CN109763456B - 一种地下水库坝体及其构筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下水库坝体及其构筑方法，包括至少两个间隔布置的煤柱坝体；在任意相邻的两个所述煤柱坝体之间设置有人工坝体；所述人工坝体包括第三坝体、第二坝体和第一坝体，在所述第二坝体与所述巷道顶板之间形成有注浆空间；在所述第一坝体上设置有至少一个与所述注浆空间连通的第一坝体注浆孔；在所述注浆空间内浇筑有密封连接体，所述密封连接体的顶部与所述巷道顶板密封连接。其通过对人工坝体尺寸的定量化计算，在地面建造标准化坝体模块，在井下快速组装，降低了建造水库的周期和成本；其还提高了巷道顶板与人工坝体的密封性能，提高隔水效果。
Description
技术领域
本发明涉及地下水库建设技术领域，尤其涉及一种地下水库坝体及其构筑方法。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，其生产量和消费量占能源总量的2/3左右，在未来一段时期内，煤炭主体能源的地位不会发生改变。目前，我国东部浅埋煤层己基本开采殆尽，煤炭开采己战略西移，西部己成为煤炭主产区。2012年，晋、陕、蒙、甘、宁这5个省(区)煤炭产量占全国的7100，但其水资源仅占全国的3.900，特别是能源“金三角”地区，其煤炭产量占全国的2700，但水资源仅占0.3700，水资源短缺己成为西部地区煤炭开发和可持续发展面临的重大技术难题。而地下水库作为一种环保型的水资源开发工程，可以有效的进行地表与地下水的统一规划、联合利用，不仅可以解决生态环境问题还可有效的缓解水资源问题。
由于煤矿地下水库不同于地面水库，坝体受到库内水压、上覆岩层压力、采动和矿震的复合作用，且由于地下水库上方岩层处于不稳定状态，一旦大片垮落，将对坝体形成很大冲击，影响坝体稳定性。所以研究安全可靠的地下水库坝体建造技术十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下水库坝体及其构筑方法，其人工坝体的构筑通过快速组装的方式实现，提高了施工效率，降低了施工成本。
本发明技术方案提供一种地下水库坝体，包括至少两个间隔布置的煤柱坝体；
所述煤柱坝体的内侧为水库主体，所述煤柱坝体的外侧为巷道，所述煤柱坝体的顶部与所述巷道的巷道顶板密封连接；
其中，在任意相邻的两个所述煤柱坝体之间设置有人工坝体；
所述人工坝体包括第三坝体、第二坝体和第一坝体，其中所述第二坝体布置在所述第一坝体与所述第三坝体之间，所述第三坝体位于靠近所述水库主体侧，所述第一坝体位于靠近所述巷道侧；
所述第二坝体的高度低于所述第一坝体的高度，所述第二坝体的高度也低于所述第三坝体的高度；
在所述第二坝体与所述巷道顶板之间形成有注浆空间；
在所述第一坝体上设置有至少一个与所述注浆空间连通的第一坝体注浆孔；
在所述注浆空间内浇筑有密封连接体，所述密封连接体的顶部与所述巷道顶板密封连接。
进一步地，所述第一坝体的顶部与所述巷道顶板之间填充有所述密封连接体，在所述第三坝体的顶部与所述巷道顶板之间也填充有所述密封连接体。
进一步地，所述第一坝体包括依次拼接的多块第一坝体模块；
在任意相邻的两块所述第一坝体模块之间形成有一条所述第一坝体注浆孔；
在所述第一坝体注浆孔中填充有所述密封连接体。
进一步地，所述第一坝体模块为六面体；
所述第一坝体模块包括四条第一坝体模块长边，所述第一坝体模块长边沿着从所述水库主体至所述巷道的方向延伸；
在每条所述第一坝体模块长边上都设置有第一坝体输浆槽，所述第一坝体输浆槽沿着从所述巷道至所述第二坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述第一坝体模块中相邻的四条所述第一坝体输浆槽拼接成一条所述第一坝体注浆孔。
进一步地，所述第一坝体模块包括第一坝体泡沫砖和第一坝体混凝土包覆层；
所述第一坝体混凝土包覆层包覆在所述第一坝体泡沫砖的外表面上。
进一步地，所述第二坝体包括依次拼接的多块第二坝体模块；
在任意相邻的两块所述第二坝体模块之间形成有一条第二坝体注浆孔；
在所述第二坝体注浆孔中填充有所述密封连接体。
进一步地，多条所述第二坝体注浆孔分别与多条所述第一坝体注浆孔相应对齐。
进一步地，所述第二坝体模块的端部与所述第一坝体模块接触。
进一步地，所述第二坝体模块为六面体；
所述第二坝体模块包括四条第二坝体模块长边，所述第二坝体模块长边沿着从所述第一坝体至所述第二坝体的方向延伸；
在每条所述第二坝体模块长边上都设置有第二坝体输浆槽，所述第二坝体输浆槽沿着从所述第一坝体至所述第二坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述第二坝体模块中相邻的四条所述第二坝体输浆槽拼接成一条所述第二坝体注浆孔。
