤矿安全规程第二百七十八条要求。2、按二台水泵同时开启运转计算，20h排

29、水能力为：Q排=109.2 m3/h20h=2184m3。矿井24h最大涌水量Q=35.33m3/h24h=847.92m3。结论：20h排水能力大于矿井24h最大涌水量，符合煤矿安全规程第二百七十八条要求。三、其它相关要求水泵联合运行中，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二百七十八条、第二百八十条、第二百八十一条的规定要求。四、结论这次联合排水试验，用时两个小时，通过对排水系统的联合排水能力各项指标的测定，矿井排水系统满足煤矿安全规程第二百七十八条、第二百八十条、第二百八十一条的规定要求。附：水泵和排水系统效率计算水泵和排水系统效率计算1、水

30、泵的有效功率是指水泵输出功率，即水通过水泵获得的功率，可按下式计算：Pr=QrH60102式中 Pr水泵的有效功率（kw） Q水泵流量（mmin） H水泵总扬程（mh2O） r水的比重（kgm），清水等于1000（kgm），海水等于1020（kgm）对于矿井水一般含有泥沙应实测确定。2、水泵的轴功率是指水泵输出功率，当水泵直接由电动机带动时，就等于电动机的生产功率。轴功率还可以根据测到的扭转力矩按下式计算：P=Mn974式中 P水泵轴功率（kw） M水泵轴上的扭转力矩（kg-m） n水泵转速（v.p.m）水泵和排水系统效率计算1、水泵效率是指水泵有效功率与轴功率之比 即：= PrP= QrH60102 P式中 水泵效率（%）2、管路效率是指水泵排水垂高与总扬程之比 即：g =H2/H式中 g管路效率（%）3、排水系统效率是指排水设备的总效率等于水泵效率、管路效率和电动机效率的乘积 即：c=gd= QrH60102 PH2/H=Qr H260*102 Pd式中 c排水系统效率（%） Pd电动机输入功率（kw） d电动机效率（%）