CN213711112U - 一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，它包括设于矿井内的混凝土封堵段，还包括设于矿井内的挡水墙、洞壁注浆段、黏土隔水段、导水管、刚性注浆管、黏土封闭墙；本实用新型采用刚性注浆管压力注浆、黏土隔水段防腐防渗阻隔层、抗渗混凝土段支撑、混凝土井口封堵回填、刚性注浆管采用洞内四周岩壁进行辐射状压力注浆方式，对涌水形成全面阻隔；确保封堵回填段混凝土固化后与洞壁形成一体，实现最佳阻水抗渗效果；本实用新型技术方案安全、可靠、高效、快速，符合国家相关技术规范，大大提高了对矿井涌水污染阻隔的密闭性和牢固性，消除了废弃矿井涌水对环境的污染风险。

Description

一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构

技术领域

本实用新型涉及废弃矿井的污染防治技术领域，特别是一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构。

背景技术

目前，随着矿产资源开采，矿井改变了原有地下水系统，大部分地下水从矿井内流出，流出过程中携带的重金属离子、硫酸根离子、悬浮物等对周围环境造成很大的污染，由于国内大量矿山关闭，形成大量废弃矿井，急需对部分涌水矿井采取污染阻隔措施进行治理。

常规矿井污染阻隔方法为“砖砌体”或“混凝土墙”，该方法存在易渗漏、施工难度大、阻隔效果差等问题，尤其在岩溶地区和破碎地层，现有的阻隔方法治理效果不理想，封堵处理后的矿井仍存在较大的环境污染隐患。

实用新型内容

为了克服背景技术中现有的废弃矿井封堵技术的不足，本实用新型提供一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，包括设于矿井内的混凝土封堵段，还包括设于矿井内的挡水墙、洞壁注浆段、黏土隔水段、导水管、刚性注浆管、黏土封闭墙；

所述矿井内设有砌筑砖坯墙构成挡水墙，在挡水墙底部设有贯通的导水管延伸至矿井口外，所述挡水墙外侧设有洞壁注浆段，洞壁注浆段矿井内的顶壁和侧壁上打入有刚性注浆管，洞壁注浆段内浇筑有防腐抗渗混凝土；洞壁注浆段外侧设有黏土填筑构成的黏土隔水段，黏土隔水段端部设有黏土封闭墙，在黏土封闭墙外侧设置有混凝土关模浇筑构成混凝土封堵段。

进一步，所述导水管在矿井口外的出水口端设置有应急闸阀、压力计和水质检测仪。在矿井封堵完成后，可通过设置于井口外导水管上的压力计和水质检测仪实时监控封堵后矿井内的水质和水压变化状况；当监测到洞内水位异常升高至可能对周边造成环境污染或是次生地质灾害等安全隐患的高水位时，通过打开应急闸阀排水，控制水位上升，为采取应急处置措施争取宝贵时间。

进一步，所述洞壁注浆段和混凝土封堵段的洞顶最高位置设有延伸至矿井口外的补充灌浆管，在井外通过预设的补充灌浆管向洞壁注浆段和混凝土封堵段的顶部间隙内灌浆，填充封闭因浇筑混凝土重力下沉形成的洞顶部空隙。

进一步，所述补充灌浆管由浆液管和排气管组成，所述浆液管用于灌注浆料，所述排气管用于在灌浆时排出洞顶空隙中的空气。

进一步，所述黏土隔水段的矿井内壁上设有间隔刻槽。实现填筑的黏土与洞壁完全结合，防止涌水渗流。

进一步，所述刚性注浆管均匀排布，并分别向矿井洞内和洞外两个方向倾斜；其中，远离井口区域的刚性注浆管向洞内倾斜，刚性注浆管压力注浆后形成的洞壁注浆对涌水形成锥形的封堵扇面阻隔，靠近井口区域的刚性注浆管向洞外倾斜，形成强的抗剪支撑；与洞壁注浆段内浇筑混凝土形成较高的整体结构强度，实现最佳阻水抗渗效果。

