CN107701231A - 一种集约化整体结构井下水仓系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集约化整体结构井下水仓系统及其施工方法，属于地下采矿领域。针对现有技术中存在的井下水仓分项工程独立结构基建工程量较大、施工周期较长、投资及维护费用均较高的问题，本发明提供了一种集约化整体结构井下水仓系统及其施工方法。设置有中央水泵房和若干水仓，中央水泵房设置有水泵房配水巷，水泵房配水巷内设置有若干个配水井；所有沉淀池及所有水仓仅有一个沉淀池下山连接，沉淀池下山与清理联络道连接，清理联络道与进水巷并列设置，进水巷设置有进水总沟，进水总沟分别通过支沟与沉淀池联通。它可以实现井下水仓施工投资少、工期短、工程量小、施工简单、清理及生产维护成本低等集约化效果。
Description
技术领域
本发明涉及地下采矿领域，更具体地说，涉及一种集约化整体结构井下水仓系统及其施工方法。
背景技术
地采矿山井下水仓分项工程至少由2个沉淀池、1条清理联道、2个独立主水仓、1条配水仓及数条与水泵配套的配水小井组成。传统设计工艺每个沉淀池、每条主水仓为独立单体结构，通过清理联络道分别设计独立的联络下山，以方便掘砌施工及维护清理等设备运行。但是传统设计工艺的缺点如下：基建工程量较大、施工周期较长、投资及维护费用均较高。
中国专利申请，申请号200920275809.X，公开日2010年9月1日，公开了一种煤矿井下大面积盘区水仓，解决了现有水仓容积小且清理困难的问题。煤矿井下大面积盘区水仓，包括在煤柱较大的两巷道之间开有巷道，巷道底面设为n个坡面，各坡面底端部设有外挡墙，外挡墙的内侧均设有透水墙，各坡面顶端部设有横川。此实用新型通过开设底面带有坡度的巷道作为水仓，不仅增大了水仓的容积，而且铲车通过横川进入坡面的顶端清理煤泥，有效地解决了水仓煤泥清理困难的问题，而且采用机掘施工巷道比传统的通过放炮施工方式具有速度快、安全系数高的优点，而且减轻了工人的劳动强度,实现快速机械化清理水仓，保证了井下大面积盘区的排水畅通，为抽放及采掘生产提供了有力的支持。但是此方案没有解决多个水仓施工量大的问题。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的井下水仓分项工程独立结构基建工程量较大、施工周期较长、投资及维护费用均较高的问题，本发明提供了一种集约化整体结构井下水仓系统及其施工方法。它可以实现井下水仓施工投资少、工期短、占地小、工程量小、施工简单、清理及生产维护成本低等集约化效果。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种集约化整体结构井下水仓系统，设置有中央水泵房和若干水仓，中央水泵房设置有水泵房配水巷，水泵房配水巷内设置有若干个配水井，若干个水仓的一端与分别通过对应的配水闸门联通水泵房配水巷；水仓另一端与沉淀池联通，同一系列的水仓与沉淀池之间设置有半密封溢水幕墙，即半密封溢水幕墙在同一套水仓和沉淀池之间设置；水仓与水仓间通过全密封隔水幕墙隔断；所有沉淀池、水仓为全贯通的整体掘支结构，并通过隔水幕墙隔断为独立功能区；其中只有一条沉淀池须与沉淀池下山连接，沉淀池下山与进水巷连接，无下山的沉淀池与清理联络道连接，清理联络道与进水巷连接，连接进水巷设置有进水总沟，清理联络道设置有进水支沟，进水总沟分别通过支沟与沉淀池联通。
更进一步的，相邻两个水仓之间设置有水仓联道，水仓联道之间设置全密封隔水幕墙。用于工程施工通道，采用全密封隔水幕墙隔断，使得各个水仓形成各自独立的功能单元。同一组沉淀池与水仓之间完全贯通后，设置隔断功能的半密封溢水幕墙，所有水仓无下山，相邻两个或两个以上沉淀池仅一条沉淀池设置沉淀池下山。
更进一步的，所述的沉淀池下山上设置有人行踏步，便于后期检修。
更进一步的，所述的沉淀池中设置有淤泥收集小井。
更进一步的，所述的沉淀池上设置有吊桥。后期直接使用吊桥进行检查维修。
更进一步的，所述的吊桥通过连接立柱和锚杆刚性连接至沉淀池拱顶。行走方便，避免阻挡。
