112挡水墙说明.docx

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112挡水墙说明

2-112工作面挡水墙设计方案

干河煤矿

二〇一四年五月二十日

2-112挡水墙设计方案说明会签名单

总工程师：

安全科：

调度室：

机电科：

生产科：

通风科：

地测科：

编制：

2-112挡水墙设计方案

一、概述：

2013年6月17日，2-112工作面85#~87#支架底部，自采空区方向有水流出，水量为3~5m3/h左右，出水量增大到20m3/h左右时工作面停止生产，后涌水量逐渐增大，最大达到450m3/h左右。

目前工作面回采结束，涌水量稳定至120m3/h左右。

现2-1121巷配备6台型号BQW100-50-25水泵进行排水，将水排至2号水仓，再由2号水仓通过8寸管路直接排至中央水仓。

2号水仓内安装2台型号为BQS150-250/4-200与4台型号为BQS150-200/3-160水泵。

2-112工作面回撤工作结束后，为实现经济性、可控性排水，对水资源做到二次利用，经研究决定，在2-112工作面正、副巷内各施工一道挡水墙，涌水量按200m3/h，设计最大抗水压力按1.0MPa。

设计通过挡水墙预埋管路对涌水进行有效控制，利用水的静压作用把涌水压至中央水仓，然后排至地面。

最终利用挡水墙预埋管路进行控放输水。

二、挡水墙位置：

为使两处挡水墙兼顾合理通风及减少采空区动压影响，定于两道挡水墙施工位置分别位于——①副巷：

停采线前42m处，标高126.5；②正巷：

停采线前434m，即27#点处，标高164.1.

三、排水方案：

本设计排水方案的选择从排水路线及标高两方面进行考虑。

1．正副两巷排水路线

方案①正巷：

经挡水墙排出→2-1121巷→2-1121联巷→一采区轨道巷→一采区二联巷→一采区皮带巷→+80皮带巷→+80皮带巷泄水孔→中央水仓。

方案②副巷：

经挡水墙排出→2-1122联巷→一采区右翼轨道巷→一采区轨道巷→一采区轨道巷水沟→中央水仓。

2．路线标高

上述排水路线①起始点标高为164.1，途经巷道最高点标高为180.3，落差16.2m；排水路线②起始点标高为126.5，途经巷道最高点标高为174.6，落差48.1。

其中两道挡水墙落差37.6，正巷高。

由于两挡水墙迎水段相通，水的静压只考虑最低点和最高点，即最低点为副巷挡水墙126.5，最高点两处即174.6和180.3，两排水路线高差分别为48.1m和53.8m；根据压强公式（ P液=pgh）得出两排水方案对挡水墙的静水压力分别为0.48MPa和0.54MPa，压差为0.06MPa。

综上所述，考虑两方案压差较小及现有排水管路的合理利用，采取方案①，即正巷排水，副巷封堵的办法。

四、挡水墙设计

1．施工挡水墙巷道情况

正副巷挡水墙施工巷道均为煤巷。

基本顶为K8细粒砂岩：

厚度3.4m，深灰色以石英为主，含少量云母碎片及煤纹，次圆状，分选中等，具钙质胶结，局部夹泥岩薄层。

直接顶为砂质泥岩：

厚度6.35m，黑灰色，断口平坦，含少量煤屑，夹细粒砂岩条带，下部见较丰富的植物茎化石碎片。

直接底为细粒砂岩：

厚度2.5m，灰色，中厚层状，石英为主，含少量白云母片，顶部含炭质，次圆状，分选中等，泥质孔隙式胶结，顶部见少量植物化石碎片。

基本底为泥岩：

厚度2~10m，黑灰色，厚层状，均匀层理，松软。

煤层普氏系数f=1.5，采用锚网梁、锚索联合支护。

2．挡水墙结构形式

根据挡水墙设计水压，挡水闸墙结构形式设计为楔形。

3．挡水墙墙体长度计算

2-112正副巷巷道参数：

巷道

名称

断面

形状

掘宽

（m）

净宽

（m）

掘高

（m）

净高

（m）

毛断面

（m2）

净断面

（m2）

2-1121、22巷

（断面）

矩形

5.0

4.8

3.8

3.7

19

17.76

本设计挡水墙硐室强度是根据“《采矿工程设计手册》（煤炭工业出版社）”楔形公式要求进行取值。

水压按1.0MPa考虑，具体公式如下：

式中：

L——挡水墙长度，m；

α——凸缘基座支承面与硐室中心线的夹角，一般取20°-30°,本设计取20°。

γo——结构的重要性系数，取1.1；

γf——作用的分项系数，取1.3；

γd——结构系数取1.2～1.75，水压大、硐室净断面积大时取大值，取1.5；

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乘以系数0.95确定，N/mm2，取14.25N/mm2；

