第一章 項目由來及設(shè)計依據(jù)

第一節(jié) 項目由來

一、道清煤礦北斜井概況

1. 礦區(qū)位置與交通

礦區(qū)位于吉林省白山市207°方位，直距14km，行政區(qū)隸屬吉林省白山市渾江區(qū)六道江鎮(zhèn)管轄， 通（化）-白（山）國道G201在礦區(qū)外330°，直距200m處通過，通（化）-白（山）省道S303在礦區(qū)內(nèi)北側(cè)通過，國道G201及省道S303與礦區(qū)有砂石路相連；礦區(qū)距國鐵通（化）-白（山）線老營火車站方位45°，直距6.0km，道清火車站在礦區(qū)西部，區(qū)內(nèi)交通十分便利。

2. 自然地理

礦區(qū)地處長白山脈龍崗-老嶺山脈之間，井田地貌屬渾江南岸丘陵區(qū)及低山區(qū)，局部屬于中山地貌（地表標(biāo)高大于600m）。區(qū)內(nèi)地勢總體南高北低，井田北西部境界外為渾江河谷沖積平原，向南地表標(biāo)高漸次抬起成為低山、中山地貌，井田范圍內(nèi)地表標(biāo)高在+415.20m～+620m，相對高差204.8m。井田東部因小橫道河子切割，其兩側(cè)地形坡度較陡，形成馬鞍形微地貌。北斜井主、副井井口建在渾江南岸的山坡坡底，主、副井井口標(biāo)高分別為+439.0m、+440m，工業(yè)廣場地面標(biāo)高在+439.0m左右。

3. 地表水系

本區(qū)內(nèi)發(fā)育3條小河，自西向東分別為：西小河，小橫道河子，大橫道河子。區(qū)外北側(cè)發(fā)育一條河流—渾江?，F(xiàn)分述如下：

（1）西小河

位于礦區(qū)西部，自南向北流過（原為道清溝河水與南平峒各泄水溝匯集的水流的總稱），穿過礦小學(xué)后注入渾江。其主要補給來源是由大氣降水及山區(qū)地下逕流，該河寬15~20m，流量0.001~0.64m³/s，流經(jīng)礦區(qū)長度約350m。

（2）小橫道河子

位于礦區(qū)中東部，自南向北流過礦區(qū)后，流向逐漸變?yōu)樽詵|至西，最終注入渾江。該河流為季節(jié)性河流，其主要補給來源是大氣降水補給，該河寬5~10m，流量0.004~0.274 m³/s，流經(jīng)礦區(qū)長度約2500m。

（3）大橫道河子

位于礦區(qū)東部，自東南向西北穿過礦區(qū)，流入渾江，長年流水，河寬10~20m，最大流量10.25m³/s，最小0.24 m³/s，平均0.97 m³/s。其主要補給來源是大氣降水及7號泉等泉水，該河流在東擴區(qū)西側(cè)流經(jīng)礦區(qū)長度約500m。本礦于1984~1986年將該河流下游河岸邊7號泉建成礦區(qū)供水水源，7號泉距礦區(qū)方位103°，直距12km。

（4）渾江

渾江發(fā)源于老嶺山脈，流域全長432km，在本區(qū)北西側(cè)0.1~1.3km，自東北向西南流過，經(jīng)通化、桓仁等地注入鴨綠江。集水面積1424²km，江寬30～200m，一般寬度在70m左右，河水流量隨季節(jié)變化。據(jù)八道江水文站觀測資料，95年流量最大為3040m³/s，年最小流量0.63m³/s，年平均流量20.30 m³/s，1995年最高洪水位+438.5m。

4. 礦井充水因素分析

本區(qū)第四系砂礫層及淺部裂隙含水層，是井田的強和中等含水層，對井田有間接充水作用。但由于礦區(qū)內(nèi)侏羅系林子頭組僅底部礫巖為弱含水層，其上部多以隔水層存在，厚度315m~330m，隔水性較好，致使第四系砂礫層及淺部裂隙含水層水很難對開采礦床充水。導(dǎo)水裂隙帶大于淺部煤層底板至地表的高度，對此應(yīng)特別重視并采取措施以防萬一。

