放水闸墙论文.pdf

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1、道清煤矿王晓良摘 要：通化矿业集团有限责任公司道清煤 矿北斜井2018年关井，为防止关井前六道江井 与北斜井六道江三区采空区连通,对北斜井构成 水害威胁，以及关井后北斜井对六道江井构成水 害威胁，拟将-200m.-400m三区大巷设置防水闸墙，闸墙双向留设引水管及水篦子，通过溢流 管将六道江井（北斜井）的涌水导入北斜井（六 道江井）排至地面。为保证闸墙的抗压强度，通 过各项参数，结构形式选择倒截锥形，闸墙位置 选择围岩稳定的粗砂岩。关键词：防水，引水，强度，参数0概述道清煤矿北斜井始建于1967年，地处长白山脚下、浑江之滨，位于白山市西部，与通化市接壤、与 道清选煤厂毗邻；南北线公路、通浑铁路

2、并肩从矿区“川”行。开拓方式为斜井开拓，井筒分别为主井、副井、回风井、箕斗井及皮带井。截止至今，核定年生产能力59万吨。采煤方法为水力采煤。地面标高为+440,井下最低标高为-600m,最大垂直高度 为1040m采煤一队现正在复采+160-50m水平的煤 层，煤柱区+160-200m为接续水平，开采至2018年3月；采煤二队现正在开采东二石门区-400-600m水平的煤层，开采至2018年3月。北斜井预 计2018年进行关井。六道江井地处吉林省白山市通化矿区西部，井田走向长1.5km，倾斜宽0.34km，面积0.6835km。其 行政区隶属于吉林省白山市浑江区六道江镇。井田距 离白山市政府11

3、km开拓方式为斜井开拓，井筒分 别为主井、副井、回风井、皮带井，地面标高为+450m，井下最低标高为-200m,最大垂直高度为650m为防止北斜井关井前六道江井与北斜井六道江 三区采空区连通，对北斜井构成水害威胁，以及关井 后北斜井对六道江井构成水害威胁，拟将2-200m、-400m三区大巷设置防水闸墙，闸墙双向留设引水管 及水篦子，通过溢流管将六道江井（北斜井）的涌水导入北斜井（六道江井）排至地面。为保证闸墙的抗压强度，通过各项参数，结构形式选择倒截锥形，闸墙位置选择围岩稳定的粗砂岩巷道中。1闸墙参数选择1.1-200m闸墙参数选择1.-200m三区大巷防水闸墙选择在-200m二石门 口以里

4、30m位置，根据地质素描，该段大巷岩性为老 底中的粗砂岩，岩性稳定，距煤层法线距离70m以上。2.水压：设计防水闸墙位于-197.4m标高，巷道底板标高为-197.4m，北斜井关闭后地下水位升至 地面+440m标高，水位高差为637m，因此设计防水闸 墙水压P=1 x 103kg/m x 9.8N/kg x 637m=36.3N/mm,取6.5 N/mm。3.防水闸墙巷道所处岩石为砂岩，岩石普氏系 数f=68;4.水闸墙迎水端巷道净宽3.4m，净高3.2m，墙高1.5m，拱璧厚度0.5m，硐室前后巷道净断面为29.6m。(巷道断面尺寸见附图)5.混凝土强度设计值：根据水压和混凝土结 构设计规范

5、(GB50010-2010)中规定，混凝土强度 取2C30。1.2-400m闸墙参数选择1、-400 m三区大巷防水闸墙选择在-400m二石 门筛机通路以里20m位置，根据地质素描，该段大巷 岩性为老底中的粗砂岩，岩性稳定，距煤层法线距离20m以上。2.水压：设计防水闸墙位于-400.5m标高，巷 道底板标高为-400.5m，北斜井关闭后地下水位升至 地面+440m标高，水位高差为840m因此设计防水闸 墙水压P=1 x 103kg/m x 9.8N/kg x 840m=8.4N/mn1,取8.5 N/mm。3.防水闸墙巷道所处岩石为砂岩，岩石普氏系 数仁68;234.水闸墙迎水端巷道净宽4.

6、2m,净高3.2m,墙 高1.1m,拱璧厚度0.5m,硐室前后巷道净断面为11.5m。(巷道断面尺寸见附图)25.混凝土强度设计值：根据水压和混凝土结 构设计规范(GB50010-2010)中规定，混凝土强度 取C30b2防水闸墙墙体长度2.1-200m闸墙墙体长度根据采矿工程设计手册倒截锥形公式如下：Li In0 f dP In(ft)/0.39866.37L=Li+L0=8.4S20 f d sdPfeeS/fee33.82B 2B 4h3、B 2B 4h 4(433)(2Bh3 0.25 B 2S2)21.43式中：Li闸墙应力衰减段计算长度，m；ln自然对数符号；Y 0结构的重要性系数

