導(dǎo)語：煤礦井下防水墻工程技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1礦井水文地質(zhì)及防水墻建設(shè)

1.1礦井水文地質(zhì)情況

地表水:馮家塔井田內(nèi)水系較為發(fā)育，黃河由北向南縱貫井田東部。井田南部為海則廟溝，北部為清水川，兩河流自西向東在井田內(nèi)匯入黃河，兩河流均為常年流水，除降水期外流量不大，該區(qū)位置偏僻，礦業(yè)開發(fā)以前暫無水系高峰期和正常期流量數(shù)據(jù)。含水層:馮家塔井田內(nèi)自上而下共有6個含水層組:第四系全新統(tǒng)沖洪積層孔隙潛水、第四系中更新統(tǒng)離石組黃土層孔隙潛水、碎屑巖類風(fēng)化裂隙帶孔隙裂隙潛水、碎屑巖類(含煤地層以上)孔隙裂隙承壓水、碎屑巖類(含煤地層)孔隙裂隙承壓水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙承壓水。本井田內(nèi)，含煤地層以上含水層的富水性為弱至中等，含煤地層含水層中的五層砂巖砂體，分別夾雜在煤層與泥巖中，基本構(gòu)成煤層的直接充水含水層，侵蝕基準(zhǔn)面以上的煤層頂板砂巖含水層，含水量較小，富水性弱。侵蝕基準(zhǔn)面以下的煤層頂板含水層為承壓水，富水性為弱至中等。礦井充水條件:礦井充水水源有大氣降水、地表水、老空區(qū)積水和地下水，大氣降水及地表水為間接充水水源，主要補給地下水。礦井充水通道主要為開采引起的導(dǎo)水裂隙帶，其次為斷裂構(gòu)造帶。雨季尤其是暴雨時段，礦井充水強度極大。礦井涌水情況:礦井正常涌水量140m3/h，礦井最大涌水量408m3/h。隨著采空區(qū)范圍的擴大，礦井涌水量還會有增大趨勢。馮家塔煤礦上組煤2012～2015年開采范圍的綜合水文地質(zhì)類型為“中等”類型，下組煤綜合水文地質(zhì)類型為“極復(fù)雜”類型。

1.2防水墻建設(shè)必要性

2009年“8.1”突水事故發(fā)生后，公司立即啟動馮家塔煤礦防治水工程，將礦井1201～1204工作面回采對地表塌冒區(qū)破壞情況和溝道上游的地形地貌進行了詳細的調(diào)查、勘察，并就地表塌冒災(zāi)害情況進行了充分討論分析，認為須進行1201工作面開采引起地表塌冒區(qū)的工程防治治理，以防備嚴重的洪水涌入井下災(zāi)害發(fā)生。由于所開采的2#煤層屬于典型淺埋性煤層，工作面開采后在地面形成的塌冒區(qū)域，一旦處在山溝地帶，則山體巨大的碎石磙落到河道，不僅堵塞了已經(jīng)治理好的地表溝道，而且這些滾石的搬運處理也給地表水治理工程增加額外成本。根據(jù)礦井防治水規(guī)范的要求，在地面實施“堵”水的措施，若不能完全避免礦井水災(zāi)威脅，還需要在井下進行必要的“堵”水措施，以及同時考慮綜合性的“疏，排”治水措施，形成地面和井下綜合性防治水措施。

2防水墻技術(shù)性能設(shè)計及工程效果

2.1防水墻技術(shù)性能設(shè)計

防水墻位置:根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求防水墻設(shè)在1201膠運大巷入口、1402膠運入口、1202回風(fēng)大巷口，以及1402回風(fēng)大巷出口等位置。本處主要以4#煤層的1402運輸順槽、回風(fēng)順槽的密閉墻為例，防水墻位置左右兩側(cè)為煤層，墻體頂部煤層頂板主要為粉砂巖、泥巖，底板主要為泥巖、粉砂巖、少量為炭質(zhì)泥巖，巖石普氏系數(shù)為4～5。靜水壓力:1402運輸順槽閉墻處到地面垂距為184m，回風(fēng)順槽閉墻到地表垂距為187.2m，井下最高洪水位與防水墻所處的巷道底板高差，作為最大水壓。據(jù)此確定最大靜水壓力為1.87MPa。巷道規(guī)格:防水墻所處的巷道斷面為寬×高=5.5m×3.6m。巷道形狀為矩形，錨網(wǎng)支護?；炷翉姸群突詈奢d系數(shù):防水墻混凝土強度指標(biāo)，水泥標(biāo)號325，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010)》中規(guī)定，混凝土強度為C25(水泥∶沙子∶石子=1∶1.81∶2.95，重量比)。則防水墻混凝土活荷載系數(shù)取1.4?？箟簭姸?fc)標(biāo)準(zhǔn)取16.7MPa，核算設(shè)計取11.9MPa?？辜魪姸?τ)標(biāo)準(zhǔn)取2.5MPa，核算設(shè)計取1.8MPa。防水墻厚度計算:結(jié)合現(xiàn)場實際情況，參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010)》推薦方法，以及部分礦井經(jīng)驗計算方法，分別計算防水墻厚度。①按照墻體抗壓抗剪強度計算。按直墻式防水墻厚度計算時，若不考慮鋼梁加筋，則結(jié)果為1.47m;若考慮鋼梁加筋，則結(jié)果為1.45m，按抗剪要求計算時，計算結(jié)果為1.13m，按混凝土抗剪強度計算時，結(jié)果為1.58m;②按抗?jié)B要求計算墻厚。計算結(jié)果為6.22m;③防水墻厚度確定。通過以上計算，若按照混凝土抗剪壓強度設(shè)計計算，則防水墻厚度分別為1.48m，1.13m，1.58m。若考慮抗?jié)B要求的話，則防水墻厚度6.22m。為了確保安全，最后確定防水墻厚度為6.5m。

