煤矿永久性水闸墙设置的技术要点

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煤矿永久性水闸墙设置的技术要点

黄国瑞

(福建省永安煤业有限责任公司仙亭煤矿福建大田 366102)

摘要永久性水闸墙常用在煤矿井下堵水，但设置有一定难度，技术要求高，从勘查、方案设计、施工管理和日常维护4个 方面详细论述了永久性水闸墙设置的技术要点s

关键词水闸墙堵水技术要点中图分类号：TD743

文献标识码：A

文章编号：1672-90(2017)04-049-02

水剂掺加方法(先加法或后加法严禁将减水剂干粉倒人混 凝土搅拌机内拌和#2.4墙体形状及厚度

墙体形状有平面、圆柱面和球面3种，最常用平面水闸 墙。为了确保水闸墙有足够抗压强度，不出现变形，墙体厚度 应当严格计算，一般采用如下公式：

(1) 圓柱面和球面墙体的厚度计算公式:B=r/(Kp/p-l)式中：B—水闸墙体厚度;r 一水闸墙内半径（在坚硬公M巷道中取巷道宽度;在软弱力H中取巷道宽度的1.5倍），m;

煤矿永久性水闸墙一般设置在巷道里，用于永久阻挡井 下涌水，对减小矿井涌水量S义重大0其技术要求高，是一项 “精细活”，设置成功可以有效堵水，设置失败的也很多，甚至 成为安全隐患。只有认真做好勘查、方案设计、施工管理和日 常维护等环节工作，才能确保墙体“不位移、不变形、不透水” 3大技术目标，设置出高质量的水闸墙3

1勘查

永久性水间墙在方案设计之前需要认真查阅地质资料

并进行现场勘查，详细查明该块段含水层、隔水层、导水断层 及裂隙、钻孔及封孔情况、水源及涌水量、水头高度、采掘工 程分布、巷道围岩稳定性等情况，为设计提供真实可靠的依 据。

Kp—水闸墙的临界抗压强度，Pa;P—水闸墙承受的水压力， Pa〇

(2) 平面墙体的厚度计算公式:B=KPr/8+0.6r

式中：B—水闸墙体厚度，m;K—安全备用系数;P—水 压，Pa;r—巷道开挖半径，m;S—混凝土允许抗压强度，PaQ 2.5墙体安装排水管路

水闸墙施工时，需要在无水条件下作业。为此需要在水 闸墙里侧约3m位置设置一道临时挡水墙（采用编织袋装黄 土堆积），并根据涌水量大小安装尺寸合适的无缝钢管，作为 施工期间引排水。^£缝钢管外侧连接闸阀和装压力表，为了 更换压力表和水闲墙内水压太大时泄水方便,应在压力表两 侧各安装|个酬s 2.6护碹

般要在水闸墙前后约5m范围内设置护碹加固巷道，

确保巷道不变形、垮塌，起到保护水闸墙的作用。2.7注浆加固

水闸墙蓄水后可能出现墙体与巷道围岩之间不够紧密 或名m岩有裂隙，出现渗漏水现象，因此需要提前埋设注浆 管，进行注浆加注浆材料可以采用水泥浆。如果水泥浆初 凝时间太长，则应采用水泥-水玻璃混合浆液注浆封漏。水 泥-水玻璃混合浆液的初凝时间可准确控制在几秒钟到十几 分钟，结石率可达100%，结石体抗压强度可达10〜20Mpa，初 凝时间也应在地面进行试验。注浆最大压力控制在水闸墙今 后最大承受水压的3倍为宜。

2方案设计

水闸墙选址要注意2点：①选在前后各10m范围内围

2.1 选址

君坚硬、稳定性好没有断层裂隙的地点，断层裂隙发育或煤 巷、半煤巷中无法成功设置水闸墙;②明确水闸墙里侧来水 巷道没有与周边其它采掘工程或导水通道相通，墙体里侧巷 道蓄水后不会从其它部位渗漏出来，确保成功堵水3 2.2刻槽

为了使水闲墙蓄水承压时不出现位移，应该在选址巷道 四围刻槽砌筑，刻槽深度以40cm为宜，太深了水闸墙浇灌 施：C有难度，容易造成水闸墙与#道W：V7之间出现空洞，反 而不好。2.3浇灌材料

浇灌材料一般采用钢筋混凝土，水泥最好采用膨胀水 泥。因为膨胀水泥与普通水泥不同，凝固后可以略微膨胀，不 会收缩，这样水闸墙可以紧紧撑住巷道围岩，不出现间隙，实 现成功堵水。

严格控制混凝土质量，确保不低于C30标准配制，并应 先在地面试验。水泥强度等级不低于325标号；中砂含泥量 不大于2%，泥块；量不大于1% ;石子规格20~40mm，不大 于40mm，含泥量不大于2%;减水剂掺量|%):0.25(：JM-100 缓凝型高效减水剂、木质素磺酸钙），在施工中应严格控制减 水剂渗量，误差控制在1%以内#如果减水剂为干粉状，宜在 使用前，先将于粉倒人60°C左右的热水中搅匀，制成20%浓 度的溶液（以密度计控制溶液浓度），再根据实际情况决定减

3施工管理

施工管理很重要，需要高度重视，确保做好每道工序：(1)要指定专职施工人员，按设计要求现场指导、监督施

工，确保施工安全与工程质量。

作者简介：黄国瑞（1970~)，男，1992年毕业于福建煤炭工业学校，地质工程师，现在永安煤业公司仙亭煤矿工作。

2017.NO.4.

