淺談陜縣騰泰礦業(yè)防水墻的設(shè)計(jì)與施工

金傳滿 王振林 馬長順 李洪波

(三門峽煤業(yè)有限公司 河南 三門峽 472400)

陜縣騰泰礦業(yè)有限公司位于三門峽市陜縣王家后鄉(xiāng)柴洼村西北部，井田走向長800m，傾斜寬1400m，礦區(qū)面積0.7915平方公里，開采山西組二1煤層，開采深度為+480m～+240m，礦井保有資源儲(chǔ)量304.56萬噸，可采儲(chǔ)量194.88萬噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力15萬t/年。根據(jù)2011年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，該礦井屬瓦斯礦井，煤層不易自燃但煤塵具有爆炸性。

礦井水文地質(zhì)類型屬中等，正常涌水量為10m3/h，最大涌水量為20m3/h。礦井配備有3臺(tái)排水泵，型號(hào)D46-50X5，排水能力為46m3/h，能滿足礦井排水需求。安全“六大系統(tǒng)”中除緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)正在設(shè)計(jì)中外，其他五大系統(tǒng)基本建立并投入使用。主采石炭二疊紀(jì)山西組煤層，井田內(nèi)老窯開采歷史較長、不僅采空區(qū)范圍不清，而且由于煤層埋藏淺，開采塌陷裂隙構(gòu)成大氣降水入滲的主要通道。根據(jù)瞬變電磁結(jié)果，老孔區(qū)存在積水現(xiàn)象。礦井采掘工程平面圖如下所示：

礦井采掘工程平面圖

1 防水墻砌筑的必要性

陜縣騰泰礦業(yè)有限公司（以下簡稱“騰泰礦業(yè)”）與陜縣金義礦業(yè)有限公司（以下簡稱“金義礦業(yè)”）東西相鄰，由于歷史原因，兩礦采空區(qū)有多處相通。根據(jù)河南省資源整合有關(guān)政策，金義礦業(yè)屬于擬關(guān)閉礦井。為避免金義礦業(yè)積水通過采空區(qū)涌入騰泰礦業(yè)井田范圍內(nèi)，騰泰礦業(yè)決定在與金義礦業(yè)老空區(qū)相連的巷道內(nèi)砌筑防水墻，以減少不必要的涌水淹井危險(xiǎn)。

2 防水墻的設(shè)計(jì)

利用凈水壓力垂直作用在圍巖支撐面上的分力與圍巖作用墻體上的反作用力的平衡，根據(jù)掏槽處墻體或巖體的抗壓強(qiáng)度，利用材料力學(xué)的方法建立起能滿足防水墻穩(wěn)定、堅(jiān)固要求的方程式從而導(dǎo)出墻體最小厚度的計(jì)算公式，這就是防水墻設(shè)計(jì)的原理。

防水墻的設(shè)計(jì)原則是防止金義礦業(yè)的積水滲透到陜縣騰泰礦業(yè)井下，避免淹井事故的發(fā)生。根據(jù)最大靜水壓力、來水方向、墻體所處位置和周邊圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)及水文地質(zhì)條件等情況，計(jì)算出墻體厚度取3m，具體構(gòu)成為：0.5m磚墻+2.0m混凝土+0.5m磚墻。

防水墻平面示意圖

3 防水墻的施工

3.1 防水閘墻硐室的支護(hù)

3.1.1 支護(hù)要求

巷道采用11#工字鋼支護(hù)，梯形斷面。梁口凈寬1.8m，下凈寬2.8米，巷道凈高1.8米，棚距0.5米，幫頂使用背木竹笆背嚴(yán)背實(shí)：背木間距0.3米、頂6根，幫6根。撐木7根：棚梁角一幫一根、中線一根、棚腿上角一幫一根，柱腿上0.3米各一根，背木及撐桿直徑在0.05米。

巷道平面圖

3.1.2 工程質(zhì)量要求

（1）嚴(yán)格按照從外向內(nèi)的順序進(jìn)行施工。

（2）幫頂打牢背實(shí)，空頂必須使用坑木、背木背嚴(yán)打牢，嚴(yán)禁“軟關(guān)門”，嚴(yán)禁出現(xiàn)空幫漏頂現(xiàn)象。

