＊曹 亮

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)機電管理部 山西 032000）

1.礦井的基本情況

賈郭煤礦是兼并重組整合煤礦，由原山西新業(yè)煤業(yè)有限公司（整合后措施井）、原山西新益煤業(yè)有限公司、原山西窯巖煤業(yè)有限公司及國有資源空白區(qū)整合而成，井田面積19.9873km2，保有儲量18645萬噸，可采儲量9009.6萬噸，服務(wù)年限35.7年，可采煤層6層，分別是1、3、7下、9+10、10下、11號煤層，其中1、3、7下號煤層為局部可采煤層，9+10、10下、11號煤層全區(qū)可采煤層。

礦井水文地質(zhì)類型為中等，主要水害類型為山西組、太原組的砂巖、灰?guī)r含水層水，雖均為富水性較弱的含水層，但因井田西部有山西組地層及太原組灰?guī)r露頭，而且露頭區(qū)穿越王陶河、王鳳河和后溝河河道下方，受河流滲漏補給較為嚴(yán)重，導(dǎo)致礦井涌水量在降大暴雨后急速增大，對礦井安全生產(chǎn)造成較大威脅。另外，經(jīng)地面物探和交換圖紙調(diào)查，3號煤回采工作面上覆存在1、2號煤層老空積水面積1125823m2，積水量為236380m3，基建后期及聯(lián)合試運轉(zhuǎn)期間，也是主要水害威脅，詳見表1及圖1、圖2。

圖1 井田北部1、2號煤層采空積水區(qū)分布示意圖

表1 井田內(nèi)采（古）空區(qū)積水量估算表

圖2 井田南部1、2號煤層采空積水區(qū)分布示意圖

2.礦井涌水量分析

(1)基本建設(shè)及聯(lián)合試運轉(zhuǎn)期間涌水量分析

賈郭煤礦近3年主要圍繞基本建設(shè)及聯(lián)合試運轉(zhuǎn)開展各項工作，礦井涌水水源主要是：太原組灰?guī)r水和布置上組煤工作面及回采期間的老空積水，局部地點還會涉及山西組砂巖水和雨季期間的地表水。

①礦井開拓大巷涌水量分析。賈郭煤礦從2011年開始基本建設(shè)，隨著井下巷道延伸不斷揭露新的出水點，礦井涌水量在逐年增大，截止2021年底已達(dá)250m3/h左右，且經(jīng)歷兩輪強降雨后，礦井總涌水量達(dá)到405m3/h，根據(jù)礦井含水層分布情況及構(gòu)造發(fā)育情況預(yù)測，隨著礦井二期巷道不斷向低處延伸，還會陸續(xù)揭露新的出水點，預(yù)計涌水量還會進(jìn)一步增大。

②回采巷道及回采期間涌水量分析。A.上組煤：上組煤回采工作面掘進(jìn)巷道及回采過程中主要受頂板方向1、2號煤層采空積水影響，其次可能因（含）導(dǎo)水構(gòu)造、陷落柱等導(dǎo)通上部K8砂巖水及下部太原組灰?guī)r水導(dǎo)致涌水量增大，預(yù)計涌水量50～200m3/h。B.下組煤：下組煤掘進(jìn)巷道過程中主要受頂板K2灰?guī)r含水層水影響，結(jié)合我礦已施工區(qū)域施工資料及相鄰礦井交換涌水量信息推斷，隨著掘進(jìn)工作面不斷靠近灰?guī)r露頭區(qū)域，還會揭露新涌水點。

另外，2021年雨季強降雨天氣導(dǎo)致礦井涌水量明顯增大，說明我礦太灰水富含水性受大氣降水、地表水影響較大，且補給充沛，導(dǎo)致進(jìn)入雨季后水量異常增大，綜合分析，考慮災(zāi)害性天氣因素，預(yù)計涌水量最大可達(dá)400～500m3/h之間。

