利用旧巷道封堵形成水仓控制排水时间.pdf

2 0 1 0 年 1 0 月 第 3 9 卷第 5 期 中国矿 山工程 Ch i n a Mi n e En g i n e e r i n g 0e t ． ． 2 01 0 Vo I ． 3 9 No． 5 利用旧巷道封堵形成水仓 控制排水时间 Co n t r o l l i n g wa t e r — — d i s c h a r g e t i me b y s e a l i n g o ff o l d t u n n e l t o f o r m wa t e r s u mp 邱俊刚， 张忠辉 ， 刘润田， 王大为， 张海涛 ( 山东 黄金矿业f 莱州) 有 限公司焦家金矿 ， 山东 莱州 2 6 1 4 4 1 ) 摘要 ： 焦家金矿寺庄矿 区现有水仓容量较 小 ， 水泵必须连续排水 ， 否则有淹没 井筒的危 险。通过调查论证 分析 ， 借助废 旧巷 道 用混凝 土墙封 堵形 成一个储 水水仓 ， 不仅 大幅增加 水仓容 积 ， 并通过设置放 水阀门进行控制 ， 使其避 开排 水用电高峰期 ， 利 用用电谷期进行大量排水， 每年可节省电费约一百多万元； 同时减少一个新增水仓的施工费用和时间， 并且当供电、 排水系统 出现问题时可提供充足的抢修时间， 经济效益和社会效益十分明显， 对其他类似矿山具有借鉴作用。 关键词 ： 水仓 ； 封 堵； 增容 ； 控制排放 A b s t r a c t ： T h e e x i s t i n g w a t e r s u m p h a s s ma l l c a p a c i t y i n S i z h u a n g a r e a i n J i a o j i a G o l d Mi n e ， S O t h e p u mp m u s t r u n c o n t i n u o u s l y t o a v o i d s u bme r gi n g s h a f t ．Af t e r i nv e s t i g a t i o n a n d a n a l y s i s ，s e a l i ng o ff t he wa s t e t un ne l by c o nc r e t e wa l l f o r med a wa t e r s u mp ， whi c h n o t o nl y i n c r e a s ed t he s ump c a pa c i t y ，b ut a l s o s a v e d e l ec t r i c i t y c o s t ．At t he s a me t i me ，t he c o n s t r uc t i o n c o s t a n d t i me o f n e wl y a d d e d wa t e r s u mp we r e r e d u c e d ，a n d t h e e n o u g h r u s h - r e p a i r t i me c o u l d b e e n s u r e d ，a n d wh i c h o b t a i n e d o b v i o u s e c o n o mi c a n d s o c i a l b e ne fit s ．I t c o ul d be u s e d a s r e f e r e n e e f o r s i mi l a r mi ne ． Ke y wor ds ：wat e r s ump；s e a l o ff；i nc r e a s e o f v o l ume ；c o nt r o l l i n g t he di s c ha r g e — ! 