更进一步的，所述的半密封溢水幕墙下半部分为钢筋砼，底部设置有闸板。结构简单，减少了后期的维护量。
更进一步的，所述的半密封溢水幕墙钢筋砼上部设置有溢水槽。满足沉淀池溢水直接进入主水仓。
更进一步的，溢水槽截面设置有滤网，保障漂浮杂物不进入主水仓。
一种集约化整体结构井下水仓系统的施工方法，步骤如下：
进水巷掘支→清理联络道掘支→沉淀池下山掘支→第二沉淀池掘支→第二水仓掘支→水泵房配水巷掘支→配水井掘支→配水闸门浇筑→水仓联道掘支→第一水仓掘支→第一沉淀池掘支→第一淤泥收集小井掘支→第一半密封溢水幕墙浇筑→第一沉淀池吊桥安装→全密封隔水幕墙浇筑→第二半密封溢水幕墙浇筑→第二沉淀池吊桥安装→淤泥收集小井掘支→沉淀池下山人行踏步砌筑→验收投产。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)采用本方案，可以在不影响沉淀池及主水仓有效容积的前提下，可将2个及2个以上的沉淀池、主水仓及配套的联络下山合并为1套集约化整体结构，整体结构综合设计、综合施工、综合维护，降低基建工程量，节省投资，方便水生产及维护；
(2)本方案在进行构建时候，原有的设计中，水仓、沉淀池、都需要制造下山来进行施工和维护，清理联络巷需要独立设置，水仓也需要独立设置淤泥收集小井，由于本方案的整体机构的设计，在2条水仓设计的情况下，土建施工可减少沉淀池与水仓之间清理联络巷1条、沉淀池下山至少1条、水仓下山至少2条、水仓淤泥收集小井至少2条，折算工程量约1700m3，可节省工程投资95万元，如果多余两条，节约的成本更多；
(3)基建施工简便：仅需1套采掘设备掘进+0.00～-3.50m下山后，所有沉淀池、水仓掘砌工程可采用平巷施工，工期短、效率高；
(4)排水能力好：在同等防排水能力下，集约化整体结构井下水仓占地面积小，为排水系统所在井底车场的平面布置节省了空间，提供了减小井底车场基建工程量的优化可能性；
(5)集约化整体结构井下水仓淤泥清理工作简便，沉淀池及主水仓共用淤泥收集小井，提升半密封溢水幕墙的闸板后，水仓淤泥可自流返回沉淀池，可采用渣浆泵集中排泥，降低清理水仓成本。
(6)本方案可依托国产采掘设备进行机械化施工，工艺简单，安全可靠，可应用于地下矿山井下排水系统的沉淀池及主水仓土建工程的设计及施工，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明井下水仓平面布置示意图；
图2为本发明沉淀池断面示意图。
图中标号说明：
1、中央水泵房；2、水泵房配水巷；3、配水井；4、配水闸门；5、水仓；6、半密封溢水幕墙；601、溢水槽；602、吊桥；603、连接立柱；604、锚杆；605、闸板；7、沉淀池；701、淤泥收集小井；8、清理联络道；9、全密封隔水幕墙；10、沉淀池下山；11、人行踏步；12、进水巷；13、进水总沟；14、支沟；15、预留排水系统。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
如图1、2所示，本方案的一种“集约化整体结构井下水仓设计”可以针对井下水仓分项工程独立结构基建工程量较大、施工周期较长、投资及维护费用均较高的问题进行有效完善的解决。按照安全规程规定，井下水仓必须具有大于等于2套独立的水仓及沉淀池及数条配水小井，本方案将水仓分部工程中若干个分项工程创新设计为整体结构，达到优质、高效、节省、方便的实际效果；
一种集约化整体结构井下水仓系统，设置有中央水泵房1，和若干水仓5，中央水泵房1设置有水泵房配水巷2，水泵房配水巷2内设置有若干个配水井3，若干个水仓5的一端与分别通过对应的配水闸门4联通水泵房配水巷2，水仓5另一端与沉淀池7联通，水仓5与沉淀池7之间设置有半密封溢水幕墙6；每条水仓5及其对应的沉淀池7之间，采用半密封溢水幕墙隔断，形成各自功能单元；所述的半密封溢水幕墙6下半部分为钢筋砼，底部设置有闸板605。闸板与素砼框架的结合部可以挂网式喷射混凝土进行封闭，便于可能需要的维修维护。沉淀池7中设置有淤泥收集小井701。水仓5和沉淀池7公用一个淤泥收集小井701，减少了淤泥收集小井701的工程量。
