露天煤礦疏干排水方式的探討

1、露天煤礦疏干排水方式的探討 摘 要露天煤礦采用的疏干排水方式，經(jīng)過(guò)了很多次的改進(jìn)，改進(jìn)后采用盲溝疏干排水方式，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)無(wú)論是在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上都有很好的效果，可供其他露天煤礦進(jìn)行疏干排水時(shí)借鑒。 關(guān)鍵詞露天煤礦；疏干排水 中圖分類號(hào)：td745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1009-914x（2016）13-0227-01 在進(jìn)行露天煤礦進(jìn)下水疏干時(shí)，一直沿用的是坑下水集聚在一起然后外排的方式，后來(lái)在采煤場(chǎng)的地表打疏干井，現(xiàn)在也一直在使用這種方式。對(duì)煤層水進(jìn)行疏干時(shí)，采取了挖掘煤層疏干通道將煤層水排出的方式，有一定的效果，但是工作量很大，疏干排水費(fèi)用較高，所以這個(gè)方式一直沒(méi)有被推廣

2、。近些年嘗試使用盲溝疏干工程對(duì)煤層水進(jìn)行疏干，取得了非常明顯的效果。下面以青海木里露天煤礦為例進(jìn)行介紹 。 一、露天煤礦的水文地質(zhì)情況、煤層構(gòu)造 青海木里煤礦位于青海省大通河的上游，隸屬于天竣縣木里鄉(xiāng)，該煤田的煤炭資源豐富，拋開(kāi)地表的草坪就可以挖到煤海，煤種很多，其中焦煤最為聞名，含量占總煤炭?jī)?chǔ)量的90%以上，煤礦現(xiàn)擁有固定資產(chǎn)約3億元，是我國(guó)西部重要的露天煤礦之一。 露天煤礦含水層包括：第四系孔隙潛水和基巖內(nèi)的裂縫縫隙承壓水 1、第四系孔隙潛水含水層：含水巖以細(xì)砂或者中砂為主，有的部位會(huì)有礫石，含水層底部的礫石含量較高，從南向東、從南向北含水層的厚度越來(lái)越大，巖質(zhì)的粒度由細(xì)變粗 ，地下水南北

3、流向，水位標(biāo)高在900多米，單位涌水量0.41.2，滲 透系數(shù)為4.416.50m/d，屬于中等的富水含水層，水量會(huì)隨著季節(jié)的變化而發(fā)生變化 。 2、沙礫巖孔隙、裂隙承壓含水層：這層水系主要是礫巖，中間會(huì)夾雜著薄薄的一層砂巖和礫石，屬于富水性很強(qiáng)的含水層。 3、承壓裂縫縫隙含水層：主要以煤層為主，中間會(huì)夾雜薄薄的一層砂巖和沙礫巖，屬于中等富水性的含水層，會(huì)沿著煤層裂縫縫隙的方向往坑內(nèi)涌入水。 開(kāi)采區(qū)為復(fù)合煤層，煤層中間夾雜著非常多層的泥巖，最厚的厚度達(dá)到45厘米，大多數(shù)厚度都在10厘米以上。 二、疏干排水系統(tǒng)介紹 1、第四系孔隙潛水含水層的疏干 青海木里露天煤礦很早之前就用降水孔對(duì)第四系孔隙潛

4、水含水層進(jìn)行疏干，現(xiàn)在有將近40口疏干井，在需要疏干的地段從地面開(kāi)始，沖著采場(chǎng)含水層的方向鑿大直徑的鉆孔，在孔中安裝有水泵，抽水后形成一個(gè)下降的漏斗，這樣疏干以后地下水位會(huì)降低，接下來(lái)進(jìn)行剝離工作。 要根據(jù)含水層的厚度和涌水量來(lái)選擇水泵的型號(hào)，各種礦井的抽水量必須 要大于最大的涌水量，要想發(fā)揮各個(gè)礦井的疏干作用，必須保證礦井中的水位要達(dá)到含水層的底板。 進(jìn)行工程布設(shè)時(shí)，內(nèi)外排孔要以100米的距離來(lái)布設(shè)，因?yàn)橥馀趴椎乃枯^大，可以使用功率大的水泵來(lái)降低水位，內(nèi)排孔的水量較小，可以使用功率小的水泵抽水，這樣可以使外排孔的水位越來(lái)越降。進(jìn)行水泵型號(hào)的選擇時(shí)要保證大于或者等于實(shí)際的涌水量，只有這樣才能

5、封閉過(guò)水?dāng)嗝?。為了?duì)地下水位的變化情況進(jìn)行了解，可以在孔排和采場(chǎng)之間布置觀測(cè)孔，疏 干井的孔徑、管徑、觀測(cè)孔孔徑確定之后，要選擇適合的水泵型號(hào)。 疏 干井一般每年的3月份開(kāi)始運(yùn)行，到冬季由于剝離工作停工和管路維護(hù)困難，在11月的中旬會(huì)停止運(yùn)行。經(jīng)過(guò)疏干井的運(yùn)行，初始水位降低了將近10米，保證了剝離工作的順利進(jìn)行。 2、煤層裂隙承壓水的疏干操作 首先是水倉(cāng)的疏干。原來(lái)采煤量小，工作線較短，一直采用在采煤區(qū)最下部設(shè)集水倉(cāng)進(jìn)行抽水疏干，采煤臺(tái)階靠前，集水倉(cāng)也相做相應(yīng)的移動(dòng)，水由泵房的鐵管排到外排土場(chǎng)，直到流入河中。這種方法進(jìn)行布設(shè)時(shí)較靈活，工期也不是很長(zhǎng)，投資成本較小，但是不能進(jìn)行提前施工，如果開(kāi)采