綜上分析，未來三年采掘過程中礦井正常涌水量會逐步增加，但是考慮灰?guī)r含水層在基建期間不斷疏放，涌水量的增加量不會有太過明顯的增大，但是受災(zāi)害性降雨的影響，最大涌水量預(yù)計增加比較明顯，建議按照最大涌水量700m3/h左右考慮排水系統(tǒng)的改造。

(2)涌水量數(shù)據(jù)調(diào)整

①已批復(fù)水文地質(zhì)類型劃分報告的涌水量預(yù)測數(shù)據(jù)。依據(jù)2020年8月山西省第三地質(zhì)工程勘察院編制的《山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正新煤焦有限責(zé)任公司賈郭煤礦礦井水文地質(zhì)類型報告》及山西焦煤地函〔2020〕470號《關(guān)于山焦汾西賈郭煤礦水文地質(zhì)類型報告的批復(fù)》，礦井水文地質(zhì)條件為中等。賈郭煤礦生產(chǎn)能力達(dá)到180萬噸/年時，預(yù)計山西組1號、3號煤層礦井正常涌水62.19m3/h，礦井最大涌水量96.00m3/h；預(yù)算太原組7下、9+10、10下、11號煤層礦井正常涌水量187.56m3/h，礦井最大涌水量241.83m3/h。

②預(yù)測涌水量數(shù)據(jù)修正。因《山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正新煤焦有限責(zé)任公司賈郭煤礦礦井水文地質(zhì)類型報告》預(yù)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是2020年7月之前的礦井涌水量觀測數(shù)據(jù)，未考慮到賈郭煤礦不可預(yù)見的2021年10月災(zāi)害性天氣導(dǎo)致的最大涌水量新情況，本方案結(jié)合礦井實際情況及礦井近3年的采掘規(guī)劃，對近3年的礦井最大涌出量進(jìn)行預(yù)測，綜合分析，建議礦井最大涌水量按照700m3/h左右考慮。

3.井下排水系統(tǒng)優(yōu)化方案

(1)原排水系統(tǒng)現(xiàn)狀和升級的必要性

因受2021年9月23日-9月26日和10月2日-10月6日兩次強降雨影響，礦井涌水量由207m3/h突然增大至405m3/h，現(xiàn)設(shè)計的中央永久排水系統(tǒng)（3臺MD280-43×6排水泵，2趟D245×6排水管路）能力450m3/h，相對偏小，不足以應(yīng)對極端天氣下的排水需求，而且隨著礦井基本建設(shè)的推進(jìn)，井下巷道還會不斷揭露新的涌水點，礦井總涌水量還會進(jìn)一步增大。

(2)主排水系統(tǒng)改造方案

①設(shè)計依據(jù)。礦井最大涌水量：Qmax=700m3/h；主排水泵房水平標(biāo)高：+1172.6m；管道井井口底板標(biāo)高為1388.696m；礦井水處理站出水口標(biāo)高為1395m；排水管路總長度?。?00m，排水管路路徑：經(jīng)管道斜井排至地面礦井水處理站。

②主排水系統(tǒng)改造方案。現(xiàn)設(shè)計的中央永久排水系統(tǒng)建成了2600m3的主副水倉和配置3臺MD280-43×6排水泵的永久水泵房，巷道中安裝2趟D245×6排水管路，系統(tǒng)排水能力450m3/h，計劃拆除臨時水倉。

排水系統(tǒng)設(shè)計的原則：A.本著安全可靠、節(jié)能高效、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則；B.滿足礦井雨季后及時排出井下最大涌水量要求。C.根據(jù)煤礦安全規(guī)程和煤礦井下排水站與排水管路設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。

