CN109594529A - 一种地下水库快速围坝装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水库快速围坝装置，包括顶板、梯形坝体和人工坝体，顶板的底部设有梯形坝体，梯形坝体的底部设有人工坝体，人工坝体由坝体模块a、b组装而成，坝体模块a、b的四条平行边上均设有1/4圆柱体形的导水渠，坝体模块b前侧中部设有一条滑行轴，梯形坝体上面的边倾角与顶板挑顶的角度一致，均为4°～7°，梯形坝体底端设有供滑行轴滑动的滑行通道；本发明还公开了一种地下水库快速围坝方法，极大降低了水库的建设和排水成本，也降低建造水库的周期和成本。

Description

一种地下水库快速围坝装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及地下水库建设领域，具体涉及一种地下水库快速围坝装置及其制造方法。

背景技术

在煤矿开采中，将地下水资源进行储存，构建煤矿地下水库，通过抽水管道在未来实现应用，特别对于西部缺水地区有重要意义。

目前地面水库安全监控技术完善，包括各种坝体监测技术标准和规程，如大坝安全自动监测系统设备技术条件、混凝土坝和土石坝安全监测技术规范、水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程等，此外水利部还制定了若干安全管理法规，有效地保障了地面水库的运行安全。但地下水库无法做到地面那样，同时井下水库更是容不得出现突水等故障，因此煤矿地下水库的人工坝体十分重要，目前的人工坝体所有的方法都是在井下利用砂石堆砌，人工坝体从开始建造到使用的时间达1-2个月，极大提高了水库的建设和排水成本；又由于井下巷道环境不稳定的影响，大型施工装备不能运送到井下，同时由于操作空间狭小，也不可能为大型施工装备提供使用空间，目前煤矿地下水库隔水材料多半采用砖块，砂石和鹅卵石堆砌，再辅之以混凝土喷浆等二次隔水操作，如此一来建造坝体的速度慢，隔水性能差以及坝体顶部隔水效果不佳等弊端都显示出来；快速围坝能带来巨大的经济效益和安全保障。申请号为CN201711223082.6的发明专利公开了一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，该发明提高了连接强度及稳定性，还简化了施工工艺，但存在在井下巷道环境狭小建造地下水库人工坝体难，地下水库人工坝体的隔水效果和密封性能以及建筑时间长的问题。针对以上难题，提出种地下水库快速围坝装置和方法，以解决现有技术存在的问题和不足。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种地下水库快速围坝装置及其制造方法。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种地下水库快速围坝装置，包括顶板、梯形坝体和人工坝体，所述顶板的底部设有所述梯形坝体，所述梯形坝体的底部设有所述人工坝体，所述人工坝体由坝体模块a、b组装而成，所述坝体模块a、 b的四条平行边上均设有1/4圆柱体形的导水渠，所述坝体模块b前侧中部设有一条滑行轴；所述梯形坝体上面的边倾角与所述顶板挑顶的角度一致，均为4°～7°，所述梯形坝体的底端设有供所述滑行轴滑动的滑行通道。

优选的，所述坝体模块a、b包括泡沫砖和混凝土制成；所述混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.4～0.5： 1～2：2.5～3.0：0.15～0.20混合组成。

优选的所述混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.45：1.5：2.9：0.17混合组成

优选的，所述坝体模块a、b制备方法为：首先铺设模具底座，然后将模具中框固定在模具底座正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部，高压加压，震荡，加压到模具上部板状物到2标注线为止，然后提升模具上部，然后抽掉模具中框，养护28d，即为成型坝体模块。

使用所述地下水库快速围坝装置的围坝方法为：首先安装所述坝体模块a、b，第一列所述坝体模块a中和其他列的所述模块a的摆放角度相垂直，第一行首尾安装所述坝体模块a，其它行安装所述坝体模块b，其次将梯形坝体底部的滑行通道通过滑行轴滑动安装，将梯形坝体缓慢的往左压，直到梯形坝体顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从所述坝体模块a、b外侧的导水渠口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板，最后整体喷浆，完善防渗措施。

优选的，所述浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为20～30：10～20：5～15：0.5～1.5混合组成；其中所述普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，所述水玻璃浓度为35波美度

优选的，所述浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为25：15：10：1混合组成。

优选的，所述注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明解决了将大型施工装备运送到井下情况，解决了在井下巷道环境狭小内可快速建造地下水库人工坝体的问题，建造的坝体的速度快、隔水性能好、坝体顶部隔水效果好；

(2)本发明的装置可在井下快速组装，不仅为快速围坝能带来巨大的经济效益和安全保障，还提高了坝体的隔水效果和密封性能，有效的缩短了地下水库人工坝体的建造时间，极大降低了水库的建设和排水成本，也降低建造水库的周期和成本。

