煤矿防水闸墙设计方案研究

煤矿防水闸墙设计方案研究

王名贺 张森 张建刚

陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪二号井 陕西省韩城市 715407

摘要：井下主要的水利设施是一个严重的、受水威胁的矿井，在适当的地方为防波堤和防波堤保留了一个安全区，以便将矿井分为破碎、分拆和分拆。遇瀑布时，可以隔离矿区，减少灾害的影响，确保矿山的安全。

关键词：煤矿；防水闸墙；设计方案

引言

矿井水害仍是威胁煤矿安全生产的主要原因。由于资源枯竭与国家淘汰落后产能政策的实施,众多煤矿纷纷退出产能,矿井的关闭加之地上降水的影响,势必造成闭坑矿井老孔区积水量增大,对周围生产矿井构成威胁。在巷道联通的情况下,设立防水闸墙成为隔绝相邻矿井老空水的有效手段。现阶段针对防水闸墙的设计研究较为成熟全面;针对不同围岩情况以及不同水压条件下施工技术也形成一定的成果,新材料在硐室中的应用,也为防水闸墙的施工提供了更多选择。防水闸墙在服役过程中由于其来水侧水压的增加,须对防水闸墙进行加固处理,如何保证施工过程的安全以及新建防水闸墙的有效性成为防水闸墙加固施工中必须考虑的问题。本文针对煤矿防水闸墙加固施工,进行施工方案优选,为同类型防水闸墙加固提供了工程参考。

1.防水闸墙特征

根据《煤矸石设计准则》(GB51070-2014)第10. 3. 13条，在压力大于1.6 MPa的落差网格的内部应采用锥角形式。制动壁的主室具有斜锥形式，其中斜锥管柱由连接格栅和钢筋混凝土梁支撑，采用上游渠道流法。外墙只有20.5m长，护盾墙段为8.5m长，护盾墙前后的混凝土挡墙为6.0m长，厚度为500mm，具有锚网+混凝土砌体。重心和土的厚度为C40，喷射混凝土C20的厚度，侧壁隧道的侧壁约为。从煤层顶面1.63米至2.23米的距离。

2.煤矿防水闸墙设计方案研究

2.1防水闸墙设置的位置

船闸位置的选择应位于稳定、稳定、完全致密的岩层中，防止镁合金、切割、分离等不断发展的破碎区域。所选位置不应受井的影响，应尽可能在运输路线的小街道上使用，同时考虑到通风、运输、防水剂等，以便利灾后生产和生产。现场观察到煤矿北翼下旧的封闭区倒水的三个地方:地下井、秘密运输井和煤仓监管。调节碳水化合物有两种方法:直接阻挡配煤。(1)在煤仓的两侧设置一道防堵墙。碳水化合物的调节。30m已关闭多年，目前正被洪水淹没，需要在施工时对水进行充分通风。此外，煤质水合物是垂直的，构造复杂且成本高昂，经过全面分析发现，调节室是通过在毒气室两侧设置一堵墙而关闭的。为此，在煤矿北翼下设置了四堵墙。

2.2防水闸墙隔水

为了实现分区，防止一个地区突然发生水浸，在水井下面的主要水道修建水闸，避免区域洪水，前往其他地区甚至其他水井，确保工作人员的安全疏散，并减少矿泉水的影响。在小井和大山共有的街道上设置路障，以隔离小矿和大矿；通过在每块石墙上设置路障，将建筑群与建筑群隔离开来，并将其与街道隔离开来；通过在后工作空间的小巷中创建锁定墙来隔离空间、工作平面、裁剪区域和正压送风系统。

2.3灌骨料

选择干净石渣作为骨料，J6孔前期采用粒径不超过5mm含砾粗砂作为充填骨料。J6孔后期及其它钻孔采用10mm碎石作为骨料，孔隙率为30%。投渣前期孔内不下钻杆，在孔口安置溜槽，将水管固定在溜槽内，以20m3/h的水量向孔内送水，同时人工上料将骨料送入溜槽内。当骨料顶面高出巷道顶板，将φ50mm钻杆下到孔底，在钻杆底部接微弯的短杆，启动钻机旋转和上下窜动钻杆，拨动骨料向四周离散，并在钻杆内和溜槽内同时向孔内送清水，继续人工上料。当骨料充填高度超过巷道顶0.5m，停止注骨料，转入注浆。利用投料孔构造阻浆墙，在注浆加固段利用旋喷注浆方法完成阻浆墙之间的充填、加固，并通过充填量分析、压水试验对注浆加固效果检验，完成开放条件下防水闸墙的封堵，并采用取芯钻进和注水对效果进行了检验，效果良好，为解决开放条件下的注浆加固提供了技术依据。

