[發(fā)明專利]煤礦地下水庫工字型擋水壩

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910087850.2
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109826667B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單仁亮;張浩琛;孔祥松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21F17/103
• 分類號: E21F17/103;E21D11/08;E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11642
• 代理人: 付懷

本發(fā)明公開了一種煤礦地下水庫工字型擋水壩，所述工字型擋水壩位于煤柱壩體之間以用來隔離地下水庫和相應(yīng)煤巷，從上至下包括上翼板、腹板和下翼板，壩體立面上呈“工”字型，上翼板伸入巷道頂板，腹板兩端嵌入煤柱壩體內(nèi)，下翼板伸入底板。由于工字型擋水壩位于地下煤巖層巷道中，受到的圍巖應(yīng)力較為復(fù)雜，本發(fā)明有效克服傳統(tǒng)工字型擋水壩上部薄弱部滲水現(xiàn)象，同時減小了壩體對巷道底板的沖切應(yīng)力，提高了壩體及整體的穩(wěn)定性，滿足了煤礦地下水庫的儲水和安全性要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采礦工程與水利工程的交叉領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦地下水庫工字型擋水壩。

背景技術(shù)

在《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水規(guī)定》中水閘門和水閘墻的建設(shè)進(jìn)行了規(guī)范，主要基于防治水的角度，未考慮地下水庫儲水的長期作用；水利工程方面，對地面水庫的壩體建設(shè)做了較為詳細(xì)的規(guī)定，關(guān)于煤礦分布式地下水庫擋水壩建設(shè)雖然有了相關(guān)方面的研究，但是地面水庫壩體與地下水庫擋水壩建設(shè)具有明顯不同。

將煤礦地下水庫壩體與地面水庫壩體進(jìn)行比較，地面水庫壩體僅受到水壓作用及自身重力作用；而煤礦地下水庫壩體受力較為復(fù)雜，不僅受到水壓的側(cè)向壓力作用，還有來自于周圍煤柱或巖體的圍巖應(yīng)力，同時由于地下水庫上方巖層尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，巖層垮落對壩體造成沖擊，同煤層和不同煤層采動及礦震等對壩體均具有一定影響。

目前大量使用的煤礦地下水庫擋水壩，以壁式擋水壩為主，在實際使用中，在擋水壩承受較大圍巖壓力時，壩體對上部圍巖以及底板都會產(chǎn)生較大的壓力，在這種較大壓力作用下，容易造成相應(yīng)的裂隙增加或者局部失穩(wěn)破壞，通常是壩體上部出現(xiàn)頂板垮落以及滲水現(xiàn)象，底板隆起產(chǎn)生不均勻沉降，對實際安全使用造成一定影響。

公告號103422469B的中國發(fā)明專利公開一種煤礦地下水庫的人工擋水壩，所述人工擋水壩嵌入到輔助巷道周圍的煤柱壩體和圍巖中，所述人工擋水壩的橫截面為弧形，弧形的所述人工擋水壩的凹面朝向所述地下水庫。該專利還進(jìn)一步在壩體四周設(shè)置錨桿。雖然該專利對煤礦地下水庫的擋水壩進(jìn)行了相關(guān)研究，但該專利關(guān)注的是水壩壩體的主壩面受力問題，并未考慮壩體與頂板和底板交接處局部薄弱問題，更未提出任何處理手段。

因此，在現(xiàn)有情況下，設(shè)計一種壩體，以克服煤巷頂板薄弱易垮塌，減小底板裂隙增加以及防止底板局部失穩(wěn)破壞的煤礦地下水庫工字型擋水壩，對煤礦地下水的有效利用，以及煤礦安全具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壩體直接受力小，同時能夠克服煤巷頂板薄弱部，以及減少底板局部受力過大，提高整體地下水庫安全性的工字型擋水壩。

一種煤礦地下水庫工字型擋水壩，位于巷道左右兩側(cè)的煤柱壩體之間，用于隔離地下水庫和巷道，封堵地下水庫中的水源，所述工字型擋水壩壩體從上至下依次包括上翼板、腹板和下翼板，壩體垂直于壩面的豎向截面呈“工”字型，上翼板、腹板和下翼板的左右兩端嵌入到煤柱壩體中，上翼板嵌入到巷道頂板圍巖中，下翼板嵌入到巷道底板圍巖中。

優(yōu)選地，所述上翼板在腹板的長度和厚度基礎(chǔ)上向四周延伸形成上翼板；和/或，所述下翼板在腹板的長度和厚度基礎(chǔ)上向四周延伸形成下翼板；優(yōu)選延伸至少50cm。

優(yōu)選地，所述上翼板下表面與巷道頂板持平；和/或，所述下翼板上表面與巷道底板持平；優(yōu)選上翼板、下翼板為厚度30-50cm的混凝土結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述上翼板嵌入頂板圍巖深度為50-100cm；和/或，所述下翼板嵌入底板圍巖深度為50-100cm。

優(yōu)選地，所述上翼板嵌入頂板圍巖部分與頂板圍巖之間的連接處在壩體寬度方向上設(shè)有多組錨桿，錨桿穿過所述頂板圍巖的松動層，插入到穩(wěn)定的巖體中；優(yōu)選地，每組錨桿有3根，其中一根垂直于上翼板，另外兩根與上翼板水平方向呈45°角對稱分布，如此在注漿后形成穩(wěn)定密實的阻滲區(qū)。