CN112695703A - 坝前煤矿地下水防溃水方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种坝前煤矿地下水防溃水方法及装置。坝前煤矿地下水防溃水方法包括：预先设置坝体的砌筑位置，在砌筑位置朝向停采线的一侧沿靠近停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；在第二填充区内填充块度大于预设值的第一矸石；在第一填充区内填充块度小于预设值的第二矸石，位于第一填充区底部的第二矸石填充至砌筑位置的边沿；在砌筑位置砌筑坝体，在坝体接顶时，在第二填充区与坝体之间填充黏土。坝前煤矿地下水防溃水装置包括坝体。本申请提供的坝前煤矿地下水防溃水方法及装置，避免了坝体与采空区之间的静态储水在坝体结构破坏时出现的短时溃涌问题。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿地下水库技术领域，尤其涉及一种坝前煤矿地下水防溃水方法及装置。
背景技术
煤矿地下水库是煤炭开采水资源保护与利用的一种保水技术，它是利用井下采煤后遗留的采空区作为水资源储存和净化的空间，以开采边界自然留设的保护煤柱以及煤柱空巷中人工砌筑的密闭墙作为储存水体的隔离结构，形成构筑于煤矿井下采空区的地下水库。其中，砌筑于煤柱空巷中的密闭墙即为地下水库的人工坝体。
目前，受井下采煤布置设计等因素的影响，许多情况下会出现人工坝体砌筑于远离储水采空区停采线的位置；由于两者距离有时较远(超过千米)，会造成人工坝体与采空区停采线之间存在较长距离的空巷，当该采空区作为地下水库储水空间进行储水时，该段长距离空巷内将会赋存大量的静态水量。在此条件下，若人工坝体因受外力或其它因素扰动而发生结构破坏时，将造成这部分静态储水短时间内发生大量涌出，形成溃水事故。
因此，有必要解决上述技术问题。
发明内容
本申请提供一种坝前煤矿地下水防溃水方法及装置，旨在避免坝体与采空区之间的静态储水在坝体结构破坏时出现的短时溃涌问题。
基于上述目的，本申请提供了一种坝前煤矿地下水防溃水方法，包括：预先设置坝体的砌筑位置，在所述砌筑位置朝向停采线的一侧沿靠近所述停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；在所述第二填充区内填充块度大于预设值的第一矸石；在所述第一填充区内填充块度小于所述预设值的第二矸石，位于所述第一填充区底部的所述第二矸石填充至所述砌筑位置的边沿；在砌筑位置砌筑坝体，在所述坝体接顶时，在所述第二填充区与所述坝体之间填充黏土。
可选的，所述黏土的厚度沿着从所述坝体的底部到所述坝体的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。
可选的，还包括以下方法：设置所述第一填充区上背向所述坝体的一侧与所述坝体上朝向停采线的一侧之间的距离为L。
可选的，还包括以下方法：设置所述第二填充区上背向所述坝体的一侧与所述第一填充区上背向所述坝体的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。
可选的，还包括以下方法：通过抛矸机向所述第二填充区内填充所述第一矸石，通过所述抛矸机向所述第一填充区内填充所述第二矸石。
本申请还提供了一种坝前煤矿地下水防溃水装置，包括：坝体；所述坝体朝向停采线的一侧沿靠近所述停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；所述第一填充区内填充有块度小于预设值的第二矸石，所述第二填充区内填充区块度大于预设值的第一矸石，所述第一填充区底部的所述第二矸石位于所述坝体的边沿；所述第一填充区与所述坝体之间填充有黏土。
可选的，所述黏土的厚度沿着从所述坝体的底部到所述坝体的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。
可选的，所述第一填充区上背向所述坝体的一侧与所述坝体上朝向停采线的一侧之间的距离为L。
可选的，设置所述第二填充区上背向所述坝体的一侧与所述第一填充区上背向所述坝体的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。
可选的，填充在所述第二填充区的所述第一矸石限定出的朝向所述停采线的面为斜面。
本申请提供的坝前煤矿地下水防溃水方法及装置，通过在坝体上朝向停采线的一侧设置第一填充区和第二填充区，并在第一填充区内填充第二矸石，在第二填充区内填充第一矸石，可以对空巷内大量静态储水因坝体结构破坏而发生的突然溃涌进行有效缓冲，在水体涌出时，可有效降低水体的流量及速度，从而达到避免井下空间被淹、确保人员设备安全的目的；且矸石为煤炭的伴生物，将矸石作为填充物可对矸石有效利用，避免了矸石堆存浪费土地资源和污染环境。
