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1、道清矿北斜井-200m、-400m三区防水闸墙的实践道清煤矿 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，参数工厂搬迁对于一个企业来说，安全问题始终是第一位的，也是最基本的，过程中所涉及到的安全问题主要是
2、人员的安全和设备拆装以及财产的安全。各部门经理和所有员工一定要以安全为核心，开展各项工作，职责到人、分工明确。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-400-6
3、00m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0.6835km2。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11km。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-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
4、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P1103kg/m39.8N/kg637m6.3N/mm2，取6.5 N/mm2。3. 防水闸墙巷道所处岩石为砂
5、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9.6m2。（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（GB500102010）中规定，混凝土强度取C30。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
6、此设计防水闸墙水压P1103kg/m39.8N/kg840m8.4N/mm2，取8.5 N/mm2。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4.2m，净高3.2m，墙高1.1m，拱璧厚度0.5m，硐室前后巷道净断面为11.5m2。（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（GB500102010）中规定，混凝土强度取C30。2 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： L=Li+L0=8.4 式中： Li闸墙应力衰减段计算长度，m； ln自然对数符号；0结构的重要性系数，取1.
7、1；f作用的分项系数，取1.3；d取2.0；P防水闸墙设计承受的水压，6.5N/mm2;ft混凝土轴心抗拉强度设计值，由混凝土结构设计规范（GB500102010）得设计值为1.43N/mm2；L闸墙长度，m；L0闸墙应力回升段长度，取2.0m；S2防水闸墙最大掘进断面积，m2；sd作用不定性系数，取2.0；fcc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，150.95N /mm2;S闸墙前后巷道净断面积，9.6m2；E闸墙嵌入围岩深度（砌壁厚），m；B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，为了安全起见，实际防水闸
8、墙墙体长度取L8.4m2.2 -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： L=Li+L0=9.2 式中： Li闸墙应力衰减段计算长度，m； ln自然对数符号；0结构的重要性系数，取1.1；f作用的分项系数，取1.3；d取2.0；P防水闸墙设计承受的水压，8.5N/mm2;ft混凝土轴心抗拉强度设计值，由混凝土结构设计规范（GB500102010）得设计值为1.43N/mm2；L闸墙长度，m；L0闸墙应力回升段长度，取2.0m；S2防水闸墙最大掘进断面积，m2；sd作用不定性系数，取2.0；fcc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
9、确定，150.95N /mm2;S闸墙前后巷道净断面积，11.5m2；E闸墙嵌入围岩深度（砌壁厚），m；B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L9.2m3 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、施工过程中可利用水泵将巷道积水排出至该水平中央泵房，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、-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、
10、-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 m3/h巷道内设置2根排水管，每根排水管的排水量：Q=m3/h根据每根排水管的排水流量=301m3/h计算管径：式中：Q 管中流量 取301m3/h；Vd 管内流速 取 3.0m/s。故每根排水管的管径：21910无缝钢管阀门采用Z41H-64型，DN200巷道内原有两根管道，管径为21910的
11、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 m3/h闸墙内设置2根排水管，每根排水管的排水量：Q=m3/h根据每根排水管的排水流量=301m3/h计算管径：式中：Q 管中流量 取301m3/h； Vd 管内流速 取 3.0m/s。故每根排水管的管径：21910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YBT11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
12、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。