进一步，所述导水管为不锈钢无缝管，不锈钢管耐腐蚀性能好，可保证导水管较长的使用寿命。

进一步，所述挡水墙底部预设贯通的导水管高于平硐底线150mm，导水管的管径大于60mm，可避免淤积物堵塞导水管，同时实现在封堵施工过程及时排出涌水。

进一步，所述洞壁注浆段内浇筑的混凝土为防渗抗腐蚀微膨胀混凝土，所述混凝土封堵段浇筑的混凝土为普通混凝土。

本实用新型的有益效果是：在现有的混凝土封堵技术础上进行了创新，洞壁注浆段采用刚性注浆管压力注浆，对洞内涌水形成放射形的阻隔扇面，实现最佳阻水抗渗效果，井内洞壁注浆段内浇筑混凝土；对洞壁注浆段固化后的洞壁进行加固支撑形成整体抗渗效果并加强洞壁注浆段整体封堵结构强度。

同时，洞壁顶部设有补充灌浆管，在井外通过预设的补充灌浆管向洞壁注浆段和混凝土封堵段的顶部间隙内灌浆，填充封闭因浇筑混凝土重力下沉形成的洞顶部空隙。

完成封堵后，通过井口外的导水管上的压力计监控封堵后井内涌水水压。可在井口外对井内的涌水状况进行长期监控，通过井口外导水管上的水质检测仪实时监控封堵后井内水质变化。

本实用新型的技术方案安全、可靠、高效、快速，符合国家相关技术规范，大大提高了对矿井涌水的封堵的密闭性和牢固性，具有高安全性和可靠性，大大消除了废弃矿井涌水的环境污染风险。

附图说明

图1是本实用新型的实施示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2的B-B面剖视图；

图4是图2的C-C面剖视图；

图5是图2的D-D面剖视图；

图6是图2的E-E面剖视图；

图7是图2的F-F面剖视图；

图8是图2的G-G面剖视图；

图9是图2的H-H面剖视图；

图10是本实用新型的实施例2示意图；

图11是本实用新型的实施例3示意图。

图中零部件及编号：

1-挡水墙；2-洞壁注浆段；3-黏土隔水段；4-混凝土封堵段；11-导水管；111-应急闸阀；112-压力计；113-水质检测仪；21-刚性注浆管；22-补充灌浆管；31-间隔刻槽；32-黏土封闭墙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但不是对本实用新型的限制，任何基于本实用新型的变换或推理的技术方案，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～9所示，一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，包括设于矿井内的混凝土封堵段4，还包括设于矿井内的挡水墙1、洞壁注浆段2、黏土隔水段3、导水管11、刚性注浆管21、黏土封闭墙32；

所述矿井内设有砌筑砖坯墙构成挡水墙1，在挡水墙1底部设有贯通的导水管11延伸至矿井口外，所述挡水墙1外侧设有洞壁注浆段2，洞壁注浆段2矿井内的顶壁和侧壁上打入有刚性注浆管21，洞壁注浆段2内浇筑有防腐抗渗混凝土；洞壁注浆段2外侧设有黏土填筑构成的黏土隔水段3，黏土隔水段3端部设有黏土封闭墙32，在黏土封闭墙32外侧设置有混凝土关模浇筑构成混凝土封堵段4。

实施例1

如图1～9所示，四川广元关口煤矿2#矿井封堵，用本实用新型的阻隔结构，采用矿硐体压力注浆、防腐防渗阻隔层、抗渗混凝土段支撑、粘土墙止水、混凝土井口封堵回填、洞内顶部补充注浆对废弃矿井涌水污染进行阻隔，具体实施包括以下步骤：

A.洞内清淤：对废弃的矿井内地面淤泥、残渣及松散围岩进行清除，清理至平硐原生地层新鲜基岩面，清理后采用高压水枪进行洞内岩壁清洗；

B.防腐防渗阻隔层：矿井内砌筑砖坯墙构成挡水墙1，在挡水墙1底部预设贯通的导水管11延伸至井口外，所述导水管11用于在封堵施工过程中导出井内涌水；

C.硐体注浆固化抗渗：在挡水墙1外侧矿井内的顶壁和侧壁打入刚性注浆管21后进行压力注浆，通过注浆液在岩层中渗透、扩散、充填和挤密，渗透驱走岩层裂隙间松散颗粒中的水分和空气后填充其间隙位置，注浆液凝固后，将原来裂隙间松散的土粒胶结成一个整体，构成井内的洞壁注浆段2；

