井下复杂地段排水管道设计方案及选择研究.pdf
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1、2 0 1 2年第 1 2期 煤炭 工程 井 下复杂地段排水 管道设计 方案及选 择研 究 王建胜 ,王成真 ,赵彦斌 ( 1 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 王台铺煤矿,山西 晋城o 4 8 o 0 6; 2 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 生产技术处,山西 晋城o 4 8 0 o 6 ) 摘要 :在王台铺煤矿排水 系统改造过程 中,需要从 +6 9 5 m水平水泵房 管子道 口至 + 6 9 5 m 直排井之 间铺设排水管路 ,该段 区域巷道布置复杂 ,支护方式原始,施 工难度较 大。为解决这一 难题 ,结合该区域 的实际情况及现有的技 术方法,共设计 了三种方案 ,即巷道顶部铺设
2、管路、施 工安装通道铺设管路和施工大直径斜孔铺设管路 。运 用价值工程理论对三种方案的价值 系数进行 了分析计算 ,结果表明:施 工大直径斜孔铺设管路方案价值 系数最大,排水管路施工工程量 小, 影响范围小,经济与技术优 势明显 ,为三种方案的最佳方案。 关键词 :排水系统;管道 ;大直径斜孔 ;价值工程 中图分类号 :T D 7 4 4 文献标识码 :B 文章编号 :1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 2) 1 2 0 1 3 - 0 4 煤矿井下排水系统是最重要的生产系统之一,担负着 排除煤炭生产过程中产生的各种积水的重任 l2 。随着煤矿 采掘工作面的不断延伸 ,井下排水系统
3、局部改造的工程会 经常出现。排水系统局部改造时,排水管道设计是一项最 重要工作,管道设计不仅要求经济合理 ,而且要求改造后 的排水系统不能影响其它生产系统的正常运行 ,4 J 。可见, 研究煤矿井下排水系统的管道设计与优化对于煤炭企业的 安全生产有着重要的意义。 1工程概况 王台铺煤矿于 1 9 5 8年建矿 ,现核定生产能力为 2 1 0万 Wa ,共有 3 、9 和 1 5 三层可采煤层。经过 5 0多年开采, 3 和9 煤层正规回采工作面已经全部开采完毕 ,1 5 煤层开 采也接近尾声,井下存在大面积采空区积水 ,特别是井田 范围内曾存在 1 5 9座小煤窑,2 2 4个井筒,其开采情况
4、、破 坏范围以及小窑积水情况难以完全调查清楚。2 0 1 0年 1 1月 经有关专家组鉴定,确定该矿现阶段水文地质条件类型为 复杂型。近年来 ,王台铺煤矿的矿井正常涌水量和最大涌 水量逐年增加,为彻底解决水患问题 ,该矿先后在地面与 +6 9 5 m水平施工了4个直排井,用于直接从井底水仓向地 面抽水 ,在不同程度上解决 了原排水管腐蚀结垢严重、管 径变细 、排水效率不高等难题。 王台铺煤矿 + 6 9 5 m水平水泵房管子道口与直排井临近 巷道布置情况如图 1所示 ,现需要将 +6 9 5 m水平水泵房的 水经管子道 口输送至 + 6 9 5 m直排井底,然后排出地面。因 而从 +6 9 5
5、 m水泵房管子道 口至 +6 9 5 m直排井之间的管道 铺设安装工程成为最大的难题。 + 6 9 5 m水泵房管子道 口与 西副井贯通 ,管子道 口为西副井底部 ,而 +6 9 5 m直排井在 + 6 9 5 m水平运输大巷附近,+6 9 5 m水泵房管子道口中线 与 + 6 9 5 m水平运输大巷巷帮之间距离为 1 4 m,西副井在王 台铺煤矿生产过程中承担全矿生产材料的提升运输任务。 管子道以里为 +6 9 5 m水泵房,紧靠水泵房临近有 +6 9 5 m 中央变电所,该变电所承担井下所有工作面的送 、变电任 务。在 + 6 9 5 m人车场至西副井的半煤岩煤柱之中还存在旧 候车室( 该
