CN102767395B - 一种矿井地下水库的防渗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿井地下水库的防渗方法，用于解决地下水库的防渗问题，所述防渗方法包括对由工作面组成的地下水库进行巷道侧帮防渗处理和回撤通道防渗处理，解决了地下水库的防渗问题，有效保护矿区地下水资源；将防渗工程与煤炭采掘同步进行，增强地下水库安全稳定性的同时，提高了工程进度，避免对矿井生产的影响，实现了保水与资源开采的优化开发。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及煤炭开采中矿井地下水库及其防渗方法。
背景技术
我国是缺水国家，水资源短缺现象对国民经济发展和人民生活的改善构成了严重威胁。矿井水在煤炭开采过程中不可避免产生，作为一种宝贵的水资源，仅国有重点煤矿每年排放的矿井水就高达22亿吨，平均每开采一吨煤需要排放2吨废水。一方面，矿井水的外排，不仅浪费了大量宝贵的水资源，而且对周边环境极易构成严重的环境污染。另一方面，我国西部地区赋存着丰富的煤炭资源，但水资源匮乏，因而使得矿区用水及周边区域用水紧张的情况进一步恶化，已经严重制约了矿区的正常生产，不利于资源与环境的协调发展。
当前，矿井地下水仍以抽排到地面为主，由于水资源利用的季节性等因素，造成水资源的极大浪费，加剧当地供给的失衡。同时对矿井水水质的处理方法（如去除悬浮物）大多仍是在矿井水由井下排放在地面进行处理，也容易造成二次污染。对于地下水资源的保护国内已有一些尝试，例如通过采空区净化过滤再抽采、地下水井下处理利用等。但通过构建地下水库进行水资源的存储与保护，没有进行系统的研究。
“利用矿井地下巷道空间处理矿井水技术”（CN101012091）、“矿井水综合处理利用技术”（CN101975087A）、“煤矿井下采空区水的净化方法”（CN1482078）等专利文献，提出了通过采空区过滤净化水、巷道空间利用净水设备处理矿井水、以及对矿井水的收集与利用，以此实现对矿井水的处理及保护。这些文献披露的方法与技术都是通过井下或者地面净化矿井水的方法。对于西部地区而言，无法解决水资源供给季节性失衡的问题，同时地下水的流失也不利于当地生态环境的恢复。
通过矿井地下水库对地下水资源进行保护具有重要意义。空间上，地下水库可通过资源开采初步形成，并且使得采煤过程中无须将水抽出，降低采煤能耗，实现保水开采；时间上，使得水的使用能够实现均匀调配，解决矿区用水难和用水不均衡的问题。然而对于地下水库，一旦发生大量渗流将严重影响井下生产安全。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿井地下水库的防渗方法，以解决地下水库的防渗问题，有效保护矿区地下水资源，同时确保生产安全。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种矿井地下水库的防渗方法，包括以下步骤：
a、选择单个或多个相邻工作面设置为地下水库；
b、对步骤a确定的地下水库两侧的巷道侧帮进行防渗施工，所述防渗施工进一步包括以下步骤：
b1：在巷道侧帮上喷涂水泥，从而形成一层厚度在50-150mm之间的护壁层；
b2：在护壁层凝固后，在护壁层朝向工作面的一侧布设防渗土工布；
b 3：在b2中布设的防渗土工布朝向工作面的一侧喷涂水泥，以形成厚度在100-200mm的水泥防渗层；
c、对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工，具体的防渗施工过程与步骤b中所包含的步骤b1-b3相同；
d、在组成地下水库的工作面回采结束后，在完成巷道侧帮和回撤通道侧帮防渗施工的前提下封堵巷道，形成闭合的矿井地下水库。
进一步，步骤b中，在对待采工作面进行巷道掘进时，对巷道侧帮进行防渗施工。