所述刚性注浆管21的注浆量按下计算式确定：

单根刚性注浆管21注浆量：Q≥πR² Lnαβ

其中式中，Q为单根刚性注浆管21注浆量（m³），R为扩散半径（m），L为刚性注浆管21注浆长度=刚性注浆管21设计长度-1（m），n为地层空隙率，α为地层填充系数，β为浆液消耗系数；

关口煤矿2#矿井的刚性注浆管21设计长度为4m，扩散半径R为0.3m，洞壁地层空隙率n为0.4，地层填充系数α为0.8，浆液消耗系数β为1.1；带入上式计算得出关口煤矿2#井的洞壁注浆段2的单根刚性注浆管21的注浆量不小于0.298 m³。

所述刚性注浆管21注浆压力不小于0.6Mpa，实现注浆液在岩层裂隙区充分地渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒及岩隙胶结成一个整体，对洞内涌水形成放射形的阻隔扇面。

D.防腐抗渗混凝土封堵：在步骤C的井内洞壁注浆段2内浇筑防腐抗渗混凝土；对洞壁注浆段2固化后的洞壁进行加固支撑形成加强的整体封堵抗渗结构；浇筑前在洞壁注浆段2洞顶最高位置预设延伸至矿井井口外的补充灌浆管22；

E.黏土填筑，在步骤D的洞壁注浆段2外侧填筑黏土构成黏土隔水段3，填筑黏土前对洞壁进行间隔刻槽31，黏土填筑采用黏土人工分层填筑压实，黏土隔水段3完成后,砌筑砖坯构成黏土封闭墙32；

所述黏土隔水段3的长度按以下计算式确定：

L1≥P*K_S*K/（A*γ*Q）

其中式中，L1：黏土隔水段3长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K_S：粘土渗透系数（cm/s），γ：粘土重度（t/m³），Q：涌水井口涌水量（m³/d），K：安全系数；

关口煤矿2#井口附近水压P为4700 Kpa，涌水井口断面面积A为7.8 m²，粘土渗透系数K_s为5×10^-5 cm/s，粘土重度γ为1.7 t/m³，涌水井口涌水量Q为100 m³/d，安全系数K为2，带入上式计算得出关口煤矿2#井口黏土隔水段3的长度L1不小于3.06 m。

所述步骤E中，黏土填筑前，将黏土加水后需充分拌和，采用黏土分层人工填筑，填筑时黏土压实，压实系数不小于0.85。

F.混凝土井口封堵，在黏土隔水段3的黏土封闭墙32外侧关模后浇筑混凝土，构成混凝土封堵段4，在所述混凝土封堵段4洞顶最高位置预埋补充灌浆管22并延伸至矿井井口外；

混凝土封堵段4长度应满足以下式要求：

L≥P*A*K/（C*frb）

其中式中，L：涌水井口混凝土封堵段4长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K：安全系数，C：涌水井口断面周长（m），Frb：硐壁与混凝土黏结强度特征值（Kpa）。

关口煤矿2#井口附近水压P为4700 Kpa，涌水井口断面面积A为7.8 m²，安全系数K为2，涌水井口周长C为9 m，硐壁与混凝土黏结强度特征值Frb 为300 Kpa，由上式计算得出关口煤矿2#井口混凝土封堵段4的长度L为不小于27.156 m。

G.当混凝土封堵段4浇筑的混凝土强度达到75%之后，在井外通过预设的补充灌浆管22向洞内的洞壁注浆段2和混凝土封堵段4的顶部间隙内灌浆，所述补充灌浆管22由浆液管和排气管组成，所述浆液管用于灌注浆料，所述排气管用于在灌浆时排出洞顶空隙中的空气，补充灌浆填充封闭因浇筑混凝土重力下沉形成的洞顶部空隙。

H.井内封堵段外喷射砼：在步骤G完成后，在步骤F中的混凝土封堵段4末端至矿井井口段区域的矿渣回填区表面喷射灌筑细石混凝土，用于阻隔污染物的渗出，防止洞顶裂隙下渗地表水进入矿渣混合后形成污染废水。

所述步骤B中，所述导水管11在矿井口外的出水口端设置有应急闸阀111、压力计112和水质检测仪113。矿井封堵完成后，可通过设置于井口外的导水管11上的压力计112和水质检测仪113实时监控封堵后矿井内的水质水位变化状况；当监测到洞内水位异常升高至可能对周边造成环境污染或是次生地质灾害等安全隐患的高水位时，通过打开应急闸阀111排水，控制水位上升，为采取应急处置措施争取宝贵时间。