二疊系碎屑巖含水層為礦床直接充水含水層，但由于其富水性弱-微弱，對礦床充水影響較小。本區(qū)以往生產(chǎn)調(diào)查資料證實，區(qū)內(nèi)主要充水因素為：①井下采空而產(chǎn)生的冒落裂隙，造成地裂縫，雨季補給井下。②由于煤層露頭破壞，小井匯水，對井下充水影響較大。如井田西北角處楊樹林小井、洋灰峒小井、聯(lián)辦井位于渾江北岸的煤層露頭部分，煤層厚，賦存淺，距渾江近，且上覆中生代巖層?。ㄐ∮?00m），當(dāng)井巷開拓產(chǎn)生冒落裂隙延伸至砂礫石含水層時將產(chǎn)生水力聯(lián)系，對井巷有嚴(yán)重威脅。 ③煤層底部本溪組中薄層灰?guī)r，賦存有層間地下水，常造成井下突水，因其水量較小，對礦井開采影響不大。另外奧陶系與本溪組接觸的平行不整合面和斷裂帶通常為巖溶發(fā)育創(chuàng)造了條件，如井田東西邊界的R5、R7斷層。斷層切割灰?guī)r地層與煤層直接接觸，巖溶水易通過斷裂帶向煤層直接充水。采區(qū)內(nèi)發(fā)育有北西向張斷層，對井下涌水有一定的控制作用。隨著煤礦生產(chǎn)的向下延伸，越來越多的張性裂隙發(fā)育的軸部，張性裂隙切入灰?guī)r之處，有灰?guī)r巖溶導(dǎo)入井下的可能性，此種充水類型對礦井威脅甚大，要有足夠重視并應(yīng)采取措施。

5. 礦井涌水量

據(jù)礦井2014年1~12月份觀測記錄，北斜井最大涌水量為145.4 m³/h，最小涌水量為111.1 m³/h，正常涌水量為126.5m³/h。2015年1~12月份觀測記錄，北斜井最大涌水量為130.8 m³/h，最小涌水量為107.5m³/h，正常涌水量為116m³/h。2016年1~12月份觀測記錄，北斜井最大涌水量為161.3 m³/h，最小涌水量為105.m³/h，正常涌水量為120m³/h。

二、白山市永安礦業(yè)有限責(zé)任公司概況

1. 礦區(qū)位置與交通

礦區(qū)位于吉林省白山市，207°方位，直距9km。行政區(qū)劃隸白山市渾江區(qū)六道江鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)330°方位，直距0.50km處有通（化）-白（山）國道G201通過，與礦區(qū)有砂石路相連；礦區(qū)距國鐵通白線老營火車站方位45°，直距4.0km，距離道清火車站方位215°，直距3.5km。通過道清火車站、老營火車站可通往全國各地，交通十分便利。

2. 自然地理

礦區(qū)地處長白山龍崗-老嶺山脈之間，井田地貌屬渾江南岸丘陵區(qū)，局部屬于低山地貌。地勢南高北低，井田北部境界外為渾江河谷沖積平原，南部境界外地表標(biāo)高漸次抬起成為低山地貌，井田范圍內(nèi)地表標(biāo)高在+447m～+515m，相對高差68m。井田中部較為平坦，北側(cè)局部坡度陡峭，急劇降低演變?yōu)闆_積平原。

礦區(qū)主井和副井井口標(biāo)高分別為+453.2m和+451.8m，工業(yè)廣場地面標(biāo)高在+439.7m左右。渾江當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高+435.9m，位于礦區(qū)方位335°，直距1.1km處，煤層埋藏在侵蝕基準(zhǔn)面以下。

3. 地表水系

區(qū)外主要水系是渾江，發(fā)源于老嶺山脈，流域全長432km，在本區(qū)北側(cè)0.6km處自東向西流過，至本區(qū)西側(cè)后，改為由北向南流過，經(jīng)通化、桓仁等地注入鴨綠江。集水面積1424km²，江寬30～200m，一般寬度在70m左右，河水流量隨季節(jié)變化。據(jù)八道江水文站觀測資料，1995年最大流量3040m³/s，年最小流量0.63m³/s，年平均流量20.30m³/s。北部和西部境界外渾江河床標(biāo)高為+438.0m，1995年最高洪水位+438.5m。               

