利用舊巷道封堵形成水倉(cāng)控制排水時(shí)間

邱俊剛，張忠輝，劉潤(rùn)田，王大為，張海濤

（山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

利用舊巷道封堵形成水倉(cāng)控制排水時(shí)間

邱俊剛，張忠輝，劉潤(rùn)田，王大為，張海濤

（山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

焦家金礦寺莊礦區(qū)現(xiàn)有水倉(cāng)容量較小，水泵必須連續(xù)排水，否則有淹沒(méi)井筒的危險(xiǎn)。通過(guò)調(diào)查論證分析，借助廢舊巷道用混凝土墻封堵形成一個(gè)儲(chǔ)水水倉(cāng)，不僅大幅增加水倉(cāng)容積，并通過(guò)設(shè)置放水閥門進(jìn)行控制，使其避開(kāi)排水用電高峰期，利用用電谷期進(jìn)行大量排水，每年可節(jié)省電費(fèi)約一百多萬(wàn)元；同時(shí)減少一個(gè)新增水倉(cāng)的施工費(fèi)用和時(shí)間，并且當(dāng)供電、排水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可提供充足的搶修時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分明顯，對(duì)其他類似礦山具有借鑒作用。

水倉(cāng)；封堵；增容；控制排放

1 前言

山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦寺莊礦區(qū)位于萊州市東北28km，隸屬山東省萊州市朱橋鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)屬溫帶季風(fēng)性大陸型氣候。年平均溫度為12.5℃，極端最高氣溫為38.9℃,極端最低氣溫為－17℃；年平均降雨量為601.8mm，年最大降雨量為1204.8mm，年最小降雨量為313.8mm；年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，夏季為偏南風(fēng)，冬季東北風(fēng)。寺莊礦區(qū)1998年6月18日開(kāi)始井建，到2004年8月完成基建任務(wù)，轉(zhuǎn)入生產(chǎn)，形成實(shí)際生產(chǎn)能力200t/d。

2 礦區(qū)排水情況

（1）水文地質(zhì)。礦區(qū)地表多為第四系地層覆蓋，基本不含水。礦區(qū)南部的朱橋河和北部的滾龍河長(zhǎng)年干涸，對(duì)礦床充水無(wú)影響。涌水呈降落漏斗狀態(tài)，匯集最底-400m中段，其他開(kāi)采中段基本無(wú)水；根據(jù)近兩年統(tǒng)計(jì)結(jié)果，寺莊礦區(qū)涌水量平均2 500～3 000m3/d。主要涌水地點(diǎn)位于礦體上盤（西部），占涌水量比例較大。

（2）排水系統(tǒng)。根據(jù)礦區(qū)主豎井的開(kāi)拓深度，在-400m中段擁有內(nèi)、外水倉(cāng)容積約為2 800m3，設(shè)置水泵房，上中段的少量水經(jīng)水天井泄至下部-400m中段和本主要巷道大量涌水，經(jīng)水溝渠道進(jìn)入水倉(cāng)，再由井下5臺(tái)355kW水泵抽出通過(guò)兩條排水管路排到井上水泵房，再由地表水池通過(guò)排水管送至焦家金礦作為生產(chǎn)用水或排到海里。

（3）安全隱患及排水費(fèi)用。由于寺莊礦區(qū)的內(nèi)外水倉(cāng)總?cè)莘e與每天涌水量相當(dāng)，因此需要每天開(kāi)啟3臺(tái)水泵以上進(jìn)行連續(xù)排水，才能保證正常排水，一旦發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間設(shè)備故障影響排水時(shí)間，則有淹井的危險(xiǎn)，而寺莊礦區(qū)沒(méi)有備用水倉(cāng)應(yīng)急，現(xiàn)有排水系統(tǒng)存在一定的安全隱患。同時(shí)，寺莊礦區(qū)用電引自山東黃金集團(tuán)的110kV變電站，該站特有的用電峰、平、谷期不同的電費(fèi)單價(jià)，峰期單價(jià)較高，平、谷期的電費(fèi)單價(jià)相對(duì)比較便宜，由于水倉(cāng)容積有限和無(wú)備用水倉(cāng)的安全條件影響，也無(wú)法利用電費(fèi)低廉時(shí)段進(jìn)行控制排水，排水費(fèi)用相對(duì)較高[1]。