每一条沉淀池7都与沉淀池下山10连接，沉淀池下山10与清理联络道8连接，清理联络道8与进水巷12并列设置，进水巷12设置有进水总沟13，进水总沟13分别通过支沟14与沉淀池7联通。水仓5及沉淀池7共用1条下山，用于工程施工通道；沉淀池7设计采用半圆拱断面，拱顶内设检查吊桥602，采用锚杆刚性悬挂，锚杆间距，吊桥主体及锚杆604、连接立柱603等推荐采用防腐阻燃材质，如玻璃钢或PVC类；水仓5上部也可设置有相同设计的吊桥602。由于半密封溢水幕墙6，吊桥602的设置，可以减少单独的水仓下山以及沉淀池7不必要的巷道。
相邻两个水仓5之间设置有水仓联道，用于工程施工通道；按整体水仓5的施工顺序，在接点期间采用全密封隔水幕墙9隔断，形成各自独立的功能单元；施工的时候方便快捷，
具体施工时候，沉淀池支护型式推荐墙部、拱顶采用素喷砼及以上支护；水仓支护型式推荐全断面采用素喷砼及以上支护，底板应采用200mmC20砼，以减少水仓水质浑浊，影响水泵寿命；水仓型式推荐半没入式，以提高工程利用率。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，更好的，所述的沉淀池下山10上设置有人行踏步11。方便人员进行后期的施工和维护。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，更好的，所述的半密封溢水幕墙6钢筋砼上部设置有溢水槽601。满足沉淀池7溢水直接进入主水仓5，保证沉淀池7的水量不会超过限度，也保证了吊桥602的安全。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，更好的，溢水槽601截面设置有滤网。保障漂浮杂物不进入主水仓5，保证了水仓5的洁净，减少故障。
实施例5
本方案为地采矿山主排水系统提供一种集约化整体结构水仓设计工艺方法，大幅度减少沉淀池及主水仓联络下山的基建工程量，方便使用、维护及淤泥清理工作。先针对具体的排水系统，设计以2条水仓为例，范例如下：采用实施例1方案进行实施，具体设置如下参数：
一、沉淀池有效深度≥2.5米，主水仓有效深度≥2.5～3.5米；进水沟及主水仓溢水槽口断面大小根据矿坑水量设置；进水沟入沉淀池处设置滤网，并保持常态化清理；
二、沉淀池、主水仓、联络下山等工程巷道宽度3.4≤B≤6.0m，高度3.2≤B≤4.5m，下山坡度≤1:8，以满足机械化设备作业；沉淀池巷道采用半圆拱，以满足检查吊桥敷设及生产作业空间；其它巷道可采用三心拱；
三、穿爆工艺采用光面爆破、一次成巷、孔内半秒微差孔外电雷管起爆网络；
四、工程区周边围岩无风化、泥化特征时，支护工艺采用全断面素喷C15混凝土支护，厚度50～80mm；工程区周边围岩有风化、泥化特征时，支护工艺推荐全断面采用素喷C25混凝土支护，厚度100～150mm；工程区周边围岩裂隙节理发育时，需补充锚喷或锚网喷支护；
五、沉淀池及主水仓清理需泵吸工艺，泥浆可在场外自然滤干或机械化滤干，滤干后清理出坑；
六、全密封隔水幕墙采用“钢筋砼+闸板”结构，闸板与素砼框架结合部采用挂网式喷射混凝土封闭，便于可能需要的维修维护；
七、半密封溢水幕墙采用“钢筋砼+PVC闸板”结构，减少维护量；闸板上口预留溢水槽口，满足沉淀池溢水直接进入主水仓；槽口处螺栓固结滤网，保障漂浮杂物不进入主水仓；
八、沉淀池中心线拱部敷设悬挂式钢性吊桥，便于人员检查维修溢水槽口、处理漂浮杂物；
九、闸板、锚杆、滤网、吊桥等材料选用耐腐蚀非金属材质(阻燃型PVC或玻璃钢材质)；保证使用年限的长久。
在上述2条的基础上，还可以可应用于3条及以上的水仓，在水仓相邻位置，设计预留排水系统15，规划进行设计，可以直接通过水仓联道进行第3条或者以上的水仓施工，方便扩容。
实施例6
一种集约化整体结构井下水仓系统的施工方法，步骤如下：