附图说明

图1：为本发明的结构示意图；

图2：为梯形坝体底部示意图；

图3：为梯形坝体侧视图；

图4：为人工坝体顶部示意图；

图5：为人工坝体侧视图；

图6：为坝体模块a，b的结构示意图；

图7：为坝体模块b的模具底座、中框、上部的结构示意图；

图8：为坝体模块a的模具底座、中框、上部的结构示意图。

图中：1、顶板，2、梯形坝体，21、滑行通道，3、人工坝体，31、模块a，311、导水渠，32、模块b，321、滑行轴，4、模具底座 b，5、模具中框b，6、模具上部b，7、模具底座a，8、模具中框a， 9、模具上部a。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种地下水库快速围坝装置，如图1～7所示，包括顶板1、梯形坝体2和人工坝体3，顶板1底部设有梯形坝体，梯形坝体下底为 650mm，上底为300mm，高为4000mm，厚度为500mm的梯形坝体 2，梯形坝体2底部设有人工坝体3，人工坝体3由坝体模块a 31、b 32组装而成，其中坝体模块a 31尺寸为长宽高500*500*500mm，坝体模块a 31、b 32的四条平行边上均设有半径为20mm的1/4圆柱体形的导水渠311，导水渠311长度为500mm，坝体模块b 32前侧中部设有一条滑行轴滑行轴321的半径为100mm；梯形坝体2上面的边倾角与顶板1挑顶的角度一致，均为5°，梯形坝体2底端设有供滑行轴321滑动的滑行通道21。

较佳的，坝体模块a 31、b 32通过内部轻质的泡沫砖和外部的混凝土包裹层组成，内部轻质的泡沫砖由传统的泡沫砖制作工艺制作，唯一的区别在于尺寸与常规不同，尺寸为：300*300*300mm，优点在于大大降低模块的重量，有良好的抗压性能，遇水不开裂、使用寿命长；外部的混凝土包裹层由泡沫砖在模具内，通过混凝土加压制作而成，模具分为模具底座，模具中框和模具上部三个部分，三者与坝体模块的尺寸的区别在于模具中框高度为800mm，模具上有3条标注线，1标注线、2标注线和3标注线，3标注线高度100mm，2标注线高度500，3标注线高度520mm；混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.45：1.5：2.9：0.17混合组成。

较佳的，坝体模块a制备方法为：首先铺设模具底座a 7，然后将模具中框a 8固定在模具底座a 7正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部a 9，高压加压，震荡，加压到模具上部a板状物到2标注线为止，然后提升模具上部a 9，然后抽掉模具中框a 8，养护28d，即为成型坝体模块；坝体模块b制备方法与坝体模块a制备方法相同。

一种地下水库快速围坝装置的制备方法包括：首先安装坝体模块 a 31、b 32，第一列坝体模块a 31中和其他列的坝体模块a 31的摆放角度相垂直，第一行首尾安装坝体模块a 31，其它行安装坝体模块b 32；其次将梯形坝体2底部的滑行通道21通过滑行轴321滑动安装，将梯形坝体2缓慢的往左压，直到梯形坝体2顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从坝体模块a 31、b 32外侧的导水渠311口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板1；最后整体喷浆，完善防渗措施。

较佳的，浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为25：15：10：1混合组成；其中普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，水玻璃浓度为35波美度。

较佳的，注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。

实施例2：

一种地下水库快速围坝装置，如图1～7所示，包括顶板1、梯形坝体2和人工坝体3，顶板1底部设有梯形坝体，梯形坝体下底为 650mm，上底为300mm，高为4000mm，厚度为800mm的梯形坝体 2，梯形坝体2底部设有人工坝体3，人工坝体3由坝体模块a 31、b 32组装而成，其中坝体模块a 31尺寸为长宽高800*800*800mm，坝体模块a 31、b 32的四条平行边上均设有半径为32mm的1/4圆柱体形的导水渠311，导水渠311长度为800mm，坝体模块b 32前侧中部设有一条滑行轴滑行轴321的半径为140mm；梯形坝体2上面的边倾角与顶板1挑顶的角度一致，均为5°，梯形坝体2底端设有供滑行轴321滑动的滑行通道21。

较佳的，坝体模块a 31、b 32通过内部轻质的泡沫砖和外部的混凝土包裹层组成，内部轻质的泡沫砖由传统的泡沫砖制作工艺制作，唯一的区别在于尺寸与常规不同，尺寸为：480*480*480mm，优点在于大大降低模块的重量，有良好的抗压性能，遇水不开裂、使用寿命长；外部的混凝土包裹层由泡沫砖在模具内，通过混凝土加压制作而成，模具分为模具底座，模具中框和模具上部三个部分，三者与坝体模块的尺寸的区别在于模具中框高度为1280mm，模具上有3条标注线，1标注线、2标注线和3标注线，3标注线高度140mm，2标注线高度800，3标注线高度824mm；混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.45：1.5：2.9：0.17混合组成。