一— — 一 1 日 IJ吾 山东黄金矿业f 莱州) 有限公司焦家金矿寺庄矿区位 于莱州市东北 2 8 k m， 隶属山东省莱州市朱桥镇管辖 ， 矿 区属温带季风性大陆型气候。年平均温度为 1 2 ： 5 c c， 极 端最高气温为 3 8 ． 9 ~ C ， 极端最低气温为一1 7 ℃； 年平均降 雨量 为 6 0 1 ． 8 mm， 年最大降雨量为 1 2 0 4 ． 8 mm， 年最小降 雨量为 3 1 3 ． 8 ra m； 年主导风 向为南风 ， 夏季为偏南风 ， 冬 季 东北 风 。寺 庄矿 区 1 9 9 8年 6 月 1 8日开 始井 建 ， 到 2 0 0 4 年 8 月完成基建任务 ， 转入生产 ， 形成实际生产能 力 2 0 0 t ／ d 。 2 矿区排水情况 ( 1 ) 水文地质 。矿区地表 多为第 四系地层覆盖 ， 基 本不含水 。矿 区南部的朱桥河和北部 的滚龙河长年干 涸 ， 对矿床充水无影 响。涌水呈 降落漏斗状态 ， 汇集最 底一 4 0 0 m中段 ， 其他开采中段基本无水 ； 根据近两年统 计结果 ， 寺庄矿区涌水量平均 2 5 0 0 ～ 3 O 0 0 m ／ d 。主要涌 中国矿山工程 2 0 1 0 年( 第3 9 卷) 水地点位于矿体上盘( 西部) ， 占涌水量 比例较大。 ( 2 ) 排水系统。根据矿 区主竖井 的开拓深度 ， 在一 4 0 0 m中段拥有 内 、 外水仓容积约为 2 8 0 0 m ， 设 置 水 泵 房 ， 上 中 段 的 少 量 水 经 水 天 井 泄 至 下 部一 4 0 0 m中段和本主要巷道大量涌水 ， 经水沟渠道 进人水仓 ， 再由井下 5 台 3 5 5 k W水泵抽出通过两条 排水管路排到井上水泵房 ， 再由地表水池通过排水 管送至焦家金矿作为生产用水或排到海里。 ( 3 ) 安全隐患及排水费用 。由于寺庄矿区的内 外水仓总容积与每天涌水量相当， 因此需要每天开 启 3 台水泵 以上进行连续排水 ， 才能保证正常排水 ， 一 旦发生长时间设备故障影响排水时问， 则有淹井 的危险 ， 而寺庄矿区没有备用水仓应急 ， 现有排水系 统存在一定的安全隐患 。同时， 寺庄矿区用电引 自 山东黄金集 团的 1 l O k V变电站 ， 该站特有的用电峰、 平 、 谷期不同的电费单价 ， 峰期单价较高 ， 平 、 谷期的 电费单价相对比较便宜 ， 由于水仓容积有限和无备 用水仓的安全条件影响， 也无法利用电费低廉时段 进行控制排水 ， 排水费用相对较高 。 3 排水方案优化 3 ． 1 排水情况综合研究 通过对井下各地点涌水量进行流量测算 ， 得出 主要涌水地点的涌水数据 ， 见表 1 。 表 1 寺庄矿 区一 4 0 0 m 中段主要地点涌水量 从表 1 统计数据可以看 出， 寺庄矿 区主要 涌水 地点集中在～ 4 0 0 m石门西探矿长穿 ， 涌水主要来 自 西部上盘主断裂面破碎带 ， 涌水量 占总量的 8 0 ％左 右 ； 而一 4 0 0 m中段 回采区域和一 4 0 0 m以上主要为矿 房开采 时裂隙水和充填水 ， 总涌水情况 为总量 的 2 0 ％左右 。 3 ． 2 优化排水方案选择 根 据 对排 水 情 况 的综 合 调 查 ， 主要 涌 水来 自一 4 0 0 m石 门西侧主断裂面破碎带 ， 为解决安全隐 患和降低排水费用 ， 主要途径是增加储水空间， 其方 案可为施工新水仓和利用废 旧巷道封堵形成储水水 仓两种方案。 方案一 ： 新施工一条外围水仓。