附图说明
下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，以助于理解本申请的目的和优点，其中:
图1为本申请可选实施例提供的坝前煤矿地下水防溃水方法的流程图。
图2为本申请可选实施例提供的坝前煤矿地下水防溃水装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-坝体；
2-第一矸石，20-第二矸石，21-黏土，22-斜面；
3-停采线；
4-储水采空区。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，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它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
如图1所示，本申请提供了一种坝前煤矿地下水防溃水方法，包括：S1:预先设置坝体的砌筑位置，在砌筑位置朝向停采线的一侧沿靠近停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；S2:在第二填充区内填充块度大于预设值的第一矸石；在第一填充区内填充块度小于预设值的第二矸石，位于第一填充区底部的第二矸石填充至砌筑位置的边沿；S3:在砌筑位置砌筑坝体，在坝体接顶时，在第二填充区与坝体之间填充黏土。本申请实施例中，沿涌水的冲击方向，依次填充第一矸石、第二矸石以及黏土，第一矸石、第二矸石以及黏土的块度依次减小，可对涌水起到逐步缓冲、减速的作用。
本申请实施例中，块度的预设值可以为1m，填充在第二填充区内的第一矸石的块度大于1m，填充在第一填充区内的第二矸石的块度小于1m，首先接触和缓冲涌水的第一矸石的块度设置的较大，涌水经第一矸石缓冲后再流动至块度相对较小的第二矸石，有利于减轻涌水对第二矸石的冲击效果，增加第一填充区的稳定性。
本申请提供的坝前煤矿地下水防溃水方法，通过在坝体上朝向停采线的一侧设置第一填充区和第二填充区，并在第一填充区内填充第二矸石，在第二填充区内填充第一矸石，可以对空巷内大量静态储水因坝体结构破坏而发生的突然溃涌进行有效缓冲，在水体涌出时，可有效降低水体的流量及速度，从而达到避免井下空间被淹、确保人员设备安全的目的；且矸石为煤炭的伴生物，将矸石作为填充物可对矸石有效利用，避免了矸石堆存浪费土地资源和污染环境。
可选的，黏土的厚度沿着从坝体的底部到坝体的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。涌水的底部压强较大，坝体的底部受到的涌水压力也较大，将黏土设置成下宽上窄的三角形结构，可使第一矸石和第二矸石较多地填充在底部，增加坝体底部的结构稳定性。上部涌水经第一矸石和第二矸石的缓冲作用后到达黏土时的流速和流量均已较小，黏土的颗粒度较小且颗粒之间的间隙较小，可对上部涌水的流速和流量起到进一步衰减的作用。
可选的，还包括以下方法：设置第一填充区上背向坝体的一侧与坝体上朝向停采线的一侧之间的距离为L。通过将停采线与坝体之间的距离预设第一填充区的厚度L，不仅便于后续向第一填充区内填充第二矸石，而且可使第一填充区内的第二矸石有效缓冲水流冲击，增加安全性。
可选的，还包括以下方法：设置第二填充区上背向坝体的一侧与第一填充区上背向坝体的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。通过将第二填充区的厚度设置在20-40m之间，可通过块度较大且抗冲击的第一矸石对流速较大的涌水进行初步缓冲；经缓冲后的涌水在进入第一填充区时速度和流量均有所减小，对第一填充区内的第二矸石的冲击作用力变小，将第一填充区的厚度设置在10-20m之间，可在对涌水进行二次缓冲的基础上，减少第二矸石占用的空间，增加储水能力。
可选的，还包括以下方法：通过抛矸机向第二填充区内填充第一矸石，通过抛矸机向第一填充区内填充第二矸石。本申请实施例通过抛矸机填充矸石，省时省力。
如图2所示，本申请还提供了一种坝前煤矿地下水防溃水装置，包括坝体1。
坝体1朝向停采线3的一侧沿靠近停采线3的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；第一填充区内填充有块度小于预设值的第二矸石20，第二填充区内填充区块度大于预设值的第一矸石2，第一填充区底部的第二矸石20位于坝体1的边沿；第一填充区与坝体1之间填充有黏土21。如图2所示，停采线3位于储水采空区4的边沿。
本申请提供的坝前煤矿地下水防溃水装置，通过在坝体1上朝向停采线3的一侧设置第一填充区和第二填充区，并在第一填充区内填充第二矸石20，在第二填充区内填充第一矸石2，可以对空巷内大量静态储水因坝体1结构破坏而发生的突然溃涌进行有效缓冲；在水体涌出时，可有效降低水体的流量及速度，从而达到避免井下空间被淹、确保人员设备安全的目的；且矸石为煤炭的伴生物，将矸石作为填充物可对矸石有效利用，避免了矸石堆存浪费土地资源和污染环境。