東部井田外和西部境界外有2條季節(jié)性小河，均由南向北注入渾江。其中東部老營溝河最大流量0.33m³/s，最小0.08 m³/s，平均0.11 m³/s；西部的大橫道河最大流量10.25m³/s，最小0.24 m³/s，平均0.97 m³/s。區(qū)內(nèi)中部有季節(jié)性沖溝，排泄條件好，大氣降水絕大部分以地表徑流方式排泄，通過沖溝與小河注入渾江。

4. 礦井充水因素分析

本區(qū)第四系砂礫層及淺部裂隙含水層，是井田的強和中等含水層，對井田有間接充水作用。但由于礦區(qū)內(nèi)侏羅系林子頭組隔水層很厚，平均厚度433.69m，隔水性好，致使第四系砂礫層及淺部裂隙含水層水很難對開采礦床充水。斷層為前中生代斷層，也很難將砂礫層及淺部裂隙含水層水導(dǎo)入礦床。而斷層帶本身含水性較弱，其聯(lián)通的含水層也為弱含水層，其對礦床充水影響較小。本區(qū)鉆孔揭露情況證實，區(qū)內(nèi)巖溶不發(fā)育，且有本溪組隔水層的阻隔，巖溶水對礦床充水影響不大。在六道江井開采過程中，亦未發(fā)現(xiàn)巖溶充水情況。因此礦床開采直接充水的僅為弱-極弱含水性的古生代地層的裂隙含水層，井田內(nèi)含水層對礦床充水很小。礦床開采涌水量較小，礦區(qū)內(nèi)所有巷道均干燥無水，礦井目前涌水量僅為井筒與第四系接觸位置輕微滲水造成。

5. 礦井涌水量

據(jù)礦井2014年觀測記錄，最大涌水量為11.4m³/h，最小涌水量為5.0m³/h，正常涌水量為8.5m³/h。2015年礦井涌水量觀測記錄，該礦井最大涌水量為9.8m³/h，最小涌水量為5.0m³/h，正常涌水量為7.6m³/h。2016年觀測記錄，最大涌水量為9.4m³/h，最小涌水量為7.2m³/h，正常涌水量為8.0m³/h。

三、永安礦業(yè)公司與道清煤礦北斜井的關(guān)系

永安礦業(yè)公司是道清煤礦北斜井的鄰近礦井，位于道清煤礦北斜井東擴區(qū)的東側(cè)，道清煤礦北斜井東擴區(qū)與永安礦業(yè)公司現(xiàn)準(zhǔn)備開采區(qū)為同一煤層，且部分采空區(qū)已聯(lián)通。

永安礦業(yè)公司地面井口標(biāo)高451.5m，開采設(shè)計最低標(biāo)高-550m。開拓方式為斜井分段開拓，一段為+451.5~-50m標(biāo)高，二段為-50m~-550m，現(xiàn)生產(chǎn)標(biāo)高為-200~-400m，-275m標(biāo)高以下未開采,采煤方法為水力采煤。

道清煤礦北斜井地面井口標(biāo)高+440m，開采設(shè)計最低標(biāo)高-600m。道清煤礦為了開采東擴區(qū)煤炭資源，分別在-200m和-400m掘送了兩條底板巖石大巷，將道清煤礦北斜井的本部區(qū)與東擴區(qū)貫通，道清煤礦東擴區(qū)-200m~-400m標(biāo)高已于2016年5月開采結(jié)束。根據(jù)國家“去產(chǎn)能”政策要求，計劃于2018年末關(guān)閉，關(guān)閉后礦井積水水位將逐步上升，最高水位可升至地表。

綜上所述，由于道清煤礦北斜井關(guān)閉后，原有的排水系統(tǒng)亦關(guān)閉停止使用，為了消除礦井關(guān)閉后對永安礦業(yè)公司的水患威脅，通化礦業(yè)集團有限公司于2016年9月19日組織了永安礦業(yè)公司周邊礦井關(guān)閉防水閘墻設(shè)置方案專家論證會議。經(jīng)過專家討論后，最終形成了《永安礦業(yè)公司周邊礦井關(guān)閉防水閘墻設(shè)置方案專家論證意見》。根據(jù)《永安礦業(yè)公司周邊礦井關(guān)閉防水閘墻設(shè)置方案專家論證意見》，需在-200m和-400m巖石底板大巷，各設(shè)置一道防水閘墻，進行隔斷兩礦井之間的水力聯(lián)系；由于-200m和-400m大巷西低東高存在水患，要施工-275西翼泄水巷，與道清煤礦施工的西翼底板上山貫通后，設(shè)置閘墻、埋設(shè)溢流管路。