进一步地，所述第二坝体模块包括第二坝体泡沫砖和第二坝体混凝土包覆层；
所述第二坝体混凝土包覆层包覆在所述第二坝体泡沫砖的外表面上。
进一步地，所述第三坝体包括靠近所述水库主体侧的内侧坝体和靠近所述第二坝体侧的外侧坝体；
所述外侧坝体与所述内侧坝体拼接在一起；
在所述外侧坝体上形成有外侧坝体注浆孔，所述外侧坝体注浆孔沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在所述内侧坝体上形成有与所述外侧坝体注浆孔连通的内侧坝体注浆槽，所述内侧坝体注浆槽的两端开口分别朝向两侧的所述煤柱坝体；
在所述外侧坝体注浆孔和所述内侧坝体注浆槽中填充有所述密封连接体；
在所述第三坝体与所述煤柱坝体之间浇筑有所述密封连接体。
进一步地，所述外侧坝体包括依次拼接的多块外侧坝体模块；
在任意相邻的两块所述外侧坝体模块之间形成有一条所述外侧坝体注浆孔；
所述内侧坝体包括依次拼接的多块内侧坝体模块；
在任意相邻的两块所述内侧坝体模块之间形成有一条所述内侧坝体注浆槽；
靠近所述外侧坝体侧的所述内侧坝体注浆槽与所述外侧坝体注浆孔连通。
进一步地，所述外侧坝体模块为六面体；
所述外侧坝体模块包括四条外侧坝体模块长边，所述外侧坝体模块长边沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在每条所述外侧坝体模块长边上都设置有外侧坝体输浆槽，所述外侧坝体输浆槽沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述外侧坝体模块中相邻的四条所述外侧坝体输浆槽拼接成一条所述外侧坝体注浆孔。
进一步地，所述内侧坝体模块为六面体；
所述内侧坝体模块包括四条内侧坝体模块宽边，所述内侧坝体模块宽边沿着从一侧的所述煤柱坝体至另一侧所述煤柱坝体的方向延伸；
在每条所述内侧坝体模块宽边上都设置有内侧坝体输浆半槽，所述内侧坝体输浆半槽朝向所述煤柱坝体的方向延伸；
在依次拼接的上下两块所述内侧坝体模块中相邻的两条所述内侧坝体输浆半槽拼接成一条所述内侧坝体注浆槽。
进一步地，所述内侧坝体模块包括内侧坝体泡沫砖和内侧坝体混凝土包覆层；
所述内侧坝体混凝土包覆层包覆在所述内侧坝体泡沫砖的外表面上；
所述外侧坝体模块包括外侧坝体泡沫砖和外侧坝体混凝土包覆层；
所述外侧坝体混凝土包覆层包覆在所述外侧坝体泡沫砖的外表面上。
进一步地，多条所述外侧坝体注浆孔分别与多条所述第一坝体注浆孔相应对齐。
进一步地，所述第二坝体模块的端部与所述外侧坝体接触。
进一步地，在所述第一坝体的外侧布设有至少一层密封层。
本发明技术方案还提供一种对前述任一技术方案所述的地下水库坝体的构筑方法，包括如下步骤:
S1：选择两个间隔设置的煤柱坝体；
S2：在两个所述煤柱坝体之间构筑人工坝体；
其中，所述人工坝体的构筑方法如下：
S21：在靠近水库主体的一侧构筑第三坝体；
S22：在第三坝体的外侧构筑第二坝体，并使第二坝体的高度低于第三坝体的高度，在第二坝体与巷道的巷道顶板之间形成注浆空间；
S23：在第二坝体的外侧构筑高于第二坝体的第一坝体，并在第一坝体中设置有第一坝体注浆孔，使第一坝体注浆孔与注浆空间连通；
S24：在巷道内通过注浆设备向第一坝体注浆孔和注浆空间内注入密封连接体浆液，直至密封连接体浆液充满注浆空间；
S25：静置第一预设时间，密封连接体浆液变为密封连接体，第二坝体与巷道顶板通过密封连接体密封连接。
进一步地，步骤S21还包括如下步骤：
S211：将多块内侧坝体模块依次叠放形成内侧坝体，在相邻的两块内侧坝体模块之间形成有内侧坝体注浆槽；
其中，内侧坝体注浆槽朝向两侧的煤柱坝体延伸；
S212：将多块外侧坝体模块依次叠放形成外侧坝体，在相邻的两块外侧坝体模块之间形成有外侧坝体注浆孔，并使外侧坝体注浆孔与靠近外侧坝体侧的内侧坝体注浆槽连通；
其中，外侧坝体注浆孔从外侧坝体向内侧坝体延伸；
S213：通过注浆设备向外侧坝体注浆孔和与外侧坝体注浆孔相连的内侧坝体注浆槽内注入密封连接体浆液；
S214：静置第二预设时间，在外侧坝体注浆孔和内侧坝体注浆槽中的密封连接体浆液转变为密封连接体，相邻的外侧坝体模块、相邻的内侧坝体模块和相邻的外侧坝体模块与内侧坝体模块通过密封连接体连接。
进一步地，步骤S22还包括如下步骤：
S221：将多块第二坝体模块依次叠放形成第二坝体，在任意相邻的两块第二坝体模块之间形成第二坝体注浆孔；
其中，第二坝体注浆孔沿着从第一坝体至第三坝体的方向延伸，并使第二坝体注浆孔与第一坝体注浆孔对齐；
步骤S23还包括如下步骤：
S231：将多块第一坝体模块依次叠放形成第一坝体，在任意相邻的两块第一坝体模块之间形成第一坝体注浆孔；
其中，第一坝体注浆孔沿着从第一坝体至第三坝体的方向延伸；
步骤S24还包括如下步骤：
S241：密封连接体浆液填充满第一坝体注浆孔和第二坝体注浆孔；