所述步骤B中，所述挡水墙1内侧的迎水面采用防渗水泥砂浆抹面，抹面厚度10mm，进一步加强抗渗效果。

在所述步骤B中，所述导水管11为不锈钢无缝管，不锈钢管耐腐蚀性能好，可保证导水管11长期使用寿命。所述挡水墙1底部预设贯通的导水管11高于平硐底线150 mm，所述导水管11的管径大于60 mm，可避免淤积物堵塞导水管11，同时实现在封堵施工过程及时排出涌水。

所述步骤C中，刚性注浆管21的注浆压力不小于0.6Mpa。洞壁注浆段2根据岩土工程勘察的裂隙区设置，实现注浆液在岩层中充分地渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒及岩隙胶结成一个整体。

所述步骤D和步骤G中，所述补充灌浆管22由浆液管和排气管组成，所述浆液管用于灌注浆料，所述排气管用于在灌浆时排出洞顶空隙中的空气，避免形成浇筑空鼓，灌注浆液采用膨胀水泥，水灰比为1:1。

所述步骤D中的洞壁注浆段2浇筑的混凝土为防渗抗腐蚀微膨胀混凝土，加强抗渗效果，步骤F中混凝土封堵段4浇筑的混凝土为普通混凝土，保证混凝土封堵段4结构强度。

实施例2

如图10所示，四川广元关口煤矿4#井封堵，用本实用新型的阻隔结构，采用矿硐体压力注浆、防腐防渗阻隔层、抗渗混凝土段支撑、粘土墙止水、混凝土井口封堵回填、洞内顶部补充注浆对废弃矿井涌水污染进行阻隔，阻隔方法具体包括以下步骤：

A.洞内清淤：对废弃的矿井内地面淤泥、残渣及松散围岩进行清除，清理至平硐原生地层新鲜基岩面，清理后采用高压水枪进行洞内岩壁清洗；

B.防腐防渗阻隔层：矿井内砌筑砖坯墙构成挡水墙1，在挡水墙1底部预设贯通的导水管11延伸至井口外，所述导水管11用于在封堵施工过程中导出井内涌水；

C.硐体注浆固化抗渗：在挡水墙1外侧矿井内的顶壁和侧壁打入刚性注浆管21后进行压力注浆，通过注浆液在岩层中渗透、扩散、充填和挤密，渗透驱走岩层裂隙间松散颗粒中的水分和空气后填充其间隙位置，注浆液凝固后，将原来裂隙间松散的土粒胶结成一个整体，构成井内的洞壁注浆段2；

所述刚性注浆管21的注浆量按下计算式确定：

单根刚性注浆管21注浆量：Q≥πR² Lnαβ

其中式中，Q为单根刚性注浆管21注浆量（m³），R为扩散半径（m），L为刚性注浆管21注浆长度=刚性注浆管21设计长度-1（m），n为地层空隙率，α为地层填充系数，β为浆液消耗系数；

关口煤矿4#矿井刚性注浆管21设计长度为4m，扩散半径R为0.3m，洞壁地层空隙率n为0.4，地层填充系数α为0.8，浆液消耗系数β为1.1；带入上式计算得出关口煤矿4#井的洞壁注浆段2的单根刚性注浆管21的注浆量不小于0.298 m³。

洞壁注浆段2长度根据岩土工程勘察的裂隙区设置，所述刚性注浆管21注浆压力不小于0.6Mpa，实现注浆液在岩层裂隙区充分地渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒胶结成一个整体。

D.防腐抗渗混凝土封堵 ：在步骤C的井内洞壁注浆段2内浇筑防腐抗渗混凝土；对洞壁注浆段2固化后的洞壁进行加固支撑形成加强的整体封堵抗渗结构；浇筑前在洞壁注浆段2洞顶最高位置预设延伸至矿井井口外的补充灌浆管22；

E.黏土填筑，在步骤D的洞壁注浆段2外侧填筑黏土构成黏土隔水段3，填筑黏土前对洞壁进行间隔刻槽31，黏土填筑采用黏土人工分层填筑压实，黏土隔水段3完成后,砌筑砖坯构成黏土封闭墙32；