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ISSN1672-90

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■名热境

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1/能源技术

(2) 做好现场施工租织s做好每个施工环节的时间安排 水事件，确保安全生产。防隔水煤(^丨）柱寸尺要根据水闸墙

及周边巷道的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、康 物理力学性质、开采方法和移动规律等因素确定_留设 有关单位审查批准后实施。4.2设置禁采线、探水线

矿并应在巷道蓄水体外侧50m设置禁采线，禁采线外 侧50m设置探水线，并在相关图件上标注，严禁在禁采线范 4.3做好巡查维护工作

矿井必须建立水闸墙巡查制度，定期进行巡查维护，主 要内容有:①观测水闸墙及其周边巷道是否变形、开裂;②观 测水闸墙及周边W々渗漏情况r③水闸墙压力表压力变化情 况；④水闸墙周边采掘工程进展情况；@水闸墙防隔水煤

和衔接，并保证材料质量合格，特别注意避免膨胀水泥搅拌 后来不及浇灌，导致提前膨胀失效Q

(3)

有浮碴，应加强清帮并用清水清洗巷道四周，否则水闸墙无 法与巷道围岩紧密接触，可能出现边帮或底帮渗漏水现象Q

(4) (5) (6)

流失会导致墙体收缩，无法与与巷道1背”紧密接触;&匀起浆，水泥浆能接实巷道帮底及前后挡板。

灌难度较大，容易出现不密实、空洞现象，应采用人工捣实， 同时挡水墙顶部封闭必须采用水泥-水玻璃混合浆液注浆封 漏。

(7)

凝土完全凝固后方可关闸试压，避免因凝固不充分、墙体强 度达不到要求而影响墙体质量，杜绝突水事件的发生^

水闸墙竣工盾，矿井总工程师应组织相关人员严格对照 设计进行验收，发现不合格的及时制定整改措施并落实到 位，确保工程质量合格。

方案应由矿井地测机构编制专门设计，經矿井总工程师组织 做好清帮清底工作。巷道边帮不能有挂矸、底部不能

混凝土湿度要控制好，如果湿度过大，凝随过程水份

围内进行采掘活动Q 挡水墙浇筑应使用振动棒进行振动，以使混凝土均 做好墙体顶部混凝土浇灌工作。墙体顶部混凝土浇

(公)柱留设情况，是否被开采破坏Q水闸墙浇灌G要有足够的凝固时间（20d以上），混

巡查人员应认真观测，做好记录，发现异常情况，及时报 告矿井总工程师。矿井总工程师应组织专题论证，及时采取 措施进行防治，确保矿井安全生产。

5结语

煤矿永久性水闸墙是在井下复杂多变的条件下设置的，

4日常维护

矿弁应严格按照《煤矿防治水规定》做好水闸墙及里侧

技术要高，只有认真勘查、规范设计、精心施工、加强巡查 维护，统筹做好每一项工作，方能确保水闸墙安全可靠、成功 堵水a

4.1合理留设防隔水煤（岩）柱

积水巷道防隔水煤(岩)柱的留设保护工作，避免破坏引发突

(上接第45页）

地

名

表1研究区与美国典型聚气页岩储层生气条件对比表（据文献[2]，有改动）

地层

T0C/%

1.0-4.51.0-25.00.3 -24.00.5 ~2.50.21 -1.17

富特沃斯（义国

)

Ro/%

1.0 ~1.40.4 -1.30.4 -1.61.6 ~1.92.63 〜4. 22

61 ~9131 -12249152 〜57926 ~ 125

人然气成因

热解生物、热解生物、热解热、裂解生物、热解

泥盆系泥盆系泥盆系上白垩系下三祚统

伊利诺伊(美M)密执安（戈N)爷胡安（艾国）闽两南（屮同)

度实验数据不能定性评价其对生烃潜力的影响，需要开展进 一步的深人研究。怛本次有机质丰度较低，没有生烃基础，有 机质成熟度的影响大大减弱。

2.4讨论

通过上面实验分析，闽西南下H叠统溪口组页岩储层有 机碳含量较低，TOC平均值为0.41%;镜质组反射率较高，R〇 平均值3.16%;有机质类型为m型——

腐殖型。现将实验结果

与美国典型盆地的苋岩储层生气条件进行对比，结果如表1。

对比发现，溪口组页岩储层J1?度和天然气成因与荧I领成 功勘探开发的页岩盆地相似，区别在于有机碳含量和有机质 成熟度上w溪口组烃源公相较下美卜:丨聚气盆地有低有机质、 高演化的特点。有机质含量低和地层公性有较大关系，美M 的聚气地层为富含有机质的黑色页^'溪口组取得样品多 为砂质泥岩、泥质砂公，少最泥公和，钙质泥岩。相对而言， 沉积环境不利于有机质的富集。演化程度高和福建省频繁的 火山活动有关，”浆热液的接触或者烘烤作用为地层提供了 大量的热量，促使烃源^达到过成熟状态。

2

(1) 闽西南下三叠统溪口组贞”储层有机碳平均含量为0.41%，镜质组反射率平均值为3.16%，干酪根类型为n型。

(2) 对比美国典型聚气页岩储层可以看出，溪口组烃源公具有低有机质、高演化的特点。综合分析认为，溪口组页公储层虽然有机质类型好，但有机质丰度低，生烃物质基础较差，贪气潜力不理想。

参考文献

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张金川，姜生玲，唐玄，等.我国页岩气富集类型及资源特点.天然气 工业，2009,29(12)3

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5 李政.东营凹陷页岩气勘探潜力初步评价.成都：成都理工大学，

2011

6 聂海宽，张金川，张培先，等.福特沃斯盆地Barnett页岩气藏特征

及启示.地质科技情报，2009,28(2)

3结论

2017.NO.4.

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