2017年2月，永安礦業(yè)公司根據(jù)實際情況以及未來發(fā)展、便于管理等因素，編制了《利用永安礦業(yè)公司礦井排水系統(tǒng)排放道清煤礦礦井涌水改造方案》，將《永安礦業(yè)公司周邊礦井關(guān)閉防水閘墻設(shè)置方案專家論證意見》中-400大巷封閉式閘墻修改為開放式閘墻，可以取消-275m西翼泄水巷及閘墻。修改后需在道清煤礦東擴區(qū)-200m大巷設(shè)置閘墻，隔斷-200標(biāo)高水力聯(lián)系；在道清煤礦東擴區(qū)-400大巷設(shè)置開放式閘墻，埋設(shè)管路，將道清煤礦礦井涌水引入永安礦業(yè)公司礦井-400水倉，利用永安礦業(yè)公司礦井排水系統(tǒng)排放。同時需要掘送一條-400西大巷610m，與道清煤礦東擴區(qū)-400東大巷貫通，設(shè)置閘墻，閘墻內(nèi)預(yù)埋三趟Φ273排水管路，鋪設(shè)一趟由閘墻至永安礦業(yè)公司礦井-400中央水倉Φ273排水管路970m，排放道清煤礦關(guān)閉后的礦井涌水。為此，通化礦業(yè)（集團）有限公司委托我院編制防治水工程設(shè)計。

 

 

第二節(jié) 設(shè)計依據(jù)

1. 《煤礦安全規(guī)程》；

2. 《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》；

3. 《煤炭礦井防治水設(shè)計規(guī)范》；

4. 《采礦工程設(shè)計手冊》；

5. 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章 防水閘墻設(shè)計

第一節(jié) 設(shè)計參數(shù)確定

1.  防水閘墻位置

根據(jù)《永安礦業(yè)公司周邊礦井關(guān)閉防水閘墻設(shè)置方案專家論證意見》，防水閘墻分別設(shè)置在道清煤礦的-200m和-400m巖石底板大巷。防水閘墻必須處于巖石堅硬、穩(wěn)定、完整致密的巖層中，具體位置詳見附圖。

2.  水壓

-400m標(biāo)高防水閘墻在水位升至地面+440m標(biāo)高時，水位高差為840m，因此防水閘墻水壓P＝1×10³kg/m³×9.8N/kg×840m＝8.3N/mm²，為安全考慮，設(shè)計值取8.5N/mm²。

-200m標(biāo)高防水閘墻在水位升至地面+440m標(biāo)高時，水位高差為640m，因此防水閘墻水壓P＝1×10³kg/m³×9.8N/kg×640m＝6.3N/mm²，為安全考慮，設(shè)計值取6.5N/mm²。

3.  防水閘墻所在巷道兩側(cè)現(xiàn)狀

-400m防水閘墻：凈寬4.2m，凈高3.2m，墻高1.1m，拱壁厚度0.1m，閘墻前后巷道凈斷面為11.5m²。

-200m防水閘墻：凈寬3.4m，凈高3.2m，墻高1.5m，拱壁厚度0.1m，硐室前后巷道凈斷面為9.61m²。

4.  混凝土強度設(shè)計值

根據(jù)水壓和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010－2010）》中規(guī)定，混凝土強度取C40?；炷敛牧希核?2.5、碎石20mm、中粗砂；混凝土配比按：水泥481kg、中粗砂0.430m³、碎石0.870m³、水0.200m³。

5.  礦井涌水量

根據(jù)2014~2016年實測數(shù)據(jù)，取歷年中的最大值，則道清煤礦正常涌水量126.5m³/h，最大涌水量161.3m³/h。

第二節(jié) 防水閘墻設(shè)計

一、防水閘墻結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)《煤炭礦井防治水設(shè)計規(guī)范》，承受水壓大于1.6MPa的硐室應(yīng)選用倒錐形結(jié)構(gòu)。

二、防水閘墻墻體長度計算

1.  -400m防水閘墻墻體長度

根據(jù)《煤炭礦井防治水設(shè)計規(guī)范（GB51070-2014）》中的規(guī)定，倒截錐形防水閘墻墻體尺寸公式如下：

   