2.4浇筑防水闸墙

新防水闸墙的浇筑紧贴旧防水闸墙背水面,由于旧防水闸墙墙面长期风化,若直接浇筑会造成两道防水闸墙之间贴合不紧。为施工后两闸墙具有最好的整体性,在浇筑前,应首先对墙面进行预处理,凿去松动的石子,造成凸凹面,并且将风化、变质、蜂窝、麻面和酥松部分去除,再冲水加以湿润,并冲洗干净表面砾石。在浇筑新防水闸墙之前,原表面用热硷水刷洗干净,然后立即用清水冲洗至净,而后进行混凝土浇筑。防水闸墙墙体采用C30混凝土分段一次连续浇筑,浇筑前预埋⌀18mm×3000mm钢筋,间排距1000mm×1000mm。若一次连续浇筑确有困难,则分两次进行,但务必保证浇筑面的干净,且间隔时间不应超过2h。混凝土入模时,须用插入式振捣棒边振捣边浇筑。分段浇筑时,应按照要求埋设注浆管。要求混凝土浇注前固定好注浆管,注浆管要进入实体围岩1000mm,施工时用布包住孔口,防止注浆管被封堵。

2.5防水闸门现场就地控制系统研究

现场制动端口控制系统是空气气闸全自动堵塞双向控制系统不可或缺的组成部分，是监控系统的基础。它可以与现场设备通信，收集信息，完成网关的自动控制，连接配线柜，发送实时信息，并接受以下命令。井边现场控制系统包括闸门控制器、网络传输设备、控制开关阀以及角传感器、近似传感器和液位传感器等相关智能传感器。闸门控制器通过现场总线与网络传输设备通信，从而实现数据采集和传输。该系统节点通过控制检测水位以上水位上下水压的大小、压力传感器、闸门的开启和关闭，并通过角度传感器确定闸门的状态。同时，监控摄像头可以将底部闸闸闸的状态上传到土地规划中心。声报警配备了声报警功能，使行人和操作员注意到信号。发生水灾时，碳纤维感应传感器立即启动，现场警报启动，启动碳水化合物应急预案，安排现场人员立即撤离，并利用摄像头实时监控水渠，获取有关瀑布的详细信息。

2.6矿井余热回收利用改进措施

矿物水回收利用分散矿井、风电场设施和风洞回收工程。在矿物水泵系统中，换热器允许通过喷雾水交换到循环水，将矿物水滴和空气冷却中包含的大量热量转移到循环水中。将加热水箱系统后的加热水箱送回矿井热空气交换开关，将取代煤矿冬季热、夏季冷却、冬季极端温度下的水井堵塞和全年的污水净化所用的冷、不可直接使用的热和热能量。

3.防水闸墙设计施工应注意的问题

(1)在开始设计闸道前，必须充分了解闸道的预期压力、闸道所在的小巷断面、支撑形式及原开挖方法、所选混凝土砌块、陡坡特性、硬度及各种动态参数等设计条件。(2)选择闸道的形状。在高压下，您可以使制动壁恢复锥化，并在高压下建立多段隔板。(3)水闸应建在坚固和可裂变的岩石上。(4)水闸四周的孔应嵌入岩石内，进料管路须预先注入，直至隔板完工，间隙须填塞，使其适合岩石。(5)管道须防腐蚀，以获得泄漏管道阀门。

结束语

采用防水闸墙封堵煤矿井下老窑积水区可靠性较高，布置灵活，施工工艺简单，造价成本较低，防水堵水效果明显，防水闸墙施工完成后能够将老窑区封闭，老窑内的积水不再涌出，将老窑区与生产区隔离开，使井下生产区不再受老窑积水的威胁，消除了矿井的安全隐患，保障了矿井的安全生产。

参考文献

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[5]黄德雄.防水闸墙[J].煤炭科学技术,1984(11):29-31.

作者简介：王名贺（1988.02），男，汉族，山东省聊城市，本科，工程师，主要从事煤矿防治水工作，研究煤矿防治水害预测方法和防治措施