斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)是礦井巷道的多層支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括初期支護(hù)和永久支護(hù)，所述初期支護(hù)的表面、初期支護(hù)和永久支護(hù)之間鋪設(shè)有隔水層，所述永久支護(hù)為混凝土砌碹支護(hù)，所述型鋼支架由拱部支架、左邊墻支架、右邊墻支架和反拱支架組成，所述反拱支架的下側(cè)設(shè)有濾水層。本實(shí)用新型解決了礦山斜井大斷面過含水段井筒施工過程中，井筒的防滲漏措施不足的問題，解決傳統(tǒng)斜井疏干保水技術(shù)工期較長，費(fèi)用較高的問題。
【專利說明】斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于礦山隧道開挖領(lǐng)域，特別涉及一種礦山斜井大斷面過含水段的井筒防滲漏結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來煤炭資源的開發(fā)和礦井開挖的過程中不可避免會遇到含水層，隨著開采技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)人員越來越多的提出了綠色開采的概念。綠色開采中保水是施工的前提，井筒順利通過含水層是要達(dá)到的目標(biāo)，因此涉及了保水開采和斜井過不穩(wěn)定土層兩部分施工技術(shù)。
[0003]現(xiàn)階段，礦山斜井過不穩(wěn)定土層(含水層)的施工技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，發(fā)展了多種施工方法，如旋噴法，注漿法，凍結(jié)法，井點(diǎn)降水法等。而保水開采則將多數(shù)施工方法的重點(diǎn)放在了井筒頂板的控制問題，對掘進(jìn)及建井時期的保水問題，特別是井筒的防滲漏問題沒有涉及，對水資源的回收和利用問題亦無涉及。對一些含水層是主要工業(yè)及生活用水來源的地區(qū)來說，施工必須確保該含水層水資源不被污染和破壞，因此對斜井大斷面過含水層的保水開采措施，特別是井筒的防滲漏措施及施工方法均提出了新的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，要解決礦山斜井大斷面過含水段井筒施工過程中，井筒的防滲漏措施不足的問題，解決傳統(tǒng)斜井疏干保水技術(shù)工期較長，費(fèi)用較高的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，是礦井巷道的多層支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括初期支護(hù)和永久支護(hù)，所述初期支護(hù)包括鋼管棚、型鋼支架和初期支護(hù)混凝土，所述型鋼支架由拱部支架、左邊墻支架、右邊墻支架和反拱支架組成，所述初期支護(hù)混凝土由拱圈噴射混凝土、邊墻噴射混凝土和反拱現(xiàn)澆混凝土組成，
[0007]拱部、邊墻的初期支護(hù)和永久支護(hù)之間分別設(shè)有拱部隔水層和邊墻隔水層，所述反拱支架的下側(cè)由下至上設(shè)有濾水層和反拱隔水層，所述反拱隔水層與邊墻隔水層和拱部隔水層連接成一體的隔水層，
[0008]所述永久支護(hù)為混凝土砌碹支護(hù)，永久支護(hù)混凝土由邊墻現(xiàn)澆混凝土、拱部現(xiàn)澆混凝土和現(xiàn)澆混凝土地坪組成。
[0009]所述拱圈噴射混凝土和邊墻噴射混凝土是混凝土標(biāo)號至少為C25的素混凝土，其噴射厚度與型鋼支架的厚度之和至少為300mm。
[0010]所述隔水層是防水土工布層。
[0011]所述濾水層包括濾料和間隔埋設(shè)在濾料中的導(dǎo)水管。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果:
[0013]本實(shí)用新型中井筒防滲漏結(jié)構(gòu)中隔水層的設(shè)置為保水開采以及斜井大斷面過含水層的井筒施工快速穿過含水砂礫層打下基礎(chǔ)。
[0014]本實(shí)用新型中斜井大斷面過含水層后不破壞周邊水系的補(bǔ)給途徑、流向，特別是與“注漿帷幕法”和“凍結(jié)法”等方案相比費(fèi)用低廉，縮短了工期、提高工程質(zhì)量和保證施工安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型中斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)和本實(shí)用新型施工方法步驟二十完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是降水井的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是斜井和降水井立面水位變化示意圖。
[0019]圖4是工作面排水系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖5是降水井中水資源上下循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0021]圖6是本實(shí)用新型施工方法步驟二和步驟四中降水井的平面布置示意圖。