 L=L_i+L₀

 

 

式中： L_i——閘墻應(yīng)力衰減段計算長度，m；

             ln——自然對數(shù)符號；

γ₀——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，取1.1；

γ_f——作用的分項系數(shù)，取1.3；

γ_d——取2.0；

P——防水閘墻設(shè)計承受的水壓，8.5N/mm²;

f_t——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010－2010）》得設(shè)計值為1.71N/mm²；

L——閘墻長度，m；

L₀——閘墻應(yīng)力回升段長度，取2.0m；

S₂——防水閘墻最大掘進斷面積，m²；

γ_sd——作用不定性系數(shù)，取2.0；

            f_cc—素混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值，其值由混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值f_c值乘以系數(shù)0.85確定，19.1×0.85=16.235N /mm²；

S——閘墻前后巷道凈斷面積，11.5m²；

E——閘墻嵌入圍巖深度（砌壁厚），m²；

B——閘墻前、后巷道凈寬，4.2m；

h₃——閘墻前、后巷道墻高，1.1m；

將上述數(shù)據(jù)代入以上公式

L_i＝[ln（1.1×1.3×2.0×8.5）-ln（1.71）]/0.3986=6.659m

L=6.659+2.0=8.659m

S₂=（1.1×1.3×2.0×2.0×8.5+16.235）×11.5/（16.235）

  =45.94m²。

E=×     =1.899m

2.  -200m防水閘墻墻體長度

根據(jù)《煤炭礦井防治水設(shè)計規(guī)范（GB51070-2014）》中的規(guī)定，倒截錐形防水閘墻墻體尺寸公式如下：

   

 L=L_i+L₀

 

 

式中： L_i——閘墻應(yīng)力衰減段計算長度，m；

             ln——自然對數(shù)符號；

γ₀——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，取1.1；

γ_f——作用的分項系數(shù)，取1.3；

γ_d——取2.0；

P——防水閘墻設(shè)計承受的水壓，6.5N/mm²;

f_t——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010－2010）》得設(shè)計值為1.71N/mm²；

L——閘墻長度，m；

L₀——閘墻應(yīng)力回升段長度，取2.0m；

S₂——防水閘墻最大掘進斷面積，m²；

γ_sd——作用不定性系數(shù)，取2.0；

            f_cc—素混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值，其值由混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值f_c值乘以系數(shù)0.85確定，19.1×0.85=16.235N /mm²；

S——閘墻前后巷道凈斷面積，9.61m²；

E——閘墻嵌入圍巖深度（砌壁厚），m²；

B——閘墻前、后巷道凈寬，3.4m；

h₃——閘墻前、后巷道墻高，1.5m；

將上述數(shù)據(jù)代入以上公式

L_i＝[ln（1.1×1.3×2.0×6.5）-ln（1.71）]/0.3986=5.986m

L=5.986+2.0=7.986m

S₂=（1.1×1.3×2.0×2.0×6.5+16.235）×9.61/（16.235）

  =31.618m²。

E=×     =1.359m

根據(jù)以上計算結(jié)果和《煤炭礦井防治水設(shè)計規(guī)范》中“計算硐室壁厚及嵌入圍巖深度時，應(yīng)視圍巖情況取2.0~2.5的安全系數(shù)”的規(guī)定，最終確定-400m防水閘墻長度22m，嵌入圍巖深度4.8m；-200m防水閘墻長度20m，嵌入圍巖深度3.4m，詳細參數(shù)見附圖。

三、防水閘墻泄水方式的選擇

根據(jù)《利用永安礦業(yè)公司礦井排水系統(tǒng)排放道清煤礦礦井涌水改造方案》，在道清煤礦東擴區(qū)-200m大巷設(shè)置閘墻，隔斷-200標(biāo)高水力聯(lián)系；在道清煤礦東擴區(qū)-400大巷設(shè)置開放式閘墻，首先需要掘送一條-400泄水巷610m，與道清煤礦東擴區(qū)-400東大巷貫通，在道清煤礦側(cè)設(shè)置閘墻，閘墻內(nèi)預(yù)埋三趟Φ273排水管路，鋪設(shè)一趟由閘墻至永安礦業(yè)公司礦井-400中央水倉Φ273排水管路970m，由永安礦業(yè)公司排放道清煤礦關(guān)閉后的礦井涌水。根據(jù)該防水閘墻作用和施工方法，施工前、施工過程中可利用水泵將巷道積水排出至地面，施工后防水閘墻泄水方式采用預(yù)埋無縫鋼管泄水。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章  排水系統(tǒng)

