CN204299622U - 一种煤矿地下水库的人工挡水坝 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤矿地下水库的人工挡水坝，所述人工挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述人工挡水坝的两端深入到所述煤柱坝体中，所述人工挡水坝为单拱形，所述人工挡水坝的凸面朝向所述地下水库。由于单拱形的人工挡水坝的凸面朝向地下水库，减少了坝体直接受力，将力分解到两侧的煤柱坝体上，降低了坝体厚度，节省了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及采矿工程与水利工程的交叉领域，尤其涉及一种煤矿地下水库的人工挡水坝。
背景技术
能源“金三角”(晋陕蒙甘宁)煤炭资源具有浅埋深、薄基岩和煤层厚等特征，2011年该地区煤炭产量23.82亿吨，占全国总产量的67.7％，已成为我国煤炭资源的主产区。但是，西部“能源金三角”生态环境脆弱，该地区长期气候干旱，水资源短缺且时空分布不均匀。以陕北地区为例，该区域地处内陆，降水稀少，蒸发量大，人均水资源仅为927立方米，属于典型的资源型缺水地区。
在该区域实施大规模高强度的煤炭开采，不可避免对水资源产生负面影响。煤炭开采形成的巷道和采空区，对地表水和地下水运移、赋存状态造成影响，改变了地下水的循环规律，引发一系列问题，如河水断流、地下水位下降、泉水流量锐减或干涸。目前主要实施措施是矿井水外排。矿井水外排有多种不利，一方面造成了水资源浪费，另一方面对地表生态环境产生污染。
因此，在“能源金三角”地区保水开采的关键技术是如何实现矿井水不外排，而井工煤矿开采会形成采空区，若能对采空区加以利用，将煤炭开采过程中的矿井水储存于该空间内，建设地下水库，同时辅以工程措施，实现水资源在地下的过滤净化，利用钻孔与地面相通，为未来水资源利用提供条件。人工防水坝位于组成煤矿地下水库的各个采空区的回风巷、运输巷与主巷连接处等部位，是水库建设的重要环节，人工挡水坝结构设计关系到地下水库运行安全，尤其是人工挡水坝与煤柱坝体连接部位是水库坝体安全的薄弱环节，如何通过科学合理的设计保障其坝体安全稳定，是人工挡水坝建设的关键环节，也是水库运行安全的决定因素。
与地面水库坝体相比，地面水库坝体仅承受水压作用；而煤矿地下水库坝体受力复杂，不仅受到水压作用，同时由于地下水库上方岩层尚未达到稳定状态，岩层垮落对坝体造成冲击，同煤层和不同煤层采动及矿震等对坝体均有较大影响。现有的一种煤矿地下水库的人工挡水坝，其设计为凹形结构正对地下水库，虽然减少了对人工坝体与煤柱坝体连接处的受力，但由于坝体本身需要承受较大的力，坝体厚度加大，坝体构筑材料增加，导致建设成本增大。
因此，有必要设计一种坝体直接受力小，同时节约了材料，降低了建设成本的煤矿地下水库的人工挡水坝。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种坝体直接受力小，同时节约了材料，降低了建设成本的煤矿地下水库的人工挡水坝。
本实用新型的技术方案提供一种煤矿地下水库的人工挡水坝，所述人工挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述人工挡水坝的两端深入到所述煤柱坝体中，所述人工挡水坝为单拱形，所述人工挡水坝的凸面朝向所述地下水库。
优选地，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的单拱形的主体部，和深入到所述煤柱坝体中的肩部，所述肩部的截面形状为矩形，所述肩部的厚度等于所述主体部的厚度。
优选地，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的主体部，和深入到所述煤柱坝体中的肩部，所述主体部和肩部共同组成单拱形。
优选地，所述肩部与所述煤柱坝体之间的连接处插入锚杆。
优选地，所述锚杆穿过所述煤柱坝体的松动层后，再插入到岩体层中。
优选地，所述锚杆插入所述岩体层的深度为1-1.5m。
优选地，所述肩部的深度为0.3-0.5m。
优选地，所述人工挡水坝的厚度与巷道宽度之间的比值为0.18-0.20。
优选地，所述人工挡水坝的弧度为60-90度。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：由于单拱形的人工挡水坝的凸面朝向地下水库，减少了坝体直接受力，将力分解到两侧的煤柱坝体上，降低了坝体厚度，节省了成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例一中煤矿地下水库的人工挡水坝的结构示意图；
图2是图1中人工挡水坝的受力分布图；
图3是本实用新型实施例二中煤矿地下水库的人工挡水坝的结构示意图。
附图标记对照表：
1-人工挡水坝 2-煤柱坝体 3-地下水库
4-巷道 5-锚杆 11-凸面
12-主体部 13-肩部
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
如图1和图3所示，煤矿地下水库的人工挡水坝，人工挡水坝1位于煤柱坝体2之间用于隔离地下水库3和巷道4，并且人工挡水坝1的两端深入到煤柱坝体2中，人工挡水坝1为单拱形，人工挡水坝1的凸面11朝向地下水库3。人工挡水坝1用于封堵地下水库3，地下水库3用于储存煤矿的地下水源，便于循环利用地下水资源。由于人工挡水坝1的凸面11朝向地下水库3，凸面11减少了人工挡水坝1的直接受力，将力分解到两侧的煤柱坝体2上，从而降低了人工挡水坝1的厚度，节省了成本。
参见图2，图2为人工挡水坝的受力分布图。水压P作用在人工挡水坝1上，以人工挡水坝1的中心点为受力分界点，沿凸面11的切向向两侧的煤柱坝体2传力，F总分解为两个F切向，减少了对人工挡水坝1的直接冲击，发挥了单拱形结构的传力功能，同时人工挡水坝1承受了来自F煤柱坝体的挤压，进一步增强了人工挡水坝1的抗击水压的能力。
参见图1，图1为实施例一的结构示意图。人工挡水坝1包括位于煤柱坝体2之间的主体部12，和深入到煤柱坝体2中的肩部13，主体部12和肩部13共同组成单拱形。图1中L表示巷道4的宽度，H表示人工挡水坝1的厚度，α表示人工挡水坝1的弧度，R表示人工挡水坝1的半径。