2.2防水墻工程及其效果

防水墻建造工程技術(shù)參數(shù):礦井在構(gòu)建防水墻時，設(shè)計了“混凝土支墻+楔形磚墻”復(fù)合建造方式。防水墻為夾層結(jié)構(gòu)，中間混凝土墻厚5.5m，考慮兩邊夾的磚墻厚度，則總厚度6.5m。如圖1和圖2所示。①各防火擋水墻墻體左右掏槽深度不小于1000mm，上下不小于500mm，煤墻掏槽后外露錨桿長度為1000mm，在砌墻時將其壓入墻體內(nèi)，嚴禁拆除;如錨桿脫落，必須在其附近重新用20mm螺紋鋼錨桿進行補打;②防火擋水墻墻體都為磚墻(墻體基礎(chǔ)用混凝土塊砌筑)，前后墻體厚度為均500mm，中間間隔5500mm用混凝土充填且必須振動搗實，墻體必須一次性砌筑完成?；炷翉姸葹镃25(水泥∶沙子∶石子=1∶1.81∶2.95，重量比);③防水墻墻體觀察孔用DN50管子并加閥門;措施孔用DN100管子并加設(shè)閥門和堵頭。1402運輸順槽防火擋水墻墻體下部反水孔插U形管，管徑為DN150，采空區(qū)側(cè)預(yù)留長度為1150mm;1402回風(fēng)順槽防火擋水墻墻體下部反水孔插U形管，管徑為DN200，與采空區(qū)內(nèi)預(yù)埋DN200管路連接。墻體外外露長度為500mm，墻體砌好后反水孔要水封。防水墻投運效果檢驗:2012年7月21，府谷縣大部分地區(qū)遭遇強降雨，礦井開采造成地表塌陷裂隙成為雨水涌入井下主要通道，現(xiàn)場統(tǒng)計，地表強降雨部分灌入井下，致使井下涌水量急劇增大。從井下各密閉墻出水情況來看，主要積水區(qū)域在1201、1202、1203、1401采空區(qū)?，F(xiàn)場及時落實了汛期防汛應(yīng)急預(yù)案，這場大雨對煤礦安全生產(chǎn)沒有造成大的影響。2012年7月強降雨對礦井的影響，說明2009年實施的地面溝道治理工程對防治水起到了應(yīng)有的作用。但礦井依然涌入約75800m3雨水，說明了僅僅實施地面“堵”水的措施，不能完全避免礦井水災(zāi)威脅。在綜合治理措施中，“疏，排”水等措施經(jīng)常應(yīng)用于煤礦井下，所以，還需要在井下進行必要的“疏”水措施，形成地面和井下綜合性防治水措施。

3結(jié)論

(1)從混凝土墻抗水壓性能和防水墻的抗?jié)B性考慮，混凝土墻體滿足設(shè)計要求。經(jīng)過2012年7月21日強降雨的考驗，證明礦井的目前地面以及井下的綜合防治水工程已經(jīng)發(fā)揮了有效的作用，完全能夠抵御強降雨對礦井生產(chǎn)的不利影響，且均符合《煤礦安全規(guī)程》以及《煤礦防治水規(guī)定》的有關(guān)要求。(2)按照設(shè)計計算，施工6.5m厚的高強度的防水墻，能夠有效地控制涌水量，提高礦井的防災(zāi)抗災(zāi)能力，積極有效的避免淹井事故的發(fā)生，保證了礦井的安全生產(chǎn)，同時也為類似水災(zāi)事故治理提供了技術(shù)經(jīng)驗。

作者:陳印 魏引尚 任卓晨 陳銅憲 單位:清水川能源股份有限公司馮家塔礦業(yè)分公司 西安科技大學(xué)