一、排水系統(tǒng)及排水設(shè)備

永安礦業(yè)公司礦井的排水系統(tǒng)為兩段（-400m～-50m～地面+470m水倉）排水系統(tǒng)，在-400m及-50m水平設(shè)有水泵房。由于道清煤礦關(guān)閉，道清煤礦的礦井涌水流入永安礦業(yè)公司礦井，由永安礦業(yè)公司的排水系統(tǒng)排至地面。

永安煤礦-50m及-400m水平水泵房現(xiàn)有D280-67×10  710kW型水泵各三套。排水管路沿副井及暗副井敷設(shè)，井筒傾角均為25°，-50m～地面+470m水倉段排水管路為D219×8mm兩趟，-400m～-50m段排水管路為D273×10mm兩趟。

1. 核算依據(jù)

（1）礦井涌水量

道清煤礦正常涌水量Q_z=126.5m³/h；最大涌水量Q_m=161.3m³/h。

永安煤礦正常涌水量Q_z=8.5m³/h；最大涌水量Q_m=11.4m³/h。

       （2）永安煤礦-50m～地面+470m水倉段排水高度H₁排=520m；                    -400m～-50m段排水高度H₂排=350m。

2.  排水設(shè)備

（1）水泵必需的排水能力

正常涌水：Q_z=1.2（126.5+8.5）=162m³/h；

最大涌水：Q_z=1.2（161.3+11.4）=207.3m³/h。

（2）水泵必需的揚程估算

-50m～地面+470m水倉段：H₁=1.2×（520+5.5）=630.5m；

-400m～-50m段：H₂=1.2×（350+5.5）=426.6m。

因此D280-67型水泵可以滿足排水要求。流量范圍185m³/h～335 m³/h。

3.   -50m水平水泵房

-50m水平水泵房現(xiàn)有D280-67×10型水泵三臺可以利用。流量Q=185m³/h～335m³/h，揚程H=680m～620m，轉(zhuǎn)速n=1480r/min，效率η=42%～56%。如下圖是D280-67×10型水泵的性能曲線圖。

                    D280-67×10型水泵的性能曲線圖

      

 在水泵性能曲線圖上做管路特性曲線與水泵性能曲線（Q-H）的交點即是水泵工作的工況點，因此水泵的工況點必須在水泵性能曲線圖上的Q-H曲線上。例如滿足排水要求的M₁、Ｍ₂（上圖），電動機功率計算如下：

Ｍ_１點：                                                         

M₂點：

式中：k—電動機備用系數(shù)，取1.1；

η_m—機械傳動效率，取0.98。

由此可見-50m水平水泵房現(xiàn)有D280-67×10型水泵三臺配套的710kW電動機不滿足排水要求，需更換為防爆型1250kW的電動機。

4.   -400m水平水泵房

-400m水平水泵房如果利用現(xiàn)有的D280-67×10功率為710kW型水泵，則此三臺水泵配套的電動機也需要更換為防爆型1250kW的電動機。而此段排水（將水排至-50m水平水倉）排高比上一段的小，也可以將D280-67×10型水泵更換為D280-67×7型泵，配套的電動機更換為防爆型900kW電動機即可。

其參數(shù)為：

流量Q=185m³/h～335m³/h，揚程H=476m～434m，轉(zhuǎn)速n=1480r/min，效率η=42%～56%。

 5.  -400泄水巷及-400m防水閘墻排水管路選擇

根據(jù)2014~2016年實測數(shù)據(jù)，取歷年中的最大值，則道清煤礦正常涌水量126.5m³/h，最大涌水量161.3m³/h。-400m防水閘墻處水位高差為H=840m。

