CN105507950B - 拱形缓冲墙防水密闭结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿巷道内的密闭，具体为拱形缓冲墙防水密闭结构，包括密闭里墙和密闭外墙，密闭里墙和密闭外墙的墙厚都为2m，密闭里墙和密闭外墙内横竖分别均匀布置若干工字钢，并在横竖工字钢交叉点固定连接，密闭里墙和密闭外墙之间充填3m厚粉煤灰，密闭里墙内侧构筑缓冲墙，缓冲墙包括和密闭里墙紧贴的拱形墙，拱形墙端部向里延伸形成长度为3m的分体墙，密闭外墙外侧0.5m处构筑厚0.5m、高1.5m的挡水墙，挡水墙距离底板1.2m处留设有若干排水管，外墙距离顶板0.3m处留设注射孔，用于为密闭中间墙体充填粉煤灰，密闭内还插入有观测管，且在密闭距底板0.6m处设置反水管。本发明相比楔形密闭以及液压技术在防水密闭上的使用，使用效果显著，并能有效治理水患问题。

Description

拱形缓冲墙防水密闭结构
技术领域
本发明涉及煤矿巷道内的密闭，具体为拱形缓冲墙防水密闭结构。
背景技术
煤矿在生产过程中，在不容许风流通过和不需要通行的巷道必须构筑永久密闭，以便于提高矿井风量利用率、增加生产过程中的安全系数、增强矿井抗灾能力。但由于密闭封闭区域可能存在水患、火情、围岩压力大等不稳定因素，因此在的特殊地点构筑密闭时需对密闭进行加固处理，以防止密闭损坏发生矿井灾害事故，造成人员伤亡和经济损失。由于过去采空区构筑的密闭厚度、规格不详，其外围构筑的密闭均为防火密闭，并未考虑水灾隐患。煤矿上有时会发生采空区密闭涌水量突然增大事故，因此为防止采空区密闭被水冲垮，必须对存在水灾隐患的区域重新构筑防水密闭。由于目前防水密闭并无相关明确规定，因此，为提高抗水灾能力，防止采空区密闭被积水冲垮而发生水灾事故，需要对防水密闭进行重新设计。
发明内容
本发明为了解决现有构筑的密闭结构不能防患水灾的问题，提供了拱形缓冲墙防水密闭结构。
本发明是采用如下的技术方案实现的：拱形缓冲墙防水密闭结构，包括密闭里墙和密闭外墙，密闭里墙和密闭外墙的墙厚都为2m，密闭里墙和密闭外墙内横竖分别均匀布置若干工字钢，并在横竖工字钢交叉点固定连接，密闭里墙和密闭外墙之间充填3m厚粉煤灰，密闭里墙内侧构筑缓冲墙，缓冲墙包括和密闭里墙紧贴的拱形墙，拱形墙端部向里延伸形成长度为3m的分体墙，密闭外墙外侧0.5m处构筑厚0.5m、高1.5m的挡水墙，挡水墙距离底板1.2m处留设有若干排水管，外墙距离顶板0.3m处留设注射孔，用于为密闭中间墙体充填粉煤灰，密闭内还插入有观测管，且在密闭距底板0.6m处设置反水管。
本发明对密闭结构进行改造，在构筑密闭里墙和外墙时，加入横竖均匀布置的工字钢，保证密闭墙体的坚固性和可靠性，进一步提高抗压强度；在密闭结构的基础上增加缓冲墙，用于在大量积水涌向密闭时，减小对密闭的冲击力，之所以选择拱形结构的缓冲墙，从力学角度分析，平面墙所受压力为全部冲击力；而对于拱形结构来说，拱形墙墙体本身所受压力为冲击力在垂直拱形墙面上的一个分力，从而减小了密闭本身所受压力，增加了密闭的抗冲击性；反水管可排放缓冲墙侧的积水，减小密闭所承受的压力。
防水密闭在水文地质条件比较复杂或受水患威胁的矿井是必不可少的防水工程。我国煤矿随着开采进度的加剧，深度的增加，大多矿井面临水患问题。在治理方法上，都采用加固密闭墙体、改变密闭结构以及液压技术的应用等方法。本发明提供的拱形缓冲墙防水密闭结构，是在楔形防水密闭的基础上进行改进，承担水压效果较楔形防水密闭更加显著。拱形缓冲墙防水密闭的构筑，相比楔形密闭以及液压技术在防水密闭上的使用，造价更低，使用效果显著，并能有效治理水患问题，为矿井安全生产创造了良好的条件，带来了一定的经济效益和社会效益，可在矿井采掘工作面中推广使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖视图。