所述黏土隔水段3的长度按以下计算式确定：

L1≥P*K_S*K/（A*γ*Q）

其中式中，L1：黏土隔水段3长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K_S：粘土渗透系数（cm/s），γ：粘土重度（t/m³），Q：涌水井口涌水量（m³/d），K：安全系数；

关口煤矿4#井口附近水压P为6000 Kpa，涌水井口断面面积A为7.8 m²，粘土渗透系数K_S为5×10^-5 cm/s，粘土重度γ为1.7 t/ m³，涌水井口涌水量Q为500 m³/d，安全系数K为2，带入上式计算得出关口煤矿4#井口黏土隔水段3的长度L1为不小于7.82 m。

所述步骤E中，黏土填筑前，将黏土加水后需充分拌和，采用黏土分层人工填筑，填筑时黏土压实，压实系数不小于0.85。

F.混凝土井口封堵，在黏土隔水段3的黏土封闭墙32外侧关模后浇筑混凝土，构成混凝土封堵段4，在所述混凝土封堵段4洞顶最高位置预埋补充灌浆管22并延伸至矿井井口外；

混凝土封堵段4长度应满足以下式要求：

L≥P*A*K/（C*frb）

其中式中，L：涌水井口混凝土封堵段4长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K：安全系数，C：涌水井口断面周长（m），Frb：硐壁与混凝土黏结强度特征值（Kpa）。

关口煤矿4#井口附近水压P为6000Kpa，涌水井口断面面积A为7.8 m²，安全系数K为2，涌水井口周长C为9 m，硐壁与混凝土黏结强度特征值Frb 为300 Kpa，由上式计算得出关口煤矿4#井口混凝土封堵段4的长度L不小于34.667 m。

G.当混凝土封堵段4浇筑的混凝土强度达到75%之后,在井外通过预设的补充灌浆管22向洞内的洞壁注浆段2和混凝土封堵段4的顶部间隙内灌浆，填充封闭因浇筑混凝土重力下沉形成的洞顶部空隙。

H.井内封堵段外喷射砼：在步骤G完成后，在步骤F中的混凝土封堵段4末端至矿井井口段区域的矿渣回填区表面喷射灌筑细石混凝土，用于阻隔污染物的渗出，防止洞顶裂隙下渗地表水进入矿渣混合后形成污染废水。

所述步骤B中，在位于矿井口外的导水管11上设置有应急闸阀111、压力计112和水质检测仪113。矿井封堵完成后，可通过设置于井口外的导水管11上的压力计112和水质检测仪113实时监控封堵后矿井内的水质水位变化状况；当监测到洞内水位异常升高至可能对周边造成环境污染或是次生地质灾害等安全隐患的高水位时，通过打开应急闸阀111排水，控制水位上升，为采取应急处置措施争取宝贵时间。

在所述步骤B中，所述导水管11为不锈钢无缝管，不锈钢管耐腐蚀性能好，可保证导水管11长期使用寿命。挡水墙1底部预设贯通的导水管11高于平硐底线150 mm，所述导水管11的管径大于60 mm，可避免淤积物堵塞导水管11，同时实现在封堵施工过程及时排出涌水。

所述步骤D中的洞壁注浆段2浇筑的混凝土为防渗抗腐蚀微膨胀混凝土，加强抗渗效果，步骤F中混凝土封堵段4浇筑的混凝土为普通混凝土，保证混凝土封堵段4结构强度。

如图10所示，所述步骤C中，所述洞壁注浆段2的刚性注浆管21成排均匀分布，并向矿井洞内和洞外两个方向倾斜。其中，远离井口区域的刚性注浆管21向洞内倾斜，刚性注浆管21形成的洞壁注浆对涌水形成锥形的封堵扇面阻隔，靠近井口区域的刚性注浆管21向洞外倾斜，形成强的抗剪支撑；与洞壁注浆段2内浇筑混凝土形成较高的整体结构强度，实现最佳阻水抗渗效果。

实施例3

如图11所示，四川广元乌木沱煤矿主井口封堵，用本实用新型阻隔结构，采用矿硐体压力注浆、防腐防渗阻隔层、抗渗混凝土段支撑、粘土墙止水、混凝土井口封堵回填、洞内顶部补充注浆的对废弃矿井涌水污染进行阻隔，阻隔方法具体包括以下步骤：