[0022]圖7是本實(shí)用新型施工方法步驟六完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8是本實(shí)用新型施工方法步驟七完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9是本實(shí)用新型施工方法步驟八完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10是本實(shí)用新型施工方法步驟九完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11是本實(shí)用新型施工方法步驟十完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12是本實(shí)用新型施工方法步驟十一完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖13是本實(shí)用新型施工方法步驟十二完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖14是本實(shí)用新型施工方法步驟十三完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖15是本實(shí)用新型施工方法步驟十四完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖16是本實(shí)用新型施工方法步驟十五完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖17是本實(shí)用新型施工方法步驟十六完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖18是本實(shí)用新型施工方法步驟十七完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖19是本實(shí)用新型施工方法步驟十八完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖20是本實(shí)用新型施工方法步驟十九完成后的井筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記:1 一鋼管棚、2 —型鋼支架、2.1 一拱部支架、2.2 一左邊墻支架、2.3 一右邊墻支架、2.4 一反拱支架、3 —初期支護(hù)混凝土、3.1 一拱圈噴射混凝土、3.2 一邊墻噴射混凝土、3.3 一反拱現(xiàn)澆混凝土、4 一永久支護(hù)混凝土、4.1 一邊墻現(xiàn)澆混凝土、4.2 一拱部現(xiàn)澆混凝土、4.3 一現(xiàn)澆混凝土地坪、5 —降水井、5.1 一觀測井、5.2 一抽水井、6 —礦井巷道、7 一斜井巷道中心線、8 —上臺階周邊、9 一上臺階中部、10 —下臺階左邊墻部分、11 一下臺階右邊墻部分、12 —隔水層、12.1 一反拱隔水層、12.2 一邊墻隔水層、12.3 一拱部隔水層、13 一濾料、14 一導(dǎo)水管、15 —地坪、16 —螺旋焊接管、17 —降水井濾料、18 —拱圈噴射混凝土、19 一水溝。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例參見圖1所示，一種斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，是礦井巷道6的多層支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括初期支護(hù)和永久支護(hù)，所述初期支護(hù)包括鋼管棚1、型鋼支架2和初期支護(hù)混凝土 3，所述型鋼支架2由拱部支架2.1、左邊墻支架2.2、右邊墻支架2.3和反拱支架2.4組成，所述初期支護(hù)混凝土 3由拱圈噴射混凝土 3.1、邊墻噴射混凝土 3.2和反拱現(xiàn)澆混凝土 3.3組成，
[0038]拱部、邊墻的初期支護(hù)和永久支護(hù)之間分別設(shè)有拱部隔水層12.3和邊墻隔水層12.2，所述反拱支架2.4的下側(cè)由下至上設(shè)有濾水層和反拱隔水層12.1，所述反拱隔水層12.1與邊墻隔水層12.2和拱部隔水層12.3連接成一體的隔水層12，
[0039]所述永久支護(hù)為混凝土砌碹支護(hù)，永久支護(hù)混凝土 4由邊墻現(xiàn)澆混凝土 4.1、拱部現(xiàn)澆混凝土 4.2和現(xiàn)澆混凝土地坪4.3組成。
[0040]所述拱圈噴射混凝土 3.1和邊墻噴射混凝土 3.2是混凝土標(biāo)號至少為C25的素混凝土，其噴射厚度與型鋼支架的厚度之和至少為300mm。
[0041]所述隔水層12是防水土工布層。
[0042]所述反拱現(xiàn)澆混凝土 3.3、邊墻現(xiàn)澆混凝土 4.1和拱部現(xiàn)澆混凝土 4.2為添加BR型增強(qiáng)防水劑、標(biāo)號至少為C30的混凝土，所述反拱現(xiàn)澆混凝土 3.3的厚度為300_~600mm,所述邊墻現(xiàn)燒混凝土 4.1和拱部現(xiàn)燒混凝土 4.2的厚度至少為400_。