（3）嚴(yán)格按照支護(hù)規(guī)格進(jìn)行施工，不得隨意改變。嚴(yán)禁前傾后仰棚、扭斜等現(xiàn)象發(fā)生。

（4）巷道方向參照原老巷方向。

（5）棚修好后，防水墻內(nèi)側(cè)棚必須使用直徑0.2米以上坑木打上抬棚。

3.2 防水閘墻施工要求

3.2.1 具體構(gòu)筑要求

防水閘墻內(nèi)、外磚墻均厚0.5米，兩幫掏槽深度：巖巷0.5米，煤巷1.0米；底板掏槽深度巖巷不低于0.5米，煤巷1.0米；混凝土厚度2.0米，入兩幫及底板深度同上，要求混凝土必須振搗實(shí)在，與頂板必須嚴(yán)密接觸。距離底板1.2米高處壓設(shè)4寸鑄鐵管一根，裝上閥門以備疏水降壓；距離底板1.5米處壓設(shè)3寸鑄鐵管，裝上壓力表及閥門，以便觀察防水閘墻內(nèi)水壓力情況。要求鑄鐵管在防水墻內(nèi)側(cè)外露0.3米，在防水墻外側(cè)必須滿足安裝壓力表及閥門要求。在澆灌混凝土?xí)r，距離底板0.5米及1.0米處，分別放入2根4米長工字鋼，每處工字鋼必須均勻擺開。防水墻內(nèi)、外側(cè)必須水泥砂漿粉刷。

3.2.2 工程質(zhì)量要求

（1）施工用水使用消防水，要求清潔無雜物。

（2）砌筑砂漿比例為 1：2，混凝土標(biāo)號(hào)為 C30，水泥：砂：石子比例為：1：2：2，必須攪拌均勻，隨拌隨用，當(dāng)班必須一次使用完，嚴(yán)禁剩余。

（3）砌墻時(shí)，必須砂漿飽滿，橫平豎直，嚴(yán)禁出現(xiàn)瞎縫、重縫及“曬根、陡根”現(xiàn)象。

（4）最外面一道磚墻砌筑時(shí)，為便于混凝土澆灌，可每砌筑0.6米，澆灌一次混凝土。要求混凝土必須搗實(shí)，嚴(yán)禁一次充填。

（5）外墻粉刷時(shí)，兩幫及頂與墻接觸處必須粉刷0.5米墻裙。要求兩次粉成，必須水泥膏收面。底部墻根處，可用碎石混泥土澆灌0.5米寬。

3.3 防水閘墻的施工順序

3.3.1 用高壓水沖洗防水閘墻巷道四周圍巖。

3.3.2 為了防止放水管路被雜物堵塞，在距離窩頭1米處，施工防水閘墻內(nèi)側(cè)設(shè)置一道鋼筋箅子門，以防雜物堵塞放水管路造成墻內(nèi)積水壓力過大，起隔離雜物過水作用。

3.3.3 按照上面防水閘墻的具體要求，在距離箅子門2米處砌筑第一道防水閘墻，再施工外側(cè)第二道防水閘墻混凝土墻體至巷道底板標(biāo)高后，在兩道墻體中間留出的空間之間充填10-30 cm的矸石作為中間墻體部分的骨料，直至兩道防水閘墻墻體間充填物接頂。

3.3.4 按照具體設(shè)計(jì)要求，在距離防水閘墻底板1.2米處壓設(shè)4寸鑄鐵管裝上閥門排水；距離底板1.5米處壓設(shè)3寸鑄鐵管，裝上壓力表及閥門。

3.4.5 防水閘墻按照要求施工完畢后，由公司組織相關(guān)部室進(jìn)行驗(yàn)收，質(zhì)量不合格必須重新施工。驗(yàn)收完畢后，簽字存檔。

4 結(jié)論

工程已于2012年5月施工完畢，經(jīng)有關(guān)人員驗(yàn)收，工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。防水閘墻的構(gòu)筑在有效防治了礦井周邊老窯老空水害的威脅，減少了騰泰礦業(yè)淹井的危險(xiǎn)，為今后兼并重組礦井防治水工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

［1］煤礦礦井開采設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫委員會(huì).煤礦礦井開采設(shè)計(jì)手冊(cè)：下冊(cè)[S].煤炭工業(yè)出版社，1984.

［2］李文星，等.材料力學(xué)[M].電子工業(yè)出版社，2011.

［3］何學(xué)秋，等.中國煤礦災(zāi)害防治理論與技術(shù)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.