可选的，黏土21的厚度沿着从坝体1的底部到坝体1的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。涌水的底部压强较大，坝体1的底部受到的涌水压力也较大，将黏土21设置成下宽上窄的三角形结构，可使第一矸石2和第二矸石20较多地填充在底部，增加坝体1底部的结构稳定性。上部涌水经第一矸石2和第二矸石20的缓冲作用后到达黏土21时的流速和流量均已较小，黏土21的颗粒度较小且颗粒之间的间隙较小，可对上部涌水的流速和流量起到进一步衰减的作用。
可选的，第一填充区上背向坝体1的一侧与坝体1上朝向停采线3的一侧之间的距离为L。通过将停采线与坝体1之间的距离预设第一填充区的厚度L，不仅便于后续向第一填充区内填充第二矸石20，而且可使第一填充区内的第二矸石20有效缓冲水流冲击，增加安全性。
可选的，设置第二填充区上背向坝体1的一侧与第一填充区上背向坝体1的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。通过将第二填充区的厚度设置在20-40m之间，可通过块度较大且抗冲击的第一矸石2对流速较大的涌水进行初步缓冲；经缓冲后的涌水在进入第一填充区时速度和流量均有所减小，对第一填充区内的第二矸石20的冲击作用力变小，将第一填充区的厚度设置在10-20m之间，可在对涌水进行二次缓冲的基础上，减少第二矸石20占用的空间，增加储水能力。
可选的，填充在第二填充区的第一矸石2限定出的朝向停采线3的面为斜面22。如图2所示，斜面可稳定支撑第二填充区，增加第二填充区在涌水冲击作用下的结构稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种坝前煤矿地下水防溃水方法，其特征在于，包括：
预先设置坝体的砌筑位置，在所述砌筑位置朝向停采线的一侧沿靠近所述停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；
在所述第二填充区内填充块度大于预设值的第一矸石；在所述第一填充区内填充块度小于所述预设值的第二矸石，位于所述第一填充区底部的所述第二矸石填充至所述砌筑位置的边沿；
在砌筑位置砌筑坝体，在所述坝体接顶时，在所述第二填充区与所述坝体之间填充黏土。
2.根据权利要求1所述的坝前煤矿地下水防溃水方法，其特征在于，所述黏土的厚度沿着从所述坝体的底部到所述坝体的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。
3.根据权利要求1所述的坝前煤矿地下水防溃水方法，其特征在于，还包括以下方法：
设置所述第一填充区上背向所述坝体的一侧与所述坝体上朝向停采线的一侧之间的距离为L。
4.根据权利要求1所述的坝前煤矿地下水防溃水方法，其特征在于，还包括以下方法：
设置所述第二填充区上背向所述坝体的一侧与所述第一填充区上背向所述坝体的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。
5.根据权利要求1所述的坝前煤矿地下水防溃水方法，其特征在于，还包括以下方法：
通过抛矸机向所述第二填充区内填充所述第一矸石，通过所述抛矸机向所述第一填充区内填充所述第二矸石。
6.一种坝前煤矿地下水防溃水装置，其特征在于，包括：坝体；
所述坝体朝向停采线的一侧沿靠近所述停采线的方向朝依次设置有第一填充区和第二填充区；所述第一填充区内填充有块度小于预设值的第二矸石，所述第二填充区内填充区块度大于预设值的第一矸石，所述第一填充区底部的所述第二矸石位于所述坝体的边沿；所述第一填充区与所述坝体之间填充有黏土。
7.根据权利要求6所述的坝前煤矿地下水防溃水装置，其特征在于，所述黏土的厚度沿着从所述坝体的底部到所述坝体的顶部的方向逐渐增加限定出三角形区域。
8.根据权利要求7所述的坝前煤矿地下水防溃水装置，其特征在于，所述第一填充区上背向所述坝体的一侧与所述坝体上朝向停采线的一侧之间的距离为L。
9.根据权利要求8所述的坝前煤矿地下水防溃水装置，其特征在于，设置所述第二填充区上背向所述坝体的一侧与所述第一填充区上背向所述坝体的一侧的距离为2L，10m≤L≤20m。
10.根据权利要求6所述的坝前煤矿地下水防溃水装置，其特征在于，填充在所述第二填充区的所述第一矸石限定出的朝向所述停采线的面为斜面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210423 |
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