根據(jù)礦井排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及礦井涌水情況，設(shè)計兩個主排水改造方案，其中，由于水泵房高度和寬度滿足在安裝一臺水泵的要求，方案一將現(xiàn)有的3臺MD280-43×6排水泵，1臺更換為能力更大的MD450-60×4排水泵，并在預(yù)留的泵位增加1臺MD450-60×4排水泵，同時將設(shè)計中2趟D245×6排水管路更換為2趟D325×9管路，另外，管道井井底原臨時中央泵房的3臺MD155水泵及2趟6寸管路保留，最大排水能力約300m3/h。水泵房需改造原一臺泵基礎(chǔ)，增加吸水小井，施工新泵基礎(chǔ)，延長吸水巷20m。

方案二：為不改造原水泵房，保留現(xiàn)有的3臺MD280-43×6排水泵，增加2臺應(yīng)急MD450-60×4排水泵，同時保留2趟D245×6排水管路，增加1趟D325×9管路，另外，管道井井底原臨時中央泵房按方案一保留排水系統(tǒng)。2臺應(yīng)急MD450-60×4排水泵放入主副水倉斜巷，不需要增加井巷工程。對上述兩個方案進(jìn)行比較，詳見比較表2、表3。

表2 主排水系統(tǒng)改造方案技術(shù)參數(shù)比選

表3 主排水系統(tǒng)改造方案經(jīng)濟(jì)估算比選

方案一購置1臺的MD450-60×4排水泵，設(shè)備費用估算130萬元，更換2趟D325×9管路，管路購置費用估算為105萬元，水泵房吸水井和水泵基礎(chǔ)等礦建工程估算為50萬元，地面滲水裂隙和孔洞封堵費用20萬元，水泵和管路等設(shè)備安裝費用估算95萬元，管道拆除費用60萬元，總結(jié)460萬元。

方案二購置2臺應(yīng)急MD450-60×4排水泵，設(shè)備費用估算150萬元，新增1趟D325×9管路購置費用估算為52.5萬元，地面滲水裂隙和孔洞封堵費用20萬元，水泵和管路等設(shè)備安裝費用估算80萬元，拆除費用10萬元，總結(jié)412.5萬元。

方案一的優(yōu)點：通過改造水泵房的基礎(chǔ)和吸水井，增加安裝2臺水泵的目的，同時進(jìn)行管道的改造，在雨季后期井下涌水徒增，實現(xiàn)了排出礦井水，實現(xiàn)永久治理水患的目的。方案一缺點：拆除現(xiàn)有MD280-43×6型1臺水泵更換為能力較大的MD450-60×4型水泵，原設(shè)備基礎(chǔ)與更換設(shè)備不匹配需改造，且換大泵后設(shè)備間距變小，水泵配電開關(guān)容量小需更換。存在4臺泵接2趟管路的問題，而且是小流量泵（MD280水泵）配大直徑管路（D325管路），效率及最佳工況需要嚴(yán)密計算，合理配置。

方案二的優(yōu)點：保留原有已建成的系統(tǒng)，利用現(xiàn)有預(yù)留的水泵基礎(chǔ)安裝應(yīng)急MD450-60×4水泵，不需要更改原有配電設(shè)備、管路、電動閥門等，費用少，工期短，施工簡單，而且實際排水能力也能增大90m3/h，降低投資147.5萬元。方案二的缺點：臨時排水系統(tǒng)，影響水倉的煤泥沉淀和清淤；供電線路長，線路防水要求高。

4.結(jié)論

賈郭礦井下涌水易受露頭區(qū)河流、降雨滲漏補給，水文地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，同時資源整合前資源開采復(fù)雜而無序、小窯充水量大，為有效防止和善礦井水害的隱患，經(jīng)以上方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，保留現(xiàn)有的3臺MD280-43×6排水泵，增加2臺應(yīng)急MD450-60×4排水泵，同時保留2趟D245×6排水管路，增加1趟D325×9管路，另外，管道井井底原臨時中央泵房的3臺MD155水泵及2趟6寸管路保留，最大排水能力約300m3/h，即經(jīng)濟(jì)又增加排水量，能夠滿足礦井該區(qū)域內(nèi)排水要求。