建井期排水系统施工简述

“风是命，水是病”是矿井生产，建设者的共识，矿井排水系统的建设，由于矿井涌水条件差异，可分为建井期排水系统，生产排水系统抗灾排水系统和抢险排水系统。正常生产系统排水量一般都由矿井设计时根据地勘单位提出矿井涌水量，进行设计和配备，并由生产单位管理。建井期排水系统都由施工单位根据矿井建设期间涌水进行确定，而抢险排水系统和抗灾排水系统多由矿山抢险中心管理，河南抢险救灾中心成立于1958年（原煤炭工业部抢险排水郑州中心）至今已参与150余次矿井排水救灾工作。其中包括近年河南陕县支建煤矿7·29洪水矿难，何庄煤矿抢险排水超化煤矿，平煤集团二矿突水抢险排水，使淹水区域控制在一定范围，争取抢救时间，避免造成淹井，淹矿重大损失。

一、建井期排水系统：河南矿井建设几十年来，根据井筒深度及检查孔提供穿过含水层涌水量，井筒开挖方式有立井，斜井两种其凿井排水方式各不相同，现就井筒开挖主要排水方法分述于后。

（一）立井凿井施工排水

1.吊泵一级排水：该系统较简单，适于井筒水量小于30m3／n扬程较高的立井应用，其方法是将吊泵及管路用钢丝绳共同悬吊在井架上并根据需要可随时上提、下放吊泵其布置如图8－1所示，常用吊泵如表8－1所示。

图8－1　吊泵排水

1－吊泵；2－排水管；3－吊盘

表8－1　80DGL－75型吊泵的技术参数

2.采用桶式转水站多级排水：采用桶式转水站和高扬程电动潜水泵，风动潜水泵排水系统，可不挂吊泵，占用井筒空间小，桶式转水站可取代腰泵房，施工方便，设备简单，便于操作，灵活可靠，能较全面地适应基岩井壁防水和快速施工的需要。图8－2为梁北矿主井排水系统。

图8－2　梁北矿主井以高扬程潜水泵为主导的排水系统

1－风动潜水泵2－胶管；3－凿井吊盘；4－水箱；5－1号高扬程潜水泵；6－1号月牙形悬吊水箱；7－2号高扬程潜水泵；8－2号月牙形悬吊水箱；9－排水管。

其潜水泵技术性能见表8－2。

表8－2　潜水泵技术参数

3.风动潜水泵—吊泵排水：该系统是工作面用风动潜水泵将水排至吊盘上水箱（桶）内，再由悬吊在吊盘上方的吊泵或设于吊盘上的卧泵转排至地面。风动潜水泵扬程不足时可采用风动潜水泵串联排水，如图8－3所示。系统简单，放炮时可不必升落吊泵。

图8－3　风动潜水泵吊泵排水

1－风动潜水泵；2－吊泵；3－水箱；4－排水软管；5－压风管；6－排水管；7－吊盘

4.吊泵直接串联排水：该系统用两台同型号的吊泵（NBD－50／250）直接串联，两泵用具有足够强度的胶管连接。井筒延深时，利用下泵管路在井内接长排水管，将已吊入井内的使用钢管下口接入下泵出水侧，如图8－4所示。该系统由于维修运行不方便，只是在特殊情况下使用。

图8－4　吊泵直接串联排水系统

1－吊泵；（1）2－吊泵（2）3－排水管（1）；4－排水管（2）；5－备用水管

5.吊泵—中间转水站卧泵排水：井筒较深，当一台或两台吊泵串联达到排水高度较困难时，可在井筒中部较坚硬的岩层设转水泵房，内设水泵数台、水仓及相应的电气设备。该系统转排能力大，转排设备维修方便，水仓能力可大些。当两段不足时还可采用多段排水。如图8－5所示。

图8－5　吊泵－中间转水站卧泵排水系统

1－吊泵；2－卧泵；3－水池；4－排水管；5－备用水管。

（二）倾斜井筒施工排水

一般所说的倾斜井筒的排水是指井筒坡度小于30°的井筒，当井筒倾角大于45°时，其排水方案多与立井施工同。

倾斜井筒施工时所做的排水方案应根据井筒的水文地质资料、施工方法及各施工段井筒涌水量大小等因素结合考虑。

斜井井筒施工时排水工作特点：

1.由于斜井井筒穿过的岩层含水情况不同，工作面涌水量经常发生变化，有时变化幅度很大。

2.随井筒工作面前进深度和水量不断变化，排水设备的扬程和排量需逐渐增加。

3.井筒断面有限，井筒内设备又较多，排水设备的横断面积不宜太大。

4.随工作面不断前进及进行爆破工作的需要，排水设备的位置要经常移动。

5.掘进过程中因进行放炮工作，工作面需停止一段时间排水，水泵需撤离工作面，而放炮后又需尽快将工作面积水排除，故排水设备能力要大于正常工作面涌水量。

根据上述特点，斜井井筒工作面排水方法，当井筒较浅时可一段排水；当井筒较深时，可多段排水；当有并列主副斜井时，可开拓横贯泵房并分段截水，其主要排水方法如井筒较浅，采用一段排水时，有3种方式：一是用风动潜水泵装箕斗（或矿车）提水，可在工作面装岩的同时，用风动潜水泵将工作面积水排入箕斗（或矿车）与矸一起排至地面翻出，其布置系统如图8－6所示。二是用扬程较高的风动潜水泵通过排水管将工作面涌水直接排至地面，其布置系统如图8－7所示。三是用卧泵将工作面积水直接排至地面，为便于放炮前后提放水泵，可将泵安设在特制的平车上，沿轨道升降，由于井筒断面的限制，为了水泵移动方便工作面宜采用小型卧泵排水，其布置系统如图8－8所示。