在原有 内外环 水仓 的基础上 ， 新施 工一 条外 三环水 仓 ， 可增加 1 2 0 0 m 的水仓容积 ， 解决水仓小的问题 ， 可解决安 全隐患和利用平 、 谷期电费低廉时段进行控制排水 。 方案二 ： 利用废 旧巷道封堵形成储水水仓 。保 持原有内外环水仓 ， 利用原地质探矿长穿 旧巷道长 达 6 0 0 多米 的情况 ， 在主要 回采矿体里侧设置挡水 墙和放水 阀门， 可相对增加水仓容积 2 O 0 0 m。 ， 利用 平 、 谷期电费低廉时段进行控制排水 。 两种方案示意图见图 1 。 图 1排水 方 粟示 意 图 方案一新施工一条外围水仓为永久性工程 ， 工 程量大 、 施工时间长， 存在与现有水仓贯通等系列难 题 ， 同时一旦一 4 0 0 m中段 以下开拓 ， 水呈 降落漏斗 ， 则可能新增水仓失去作用 。 方案二利用废旧巷道封堵形成储水水仓为临时 性工程 ， 工程量小 、 施工时问短 ， 施工简单 ， 投入费用 低廉。 从对 比情况看 ， 方案二利用废旧巷道封堵形成 储水水仓符合“ 技术上可行 、 经济上合理 、 安全上可 靠” 的技术要求 ， 因此作为增加水仓的实施方案。 3 ． 3 利用废 旧巷道封堵形成储水水仓施工方案 在一 4 0 0 m石门西探矿长穿的外 口砌混凝土墙并 设置放水 阀门进行封堵 ， 封堵内的巷道长度 6 0 0 m， 巷道规格 2 ． 4 m( 宽 ) 2 ． 3 m( 高) ， 封堵高度 2 m， 储水水 仓有效容积6 0 0 ~ 2 ． 4 ~ 2 ~ 8 0 ％= 2 3 0 0 m 。 混凝土墙施工工艺为 ： 在巷道两边的岩石上各 施工 3 个+ 3 2 ram的孔 ， 孔深 5 0 e ra， 插人+ 2 8 m m的螺 纹钢 ； 浇灌0 ． 5 m的混凝土墙 ， 混凝土墙上方不接顶 ， 起到观察窗 口的作用 ， 减轻水仓涌水压力并保证存 水多时 自动溢水 ， 预先埋制两个+ 3 3 0 ra m放水管路 装备大 阀门， 并在封堵墙外砌一个砖垛 ， 可起到加 固 和观察台阶的作用 ， 见图2 。 利用废旧巷道封堵形成储水水仓可进行峰期停 泵储水 ， 谷平期大量排水。同时， 由于储水仓容积较 大 ， 可兼做备用水仓用途 ， 一旦有紧急事故期间， 可 第5 期 邱俊 刚等 ： 利用旧巷道封堵形成水仓控制排水时间 图 2混 凝 土墙 施 工 工 艺 图 关闭大阀门储水为维修提供宝贵时间。 4 排水方案实施效果 设置储水水仓后 ， 水仓容积扩大一倍多 ， 有能力 进行控制排水 ， 根据黄金供 电站的峰 、 平 、 谷用 电规 定 ， 7 ： 3 0～1 1 ： O 0 、 1 8 ： O 0～2 3 ： O 0 为用 电蜂期 、 电价 约为 1 ． 0元／ ( k W h ) ， 1 1 ： O 0～1 8 ： O 0为用 电平 期 电 价 、 约为 0 ． 7 元／ ( k W h ) ， 2 3 ： O 0～7 ： 3 0 为用 电谷期 、 电价约为O ． 4 元／ ( k w h ) 。由于有 了充足的水仓储水 保障， 控制在用电峰期的8 ： O 0～1 1 ： O 0 、 1 8 ： O 0 ～ 2 3 ： O 0 不开动水泵 ， 在用电谷期 的2 3 ： O 0～7 ： 3 0 大量开泵 排水 ， 用 电平期 电 1 1 ： O 0～1 8 ： O 0 辅助排水 ， 使水泵 排水 用 电避开了用电高峰期 ， 每年可3 5 5 k Wx 4台 8 小时 3 0 天X ( 1 ． 0 — 0 ． 4 ) ~ 1 2 月= 1 4 5 万元 。 同时， 在寺庄矿 区的供 电、 排水系统 、 地表排水 管路 突发破损时等出现的几次紧急故障中， 通过立 即关闭阀门断水 ， 提供 了充足的抢修时间 ， 保证了停 泵的安全时间。 