6、候车室一端与西副井沟通,另外一端与 +6 9 5 m 人车场沟通) ,如图 1所示。 +6 9 5 m水平运输大巷、西副 井底、+ 6 9 5 m水泵房管子道支护方式均为料石砌碹 ,该区 域巷道布置复杂,巷道支护方式原始,从管子道 口至直排 井之间需安装4个 2 1 9 m m排水管路 ,该段的管道设计合 理与否直接影响矿井的正常生产。 2 排水管道设计方案 从管道设计与施工的可操作性考虑, + 6 9 5 m水平水泵 房管子道口至 + 6 9 5 m直排井有三种方方案。 2 1 方案 A:巷道顶部铺设管路 1 )方案 A排水路线为: + 6 9 5 m水泵房一管子道口一 西副井一西副井底材料
7、车场一 +6 9 5 m水平运输大巷一 + 6 9 5 m直排井一地面,如图 2所示。管子道 口至 +6 9 5 m直 排井段的管道铺设时,首先在巷道顶部两帮料石墙体内施 工梁窝 ,将预先加工好的 1 2 工字梁安装在梁窝内,然后在 工字梁上方铺设排水管路。待管路铺设完成后,根据现场 情况及实际需要对西副井和材料车场进行卧底改造,使西 收稿 日期 :2 0 1 2 0 3 3 0 作者简介:王建胜( 1 9 7 4一) ,男,山西晋城人,一级建造师,现任山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司王台铺煤矿 生产技术科主任工程师。 l 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
8、煤炭工程 2 0 1 2年第 l 2期 副井能够满足运输要求。 点位 A B C D E F G 标高 7 I 1 9 8 0 7 0 3 2 4 0 7 0 0 7 0 9 7 0 0 7 7 2 7 0 1 6 8 4 6 9 5 1 4 1 6 9 5 0 1 7 图1 + 6 9 5 m水平水泵房管子道口与直排井临近巷道布置( m) 图2 方案A:巷道顶部铺设管路方案示意图 ( m) 2 )施工技术要求 :管路铺设必须紧贴巷道顶板,确 保巷道卧底改造工程量最小;管道铺设后,巷道轨道上 平面至顶部工字梁下平面之问的距离不小于 2 2 m ;管道 铺设与巷道改造工程不得对西副井完成运输任务
9、造成较大 的影响 。 3 )按照方案 A的技术特点及要求施工后,估算投资金 额约6 2 6万元( 管路费用 1 4万元、管路铺设人工费 6 7万 元、巷道卧底改造 4 1 9万元) 。 4 )该方案的缺点 :管路铺设完毕后,局部或多处巷 道净高不能满足西副井的运输任务要求,需要对该部分巷 道进行卧底改造;巷道卧底改造必然会影响西副井的正 常运输 ,严重时导致矿井无法正常组织生产。 2 2 方案 B:施工管路安装通道 1 )方案 B 是从管子道 口开始沿垂直 + 6 9 5 m水平运输 大巷施工管路通道,然后在通道内铺设管路,如图 3所示。 安装通道施工过程中,采用 Y T一 7 6 5 5型风
10、钻,配合中孔六 棱钢钻杆和 4 -2 mm “ 一”字钻头打眼,运用二级煤矿许用 1 4 乳化炸药与毫秒延期 电雷管进行爆破施工,顶、帮采用高 强度锚杆支护,并挂金属网喷 C 2 0混凝土封闭。施工通道 后的排水路线为 :+6 9 5 m水泵房一管子道口一管路安装通 道一 +6 9 5 m水平运输大巷一 + 6 9 5 m直排井一地面。 图3 方案 B:施工管路安装通道方案示意图 ( m) 2 )施工技术要求 :通道断面能满足安装管路的需 要,尺寸为长 宽 高 =1 4 m2 5 m2 3 m;管道施工 期间,爆破震动的影响范围必须足够小,确保不会由于爆 破震动影响而导致通道上方西副井受损 ,
11、以及变电所 内高 爆 开关 突然跳 闸。 3 )按照方案 B的技术特点及要求施工后,估算投资金 额约 2 2 2万元( 管路费用 3万元、管路铺设人工费2万元、 管路安装通道施工 1 7 2万元 ) 。 4 )该方案的缺点: + 6 9 5 m水平运输大巷和西副井 底支护方式为料石砌碹,通道施工时 ,爆破震动将使 + 6 9 5 m水平运输大巷开口处和西副井贯通点遭到较严重的破 坏,安全性较差;受爆破震动影响,水泵房内正在运行 的水泵以及变电所内正在运行 的高爆开关存在突然跳闸的 可能,矿井的安全生产隐患较大。 2 3方案 C:施 工 大直径 斜孔 1 )方案 c是在管子道 口与 十6 9 5
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