3 排水方案優(yōu)化

3.1 排水情況綜合研究

通過(guò)對(duì)井下各地點(diǎn)涌水量進(jìn)行流量測(cè)算，得出主要涌水地點(diǎn)的涌水?dāng)?shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

表1 寺莊礦區(qū)-400m中段主要地點(diǎn)涌水量

從表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，寺莊礦區(qū)主要涌水地點(diǎn)集中在-400m石門西探礦長(zhǎng)穿，涌水主要來(lái)自西部上盤主斷裂面破碎帶，涌水量占總量的80%左右；而-400m中段回采區(qū)域和-400m以上主要為礦房開(kāi)采時(shí)裂隙水和充填水，總涌水情況為總量的20%左右[2]。

3.2 優(yōu)化排水方案選擇

根據(jù)對(duì)排水情況的綜合調(diào)查，主要涌水來(lái)自-400m石門西側(cè)主斷裂面破碎帶，為解決安全隱患和降低排水費(fèi)用，主要途徑是增加儲(chǔ)水空間，其方案可為施工新水倉(cāng)和利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)兩種方案。

方案一：新施工一條外圍水倉(cāng)。在原有內(nèi)外環(huán)水倉(cāng)的基礎(chǔ)上，新施工一條外三環(huán)水倉(cāng)，可增加1 200m3的水倉(cāng)容積，解決水倉(cāng)小的問(wèn)題，可解決安全隱患和利用平、谷期電費(fèi)低廉時(shí)段進(jìn)行控制排水。

方案二：利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)。保持原有內(nèi)外環(huán)水倉(cāng)，利用原地質(zhì)探礦長(zhǎng)穿舊巷道長(zhǎng)達(dá)600多米的情況，在主要回采礦體里側(cè)設(shè)置擋水墻和放水閥門，可相對(duì)增加水倉(cāng)容積2 000m3，利用平、谷期電費(fèi)低廉時(shí)段進(jìn)行控制排水[3～5]。

兩種方案示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 排水方案示意圖

方案一新施工一條外圍水倉(cāng)為永久性工程，工程量大、施工時(shí)間長(zhǎng)，存在與現(xiàn)有水倉(cāng)貫通等系列難題，同時(shí)一旦-400m中段以下開(kāi)拓，水呈降落漏斗，則可能新增水倉(cāng)失去作用。

方案二利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)為臨時(shí)性工程，工程量小、施工時(shí)間短，施工簡(jiǎn)單，投入費(fèi)用低廉。

從對(duì)比情況看，方案二利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)符合“技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠”的技術(shù)要求，因此作為增加水倉(cāng)的實(shí)施方案。

3.3 利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)施工方案

在-400m石門西探礦長(zhǎng)穿的外口砌混凝土墻并設(shè)置放水閥門進(jìn)行封堵，封堵內(nèi)的巷道長(zhǎng)度600m，巷道規(guī)格2.4m（寬）×2.3m（高），封堵高度2m，儲(chǔ)水水倉(cāng)有效容積600×2.4×2×80%=2 300m3。

混凝土墻施工工藝為：在巷道兩邊的巖石上各施工3個(gè)Φ32mm的孔，孔深50cm，插入Φ28mm的螺紋鋼；澆灌0.5m的混凝土墻，混凝土墻上方不接頂，起到觀察窗口的作用，減輕水倉(cāng)涌水壓力并保證存水多時(shí)自動(dòng)溢水，預(yù)先埋制兩個(gè)Φ330mm放水管路裝備大閥門，并在封堵墻外砌一個(gè)磚垛，可起到加固和觀察臺(tái)階的作用[6]，見(jiàn)圖2。