5 结语 焦家金矿为解决寺庄矿区 目前水仓容量小 ， 必 须水泵连续排水 ， 存在用 电成本高和安全隐患的难 题 ， 通过调查分析 ， 巧妙借助废 旧巷道封闭混凝土墙 形成一个容积较大的储水水仓 ， 并通过设置放水 阀 门进行控制 ， 使其避开排水用电高峰期 ， 利用谷期大 量排 水 。 通过该方案利用用电峰平谷电费价差 ， 每年可 节省电费约 1 4 5 万元 ， 同时减少一个新增水仓 的施 工费用和时问， 并且在供电、 排水系统出现问题时可 提供充足的抢修时间， 经济效益和社会效益十分明 显 ， 对其他类似情况矿山具有借鉴作用。 [ 参考文献】 [ 1 ] 刘梅秀． 突水巷道的快速封堵技术【 J 】 _河北煤炭 ， 2 0 0 6 ， ( 4 ) ． 【 2 】 鲍杰用地面注浆法封堵巷道涌水f J 1 ． 江苏煤炭， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ． [ 3 】 夏保 海等． 井 下施工挡水 墙 、 地 面打钻注浆 封堵涌水巷 道[ C ] ． 全国矿山建设学术会议 ， 2 0 0 4 ． 【 4 】 刘成林等．井下突水综合治理 矿山压力与顶板管理， 2 0 0 0 ． [ 5 ] 秦裕 彦等． 在动水 中施工挡水墙技术 问题 浅析 f M】 ．北 京 ： 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 4 ． [ 6 】 采矿手册编委 会采矿手册( 2 ) [ M] 北京： 冶金工业出版社， 1 9 9 0 ． ( 上接 第 4 0页) 最后 ， 矿体的工程布置结合三维实体和矿体底 板等高线及矿体厚度布置 ， 矿柱留设亦是尽量沿着 底板等高线 ， 以利于 电耙巷道的布置。各工程布置 见 图 6 。 以上全矿块指标 ： 全 2 号矿体 ( 4 0 m中段 ) 采切 比1 3 ． 2 6 m ／ k g ， 4 3 ． 3 5 m ／ k t ， 矿石回收率 8 0 ％～9 0 ％( 包 括矿柱 回收 ) 。 6 矿柱 回采和通风 留矿法 ： 在矿房开采刚结束时 ， 在顶柱 中先施工 切割天井以作爆破 自由面 ， 在上 中段运输巷不保 留 情况下 ， 连同上中段底柱一 同爆破下来 ， 矿石进入矿 房。间柱在顶柱采下后爆破 回收。或者底柱直接在 电耙巷道内向安装绞车一端后退式回采， 浅眼落矿， 出矿用电耙 ， 回采工作面前倾 6 0 。 。房柱法 ： 条带柱 分割成间断矿柱回采 ， 点柱视情况抽取 回收。 新鲜风流 由4 0 m中段进入 ， 经沿剖面布置的上 山进人采场 由采场另一侧的上山排至上 中段。取巷 道摩擦阻力系数 0 ． 0 1 5 N s Z ／ m ， 经过计算 4 0 m中段东 部主开拓巷风流量为 8 ． 5 m ／ s ， 风速 1 ． 5 m ／ s ， 可同时施 工 3 个采场 。 7 结语 4 0 m中段 2 号矿体采用带二次电耙巷 的浅孔留 矿法结合房柱采矿法 ， 对于矿体变化有较强适应性 ， 总体技经指标合理 ， 不论矿体倾角和厚度如何变化 ， 都能随之调整变化 ， 较之矿山初期采用 的崩落采矿 法 ， 贫化和损失均大幅度减小 ， 工艺简单易于操作且 符合实际情况 。采用三维设计可以对各种实体空间 位置 比较清晰直观地展现和有利于工程布置 ， 对采 矿方法的选择和矿块 的切分也颇为有益。另外说 明 的是各种图纸和工程在空间位置上可 以任意叠加 、 取消和更改 ， 在需要 的各种 图层上工作也可直接捕 捉三维点 ， 给设计带来 了很大方便 ， 总体上三维采场 设计效果令人满意 ， 是值得推广的。