当采用二段或多段排水时，一是可用风动潜水泵－卧泵排水，即在工作面放炮的安全距离处井筒一帮平台上，设置水箱或水窝，工作面用风动潜水泵将水排入水箱或水窝内，再由卧泵转排至地面，其系统如图8－9所示。二是卧泵一卧泵排水，工作面卧泵的设置与上述一般排水方法相同，在工作面卧泵极限扬程位置处，井筒一侧开中间泵房，工作面卧泵 将积水排至中间泵房水窝，再经中间泵房水泵转排至地面，其系统如图8－10所示。

当斜井井筒涌水量很大时，单纯靠工作面排水，不但需要较多的排永设备，而且会使工作面施工条件复杂，影响工程进度和质量，加大工程成本，并影响施工人员的健康及安全。一般当井筒含水层单层涌水量超过30m3／h，且含水层较厚时，都应采取注浆堵水加固措施来治理井筒涌水，提高井筒掘进速度，改善作业环境，达到降低井筒涌水的目的。建井期施工巷道的排水根据施工单位的排水设备和涌水量大小择优选择一般在井筒施工落底后，优先施工井底泵房，水仓及变电硐室，尽快形成永久排水系统。

图8－6　风动潜水泵—箕斗（矿车）排水方法

1－风动潜水泵；2－矿车；3－排水管；4－压风管

图8－7风动潜水泵通过排水管直排方法

1－风动潜水泵；2－排水软管；3－压风管；4－水沟

图8－8　活动卧泵的排水方法

1－水泵；2－泵车；3－吸水软管；4－排水管；5－水沟(www.xing528.com)

图8－9　风动潜水泵－卧泵二段或多段排水方法

1－风动潜水泵；2－排水软管；3－压风管；4－水沟

图8－10　卧泵－卧泵转水泵房二段或多段排水方法

1－卧泵（1）；2－卧泵（2）；3－泵车；4－排水管（1）；5－排水管（2）；6－水沟；7－水池

二、生产排水系统

排水式适用于巷道低于地面的矿井，矿井积水须借助于水泵等排水设备排至地面。根据矿井深度、开拓方式、各水平涌水量的不同，可以分为集中排水系统、分段排水系统。

（一）集中排水系统

1.单水平开采时，通常先是聚集全部坑道的水于井底车场附近的水仓中，而后由排水装置将水直接排至地面，如图8－11a所示。即便有几个矿井，若涌水量较小，也可以利用朝同一个方向的坡度集中到一个矿井，从而采用上述系统排水。该系统具有设备集中、系统简单、开拓量小、便于管理等优点，是我国矿井排水采用最多的方案。

图8－11　集中排水系统示意图

（a）单水平开采　（b）多水平同时开采　（c）斜井开采

2.多水平开采时，当上水平的涌水量较小，可将上水平的水放至下水平，而后由装在下水平的排水装置集中排至地面，如图8－11b所示。该系统优点是在下水平设有排水装置，基本建设投资小；缺点是上水平的水下放后再上排，损失了水的位能，增加了电耗。

（3）斜井集中排水时，除沿副井井筒敷设管道外，还可通过钻孔安下排水管，如图8－11c所示，以减小管材的投资和管道的沿程阻力损失。

（二）分段排水系统

1.单水平开采时，若井筒较深，水泵扬程不能满足排水需要时，须采用分段排水系统。可在井筒中部开拓泵房和水仓，积水先排至中间水仓，再排至地面，如图8－12a所示。

2.多水平同时开采时，当各水平涌水量都较大时，在各水平分别设置泵房、水仓、和排水设备，以便将各自水平的水排至地面，如图8－12b所示。这种方案的优点是上、下水平互不干扰，缺点是各水平都有主排水装置，需要设备多、管路多。

3.当矿井具有下山的缓倾斜煤层，且下水平涌水量较小时，上水平设主排水装置，下水平设置辅助排水装置，下水平积水先由辅助排水装置排至上水平水仓，而后由上水平的主排水装置将两水平的水排至地面。此方案优点是只在一个水平安装大型排水装置，井筒中只有两套排水管路，而且当过渡到下一个开采水平时，辅助排水装置容易移动；缺点是两套装置有干扰，上水平装置因故停止运转时，两水平都有被淹没的危险，如图8－12c所示。

图8－12　分段排水系统示意图

（a）单水平开采　（b）多水平同时开采　（c）斜井开采

三、抢险排水系统

抢险排水是矿井发生突水事故，产生大量涌水时的应急排水措施，其特点是具有不确定性，设备具有可移动性、可快速安装性。

四、抗灾排水系统

抗灾排水系统应具有以下特点：

（一）在涌水量稳定时能像正常生产排水系统一样使用。

（二）若矿井突发水事故，可与原排水系统一起立刻投入到抢险排水中，能够提高矿井排水能力，在矿井被完全淹没时，作为救灾排水使用，以实现抢险排水及灾后复矿排水的功能。