进一步，步骤b中，在对待采工作面的回撤通道进行掘进时，对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工。
进一步，步骤b、c中，所述防渗土工布在布设到护壁层上时，朝向工作面的一侧为布表面；
进一步，步骤b、c中，使用锚钉或锚索将防渗土工布紧固在水泥护壁层上，紧固后所述锚钉或锚索具有突出在防渗土工布之外的一端。
进一步，步骤b、c中，所述防渗土工布从下到上布满巷道或回撤通道侧帮1/2-3/4的高度。
由上述技术方案可见，本发明提供的矿井地下水库的防渗方法，在选定的工作面作为水库，以工作面侧帮作为水库断面，并对水库断面进行防渗处理，解决了地下水库的防渗问题，有效保护矿区地下水资源；将防渗工程与煤炭采掘同步进行，增强地下水库安全稳定性的同时，提高了工程进度，避免对矿井生产的影响，实现了保水与资源开采的优化开发。
附图说明
图1为本发明中在矿井地下水库布设防渗墙的一种实施方式的示意图；
图2为本发明中在矿井地下水库布设防渗墙的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明，但本发明并不限于此。
下面描述中使用的“左”“右”是指附图中的方向
本发明提供的地下水库的防渗方法包括以下步骤：
首先，选择单个或多个相邻工作面设置为矿井地下水库。对于单个工作面构成的地下水库，如图1中阴影部分1所示，将工作面11两侧的巷道111、112的侧帮和工作面的两端（即回撤通道113靠近大巷12的侧帮和工作面11回采的起始端13）作为地下水库1的四壁，从而围成地下水库1。图1中15指的是下文将要描述的防渗墙。
同样的道理，对于多个相邻工作面构成的地下水库，将多个相邻工作面的最外侧（最外侧指的是多个相邻工作面的最左侧和最右侧）的巷道侧帮和多个相邻工作面的两端作为地下水库的四壁，从而围成地下水库。
显然，当由一个工作面形成的水库足够容纳采区含水量时，所述地下水库可以仅由一个工作面构成；反之，当由一个工作面形成的水库不足以容纳采区含水量时，所述地下水库可以由多个相邻工作面构成，或者设置为多个间隔的地下水库，所述多个间隔的地下水库之间可以隔着一个或多个工作面。此外，所述多个间隔的地下水库中的每一个可以由一个或多个相邻的工作面构成。其中，上面提到的多个相邻的工作面以及多个间隔的地下水库的具体个数可以根据采区含水量来确定。在所述构成地下水库的多个相邻的工作面中，“多个”一般是指不超过4个。
为了描述方便，以下提到的地下水库，除非另有说明，均指由单个工作面形成的地下水库。
第二步，对地下水库两侧的巷道侧帮进行防渗施工，以减小地下水库中的水对相邻工作面或巷道的渗漏。所述防渗施工过程进一步包括步骤（1）-（3）：
（1）在巷道侧帮上喷涂水泥，从而形成一层厚度在50-150mm之间的护壁层；所述喷涂的水泥可以采用该施工条件下常规水泥中的一种，例如42.5强度等级的硅酸盐水泥。喷涂水泥的设备可以采用该施工条件下常用设备中的任意一种，例如矿用巷道支护喷浆机。
优选地，所述水泥护壁层朝向工作面的一侧应尽可能平整以便于后续施工。
（2）在护壁层凝固后，在护壁层朝向工作面的一侧布设防渗土工布。具体地，所述防渗土工布可以通过锚钉或锚索紧固在护壁层表面，所述防渗土工布的结构可以是一布一膜、两布一膜、多布多膜，优选地，其单位面积质量400-1600g/m2,膜厚0.2-1.5mm，幅条0.8-6.6m。优选地，所述防渗土工布在布设到护壁层上时，其朝向工作面的一侧为布表面，以便更好地与水泥防渗层结合。
（3）在步骤（2）布设的防渗土工布朝向工作面的一侧再次喷涂水泥，以形成厚度在100-200mm的水泥防渗层，所述水泥防渗层可以分多次喷涂完成，比如2-5次。
所述水泥护壁层、防渗土工布和水泥防渗层组合在一起构成防渗墙15。
优选地，在上述过程（2）中，根据水渗流的特点，所述防渗土工布无需布满整个巷道侧帮，例如从下到上布满巷道侧帮1/2-3/4的高度，在节省成本的同时，减小了施工量。