步骤S25还包括如下步骤：
S251：相邻的第一坝体模块、相邻的第二坝体模块和相邻的第一坝体模块与第二坝体模块通过密封连接体连接。
进一步地，还包括如下步骤：
S26：在第一坝体的外侧喷涂密封层。
进一步地，在沿着从第三坝体至第一坝体的方向上，第三坝体、第二坝体和第一坝体的厚度之和
B为人工坝体的厚度，单位为m；
η为侧压系数，侧压系数由公式η＝μ/(1-μ)得出，μ为泊松比；
h为煤层厚度，单位为m；
α为内摩擦角；
K为集中系数；
γ为岩层平均容重，22kN/m3；
H为煤层埋深；单位为m；
C为人工坝体与煤层顶底板间的黏聚力，单位为MPa；
P为两侧的煤柱坝体对人工坝体的压力，单位为MPa。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的地下水库坝体及其构筑方法，通过对人工坝体尺寸的定量化计算，在地面建造标准化坝体模块，在井下快速组装，降低了建造水库的周期和成本；其还提高了巷道顶板与人工坝体的密封性能，提高隔水效果。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的地下水库坝体的俯视图；
图2为人工坝体通过密封连接体与巷道顶板密封连接的示意图；
图3为人工坝体布置在水库主体与巷道之间的示意图；
图4为第一坝体、第二坝体和第三坝体的布置示意图；
图5为第一坝体模板的立体图；
图6为四块第一坝体模板连接形成的第一坝体注浆孔的示意图；
图7为第一坝体模板的剖视图；
图8为第二坝体模板的立体图；
图9为四块第二坝体模板连接形成第二坝体注浆孔的示意图；
图10为第二坝体模板的剖视图；
图11为内侧坝体模板的立体图；
图12为在两块内侧坝体模板之间形成内侧坝体注浆槽的示意图；
图13为内侧坝体模板的剖视图；
图14为外侧坝体模板的立体图；
图15为四块外侧坝体模板连接形成外侧坝体注浆孔的示意图；
图16为外侧坝体模板的剖视图；
图17为在第一坝体的外侧涂覆有密封层的示意图；
图18为制造第一坝体模板、第二坝体模板、内侧坝体模板和外侧坝体模板的制造工具的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-4所示，本发明一实施例提供的地下水库坝体，包括至少两个间隔布置的煤柱坝体1。
煤柱坝体1的内侧为水库主体100，煤柱坝体1的外侧为巷道300，煤柱坝体1的顶部与巷道300的巷道顶板301密封连接。
其中，在任意相邻的两个煤柱坝体1之间设置有人工坝体2。
人工坝体2包括第三坝体23、第二坝体22和第一坝体21。其中第二坝体22布置在第一坝体21与第三坝体23之间，第三坝体23位于靠近水库主体100侧，第一坝体21位于靠近巷道300侧。
第二坝体22的高度低于第一坝体21的高度，第二坝体22的高度也低于第三坝体23的高度。
在第二坝体22与巷道顶板301之间形成有注浆空间4。
在第一坝体21上设置有至少一个与注浆空间4连通的第一坝体注浆孔24。
在注浆空间4内浇筑有密封连接体3，密封连接体3的顶部与巷道顶板301密封连接。
第一坝体21、第二坝体22和第三坝体23可以在地面上建造标准化坝体模块，在井下快速组装，降低了建造水库的周期和成本。
构筑人工坝体时，先构筑第三坝体23，然后再构筑第二坝体22，最后构筑第一坝体21。
构筑人工坝体时，使第二坝体22的高度分别低于第一坝体21和第三坝体23的高度，从而使得第二坝体22与巷道顶板301之间形成了注浆空间4。
在第一坝体21中设置有第一坝体注浆孔24，至少一个第一坝体注浆孔24与注浆空间4连通。
在将第一坝体21构筑完成后，在巷道300内通过注浆设备向第一坝体注浆孔24注入密封连接体浆液，密封连接体浆液通过第一坝体注浆孔24进入注浆空间4内，然后蓄满注浆空间4，并流向人工坝体2与煤柱坝体1之间的缝隙和坝体顶部与巷道顶板301之间的缝隙。
静置一段时间之后，密封连接体浆液转换为密封连接体3，并且密封连接体3密封连接在人工坝体2与巷道顶板301之间，从而提高了巷道顶板301与人工坝体2的密封性能，提高隔水效果。
第二坝体22为密封连接体3提供支撑，提高密封连接体3与巷道顶板301的密封连接效果，从而有效隔水。
具体地，密封连接体3可以为混凝土体，也可以为水泥-玻璃联合体。密封连接体浆液的配料为：丙凝防水材料、普逋硅酸盐水泥、水玻璃和石灰，它们废热质量比分别为25:15:10:1。其中，普逋硅酸盐水泥模数为2.2以下，水玻璃浓度为35波美度。
较佳地，如图2-4所示，第一坝体21的顶部与巷道顶板301之间填充有密封连接体3，在第三坝体23的顶部与巷道顶板301之间也填充有密封连接体3，进一步提高巷道顶板301与人工坝体2的密封性能，提高隔水效果。
较佳地，如图2-6所示，第一坝体21包括依次拼接的多块第一坝体模块211。