①Φ273排水管壁厚計算

式中  V_排—排水管的水流速度，V_排=1.0～2.2m/s。

取排水管外徑：D_W=273mm

壁厚計算：δ=δ’+C

附加厚度：C=0.15（δ’+1）=0.350cm

管壁厚：δ=1.328+0.350=1.678cm

式中  P—管內(nèi)壓力P=0.011H_排高，MPa；

[σ]—管材的許用應(yīng)力，無縫鋼管取85MPa；

—管子焊接系數(shù)，無縫鋼管取1。

管路采用Φ273×18mm型無縫鋼管，其連接方式以焊接為主，局部以法蘭連接。采用最大工作壓力10MPa的DN250閘閥及法蘭盤與管路Φ273×18mm配套使用，設(shè)置手動、電動兩用閥門。-400m防水閘墻出水側(cè)的三趟管路采用三通與泄水巷道內(nèi)鋪設(shè)的D273×18mm排水管路連接。泄水巷道內(nèi)的管路采用支墩鋪設(shè)布置。如下圖是-400泄水巷道斷面示意圖。

-400泄水巷道斷面示意圖

第四章 安全技術(shù)措施

第一節(jié) 防治水措施

1. 防水閘墻硐室的設(shè)置及施工，對于防水閘墻設(shè)計位置的選擇應(yīng)符合下列要求：

（1）應(yīng)設(shè)于堅硬、穩(wěn)定、完整致密的巖層中；

（2）不應(yīng)設(shè)于巖溶、斷層、節(jié)理、裂隙發(fā)育的破碎地帶；

（3）不應(yīng)受井下采動影響，并應(yīng)符合通風(fēng)、運輸、行人、放水、安全等要求；

（4）應(yīng)有利于施工

2. -200m、-400m大巷閘墻兩側(cè)各15m處應(yīng)設(shè)篦子門，由道清煤礦設(shè)計。

3．通過防水閘墻的預(yù)埋件應(yīng)符合下列要求：

1）管路和閘閥等的耐壓能力不應(yīng)低于防水閘墻的設(shè)計壓力。

2）通過防水閘墻的泄水管等各種管路，應(yīng)配置閘閥或在來水側(cè)設(shè)置盲蓋或堵頭封堵嚴(yán)密。

3）預(yù)埋通過硐室的鋼管，應(yīng)采取防止鋼管滑動、位移措施。

4. 防水閘墻墻體前、后兩端視圍巖條件情況由現(xiàn)場確定均加固不少于5m的混凝土砌碹，碹后用混凝土填實，不得空幫、空頂，與原凈斷面相同。

5. 防水閘墻硐室圍巖強度低于防水和抗壓強度時，對硐室圍巖應(yīng)采取加固措施。

6. 防水閘墻硐室和兩端澆筑混凝土?xí)r應(yīng)留設(shè)注漿管，預(yù)留注漿管徑應(yīng)與注漿材料相宜，壁厚應(yīng)根據(jù)注漿壓力等因素確定。砌筑后應(yīng)對硐室壁進行注漿加固，其最終注漿壓力應(yīng)大于防水閘門設(shè)計壓力的1.5倍。

7. 防水閘墻墻體施工完成后，必須養(yǎng)護30天，經(jīng)驗收合格后，方可帶壓投入使用。

8. 混凝土嚴(yán)格按配比比例攪拌，河砂、石籽必須用清水洗干凈，混凝土攪拌必須保證水質(zhì)。施工前將巷道及巖壁嚴(yán)格用水沖刷凈，不得有碎巖、巖粉等。

9. 防水閘墻及防水閘門施工前施工前，礦方必須根據(jù)防水閘墻設(shè)計編制防水閘墻施工作業(yè)規(guī)程，并組織所有作業(yè)人員學(xué)習(xí)。

10. 需要在-400m大巷具有完整通風(fēng)系統(tǒng)的巷道末端設(shè)置臨時密閉，并在密閉前加設(shè)壓力表和傳感器進行觀測和檢查，一旦發(fā)現(xiàn)溢流管堵塞、壓力表示數(shù)突然增加，溢流管周圍及防水閘墻周圍墻體有涌水現(xiàn)象，立即匯報調(diào)度室，將人員全部撤出，待查明原因消除隱患后方可恢復(fù)生產(chǎn)。

11. 定期對防水閘墻及防水閘門所在巷道進行隱患排查，一旦發(fā)現(xiàn)巷道淋水增加，必須查明原因，進行探防水，若是防水閘墻內(nèi)水壓增高造成巷道淋水增加，要立即采取措施進行封堵，若無法封堵，必須撤離全部人員，防止發(fā)生防水閘墻潰塌，待排除隱患后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