优选地，在上述步骤（2）中，用于布设防渗土工布的锚钉或锚索具有突出在防渗土工布之外的一端，该突出在防渗土工布之外的一端可以与水泥防渗层结合，以使水泥防渗层与防渗土工布的结合更为紧固。
此外，为了加快形成地下水库，可以在对待开采工作面进行巷道掘进的同时，对巷道侧帮进行防渗施工。
第三步，对工作面回撤通道侧帮进行防渗施工；为了防止地下水渗漏到大巷，对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工，具体施工步骤与第二步中所包含的步骤（1）-（3）相同。优选地所述防渗土工布从下到上布满回撤通道侧帮1/2-3/4的高度。
优选地，在对回撤通道进行掘进的同时，对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工。
第四步，工作面回采结束后，在完成巷道侧帮和回撤通道侧帮防渗施工的前提下封堵巷道，形成闭合的矿井地下水库。
实施例
某矿区的地下水库，如图2中阴影部分2所示，包括两个相邻的工作面21、22，所述工作面21、22之间设有煤柱23。由于工作面21先于工作面22开采，为保障矿井安全，保护地下水资源，在工作面21的左侧巷道211掘进的同时对其侧帮进行防渗施工，与巷道支护同时进行。在工作面21回撤通道213掘进的同时，对其靠近大巷24的侧帮进行防渗施工，在工作面21回采结束后封堵巷道211、212（即在图2中的空白区214、215处封堵巷道）。
在工作面22右侧的巷道222掘进的同时对其侧帮进行防渗施工，与巷道支护同时进行。在工作面22回撤通道223掘进的同时，对其靠近大巷24的侧帮进行防渗施工，在工作面22回采结束后封堵巷道221、222（即在图2中空白区224、225处封堵巷道）。最终形成由两个相邻工作面21、22组成的具有防渗墙25的地下水库2。在该实施例中，所有防渗施工的水泥护壁层厚约100mm，所采用的防渗工程布为一布一膜型，其单位面积质量1200g/m2,膜厚1mm，幅条4m，其朝向工作面的一侧为布表面，采用锚钉固定。所述水泥防渗层度厚度约为150mm，分两次喷涂。
Claims (6)
1.一种矿井地下水库的防渗方法，其特征在于，所述防渗方法包括以下步骤：
a、根据地质勘探资料得到矿区含水量确定地下水库的范围，所述地下水库由单个或多个相邻工作面组成；
b、对步骤a确定的地下水库两侧的巷道侧帮进行防渗施工，所述防渗施工进一步包括以下过程：
b1：在巷道侧帮上喷涂水泥，从而形成一层厚度在50-150mm之间的护壁层；
b2：在护壁层凝固后，在护壁层朝向工作面的一侧布设防渗土工布；
b3：在步骤b2中布设的防渗土工布朝向工作面的一侧喷涂水泥，以形成厚度在100-200mm的水泥防渗层；
c、对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工，具体过程与步骤b中所包含的步骤b1-b3相同；
d、在组成地下水库的工作面回采结束后，在完成巷道侧帮和回撤通道侧帮防渗施工的前提下封堵巷道，形成闭合的矿井地下水库。
2.如权利要求1所述的防渗方法，其特征在于，步骤b中，在对待采工作面进行巷道掘进时，对巷道侧帮进行防渗施工。
3.如权利要求1所述的防渗方法，其特征在于，步骤c中，在对待采工作面的回撤通道进行掘进时，对回撤通道靠近大巷的侧帮进行防渗施工。
4.如权利要求1所述的防渗方法，其特征在于，步骤b、c中，所述防渗土工布在布设到护壁层上时，朝向工作面的一侧为布表面。
5.如权利要求1所述的防渗方法，其特征在于，步骤b、c中，使用锚钉或锚索将防渗土工布紧固在水泥护壁层上，紧固后所述锚钉或锚索具有突出在防渗土工布之外的一端。
6.如权利要求1所述的防渗方法，其特征在于，步骤b、c中，所述防渗土工布从下到上布满巷道或回撤通道侧帮1/2-3/4的高度。
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