在任意相邻的两块第一坝体模块211之间形成有一条第一坝体注浆孔24。在第一坝体注浆孔24中填充有密封连接体3。
如此设置，一方面方便构筑第一坝体21，另一方面通过密封连接体3可以将相邻的两块第一坝体模块211连接在一起，提高了结构的稳定性。
较佳地，如图2-6所示，第一坝体模块211为六面体。
第一坝体模块211包括四条第一坝体模块长边，第一坝体模块长边沿着从水库主体100至巷道300的方向延伸。
在每条第一坝体模块长边上都设置有第一坝体输浆槽241，第一坝体输浆槽241沿着从巷道300至第二坝体22的方向延伸。
在依次拼接的多块第一坝体模块211中相邻的四条第一坝体输浆槽241拼接成一条第一坝体注浆孔24。
如此设置，可以通过第一坝体注浆孔24中的密封连接体3连接四块第一坝体模块211，第一坝体模块211的四个角都通过密封连接体3连接，可以提高第一坝体21的稳定性。
较佳地，如图7所示，第一坝体模块211包括第一坝体泡沫砖212和第一坝体混凝土包覆层213，第一坝体混凝土包覆层213包覆在第一坝体泡沫砖212的外表面上。
第一坝体模块211的尺寸可以为500mm×500mm×500mm。第一坝体输浆槽241为一个半径为20mm的凹槽，其圆心角为90°，长度为500mm。
内部轻质的第一坝体泡沫砖212的尺寸为：300mm×300mm×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。
外部的第一坝体混凝土包覆层213为混凝土包裹层，其由泡沫砖通过混凝土加压制作而成，模具如图18。
先将模具底座7安装在模具框6的底部开口上，然后向模具框6中的倒入制作包裹层的混凝土，直至倒入到标注线61为止。
然后将第一坝体泡沫砖212放入模具框6的中部。
再通过模具框6的顶部开口继续向模具框6内倒入制作包裹层的混凝土，直至倒入到标注线62为止。
最后，通过将压盖8放在模具框6内，震荡模具框6，并向压盖8加压挤压混凝土，直至压盖下压至标注线63。
拆除模具框6，形成第一坝体模块211。
在这个过程中，使得混凝土挤压形成包覆在第一坝体泡沫砖212的外表面上，从而使得第一坝体混凝土包覆层213包覆住第一坝体泡沫砖212，起到结构支撑作用。
较佳地，如图2-4和图6-8所示，第二坝体22包括依次拼接的多块第二坝体模块221。
在任意相邻的两块第二坝体模块221之间形成有一条第二坝体注浆孔25。在第二坝体注浆孔25中填充有密封连接体3。
如此设置，一方面方便构筑第二坝体22，另一方面通过密封连接体3可以将相邻的两块第二坝体模块221连接在一起，提高了结构的稳定性。
较佳地，如图2-4所示，多条第二坝体注浆孔25分别与多条第一坝体注浆孔24相应对齐，利于将密封连接体浆液注入第二坝体注浆孔25中，从而可以通过密封连接体3将相邻的两块第二坝体模块221连接在一起。
较佳地，第二坝体模块221的端部与第一坝体模块211接触，可以提高第一坝体21与第二坝体22的连接稳定性，并且利于使得第二坝体注浆孔25与第一坝体注浆孔24连通注浆。
较佳地，图8-9所示，第二坝体模块221为六面体。
第二坝体模块221包括四条第二坝体模块长边，第二坝体模块长边沿着从第一坝体21至第二坝体22的方向延伸。
在每条第二坝体模块长边上都设置有第二坝体输浆槽251，第二坝体输浆槽251沿着从第一坝体21至第二坝体22的方向延伸。
在依次拼接的多块第二坝体模块221中相邻的四条第二坝体输浆槽251拼接成一条第二坝体注浆孔25。
如此设置，可以通过第二坝体注浆孔25中的密封连接体3连接四块第二坝体模块221，第二坝体模块221的四个角都通过密封连接体3连接，可以提高第二坝体22的稳定性。
较佳地，图10所示，第二坝体模块221包括第二坝体泡沫砖222和第二坝体混凝土包覆层223。第二坝体混凝土包覆层223包覆在第二坝体泡沫砖222的外表面上。
第二坝体模块221的尺寸可以为500mm×500mm×500mm。第二坝体输浆槽251为一个半径为20mm的凹槽，其圆心角为90°，长度为500mm。
内部轻质的第二坝体泡沫砖222的尺寸为：300mm×300mm×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。
外部的第二坝体混凝土包覆层223为混凝土包裹层，其由泡沫砖通过混凝土加压制作而成，模具如图18。
先将模具底座7安装在模具框6的底部开口上，然后向模具框6中的倒入制作包裹层的混凝土，直至倒入到标注线61为止。
然后将第一坝体泡沫砖222放入模具框6的中部。
再通过模具框6的顶部开口继续向模具框6内倒入制作包裹层的混凝土，直至倒入到标注线62为止。
最后，通过将压盖8放在模具框6内，震荡模具框6，并向压盖8加压挤压混凝土，直至压盖下压至标注线63。
拆除模具框6，形成第二坝体模块221。