12. 對于防水閘墻埋設(shè)的排水管路，要在防水擋墻前，設(shè)置軌道焊接的鐵篦子，對巷道內(nèi)淤積物進行攔截，防止巷道內(nèi)雜物阻塞排水管路。

13. 建立暴雨預(yù)警機制，一旦在雨季或是汛期有暴雨預(yù)警，要加到對礦井涌水情況進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)隱患要立即疏散和撤離井下作業(yè)人員。

14. 對防水閘墻必須進行日常檢查，一旦發(fā)現(xiàn)防水閘墻異常、有透水征兆，必須上報，采取措施，必要時撤離井下作業(yè)人員，待查明原因并排除隱患后方可繼續(xù)作業(yè)。

15. 礦井必須定期利用探水儀對采空區(qū)進行探水工作，嚴(yán)密監(jiān)視采空區(qū)內(nèi)的積水情況。

16. 探放水原則

1）堅持預(yù)測預(yù)報、有疑必探，先探后掘、先治后采的原則。

2）探水或排放被淹井巷的積水前，必須編制探放水設(shè)計，并采取防止瓦斯和其它有害氣體危害等安全措施。

3）探放老空水前，首先要分析查明老空水體的空間位置、積水量和水壓。老空積水區(qū)高于探放水點位置時，只準(zhǔn)用鉆機探放水。對礦井采掘和安全有重大影響的小窯、老空積水區(qū)，如果具備疏干條件應(yīng)疏干，不具備的必須留設(shè)防水煤（巖）柱。

4）要成立防治礦井水的組織，專人負責(zé)，要有礦井充水性圖紙，掌握全礦井水文地質(zhì)情況，建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng)。

5）對封閉不良、質(zhì)量可疑或有突水可能的鉆孔，應(yīng)進行掃封孔措施，否則應(yīng)留設(shè)防水煤柱。

17. 避災(zāi)措施

（1）在探水巷道里，當(dāng)發(fā)生突然透水事故時，在場的工作人員必須聽從班組長或有經(jīng)驗的老工人指揮。

（2）井下突然透水，破壞了巷道中的照明和安全退路上的指示牌，一旦迷失方向，必須朝著有風(fēng)流通過的上山巷道方向撤離。

（3）井下發(fā)生水災(zāi)事故后，如果有遇難人員，當(dāng)?shù)V山救護隊員沒有趕到現(xiàn)場以前，應(yīng)組織帶有自救器裝備的人員積極進行搶救。

（4）在有瓦斯噴出可能性的地區(qū)，一旦發(fā)生水災(zāi)事故或瓦斯噴出時，應(yīng)馬上戴上自救器，防止有毒氣體使人中毒。

18. 硐室施工前需制作混凝土試塊試驗，施工時設(shè)安全質(zhì)量負責(zé)人、監(jiān)理單位監(jiān)督。

19. 道清煤礦施工-200m、-400m大巷閘墻前，如果巷道有水，要在來水方向設(shè)一道擋水壩以便施工。

20.施工-400泄水巷時要與道清煤礦協(xié)調(diào)好，保證貫通點正常通風(fēng)方可貫通。

21. 施工前必須編制施工組織設(shè)計，報通化礦業(yè)集團有限公司審批。

22. 每個閘墻在施工時，礦方可根據(jù)巷道圍巖條件，適當(dāng)調(diào)整，選擇對閘墻有利的位置。

23. 每一個施工工序結(jié)束后，需經(jīng)驗收方可進入下一道工序。

24. 施工時使用振搗器。

25. 施工中做好各項記錄（包括隱蔽工程），全部資料存檔保存。

26. 其他未盡事宜嚴(yán)格按最新版《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》、《作業(yè)規(guī)程》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件執(zhí)行。

第二節(jié) 存在的問題及建議

         本次設(shè)計涉及到防水閘墻的建設(shè)與施工，對于-400m、-200m處設(shè)立的防水閘墻，施工完畢后無法進行觀測和檢查，通過計算這兩處防水閘墻承受水壓較高，最高達到8.5Mpa，對于如此大的水壓，防水閘墻的理論計算值能否在實際環(huán)境中承受住如此大的壓力還需要進一步論證，另外檢查人員無法進入防水閘墻所在巷道進行檢查和維護，一旦防水閘墻出現(xiàn)泄壓漏水，外部人員不能及時察覺。建議對高承壓防水閘墻進行調(diào)研。