B——闸墙墙体前、后巷道净宽，取4.8m；

H——挡水墙体前后巷道净高，取3.7m；

P——防水闸墙硐室设计承受的水压，N/mm2，取1.0N/mm2

经计算，墙体长度为0.34m，安全系数取7，本设计取挡水闸墙墙体长度L＝3m。

4．排水管选型

挡水墙封堵后预埋管路排水能力是根据“《采矿工程设计手册》（煤炭工业出版社）”要求进行取值。

具体公式如下：

式中：

μ——流量系数，一般取0.6～0.62，取0.61；

A——排水管断面积，m2；

G——重力加速度9.81m/s2；

H——静水压力水头高度，可按小于53m考虑，本设计取0.53MPa。

该工作面涌水量稳定在120m3/h，本设计按200m3/h考虑。

预选内径为200mm的管路，其断面积为0.0314m2。

则：

=0.057m3/s=205.2m3/h＞200m3/h

其流速

=0.057/0.0314=1.81m/s，符合经济流速1.5～2m/s的取值范围。

故内径为200mm的管路满足排水要求，结合实际选取2趟φ159管路。

五、施工工序：

1.准备工作

1、施工地点的风水管要准备好，保证风管与风镐、打眼机正常使用；施工现场风镐不少于4台，2台使用2台备用；打眼机2台1台使用1台备用；喷浆机1台、搅拌机1台、钻机1台接火到位。

2、施工前搭建平台，平台采用长3m/4m的1.5寸钢管及专用卡子搭设，上部采用长×宽×厚=2000mm×200mm×50mm的架板密集铺设，并用10#铁丝将架板与钢管捆绑牢固，平台斜撑跟立腿固定牢固，平台覆盖面积不少于长×宽×高=4m×3m×2m，平台上作业人员不得超过3人。

3、需准备支护材料、建工材料如下：

Φ21.6×8200mm锚索6根、Φ20×2000mm锚杆146根、Φ22×2500mm锚杆40根、5.6m×1.0m菱形网50㎡、400×400×10mm钢板6块、5孔3.6m桁架20根、U形棚19架；喷浆料209m³、水泥水玻璃双液浆。

2.整体工序

出于安全考虑，在施工挡水墙之前，设计对迎水端以里一定范围内巷道喷射0.2m（200mm）厚，强度为C20混凝土进行加固。

由于副巷挡水墙距离停采线近（约50m），受采空区动压影响较大，设计对主体墙以里50m巷道进行喷浆加固，主体墙迎水端以里10m巷道进行架棚、喷浆、注浆加固，主体墙背水端以外5m巷道进行架棚、喷浆、注浆加固；正巷距停采线较远（约435m），设计对主体墙迎水端以里10m巷道进行喷浆加固，以里5m巷道进行架棚、喷浆、注浆加固，主体墙背水端以外5m巷道进行架棚、喷浆、注浆加固。

副巷：

①迎水端以里50m巷道喷浆→②主体墙迎水端10m段架棚、喷浆、注浆→③挡水墙主体墙砼浇筑、注浆→④主体墙背水端5m段架棚、喷浆、注浆。

正巷：

①迎水端以里10m巷道喷浆→②主体墙迎水端5m段架棚、喷浆、注浆→③挡水墙主体墙砼浇筑、注浆（将涌水通过防水闸墙预埋管路压至中央水仓）→④主体墙背水端5m段架棚、喷浆、注浆→⑤升压控放水。

3.分段工序

①正巷10m，副巷50m迎水端喷浆，正巷5m，副巷10m迎水端架棚、喷浆、注浆加固巷道；架棚间排距为800mm，喷浆200mm厚、铺底200mm厚。

对围岩进行注浆加固时，需施工注浆钻孔，埋设1.5m长注浆管（φ57×4mm），每排8根，共4排，总计消耗32根注浆管，总长48m。

加固巷道注浆参数：

用钻机向围岩施工钻孔，使钻孔垂直于巷壁，将1.5m长注浆管（φ57×4mm）楔入钻孔并固定牢实。

待喷砼及注浆管埋设工程结束且达到设计要求后，通过注浆管向围岩透孔4.5m，开始对加固巷道进行注浆，预计浆液扩散半径为15.0～18.0m。

图1加固巷道注浆断面示意图

②进行墙体开挖工作，两道主体墙厚度均为3m，共计6m，采用楔形设计，进行墙体开挖工作，先开挖巷道顶部，再施工两帮，最后开挖巷道底部基岩，主体墙厚度为3m，采用楔形设计，顶部和两帮挑顶、掏槽分别为迎水端1m，背水端0.3m，底部均为1m。