在这个过程中，使得混凝土挤压形成包覆在第二坝体泡沫砖222的外表面上，从而使得第二坝体混凝土包覆层223包覆住第二坝体泡沫砖222，起到结构支撑作用。
较佳地，如图2-4和图11-12所示，第三坝体23包括靠近水库主体100侧的内侧坝体231和靠近第二坝体22侧的外侧坝体232。
外侧坝体232与内侧坝体231拼接在一起。
在外侧坝体232上形成有外侧坝体注浆孔27，外侧坝体注浆孔27沿着从外侧坝体232至内侧坝体231的方向延伸。
在内侧坝体231上形成有与外侧坝体注浆孔27连通的内侧坝体注浆槽26，内侧坝体注浆槽26的两端开口分别朝向两侧的煤柱坝体1。
在外侧坝体注浆孔27和内侧坝体注浆槽26中填充有密封连接体3，在第三坝体23与煤柱坝体1之间浇筑有密封连接体3。
内侧坝体231上靠近外侧坝体232的一侧的内侧坝体注浆槽26与外侧坝体注浆孔27连通，内侧坝体注浆槽26朝向两侧的煤柱坝体1延伸，外侧坝体注浆孔27沿着从外侧坝体232至内侧坝体231的方向延伸。
在建筑完第三坝体23时，通过注浆设备向外侧坝体注浆孔27内注入密封连接体浆液，密封连接体浆液通过外侧坝体注浆孔27进入内侧坝体注浆槽26内，再经内侧坝体注浆槽26密封在煤柱坝体1与第三坝体23之间。
由此，通过密封连接体3可以将相邻的内侧坝体231和外侧坝体232密封连接，还可以将煤柱坝体1与第三坝体23密封连接，提高了结构稳定性和隔水性。
较佳地，如图11-16所示，外侧坝体232包括依次拼接的多块外侧坝体模块2321。
在任意相邻的两块外侧坝体模块2321之间形成有一条外侧坝体注浆孔27。
内侧坝体231包括依次拼接的多块内侧坝体模块2311。
在任意相邻的两块内侧坝体模块2311之间形成有一条内侧坝体注浆槽26。
靠近外侧坝体232侧的内侧坝体注浆槽26与外侧坝体注浆孔27连通。
如此设置，通过内侧坝体注浆槽26内的密封连接体3将相邻的内侧坝体模块2311连接在一起，通过外侧坝体注浆孔27中的密封连接体3将相邻的外侧坝体模板2321连接在一起，方便构筑、结构稳定、隔水效果好。
较佳地，如图14-15所示，外侧坝体模块2321为六面体。
外侧坝体模块2321包括四条外侧坝体模块长边，外侧坝体模块长边沿着从外侧坝体至内侧坝体的方向延伸。
在每条外侧坝体模块长边上都设置有外侧坝体输浆槽271，外侧坝体输浆槽271沿着从外侧坝体232至内侧坝体231的方向延伸。
在依次拼接的多块外侧坝体模块232中相邻的四条外侧坝体输浆槽271拼接成一条外侧坝体注浆孔27。
如此设置，可以通过外侧坝体注浆孔27中的密封连接体3连接四块外侧坝体模块2321，外侧坝体模块2321的四个角都通过密封连接体3连接，可以提高外侧坝体232的稳定性。
较佳地，如图11-12所示，内侧坝体模块2311为六面体。
内侧坝体模块2311包括四条内侧坝体模块宽边，内侧坝体模块宽边沿着从一侧的煤柱坝体1至另一侧煤柱坝体1的方向延伸。
在每条内侧坝体模块宽边上都设置有内侧坝体输浆半槽261，内侧坝体输浆半槽261朝向煤柱坝体1的方向延伸。
在依次拼接的上下两块内侧坝体模块2311中相邻的两条内侧坝体输浆半槽261拼接成一条内侧坝体注浆槽26。
如此设置，使得内侧坝体注浆槽26朝向煤柱坝体1延伸，可以向煤柱坝体1与第三坝体23之间填充密封连接体3，还可以通过内侧坝体注浆槽26中的密封连接体3将相邻的两块内侧坝体模块2311连接在一起，提高了结构稳定性和隔水性能。
较佳地，如图13和图16所示，内侧坝体模块2311包括内侧坝体泡沫砖2312和内侧坝体混凝土包覆层2313。内侧坝体混凝土包覆层2313包覆在内侧坝体泡沫砖2312的外表面上。
外侧坝体模块2321包括外侧坝体泡沫砖2322和外侧坝体混凝土包覆层2323。外侧坝体混凝土包覆层2323包覆在外侧坝体泡沫砖2322的外表面上。
内侧坝体模块2311、外侧坝体模块2321都可以采用图18所示的模具制作。
内侧坝体模块2311、外侧坝体模块2321、第二坝体模块221和第一坝体模块211的结构尺寸相同，方便加工和建造人工坝体。
内部轻质的外侧坝体泡沫砖2322和内侧坝体泡沫砖2312的尺寸都为：300mm×300mm×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。
内侧坝体模块2311和外侧坝体模块2321采用不同的布置方式，使得内侧坝体输浆半槽261与外侧坝体输浆槽271垂直。
优选地，多条外侧坝体注浆孔27分别与多条第一坝体注浆孔24相应对齐，还可以通过第一坝体注浆孔24向外侧坝体注浆孔27内注入密封连接体浆液，填充密封连接体3。
优选地，第二坝体模块22的端部与外侧坝体232接触，可以提高第二坝体22与外侧坝体232的连接稳定性，并且利于通过第一坝体注浆孔24、第二坝体注浆孔25与外侧坝体注浆孔27连通注浆。