参见图3，图3为实施例二的结构示意图。人工挡水坝1包括位于煤柱坝体2之间的单拱形的主体部12，和深入到煤柱坝体2中的肩部13，肩部13的截面形状为矩形，肩部13的厚度等于主体部12的厚度。矩形的肩部13方便在形成人工挡水坝1之前，对煤柱坝体2的掏槽工作。矩形的肩部13不影响人工挡水坝1将压力分散到两侧的煤柱坝体2中，肩部3起到了连接主体部12和煤柱坝体2的作用，同时将力传递从主体部3传递给煤柱坝体2。
较佳地，肩部13还可以为其他形状，只要能够起到连接主体部12和煤柱坝体2的作用，同时将力传递从主体部3传递给煤柱坝体2的作用，都属于本实用新型的保护范围。
较佳地，如图3所示，在实施例二中，肩部13的深度S为0.3-0.5m。肩部13嵌入煤柱坝体2的深度，取决于煤柱坝体2的松动层(图未示)的深度。松动层越深，肩部13需要嵌入的越深。
较佳地，如图1和图3所示，肩部13与煤柱坝体2之间的连接处插入有锚杆5。锚杆5起到了加固肩部13与煤柱坝体2连接的作用，锚杆5的深度与布置的密度，根据煤柱坝体2的强度与煤柱坝体2的松动层的深度来确定。
较佳地，锚杆5先穿过煤柱坝体2的松动层后，再插入到岩体层(图未示)中。岩体层的质地较致密，锚杆5插入岩体层后，有利于提升人工挡水坝1与煤柱坝体2的连接稳定性。
较佳地，锚杆5插入岩体层的深度为1-1.5m。
较佳地，人工挡水坝1的厚度H与巷道4宽度L之间的比值为0.18-0.20，人工挡水坝1的弧度α为60-90度。在实际应用中，以地下水库储水技术参数为基础，来计算人工挡水坝的厚度和弧度等参数，形成具有单拱形结构的坝体。
以神东矿区某矿地下水库为例，目前建设有44处人工挡水坝，均采用矩形坝或凹形坝，每个坝体厚度约1m左右，耗用混凝土方量约19.4m3，建设成本约20000元；若采用单拱形坝体厚度约为0.7m，可满足安全要求，同时耗用混凝土方量16.8m3，可节约混凝土材料2.6m3，按每吨成本600元，每座坝体可节约材料成本1560元；同时在该煤矿地下水库后续建设坝体均采用单拱形结构进行设计，经现场运行监测，满足储水工程需求，且安全可靠。
神东矿区包括19个矿，以每矿建设3座地下水库为例，每座地下水库由7-8个工作面采空区组成，需要建设14-16处人工挡水坝工程，累计需要建设约800处人工挡水坝工程，相比较矩形坝或凹形坝，采用单拱形人工挡水坝，仅材料费用可节约125万左右。
本实用新型通过对人工挡水坝的结构的改进，可形成具有良好抗滑性能的人工挡水坝，较以往人工挡水坝相比，保障了坝体安全，同时节约了材料，降低了建设成本。
以上所述的仅是本实用新型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，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种煤矿地下水库的人工挡水坝，所述人工挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述人工挡水坝的两端深入到所述煤柱坝体中，其特征在于，所述人工挡水坝为单拱形，所述人工挡水坝的凸面朝向所述地下水库。
2.根据权利要求1所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的单拱形的主体部，和深入到所述煤柱坝体中的肩部，所述肩部的截面形状为矩形，所述肩部的厚度等于所述主体部的厚度。
3.根据权利要求1所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的主体部，和深入到所述煤柱坝体中的肩部，所述主体部和肩部共同组成单拱形。
4.根据权利要求2或3所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述肩部与所述煤柱坝体之间的连接处插入锚杆。
5.根据权利要求4所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述锚杆穿过所述煤柱坝体的松动层后，再插入到岩体层中。
6.根据权利要求5所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述锚杆插入所述岩体层的深度为1-1.5m。
7.根据权利要求2所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述肩部的深度为0.3-0.5m。
8.根据权利要求1所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述人工挡水坝的厚度与巷道宽度之间的比值为0.18-0.20。
9.根据权利要求1所述的煤矿地下水库的人工挡水坝，其特征在于，所述人工挡水坝的弧度为60-90度。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107503324A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-22 | 神华集团有限责任公司 | 人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法 |
| CN107503326A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-22 | 神华集团有限责任公司 | 水库人工堤坝的施工装置及施工方法 |
| CN107524154A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-29 | 神华集团有限责任公司 | 煤层采空区的人工堤坝建筑装置及建筑方法 |
| CN109441537A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-08 | 中国矿业大学 | 一种煤矿地下水库煤柱坝体设计方法 |
| CN109594527A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-09 | 安徽理工大学 | 一种带锯齿状卡槽的地下水库人工坝体 |