较佳的，坝体模块a制备方法为：首先铺设模具底座a 7，然后将模具中框a 8固定在模具底座a 7正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部a 9，高压加压，震荡，加压到模具上部a板状物到2标注线为止，然后提升模具上部a 9，然后抽掉模具中框a 8，养护28d，即为成型坝体模块；坝体模块b制备方法与坝体模块a制备方法相同。

一种地下水库快速围坝装置的制备方法包括：首先安装坝体模块 a 31、b 32，第一列坝体模块a 31中和其他列的坝体模块a 31的摆放角度相垂直，第一行首尾安装坝体模块a 31，其它行安装坝体模块b 32；其次将梯形坝体2底部的滑行通道21通过滑行轴321滑动安装，将梯形坝体2缓慢的往左压，直到梯形坝体2顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从坝体模块a 31、b 32外侧的导水渠311口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板1；最后整体喷浆，完善防渗措施。

较佳的，浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为25：15：10：1混合组成；其中普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，水玻璃浓度为35波美度。

较佳的，注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。

实施例3：

一种地下水库快速围坝装置，如图1～7所示，包括顶板1、梯形坝体2和人工坝体3，顶板1底部设有梯形坝体，梯形坝体下底为 650mm，上底为300mm，高为4000mm，厚度为500mm的梯形坝体 2，梯形坝体2底部设有人工坝体3，人工坝体3由坝体模块a 31、b 32组装而成，其中坝体模块a 31尺寸为长宽高500*500*500mm，坝体模块a 31、b 32的四条平行边上均设有半径为20mm的1/4圆柱体形的导水渠311，导水渠311长度为500mm，坝体模块b 32前侧中部设有一条滑行轴滑行轴321的半径为100mm；梯形坝体2上面的边倾角与顶板1挑顶的角度一致，均为4°，梯形坝体2底端设有供滑行轴321滑动的滑行通道21。

较佳的，坝体模块a 31、b 32通过内部轻质的泡沫砖和外部的混凝土包裹层组成，内部轻质的泡沫砖由传统的泡沫砖制作工艺制作，唯一的区别在于尺寸与常规不同，尺寸为：300*300*300mm，优点在于大大降低模块的重量，有良好的抗压性能，遇水不开裂、使用寿命长；外部的混凝土包裹层由泡沫砖在模具内，通过混凝土加压制作而成，模具分为模具底座，模具中框和模具上部三个部分，三者与坝体模块的尺寸的区别在于模具中框高度为800mm，模具上有3条标注线，1标注线、2标注线和3标注线，3标注线高度100mm，2标注线高度500，3标注线高度520mm；混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.4：2：2.5：0.15混合组成。

较佳的，坝体模块a制备方法为：首先铺设模具底座a 7，然后将模具中框a 8固定在模具底座a 7正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部a 9，高压加压，震荡，加压到模具上部a板状物到2标注线为止，然后提升模具上部a 9，然后抽掉模具中框a 8，养护28d，即为成型坝体模块；坝体模块b制备方法与坝体模块a制备方法相同。

一种地下水库快速围坝装置的制备方法包括：首先安装坝体模块 a 31、b 32，第一列坝体模块a 31中和其他列的坝体模块a 31的摆放角度相垂直，第一行首尾安装坝体模块a 31，其它行安装坝体模块b 32；其次将梯形坝体2底部的滑行通道21通过滑行轴321滑动安装，将梯形坝体2缓慢的往左压，直到梯形坝体2顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从坝体模块a 31、b 32外侧的导水渠311口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板1；最后整体喷浆，完善防渗措施。

较佳的，浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为20：15：5：0.5混合组成；其中普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，水玻璃浓度为35波美度。

较佳的，注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。

实施例4：

一种地下水库快速围坝装置，如图1～7所示，包括顶板1、梯形坝体2和人工坝体3，顶板1底部设有梯形坝体，梯形坝体下底为 650mm，上底为300mm，高为4000mm，厚度为500mm的梯形坝体2，梯形坝体2底部设有人工坝体3，人工坝体3由坝体模块a 31、b 32组装而成，其中坝体模块a 31尺寸为长宽高500*500*500mm，坝体模块a 31、b 32的四条平行边上均设有半径为20mm的1/4圆柱体形的导水渠311，导水渠311长度为500mm，坝体模块b 32前侧中部设有一条滑行轴滑行轴321的半径为100mm；梯形坝体2上面的边倾角与顶板1挑顶的角度一致，均为7°，梯形坝体2底端设有供滑行轴321滑动的滑行通道21。