较佳地，如图17所示，在第一坝体21的外侧布设有至少一层密封层5，密封层5可以混凝土密封层，通过喷射浆液密封，提高隔水效果。
本发明一实施例提供的一种对地下水库坝体的构筑方法，结合图1-17所示，包括如下步骤:
S1：选择两个间隔设置的煤柱坝体1。
S2：在两个煤柱坝体1之间构筑人工坝体2。
其中，人工坝体2的构筑方法如下：
S21：在靠近水库主体100的一侧构筑第三坝体23。
S22：在第三坝体23的外侧构筑第二坝体22，并使第二坝体22的高度低于第三坝体23的高度，在第二坝体22与巷道300的巷道顶板301之间形成注浆空间4。
S23：在第二坝体22的外侧构筑高于第二坝体22的第一坝体21，并在第一坝体21中设置有第一坝体注浆孔24，使第一坝体注浆孔24与注浆空间4连通。
S24：在巷道300内通过注浆设备向第一坝体注浆孔24和注浆空间4内注入密封连接体浆液，直至密封连接体浆液充满注浆空间4。
S25：静置第一预设时间，密封连接体浆液变为密封连接体3，第二坝体22与巷道顶板301通过密封连接体3密封连接。
较佳地，步骤S21还包括如下步骤：
S211：将多块内侧坝体模块2311依次叠放形成内侧坝体231，在相邻的两块内侧坝体模块2311之间形成有内侧坝体注浆槽26。
其中，内侧坝体注浆槽26朝向两侧的煤柱坝体1延伸。
S212：将多块外侧坝体模块2321依次叠放形成外侧坝体232，在相邻的两块外侧坝体模块2321之间形成有外侧坝体注浆孔27，并使外侧坝体注浆孔27与靠近外侧坝体232侧的内侧坝体注浆槽26连通。
其中，外侧坝体注浆孔27从外侧坝体232向内侧坝体231延伸。
S213：通过注浆设备向外侧坝体注浆孔27和与外侧坝体注浆孔27相连的内侧坝体注浆槽26内注入密封连接体浆液。
S214：静置第二预设时间，在外侧坝体注浆孔27和内侧坝体注浆槽26中的密封连接体浆液转变为密封连接体3，相邻的外侧坝体模块2321、相邻的内侧坝体模块2311和相邻的外侧坝体模块2321与内侧坝体模块2311通过密封连接体3连接。
较佳地，步骤S22还包括如下步骤：
S221：将多块第二坝体模块221依次叠放形成第二坝体22，在任意相邻的两块第二坝体模块221之间形成第二坝体注浆孔25。
其中，第二坝体注浆孔25沿着从第一坝体21至第三坝体23的方向延伸，并使第二坝体注浆孔25与第一坝体注浆孔24对齐。
步骤S23还包括如下步骤：
S231：将多块第一坝体模块211依次叠放形成第一坝体21，在任意相邻的两块第一坝体模块211之间形成第一坝体注浆孔24。
其中，第一坝体注浆孔24沿着从第一坝体21至第三坝体23的方向延伸。
步骤S24还包括如下步骤：
S241：密封连接体浆液填充满第一坝体注浆孔24和第二坝体注浆孔25。
步骤S25还包括如下步骤：
S251：相邻的第一坝体模块211、相邻的第二坝体模块221和相邻的第一坝体模块211与第二坝体模块221通过密封连接体3连接。
较佳地，还包括如下步骤：
S26：在第一坝体21的外侧喷涂密封层5。
优选地，在沿着从第三坝体23至第一坝体21的方向上，第三坝体23、第二坝22体和第一坝体21的厚度之和
B为人工坝体的厚度，单位为m；
η为侧压系数，侧压系数由公式η＝μ/(1-μ)得出，μ为泊松比；
h为煤层厚度，单位为m；
α为内摩擦角；
K为集中系数；
γ为岩层平均容重，22kN/m3；
H为煤层埋深；单位为m；
C为人工坝体与煤层顶底板间的黏聚力，单位为MPa；
P为两侧的煤柱坝体对人工坝体的压力，单位为MPa。
内侧坝体模块2311、外侧坝体模块2321、第二坝体模块221和第一坝体模块211的结构尺寸相同，
当计算出人工坝体2的厚度B之后，将B处于其中一个坝体模块的长度就可以计算出需要的坝体模块的排数，再确定第一坝体模块的排数、第二坝体模块的排数，第三坝体模块的排数，其中第三坝体采用至少两排坝体模块设计。
在注浆时，第三坝体23采用高压间歇式注浆，采用3MPa的注浆压力，每注浆3分钟，歇0.5-1分钟。
第一坝体21采用高压持续注浆，采用4MPa的注浆压力，到浆液注浆速度降低到最大速度的0.1-0.3时，结束注浆。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (23)
1.一种地下水库坝体，包括至少两个间隔布置的煤柱坝体；
所述煤柱坝体的内侧为水库主体，所述煤柱坝体的外侧为巷道，所述煤柱坝体的顶部与所述巷道的巷道顶板密封连接；
其中，在任意相邻的两个所述煤柱坝体之间设置有人工坝体；
其特征在于，所述人工坝体包括第三坝体、第二坝体和第一坝体，其中所述第二坝体布置在所述第一坝体与所述第三坝体之间，所述第三坝体位于靠近所述水库主体侧，所述第一坝体位于靠近所述巷道侧；
所述第二坝体的高度低于所述第一坝体的高度，所述第二坝体的高度也低于所述第三坝体的高度；
在所述第二坝体与所述巷道顶板之间形成有注浆空间；