| CN109595034A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-09 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型强帮阻渗挡水坝 |
| CN109630195A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-16 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝 |
| CN109826667A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-31 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型挡水坝 |
| CN110359957A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-22 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种坝体连接结构及其施工方法 |
| CN113338228A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-03 | 辽宁工程技术大学 | 一种应用于煤矿地下水库的人工坝体 |
-
2014
- 2014-11-06 CN CN201420680029.4U patent/CN204299622U/zh active Active
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107503324B (zh) * | 2017-09-15 | 2019-04-26 | 神华集团有限责任公司 | 人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法 |
| CN107503326A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-22 | 神华集团有限责任公司 | 水库人工堤坝的施工装置及施工方法 |
| CN107524154A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-29 | 神华集团有限责任公司 | 煤层采空区的人工堤坝建筑装置及建筑方法 |
| CN107503324A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-22 | 神华集团有限责任公司 | 人工堤坝防渗加固装置及防渗加固方法 |
| CN107524154B (zh) * | 2017-09-15 | 2019-05-24 | 神华集团有限责任公司 | 煤层采空区的人工堤坝建筑装置及建筑方法 |
| CN107503326B (zh) * | 2017-09-15 | 2019-05-03 | 神华集团有限责任公司 | 水库人工堤坝的施工装置及施工方法 |
| CN109441537A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-08 | 中国矿业大学 | 一种煤矿地下水库煤柱坝体设计方法 |
| CN109594527A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-09 | 安徽理工大学 | 一种带锯齿状卡槽的地下水库人工坝体 |
| CN109630195A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-16 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝 |
| CN109595034A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-09 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型强帮阻渗挡水坝 |
| CN109826667A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-31 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型挡水坝 |
| CN109595034B (zh) * | 2019-01-29 | 2019-10-29 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型强帮阻渗挡水坝 |
| CN109630195B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-05-19 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝 |
| CN109826667B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-05-19 | 中国矿业大学(北京) | 煤矿地下水库工字型挡水坝 |
| CN110359957A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-22 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种坝体连接结构及其施工方法 |
| CN110359957B (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-09 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种坝体连接结构及其施工方法 |
| CN113338228A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-03 | 辽宁工程技术大学 | 一种应用于煤矿地下水库的人工坝体 |
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