7、，取1.1；丫f作用的分项系数，取1.3;Y d取2.0；P防水闸墙设计承受的水压，6.5N/mm；ft混凝土轴心抗拉强度设计值，由混凝土 结构设计规范(GB50010-2010)得设计值为21.43N/mm；2L闸墙长度，mL0S2闸墙应力回升段长度，取2.0m；防水闸墙最大掘进断面积，m；Y sd作用不定性系数，取2.0;fee素混凝土的轴心抗压强度设计值，其值由混凝土轴心抗压强度设计值fc值乘以系数0.95确定，15X 0.95N/mm;2S-闸墙前后巷道净断面积，9.6m?;E闸墙嵌入围岩深度(砌壁厚)，mB闸墙前、后巷道净宽，3.4m；h3闸墙前、后巷道墙高，1.5m；通过计算，为了

8、安全起见，实际防水闸墙墙体长度取L=8.4m2.2-400m闸墙墙体长度根据采矿工程设计手册倒截锥形公式如下:LiIn f dP In(ft)/0.39867.12L=Li+L0=9.2SP20 f d sdfeeS/fcc49.7B 2B4h23B2B4h34(4)(2Bh3 0.25 B 2S2)1.92式中：Li闸墙应力衰减段计算长度，m；In自然对数符号；丫0结构的重要性系数，取1.1；丫f作用的分项系数，取1.3;Y d-取2.0;P防水闸墙设计承受的水压，8.5N/mm；ft混凝土轴心抗拉强度设计值，由混凝土结构设计规范(GB50010-2010)得设计值为1.43N/mm；L-闸

9、墙长度，mL0闸墙应力回升段长度，取2.0m；S2防水闸墙最大掘进断面积，m；Y sd作用不定性系数，取2.0;fee素混凝土的轴心抗压强度设计值，其值由混凝土轴心抗压强度设计值fe值乘以系数0.95确定，15X 0.95N/mm;2S闸墙前后巷道净断面积，11.5m?;E闸墙嵌入围岩深度（砌壁厚），mB闸墙前、后巷道净宽，4.2m；h3闸墙前、后巷道墙高，1.1m；通过计算，为了安全起见，实际防水闸墙墙体长度取L=9.2m 汕a.3防水闸墙泄水方式的选择根据该防水闸墙作用和施工方法，施工前、施工房，施工后防水闸墙泄水方式采用预埋无缝钢管泄 水。北斜井关井前，对于防水闸墙以内-197.4m、-

10、400.5m标高的积水（六道江侧），由防水闸墙管路 直接引至该水平中央泵房，设置两根无缝钢管，由中 央泵房分级排至地面。北斜井关井后，对于防水闸墙 以内-197.4m、-400.5m标高的积水（北斜井侧），由 防水闸墙管路直接引至六道江井该水平中央泵房（六 道江井需施工-200m大巷或-400 m大巷与北斜井-200m大巷或-400 m大巷贯通形成系统），设置两根 无缝钢管，由中央泵房分级排至地面。3.1-200m、-400m标高大巷内的排水管最大涌水量为Q大=602 m/h巷道内设置2根排水管，每根排水管的排水量:3602Q=T301m/h3根据每根排水管的排水流量Q=301n/h计算管g径

11、:D J 0.188m 188mm1 vd 36003.14 3 3600Q式中：Q管中流量取301mVh;取3.0m/s。Vd管内流速故每根排水管的管径：Q19X 10无缝钢管阀门采用Z41H-64型，DN200巷道内原有两根管道，管径为19X 10的无缝 钢管，能满足排水要求。3.2防水闸墙内排水管最大涌水量为Q大=602 m/h闸墙内设置2根排水管，每根排水管的排水量：6023Q=301m/h2根据每根排水管的排水流量Q=30im/h计算管径：Dgg4 Q d4 3010.188m188mmv 36003.14 3 3600式中：Q管中流量Vd管内流速取301nVh;取3.0m/s。故每

12、根排水管的管径：&19X 10无缝钢管阀门采用Z41H-64型，DN1504防水闸墙施工4.1排水防水闸墙施工前先排出-200m-400m标高巷道 内的积水，排除积水前用局部通风机送风，局部通风 机选用YB 11型局部通风机，风筒直径？=600mm排水过程中，现场必须配备1名专职瓦斯检查员，负 责检查瓦斯等有害气体。4.2巷道维修、加固排除积水后，对沿线巷道进行全面检查，检查前必须制定安全技术措施，对松动的矸石进行处理，对垮塌的地段进行全面维修，在确认安全的前提下，选择防水闸墙位置；防水闸墙应处于岩石坚硬、稳定、完整致密无构造的岩层中；墙体开挖施工前，对墙体 前后5m进行加固处理。4.3闸墙管路防渗水防水闸墙预埋管路防渗水方法:在管路上设置防水翼环，每隔2.5m设置一道防水翼环，防水翼环安 装时，管路必须与翼环周边满焊，并在混凝土浇筑前 就位。4.4铁篦子位置的选择 为防止积水中淤泥阻塞管路，在防水闸墙来水方 向10m处设置铁篦子，用来防止杂物阻塞排水管路，铁篦子必须嵌入墙体0.5m，以保证其强度，铁篦子 面积为巷道净断面积，铁篦子钢筋之间空隙不大于50mm。5结论通过对三区-200m、-400m标高大巷处防水闸墙的选择及设置，即防范了北斜井现阶段六道江井的水 害威胁，又消除了北斜井关井后对六道江井的水害隐 患。所以，这是一种比较成功解决两井水害威胁的宝 贵经验，可广泛应用。