进水巷12掘支→清理联络道8掘支→沉淀池下山10掘支→第二沉淀池掘支→第二水仓掘支→水泵房配水巷2掘支→配水井3掘支→配水闸门4浇筑→两端水仓联道掘支→第一水仓5掘支→第一沉淀池7掘支→第一淤泥收集小井701掘支→第一半密封溢水幕墙6浇筑→第一沉淀池吊桥602安装→全密封隔水幕墙9浇筑→第二半密封溢水幕墙9浇筑→第二沉淀池吊桥602安装→淤泥收集小井701掘支→沉淀池下山人行踏步11砌筑→验收投产。规划设计时，预留排水系统第三系列沉淀池及水仓扩容空间15，可以直接通过新增水仓联道进行第3条或者以上的水仓及沉淀池施工。
本方案为地采矿山主排水系统提供一种集约化整体结构水仓设计及施工方法，大幅度减少沉淀池及主水仓联络下山的基建工程量，方便使用、维护及淤泥清理工作。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其它元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：设置有中央水泵房(1)和若干水仓(5)，中央水泵房(1)设置有水泵房配水巷(2)，水泵房配水巷(2)内设置有若干个配水井(3)，若干个水仓(5)的一端与分别通过对应的配水闸门(4)联通水泵房配水巷(2)，水仓(5)另一端与沉淀池(7)联通，同一系列的水仓(5)与沉淀池(7)之间设置有半密封溢水幕墙(6)，其中一条沉淀池(7)设置沉淀池下山(10)，沉淀池下山(10)与进水巷(12)连接，无下山的沉淀池(7)与清理联络道(8)连接，清理联络道(8)与进水巷(12)连接，进水巷(12)设置有进水总沟(13)，进水总沟(13)分别通过支沟(14)与沉淀池(7)联通。
2.根据权利要求1所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：相邻两个水仓(5)之间设置有水仓联道，水仓联道中设置全密封隔水幕墙(9)。
3.根据权利要求1所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的沉淀池下山(10)上设置有人行踏步(11)。
4.根据权利要求1或2所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的沉淀池(7)中设置有淤泥收集小井(701)。
5.根据权利要求4所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的沉淀池(7)上设置有吊桥(602)。
6.根据权利要求5所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的吊桥(602)通过连接立柱(603)和锚杆(604)刚性连接至沉淀池(7)拱顶。
7.根据权利要求1所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的半密封溢水幕墙(6)下半部分为钢筋砼，底部设置有闸板(605)。
8.根据权利要求7所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：所述的半密封溢水幕墙(6)钢筋砼上部设置有溢水槽(601)。
9.根据权利要求8所述的一种集约化整体结构井下水仓系统，其特征在于：溢水槽(601)截面设置有滤网。
10.一种集约化整体结构井下水仓系统的施工方法，步骤如下：
进水巷(12)掘支→清理联络道(8)掘支→沉淀池下山(10)掘支→第二沉淀池掘支→第二水仓掘支→水泵房配水巷(2)掘支→配水井(3)掘支→配水闸门(4)浇筑→水仓联道掘支→第一水仓(5)掘支→第一沉淀池(7)掘支→第一淤泥收集小井(701)掘支→第一半密封溢水幕墙(6)浇筑→第一沉淀池吊桥(602)安装→全密封隔水幕墙(9)浇筑→第二半密封溢水幕墙(9)浇筑→第二沉淀池吊桥(602)安装→淤泥收集小井(701)掘支→沉淀池下山人行踏步(11)砌筑→验收投产。
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2017
- 2017-11-17 CN CN201711143848.XA patent/CN107701231B/zh active Active
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