在所述第一坝体上设置有至少一个与所述注浆空间连通的第一坝体注浆孔；
在所述注浆空间内浇筑有密封连接体，所述密封连接体的顶部与所述巷道顶板密封连接。
2.根据权利要求1所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第一坝体的顶部与所述巷道顶板之间填充有所述密封连接体，在所述第三坝体的顶部与所述巷道顶板之间也填充有所述密封连接体。
3.根据权利要求1所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第一坝体包括依次拼接的多块第一坝体模块；
在任意相邻的两块所述第一坝体模块之间形成有一条所述第一坝体注浆孔；
在所述第一坝体注浆孔中填充有所述密封连接体。
4.根据权利要求3所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第一坝体模块为六面体；
所述第一坝体模块包括四条第一坝体模块长边，所述第一坝体模块长边沿着从所述水库主体至所述巷道的方向延伸；
在每条所述第一坝体模块长边上都设置有第一坝体输浆槽，所述第一坝体输浆槽沿着从所述巷道至所述第二坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述第一坝体模块中相邻的四条所述第一坝体输浆槽拼接成一条所述第一坝体注浆孔。
5.根据权利要求3或4所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第一坝体模块包括第一坝体泡沫砖和第一坝体混凝土包覆层；
所述第一坝体混凝土包覆层包覆在所述第一坝体泡沫砖的外表面上。
6.根据权利要求3所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第二坝体包括依次拼接的多块第二坝体模块；
在任意相邻的两块所述第二坝体模块之间形成有一条第二坝体注浆孔；
在所述第二坝体注浆孔中填充有所述密封连接体。
7.根据权利要求6所述的地下水库坝体，其特征在于，多条所述第二坝体注浆孔分别与多条所述第一坝体注浆孔相应对齐。
8.根据权利要求7所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第二坝体模块的端部与所述第一坝体模块接触。
9.根据权利要求6所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第二坝体模块为六面体；
所述第二坝体模块包括四条第二坝体模块长边，所述第二坝体模块长边沿着从所述第一坝体至所述第二坝体的方向延伸；
在每条所述第二坝体模块长边上都设置有第二坝体输浆槽，所述第二坝体输浆槽沿着从所述第一坝体至所述第二坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述第二坝体模块中相邻的四条所述第二坝体输浆槽拼接成一条所述第二坝体注浆孔。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第二坝体模块包括第二坝体泡沫砖和第二坝体混凝土包覆层；
所述第二坝体混凝土包覆层包覆在所述第二坝体泡沫砖的外表面上。
11.根据权利要求1所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第三坝体包括靠近所述水库主体侧的内侧坝体和靠近所述第二坝体侧的外侧坝体；
所述外侧坝体与所述内侧坝体拼接在一起；
在所述外侧坝体上形成有外侧坝体注浆孔，所述外侧坝体注浆孔沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在所述内侧坝体上形成有与所述外侧坝体注浆孔连通的内侧坝体注浆槽，所述内侧坝体注浆槽的两端开口分别朝向两侧的所述煤柱坝体；
在所述外侧坝体注浆孔和所述内侧坝体注浆槽中填充有所述密封连接体；
在所述第三坝体与所述煤柱坝体之间浇筑有所述密封连接体。
12.根据权利要求11所述的地下水库坝体，其特征在于，所述外侧坝体包括依次拼接的多块外侧坝体模块；
在任意相邻的两块所述外侧坝体模块之间形成有一条所述外侧坝体注浆孔；
所述内侧坝体包括依次拼接的多块内侧坝体模块；
在任意相邻的两块所述内侧坝体模块之间形成有一条所述内侧坝体注浆槽；
靠近所述外侧坝体侧的所述内侧坝体注浆槽与所述外侧坝体注浆孔连通。
13.根据权利要求12所述的地下水库坝体，其特征在于，所述外侧坝体模块为六面体；
所述外侧坝体模块包括四条外侧坝体模块长边，所述外侧坝体模块长边沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在每条所述外侧坝体模块长边上都设置有外侧坝体输浆槽，所述外侧坝体输浆槽沿着从所述外侧坝体至所述内侧坝体的方向延伸；