A.洞内清淤：对废弃的矿井内地面淤泥、残渣及松散围岩进行清除，清理至平硐原生地层新鲜基岩面，清理后采用高压水枪进行洞内岩壁清洗；

B.防腐防渗阻隔层：矿井内砌筑砖坯墙构成挡水墙1，在挡水墙1底部预设贯通的导水管11延伸至井口外，所述导水管11用于在封堵施工过程中导出井内涌水；

C.硐体注浆固化抗渗：在挡水墙1外侧矿井内的顶壁和侧壁打入刚性注浆管21后进行压力注浆，通过注浆液在岩层中渗透、扩散、充填和挤密，渗透驱走岩层裂隙间松散颗粒中的水分和空气后填充其间隙位置，注浆液凝固后，将原来裂隙间松散的土粒胶结成一个整体，构成井内的洞壁注浆段2；

所述刚性注浆管21的注浆量按下计算式确定：

单根刚性注浆管21注浆量：Q≥πR² Lnαβ

其中式中，Q为单根刚性注浆管21注浆量（m³），R为扩散半径（m），L为刚性注浆管21注浆长度=刚性注浆管21设计长度-1（m），n为地层空隙率，α为地层填充系数，β为浆液消耗系数；

乌木沱煤矿主井口的刚性注浆管21设计长度为3m，扩散半径R为0.3m，洞壁地层空隙率n为0.3，地层填充系数α为0.8，浆液消耗系数β为1.1；由上式计算得出乌木沱煤矿主井口的洞壁注浆段2的单根刚性注浆管21的注浆量不小于0.149 m³。

所述刚性注浆管21注浆压力不小于0.6Mpa。实现注浆液在岩层裂隙区充分地渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒胶结成一个整体。

D.防腐抗渗混凝土封堵：在步骤C的井内洞壁注浆段2内浇筑防腐抗渗混凝土；对洞壁注浆段2固化后的洞壁进行加固支撑形成加强的整体封堵抗渗结构；浇筑前在洞壁注浆段2洞顶最高位置预设延伸至矿井井口外的补充灌浆管22；

E.黏土填筑，在步骤D的洞壁注浆段2外侧填筑黏土构成黏土隔水段3，填筑黏土前对洞壁进行间隔刻槽31，黏土填筑采用黏土人工分层填筑压实，黏土隔水段3完成后，砌筑砖坯构成黏土封闭墙32；

所述黏土隔水段3的长度按以下计算式确定：

L1≥P*K_S*K/（A*γ*Q）

其中式中，L1：黏土隔水段3长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K_S：粘土渗透系数（cm/s），γ：粘土重度（t/m³），Q：涌水井口涌水量（m³/d），K：安全系数；

乌木沱煤矿主井口附近水压P为1800 Kpa，涌水井口断面面积A为8.2 m²，粘土渗透系数K_S为5×10^-5 cm/s，粘土重度γ为1.7 t/m³，涌水井口涌水量Q为50 m³/d，安全系数K为2，由上式计算得出乌木沱煤矿主井口的黏土隔水段3的长度L1为不小于2.23m。

所述步骤E中，黏土填筑前，将黏土加水后需充分拌和，采用黏土分层人工填筑，填筑时黏土压实，压实系数不小于0.85。

F.混凝土井口封堵，在黏土隔水段3的黏土封闭墙32外侧关模后浇筑混凝土，构成混凝土封堵段4，在所述混凝土封堵段4洞顶最高位置预埋补充灌浆管22并延伸至矿井井口外；

混凝土封堵段4长度应满足以下式要求：

L≥P*A*K/（C*frb）

其中式中，L：涌水井口混凝土封堵段长度（m），P：涌水井口附近水压（Kpa），A：涌水井口断面面积（m²），K：安全系数，C:涌水井口断面周长（m），Frb：硐壁与混凝土黏结强度特征值（Kpa）。

乌木沱煤矿主井口附近水压P为1800Kpa，涌水井口断面面积A为8.2 m²，安全系数K为2，涌水井口周长C为9.4m，硐壁与混凝土黏结强度特征值Frb 为320 Kpa，由上式计算得出乌木沱煤矿主井口混凝土封堵段4的长度L不小于9.714 m。