6、規(guī)模不斷擴(kuò)大，工作戰(zhàn)線越拉越長(zhǎng)，設(shè)置集水倉(cāng)進(jìn)行疏干的方式已經(jīng)不能滿足需求。 針對(duì)集水倉(cāng)的以上不足，又采取了掘進(jìn)疏干通道的方式，為進(jìn)行采煤生產(chǎn)提供了很好的工作環(huán)境。但是由于采場(chǎng)是復(fù)合煤層，煤層中含有多個(gè)含水層，但巷道高度較小，但煤層的厚度卻達(dá)20米之厚，導(dǎo)致 煤層的上下含水層不能溝通徹底，只有少數(shù)的漏水孔來(lái)實(shí)現(xiàn)疏干排水，而且施工費(fèi)用還高，工期較長(zhǎng)，維護(hù)也比較困難。 三、盲溝疏干排水技術(shù) 要想徹底疏干煤層的層間水，必須破壞隔水層，使煤層徹底溝通，對(duì)這些隔水泥巖進(jìn)行破壞，可以采用深孔爆破的方法，就是通過(guò)爆破來(lái)破開(kāi)煤層的層間結(jié)構(gòu)，使水層滲透力增強(qiáng)，在破碎地區(qū)形成一個(gè)上下可以溝通的水溝，也可以叫做盲溝

7、，將煤層水流截流后，水沿著煤層底板流動(dòng)，從盲溝流入集水倉(cāng)，由集水倉(cāng)再排出。這種疏干方式就叫做盲溝疏干。 1、盲溝疏干的工程布設(shè) 要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，要保證采煤工作面不能著水，所以要布設(shè)疏干工程，對(duì)地下水進(jìn)行攔裁疏干，布設(shè)時(shí)先在中央集水倉(cāng)設(shè)置盲溝 ，沿東北方向再布設(shè)盲溝，攔截這個(gè)方向的地下水，然后再攔截疏干地區(qū)其他方向的地下水，這些方向要與中央集水倉(cāng)相通。地下水順著盲溝匯聚到中央集水倉(cāng)，排出。如果采煤臺(tái)向前推進(jìn)，則有一段盲溝就要填平，在這一段的平行位置再挖一條盲溝 ，其他方向也要進(jìn)行延伸 。采煤工作線延長(zhǎng)，盲溝 也要進(jìn)行相應(yīng)的推進(jìn)。 2、涌水量的取得 涌水量的計(jì)算公式=盲溝 長(zhǎng)度*滲透系數(shù)

8、*（水頭值*2*含水層厚度-動(dòng)水位2）/影響半徑，上述公式中的各個(gè)參數(shù)帶入公式以后，可以得到涌水量的數(shù)值。如果盲溝疏干系統(tǒng)全部完成，可以將水位控制在保證要求的采煤量的標(biāo)準(zhǔn)。 如果盲溝所包圍的水淹煤量已知，含水系數(shù)憶知，形成降落漏斗后，疏干煤的含水時(shí)間=給水度*疏干巖體積/（與水力動(dòng)態(tài)有關(guān)的系數(shù)*疏干設(shè)施的平均排水量），求出疏干煤的含水時(shí)間，就可以知道整個(gè)疏干系統(tǒng)形成以后，用多長(zhǎng)時(shí)間可以疏干煤層的含水。 3、導(dǎo)水能力計(jì)算 根據(jù)達(dá)西定律q（導(dǎo)水能力）=kwi（注：k：盲溝 內(nèi)的滲 透系數(shù)，w：過(guò)水?dāng)嗝鎖：水力坡度），如果計(jì)算得到的導(dǎo)水能力大于最大涌水量，說(shuō)明盲溝 有能力排出涌 入的水，也說(shuō)明盲溝

9、施工技術(shù)是可行的。 四、試驗(yàn)結(jié)果 進(jìn)行深孔爆破操作以后可以形成盲溝，所以在盲溝疏干 的施工時(shí)要進(jìn)行3次爆破，第一次爆破時(shí)采用3排孔的微差爆破，可以進(jìn)行50米深的盲溝施工，可以鉆孔30多個(gè)，微差時(shí)間可以控制在50毫秒，爆破后對(duì)盲溝進(jìn)行注水試驗(yàn)，試驗(yàn)表明煤層中的隔水層得到了破壞，地下水可以在煤層中流通。 爆破后盲溝的滲透系數(shù)增加了6倍左右，隨后進(jìn)行了兩次爆破試驗(yàn) ，效果也不錯(cuò)，用盲溝疏干后，疏干效果優(yōu)于巷道疏干 ，主要體現(xiàn)在以下方面：一是盲溝的截水面增大了5-8倍；二是盲溝可以實(shí)現(xiàn)上下水層的全部貫通，但是巷道只能通過(guò)漏水孔溝通煤層的含水量；三是盲溝爆破后的裂隙區(qū)增大了煤層兩側(cè)的滲透力；四是盲溝的施工簡(jiǎn)單，人工成本較低，工期較短，成本低，安全；五是盲溝更有利于提高工程的質(zhì)量，使各臺(tái)階的平盤寬度縮小，從而可以使內(nèi)排的距離 減小。 五、小結(jié) 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以看出，盲溝疏干的疏干效果好，無(wú)論是從技術(shù)上，還是從技術(shù)層面上或者是適用范圍上都比其他疏干