较佳的，坝体模块a 31、b 32通过内部轻质的泡沫砖和外部的混凝土包裹层组成，内部轻质的泡沫砖由传统的泡沫砖制作工艺制作，唯一的区别在于尺寸与常规不同，尺寸为：300*300*300mm，优点在于大大降低模块的重量，有良好的抗压性能，遇水不开裂、使用寿命长；外部的混凝土包裹层由泡沫砖在模具内，通过混凝土加压制作而成，模具分为模具底座，模具中框和模具上部三个部分，三者与坝体模块的尺寸的区别在于模具中框高度为800mm，模具上有3条标注线，1标注线、2标注线和3标注线，3标注线高度100mm，2标注线高度500，3标注线高度520mm；混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.5：1.5：3.0：0.20混合组成。

较佳的，坝体模块a制备方法为：首先铺设模具底座a 7，然后将模具中框a 8固定在模具底座a 7正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部a 9，高压加压，震荡，加压到模具上部a板状物到2标注线为止，然后提升模具上部a 9，然后抽掉模具中框a 8，养护28d，即为成型坝体模块；坝体模块b制备方法与坝体模块a制备方法相同。

一种地下水库快速围坝装置的制备方法包括：首先安装坝体模块 a 31、b 32，第一列坝体模块a 31中和其他列的坝体模块a 31的摆放角度相垂直，第一行首尾安装坝体模块a 31，其它行安装坝体模块b 32；其次将梯形坝体2的底部的滑行通道21通过滑行轴321滑动安装，将梯形坝体2缓慢的往左压，直到梯形坝体2的顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从坝体模块a 31、b 32外侧的导水渠 311口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板1；最后整体喷浆，完善防渗措施。

较佳的，浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为25：20：15：1.5混合组成；其中普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，水玻璃浓度为35波美度。

较佳的，注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。

综合上述，本发明提供的地下水库快速围坝装置和方法，可快速建造地下水库人工坝体，降低建造水库的周期和成本；提高坝体的密封性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种地下水库快速围坝装置，包括顶板、梯形坝体和人工坝体，其特征在于，所述顶板底部的设有所述梯形坝体，所述梯形坝体的底部设有所述人工坝体，所述人工坝体由坝体模块a、b组装而成，所述坝体模块a、b的四条平行边上均设有1/4圆柱体形的导水渠，所述坝体模块b前侧中部设有一条滑行轴，所述梯形坝体上面的边倾角与所述顶板的挑顶的角度一致，均为4°～7°，所述梯形坝体底端设有供所述滑行轴滑动的滑行通道。

2.根据权利1所述的地下水库快速围坝装置，其特征在于，所述坝体模块a、b包括泡沫砖和混凝土制成；所述混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.4～0.5：1～2：2.5～3.0：0.15～0.20混合组成。

3.根据权利2所述的地下水库快速围坝装置，其特征在于，所述混凝土材料质量配比为水泥：水：砂：碎石：无机铝盐防水剂＝1：0.45：1.5：2.9：0.17混合组成。

4.根据权利2所述的地下水库快速围坝装置，其特征在于，所述坝体模块a、b制备方法为：首先铺设模具底座a、b，然后将模具中框a、b固定在模具底座a、b正上方，倒入制作包裹层的混凝土，倒入到3标注线为止，在中间位置放入泡沫砖，然后继续添加制作包裹层的混凝土，添加到1标注线为止，然后安装模具上部a、b，高压加压，震荡，加压到模具上部a、b板状物到2标注线为止，然后提升模具上部a、b，然后抽掉模具中框a、b，养护28d，即为成型坝体模块a、b。

5.一种如权利1-4任一所述的地下水库快速围坝装置的制造方法，其特征在于，首先安装所述坝体模块a、b，第一列所述坝体模块a中和其他列的所述坝体模块a的摆放角度相垂直，第一行首尾安装所述坝体模块a，其它行安装所述坝体模块b；其次将梯形坝体底部的滑行通道通过滑行轴滑动安装，将梯形坝体缓慢的往左压，直到梯形坝体顶部与顶板完全契合为止后，再通过高压注浆从所述坝体模块a、b外侧的导水渠口进行注入浆液，固定住整个坝体，密封顶板；最后整体喷浆，完善防渗措施。

6.根据权利5所述的围坝装置的制造方法，其特征在于，所述浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为20～30：10～20：5～15：0.5～1.5混合组成。

7.根据权利6所述的围坝装置的制造方法，其特征在于，所述浆液由丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃、石灰按照质量比分别为25：15：10：1混合组成；其中所述普逋硅酸盐水泥模数小于2.2，所述水玻璃浓度为35波美度。

8.根据权利6所述的围坝装置的制造方法，其特征在于，所述注浆采用高压持续注浆，注浆压力为4MPa，浆液注浆速度降低到最大速度的20％时，即结束注浆。