图3为图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图中：1-密闭里墙，2-密闭外墙，3-工字钢，4-粉煤灰，5-拱形墙，6-分体墙，7-挡水墙，8-排水管，9-注射管，10-观测管，11-反水管。
具体实施方式
拱形缓冲墙防水密闭结构，包括密闭里墙1和密闭外墙2，密闭里墙1和密闭外墙2的墙厚都为2m，密闭里墙1和密闭外墙2内横竖分别均匀布置若干工字钢3，并在横竖工字钢交叉点固定连接，密闭里墙1和密闭外墙2之间充填3m厚粉煤灰4，密闭里墙1内侧构筑缓冲墙，缓冲墙包括和密闭里墙紧贴的拱形墙5，拱形墙5端部向里延伸形成长度为3m的分体墙6，密闭外墙2外侧0.5m处构筑厚0.5m、高1.5m的挡水墙7，挡水墙7距离底板1.2m处留设有若干排水管8，外墙距离顶板0.3m处留设注射管9，用于为密闭中间墙体充填粉煤灰，密闭内还插入有观测管10，且在密闭距底板0.6m处设置反水管11。
具体实施时，密闭结构施工工艺及技术要求：1）密闭必须建筑在顶底板坚硬的煤岩上，四周要掏槽，其规格为：左手帮槽深为见实煤后的0.5m，右手帮槽深为见实煤后的0.8m，底槽为见实煤后的0.2m，掏槽宽度要大于密闭厚度的0.3m，密闭与槽壁之间必须用水泥砂浆灌注严实；2）构筑密闭墙时的6根工字钢，每个交叉点都用抱箍抱紧并浇筑；3）砌墙时，必须将底槽内的浮煤清理干净，先铺一层砂浆( 砂浆要求：水泥、砂子的比例为1:3)，再砌墙基；4）砌墙时，要分层砌起，片石要相互压茬、砌齐、砌正，不得出现通缝，同时每砌一层片石，必须用水泥砂浆灌注一次，要严密不留空洞；5）抹面材料使用水泥砂浆，抹面时，要求平直、光滑不漏风，(1m长度内凸凹高差不大于10mm)，无裂缝、重缝、空缝， 在抹面的同时，密闭周边要抹有0.2m的裙边，抹面次数不得少于两次。
拱形缓冲墙密闭抗压能力计算：参照《混凝土设施设计》矿井内密闭载荷计算方法， ，式中：qmax—为最大抗压力，单位为MPa;γf—为混凝土密度，煤密度1.38t/m3，γo—为采空区水密度，γo=1 t/m3， Hw—为计算断面高度，单位为 m， HD—为计算断面距采空区积水高度，单位为m，ζ—为侧压力系数，ζ=tan(45°-α/2)，根据现场实际，可得普通密闭抗压qmax=0.45MPa，考虑拱形缓冲墙密闭拱形面的卸压能力，缓冲墙与平面密闭起始夹角α=30°计算，则拱形缓冲墙密闭最大抗压qmax=0.61MPa，由此可得拱形缓冲墙密闭能比普通密闭多承压0.16MPa,相当于1.1万m3静压水的压力。

Claims (1)

1.拱形缓冲墙防水密闭结构，其特征在于包括密闭里墙（1）和密闭外墙（2），密闭里墙（1）和密闭外墙（2）的墙厚都为2m，密闭里墙（1）和密闭外墙（2）内横竖分别均匀布置若干工字钢（3），并在横竖工字钢交叉点固定连接，密闭里墙（1）和密闭外墙（2）之间充填3m厚粉煤灰（4），密闭里墙（1）内侧构筑缓冲墙，缓冲墙包括和密闭里墙紧贴的拱形墙（5），拱形墙（5）端部向里延伸形成长度为3m的分体墙（6），密闭外墙（2）外侧0.5m处构筑厚0.5m、高1.5m的挡水墙（7），挡水墙（7）距离底板1.2m处留设有若干排水管（8），外墙距离顶板0.3m处留设注射管（9），用于为密闭中间墙体充填粉煤灰，密闭内还插入有观测管（10），且在密闭距底板0.6m处设置反水管（11）。
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