在依次拼接的多块所述外侧坝体模块中相邻的四条所述外侧坝体输浆槽拼接成一条所述外侧坝体注浆孔。
14.根据权利要求13所述的地下水库坝体，其特征在于，所述内侧坝体模块为六面体；
所述内侧坝体模块包括四条内侧坝体模块宽边，所述内侧坝体模块宽边沿着从一侧的所述煤柱坝体至另一侧所述煤柱坝体的方向延伸；
在每条所述内侧坝体模块宽边上都设置有内侧坝体输浆半槽，所述内侧坝体输浆半槽朝向所述煤柱坝体的方向延伸；
在依次拼接的上下两块所述内侧坝体模块中相邻的两条所述内侧坝体输浆半槽拼接成一条所述内侧坝体注浆槽。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的地下水库坝体，其特征在于，所述内侧坝体模块包括内侧坝体泡沫砖和内侧坝体混凝土包覆层；
所述内侧坝体混凝土包覆层包覆在所述内侧坝体泡沫砖的外表面上；
所述外侧坝体模块包括外侧坝体泡沫砖和外侧坝体混凝土包覆层；
所述外侧坝体混凝土包覆层包覆在所述外侧坝体泡沫砖的外表面上。
16.根据权利要求11所述的地下水库坝体，其特征在于，多条所述外侧坝体注浆孔分别与多条所述第一坝体注浆孔相应对齐。
17.根据权利要求16所述的地下水库坝体，其特征在于，所述第二坝体模块的端部与所述外侧坝体接触。
18.根据权利要求1所述的地下水库坝体，其特征在于，在所述第一坝体的外侧布设有至少一层密封层。
19.一种对权利要求1-18中任一项所述的地下水库坝体的构筑方法，其特征在于，包括如下步骤:
S1：选择两个间隔设置的煤柱坝体；
S2：在两个所述煤柱坝体之间构筑人工坝体；
其中，所述人工坝体的构筑方法如下：
S21：在靠近水库主体的一侧构筑第三坝体；
S22：在第三坝体的外侧构筑第二坝体，并使第二坝体的高度低于第三坝体的高度，在第二坝体与巷道的巷道顶板之间形成注浆空间；
S23：在第二坝体的外侧构筑高于第二坝体的第一坝体，并在第一坝体中设置有第一坝体注浆孔，使第一坝体注浆孔与注浆空间连通；
S24：在巷道内通过注浆设备向第一坝体注浆孔和注浆空间内注入密封连接体浆液，直至密封连接体浆液充满注浆空间；
S25：静置第一预设时间，密封连接体浆液变为密封连接体，第二坝体与巷道顶板通过密封连接体密封连接。
20.根据权利要求19所述的地下水库坝体的构筑方法，其特征在于，步骤S21还包括如下步骤：
S211：将多块内侧坝体模块依次叠放形成内侧坝体，在相邻的两块内侧坝体模块之间形成有内侧坝体注浆槽；
其中，内侧坝体注浆槽朝向两侧的煤柱坝体延伸；
S212：将多块外侧坝体模块依次叠放形成外侧坝体，在相邻的两块外侧坝体模块之间形成有外侧坝体注浆孔，并使外侧坝体注浆孔与靠近外侧坝体侧的内侧坝体注浆槽连通；
其中，外侧坝体注浆孔从外侧坝体向内侧坝体延伸；
S213：通过注浆设备向外侧坝体注浆孔和与外侧坝体注浆孔相连的内侧坝体注浆槽内注入密封连接体浆液；
S214：静置第二预设时间，在外侧坝体注浆孔和内侧坝体注浆槽中的密封连接体浆液转变为密封连接体，相邻的外侧坝体模块、相邻的内侧坝体模块和相邻的外侧坝体模块与内侧坝体模块通过密封连接体连接。
21.根据权利要求20所述的地下水库坝体的构筑方法，其特征在于，
步骤S22还包括如下步骤：
S221：将多块第二坝体模块依次叠放形成第二坝体，在任意相邻的两块第二坝体模块之间形成第二坝体注浆孔；
其中，第二坝体注浆孔沿着从第一坝体至第三坝体的方向延伸，并使第二坝体注浆孔与第一坝体注浆孔对齐；
步骤S23还包括如下步骤：
S231：将多块第一坝体模块依次叠放形成第一坝体，在任意相邻的两块第一坝体模块之间形成第一坝体注浆孔；
其中，第一坝体注浆孔沿着从第一坝体至第三坝体的方向延伸；
步骤S24还包括如下步骤：
S241：密封连接体浆液填充满第一坝体注浆孔和第二坝体注浆孔；
步骤S25还包括如下步骤：
S251：相邻的第一坝体模块、相邻的第二坝体模块和相邻的第一坝体模块与第二坝体模块通过密封连接体连接。
22.根据权利要求19所述的地下水库坝体的构筑方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S26：在第一坝体的外侧喷涂密封层。
23.根据权利要求21所述的地下水库坝体的构筑方法，其特征在于，在沿着从第三坝体至第一坝体的方向上，第三坝体、第二坝体和第一坝体的厚度之和
B为人工坝体的厚度，单位为m；
η为侧压系数，侧压系数由公式η＝μ/(1-μ)得出，μ为泊松比；
h为煤层厚度，单位为m；
α为内摩擦角；
K为集中系数；
γ为岩层平均容重，22kN/m3；
H为煤层埋深；单位为m；
C为人工坝体与煤层顶底板间的黏聚力，单位为MPa；
P为两侧的煤柱坝体对人工坝体的压力，单位为MPa。
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