挑顶采用放震动炮作业，并辅以风稿，尽量减少对围岩的破坏。

挑顶深度最深处为1000mm，挑顶后顶板成梯形槽，规格为：

（上底+下底）×高÷2=（5.6m+7m）×3m÷2。

③挡水墙主体部分混凝土立模分层浇筑。

④正巷5m，副巷5m背水端架棚、喷浆、注浆加固巷道：

架棚间排距为800mm，喷浆200mm厚、铺底200mm厚；施工注浆钻孔，埋设1.5m长注浆管（φ57×4mm），每排8根，共2排，总计消耗16根注浆管，总长24m。

4.施工方法及要求

（一）主体墙以里50m巷道及主体墙背水端以外5m巷道喷浆施工方法及要求：

（1）施工方法：

1、提前处理巷道帮部的活矸危岩，对于失效的锚杆用Φ20×2000mm的左旋螺纹金属锚杆进行补打，每根锚杆1根Z2360锚固剂。

2、喷浆使用喷浆机对巷道进行喷浆作业，水泥选用425#硅酸盐水泥，砂子用中粗河沙，石子粒径5mm的石子。

C20喷浆料比例为：

水泥：

沙子：

石子=1:

2:

2，速凝剂的掺和量为3%-5%，水和水泥比为0.45，喷浆时喷头应垂直受喷面距离要保持在0.8～1.0m，喷头呈圆形或椭圆轨迹做螺旋式缓慢移动，先帮后顶，喷浆厚度为200mm；喷浆过程中，必须用皮带将管路及电缆护住，防止喷浆料喷到管路或电缆。

（2）施工要求：

检查待喷巷道内的所有锚杆是否合格，如有问题及时补打加固后方可进行喷射工作。

喷浆前必须对待喷巷道进行冲洗，并对帮部往下挖10cm基础底，保证喷浆质量。

清理待喷巷道范围内的杂物、矸石等，接好风、水管路，输料管路要摆放平直不得有急弯，接头要严密不得漏风。

检查喷浆机是否完好、摩擦板是否紧固、有无漏风等，无问题时方可进行喷射工作。

在喷浆前，先检查待喷巷道的规格质量，必须符合设计要求后，方可进行喷射工作。

人工搅拌时要将料搅拌均匀，配比符合要求。

为保证喷浆厚度和表面光滑，必须挂线喷浆，即在巷道顶板按巷道设计的净高挂好三条线，作为检查巷道规格和喷浆厚度的依据。

喷浆前用压风与水将巷道顶、帮冲刷干净，并将电缆和其他设备保护好。

喷射工在喷浆前必须戴上胶皮手套、防护口罩、防护眼镜、雨衣和雨裤。

喷射中，一人掌握喷枪，一人协同移动输料管，胶管不得出现直角弯。

持枪者要一手紧握喷枪、掌握喷射方向，一手握住进水阀门、控制水量大小，严禁枪口对向其他工作人员，喷射时要通过调节水阀门控制合适的水灰比（0.4-0.5）。

喷枪与受喷巷帮要基本垂直，最小不得小于75°，喷枪与受喷面的距离以0.8-1m为宜。

喷射顺序为先墙后拱，由下而上，加入速凝剂，必须随喷随掺，不得提前掺入料中。

喷射混凝土必须洒水养护，要求每班洒水1-2次，养护时间不少于28d。

严格执行开停机顺序，开机时必须先给水，后给风，再开机，最后上料，停机时，必须先停料，后停机，再关水，最后停风。

（二）架棚施工方法及要求：

主体墙迎水端10m段及背水端5m段架棚，采用U型钢架棚,规格：

腿长×弧长=2.2m×6.7m。

迎水端10m段：

棚间距800mm，共架13排；背水端5m：

棚间距900mm，共架6排，架棚施工结束后对棚间隙进行注浆填充加固。

（1）施工方法：

1、施工前拉设中线，并进行敲帮问顶操作，保证施工现场无危岩掉落，将架棚点的浮煤清理到实底上。

2、根据中线及设计棚距大小找出柱窝位置，并把柱窝深度挖够，柱