[發明專利]一種煤礦地下水庫的人工擋水壩及其與煤柱壩體和圍巖的連接方法

有效

• 申請號: 201310354100.X
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103422469A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 顧大釗
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司
• 主分類號: E02B3/10
• 分類號: E02B3/10;E21F17/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;黃姝

技術領域

本發明涉及煤炭開采與水利工程交叉領域，尤其涉及一種煤礦地下水庫的人工擋水壩及其與煤柱壩體和圍巖的連接方法。

背景技術

能源“金三角”（晉陜蒙甘寧）煤炭資源具有淺埋深、薄基巖和煤層厚等特征，2011年該地區煤炭產量23.82億噸，占全國總產量的67.7%，已成為我國煤炭資源的主產區。但是，西部“能源金三角”生態環境脆弱，該地區長期氣候干旱，水資源短缺且時空分布不均勻。以陜北地區為例，該區域地處內陸，降水稀少，蒸發量大，人均水資源僅為927立方米，為全國平均水平的35.7%，屬于典型的資源型缺水地區。

在該區域實施大規模高強度的煤炭開采，不可避免對水資源產生負面影響。煤炭開采形成的巷道和采空區，對地表水和地下水運移、賦存狀態造成影響，改變了地下水的循環規律，引發一系列問題，如河水斷流、地下水位下降、泉水流量銳減或干涸。目前主要實施措施是礦井水外排。礦井水外排有多種不利，一方面造成了水資源浪費，另一方面對地表生態環境產生污染。

因此，在“能源金三角”地區保水開采的關鍵技術是如何實現礦井水不外排，而井工煤礦開采會形成采空區，若能對采空區加以利用，將煤炭開采過程中的礦井水儲存于該空間內，建設地下水庫，同時輔以工程措施，實現水資源在地下的過濾凈化，利用鉆孔與地面相通，為未來水資源利用提供條件。人工防水壩位于組成煤礦地下水庫的各個采空區的回風巷、運輸巷與主巷連接處等部位，是水庫建設的重要環節，人工擋水壩與煤柱壩體的接觸部位是壩體的薄弱環節，如何通過科學合理的設計保障其抗滑性，是人工擋水壩建設的關鍵環節，也是水庫運行安全的決定因素。

目前，尚無煤礦地下水庫人工擋水壩與煤柱壩體接觸部位的建設工藝和實例參考，井下狹小空間內刻槽施工難度大，注漿不便控制，因此有必要設計一種能提高人工擋水壩抗滑性能的煤礦地下水庫的人工擋水壩。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能提高人工擋水壩抗滑性能的煤礦地下水庫的人工擋水壩及其與煤柱壩體和圍巖的連接方法。

本發明的一個技術方案提供一種煤礦地下水庫的人工擋水壩，所述人工擋水壩嵌入到所述輔助巷道周圍的煤柱壩體和圍巖中。

優選地，所述人工擋水壩嵌入到所述煤柱壩體的深度為50-80cm和所述人工擋水壩嵌入到所述圍巖的深度為30-60cm。

優選地，所述人工擋水壩與所述煤柱壩體和所述圍巖之間設有多根錨桿。

優選地，所述錨桿的長度為180-210cm，所述錨桿插入到所述煤柱壩體的深度為50-80cm，所述錨桿插入到所述圍巖的深度為30-60cm。

優選地，所述人工擋水壩的橫截面為矩形或弧形，弧形的所述人工擋水壩的凹面朝向所述地下水庫。

優選地，所述人工擋水壩與所述煤柱壩體和所述圍巖的接觸處安裝有應力應變和位移監測儀器。

本發明的另一技術方案提供一種煤礦地下水庫的人工擋水壩與煤柱壩體和圍巖的連接方法，包括以下步驟：

在輔助巷道中的煤柱壩體之間選取所述人工擋水壩的筑壩位置；

在所述輔助巷道周圍的所述煤柱壩體和圍巖中開槽，形成凹槽；

在所述凹槽中向所述煤柱壩體和圍巖中打入多根錨桿；

高壓噴射混凝土，在所述凹槽中形成所述人工擋水壩。

優選地，所述選取所述人工擋水壩的筑壩位置的步驟進一步包括：

利用物探和鉆探手段，對待施工巷道的煤巖性質、地層、構造進行勘探；

選擇構造簡單、煤巖性質穩定的部位作為所述人工擋水壩的筑壩位置。

優選地，所述在所述輔助巷道周圍的所述煤柱壩體和圍巖中開槽，形成凹槽的步驟之前還包括：

預估所述輔助巷道中的水壓；

根據水壓來設定所述人工擋水壩的截面形狀。

采用上述技術方案后，具有如下有益效果：由于將人工擋水壩嵌入到煤柱壩體和圍巖中，增強了人工擋水壩與煤柱壩體和圍巖的連接，提高人工擋水壩抗滑性能。

附圖說明

圖1是本發明一實施例中地下水庫的結構示意圖；

圖2是本發明一實施例中人工擋水壩的結構示意圖；

圖3是圖2中A-A的截面圖。

附圖標記對照表：

1——輔助巷道?????2——煤柱壩體?????3——圍巖

4——采空區???????5——主巷?????????11——聯絡巷道

30——人工擋水壩??31——錨桿????????32——凹槽

具體實施方式