G.当混凝土封堵段4浇筑的混凝土强度达到75%之后,在井外通过预设的补充灌浆管22向洞内的洞壁注浆段2和混凝土封堵段4的顶部间隙内灌浆，填充封闭因浇筑混凝土重力下沉形成的洞顶部空隙；

H.井内封堵段外喷射砼：在步骤G完成后，在步骤F中的混凝土封堵段4末端至矿井井口段区域的矿渣回填区表面喷射灌筑细石混凝土，用于阻隔污染物的渗出，防止洞顶裂隙下渗地表水进入矿渣混合后形成污染废水。

所述步骤B中，在位于井口外的导水管11上设置有应急闸阀111、压力计112和水质检测仪113。矿井封堵完成后，可通过设置于井口外的导水管11上的压力计112和水质检测仪113实时监控封堵后矿井内的水质和水压变化状况；当监测到洞内水位异常升高至可能对周边造成环境污染或是次生地质灾害等安全隐患的高水位时，通过打开应急闸阀111排水，控制水位上升，为采取应急处置措施争取宝贵时间。

所述步骤B中，所述挡水墙1内侧的迎水面采用防渗水泥砂浆抹面，抹面厚度10mm，进一步加强抗渗效果。

在所述步骤B中，所述导水管11为不锈钢无缝管，不锈钢管耐腐蚀性能好，可保证导水管11长期使用寿命。挡水墙1底部预设贯通的导水管11高于平硐底线150 mm，所述导水管11的管径大于60 mm，可避免淤积物堵塞导水管11，同时实现在封堵施工过程及时排出涌水。

所述步骤C中，刚性注浆管21的注浆压力不小于0.6Mpa，实现注浆液在岩层中充分地渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒胶结成一个整体。

所述步骤D和步骤G中，所述补充灌浆管22由浆液管和排气管组成，所述浆液管用于灌注浆料，所述排气管用于在灌浆时排出洞顶空隙中的空气，避免形成浇筑空鼓，灌注浆液采用膨胀水泥，水灰比为1:1。

所述步骤D中的洞壁注浆段2浇筑的混凝土为防渗抗腐蚀微膨胀混凝土，加强抗渗效果，步骤F中混凝土封堵段4浇筑的混凝土为普通混凝土，保证混凝土封堵段4结构强度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，包括设于矿井内的混凝土封堵段（4），其特征在于，还包括设于矿井内的挡水墙（1）、洞壁注浆段（2）、黏土隔水段（3）、导水管（11）、刚性注浆管（21）、黏土封闭墙（32）；

所述矿井内设有砌筑砖坯墙构成挡水墙（1），在挡水墙（1）底部设有贯通的导水管（11）延伸至矿井口外，所述挡水墙（1）外侧设有洞壁注浆段（2），洞壁注浆段（2）矿井内的顶壁和侧壁上打入有刚性注浆管（21），洞壁注浆段（2）内浇筑有防腐抗渗混凝土；洞壁注浆段（2）外侧设有黏土填筑构成的黏土隔水段（3），黏土隔水段（3）端部设有黏土封闭墙（32），在黏土封闭墙（32）外侧设置有混凝土关模浇筑构成混凝土封堵段（4）。

2.根据权利要求1所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述导水管（11）在矿井口外的出水口端设置有应急闸阀（111）、压力计（112）和水质检测仪（113）。

3.根据权利要求1所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述洞壁注浆段（2）和混凝土封堵段（4）的洞顶最高位置设有延伸至矿井口外的补充灌浆管（22）。

4.根据权利要求3所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述补充灌浆管（22）由浆液管和排气管组成，所述浆液管用于灌注浆料，所述排气管用于在灌浆时排出洞顶空隙中的空气。

5.根据权利要求1所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述黏土隔水段（3）的矿井内壁上设有间隔刻槽（31）。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述刚性注浆管（21）均匀排布，并分别向矿井洞内和洞外两个方向倾斜。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述导水管（11）为不锈钢无缝管。

8.根据权利要求1所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述挡水墙（1）底部预设贯通的导水管（11）高于平硐底线150mm，导水管（11）的管径大于60mm。

9.根据权利要求1所述的一种废弃矿井酸性废水污染阻隔结构，其特征在于，所述洞壁注浆段（2）内浇筑的混凝土为防渗抗腐蚀微膨胀混凝土，所述混凝土封堵段（4）浇筑的混凝土为普通混凝土。

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