利用廢舊巷道封堵形成儲(chǔ)水水倉(cāng)可進(jìn)行峰期停泵儲(chǔ)水，谷平期大量排水。同時(shí)，由于儲(chǔ)水倉(cāng)容積較大，可兼做備用水倉(cāng)用途，一旦有緊急事故期間，可關(guān)閉大閥門儲(chǔ)水為維修提供寶貴時(shí)間。

圖2 混凝土墻施工工藝圖

4 排水方案實(shí)施效果

設(shè)置儲(chǔ)水水倉(cāng)后，水倉(cāng)容積擴(kuò)大一倍多，有能力進(jìn)行控制排水，根據(jù)黃金供電站的峰、平、谷用電規(guī)定，7∶30～11∶00、18∶00～23∶00為用電蜂期、電價(jià)約為1.0元/（kW·h)，11∶00～18∶00為用電平期電價(jià)、約為0.7元/（kW·h)，23∶00～7∶30為用電谷期、電價(jià)約為0.4元/（kW·h)。由于有了充足的水倉(cāng)儲(chǔ)水保障，控制在用電峰期的8∶00～11∶00、18∶00～23∶00不開(kāi)動(dòng)水泵，在用電谷期的23∶00～7∶30大量開(kāi)泵排水，用電平期電11∶00～18∶00輔助排水，使水泵排水用電避開(kāi)了用電高峰期，每年可355kW×4臺(tái)×8小時(shí)×30天×（1.0-0.4）×12月=145萬(wàn)元。

同時(shí)，在寺莊礦區(qū)的供電、排水系統(tǒng)、地表排水管路突發(fā)破損時(shí)等出現(xiàn)的幾次緊急故障中，通過(guò)立即關(guān)閉閥門斷水，提供了充足的搶修時(shí)間，保證了停泵的安全時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

焦家金礦為解決寺莊礦區(qū)目前水倉(cāng)容量小，必須水泵連續(xù)排水，存在用電成本高和安全隱患的難題，通過(guò)調(diào)查分析，巧妙借助廢舊巷道封閉混凝土墻形成一個(gè)容積較大的儲(chǔ)水水倉(cāng)，并通過(guò)設(shè)置放水閥門進(jìn)行控制，使其避開(kāi)排水用電高峰期，利用谷期大量排水。

通過(guò)該方案利用用電峰平谷電費(fèi)價(jià)差，每年可節(jié)省電費(fèi)約145萬(wàn)元，同時(shí)減少一個(gè)新增水倉(cāng)的施工費(fèi)用和時(shí)間，并且在供電、排水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可提供充足的搶修時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分明顯，對(duì)其他類似情況礦山具有借鑒作用。

[1] 劉梅秀.突水巷道的快速封堵技術(shù)[J].河北煤炭，2006，（4）.

[2] 鮑 杰.用地面注漿法封堵巷道涌水[J].江蘇煤炭，2004，（1）.

[3] 夏保海等.井下施工擋水墻、地面打鉆注漿封堵涌水巷道[C].全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議，2004.

[4] 劉成林等.井下突水綜合治理[J].礦山壓力與頂板管理,2000.

[5] 秦裕彥等.在動(dòng)水中施工擋水墻技術(shù)問(wèn)題淺析[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[6] 采礦手冊(cè).編委會(huì).采礦手冊(cè)（2）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

Controlling water-discharge time by sealing off old tunnel to form water sump

The existing water sump has small capacity in Sizhuang area in Jiaojia Gold Mine,so the pump must run continuously to avoid submerging shaft.After investigation and analysis,sealing off the waste tunnel by concrete wall formed a water sump,which not only increased the sump capacity,but also saved electricity cost.At the same time,the construction cost and time of newly added water sump were reduced,and the enough rush-repair time could be ensured,and which obtained obvious economic and social benefits.It could be used as reference for similar mine.

water sump;seal off;increase of volume;controlling the discharge

1672-609X（2010）05-0041-03

TD744

B

2010-03-23

邱俊剛（1978-），男，山東萊州人，采礦工程師，從事金礦采礦技術(shù)和管理工作。