[0043]所述濾水層包括濾料13和間隔埋設(shè)在濾料中的導(dǎo)水管14。
[0044]一種應(yīng)用以上所述的斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)的疏干保水的施工方法，施工步驟如下:
[0045]步驟一:參見圖4所示，建立工作面排水系統(tǒng)；
[0046]步驟二:參見圖6所示，沿斜井巷道中心線7的兩側(cè)先施工降水井5中的試驗(yàn)觀測井5.1與抽水井5.2 ；
[0047]步驟三:參見圖5所示，施工管井抽水管路和降水井的清水調(diào)節(jié)池；
[0048]步驟四:參見圖6所示，沿斜井巷道中心線7的兩側(cè)繼續(xù)施工其余降水井；
[0049]步驟五:參見圖3所示，使用抽水機(jī)對降水井5進(jìn)行抽水疏干，經(jīng)過降水井的抽水疏干，地下水位降至工作面的底板以下，降低高度如圖中所示的s ；
[0050]步驟六:參見圖7所示，斜井井筒巷道初期支護(hù)中鋼管棚I的鉆裝施工；
[0051]步驟七:參見圖8所示，使用臺階法進(jìn)行井筒巷道的挖掘施工，首先對上臺階周邊8進(jìn)行開挖施工；
[0052]步驟八:參見圖9所示，拱部支架2.1的安裝，包括鉆裝拱部托梁、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片和相鄰兩支架間連接筋的焊接；
[0053]步驟九:參見圖10所示，在拱部支架2.1上施工拱圈噴射混凝土 3.1 ；
[0054]步驟十:參見圖11所示，上臺階中部9的開挖施工；
[0055]步驟十一:參見圖12所示，下臺階左邊墻部分10的開挖施工；
[0056]步驟十二:參見圖13所示，安裝左邊墻支架2.2，左邊墻支架2.2與拱部支架2.1連為一體，在左邊墻支架上施工邊墻噴射混凝土 3.2 ；
[0057]步驟十三:參見圖14所示，下臺階右邊墻部分11的開挖施工；
[0058]步驟十四:參見圖15所示，安裝右邊墻支架2.3，右邊墻支架2.3與拱部支架2.1連為一體，在右邊墻支架上施工邊墻噴射混凝土 3.2 ；
[0059]步驟十五:參見圖16所示，巷道圍巖底部鋪設(shè)濾水層，在濾料13中埋設(shè)導(dǎo)水管14；
[0060]步驟十六:參見圖17所示，在濾水層上鋪設(shè)反拱隔水層12.1，所述反拱隔水層12.1向邊墻噴射混凝土表面延伸，用于與后續(xù)施工中邊墻隔水層的連接，保證邊墻和拱部的水順勢向下；
[0061]步驟十七:參見圖18所示，在反拱隔水層12.1上安裝反拱支架2.4并澆筑反拱現(xiàn)澆混凝土 3.3，反拱支架2.4與左、右邊墻支架連為一體；
[0062]步驟十八:參見圖19所示，在邊墻噴射混凝土 3.2的表面鋪設(shè)邊墻隔水層12.2，在拱圈噴射混凝土 3.1的表面鋪設(shè)拱部隔水層12.3，使邊墻隔水層12.2、拱部隔水層12.3和反拱隔水層12.1連接為一體，保證隔水層的密封性；
[0063]步驟十九:參見圖20所示，在邊墻隔水層12.2的表面施工邊墻現(xiàn)澆混凝土 4.1，在拱部隔水層12.3的表面施工拱部現(xiàn)澆混凝土 4.2 ；
[0064]步驟二十:參見圖1所示，在反拱現(xiàn)澆混凝土 3.3的表面施工現(xiàn)澆混凝土地坪4.3和水溝19，使各個部分的永久支護(hù)連成整體。
[0065]參見圖2所示，所述降水井5內(nèi)設(shè)有沿井壁放置的螺旋焊接管16，所述螺旋焊接管16的下部均布多個進(jìn)水孔，所述進(jìn)水孔表面包裹尼龍網(wǎng)并使用防水絲線綁扎緊實(shí)，以防雜物塞住進(jìn)水孔，井壁范圍內(nèi)的螺旋焊接管16外側(cè)填滿降水井濾料17，本實(shí)施例中所述螺旋焊接管16的管徑為Φ 325mm,壁厚6mm，螺旋焊接管16的下部40m處均布多個進(jìn)水孔，其孔徑為Φ25,按密度為IOOmm間距布置。
[0066]所述降水井4等距離均勻分布在斜井巷道中心線7的兩側(cè)。
[0067]所述降水井的施工`步驟包括鉆機(jī)選型、鉆機(jī)就位與調(diào)整、巖心采樣、下井管、填濾料、洗井、試抽降水。
[0068]在礦井設(shè)計及建井過程中應(yīng)把綠色開采、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及水資源保護(hù)列為首要考慮因素。疏干保水施工的“循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念”必將在水資源最匱乏的地區(qū)更加深入人心。實(shí)現(xiàn)煤炭資源開發(fā)利用與礦區(qū)生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會健康發(fā)展意義重大。
[0069]本實(shí)用新型的施工方法中相比傳統(tǒng)的整體開挖，先對上臺階周邊進(jìn)行開挖，減少開挖空間，減少了暴露面砂石向井內(nèi)流入，可防止不穩(wěn)定土層由于過度開挖造成巷道垮冒，確保施工安全，加快了施工進(jìn)度，為后期施工創(chuàng)造極為有利的條件。
[0070]本實(shí)用新型中的疏干保水施工原理:(I)疏干是通過對周邊地質(zhì)條件和水文情況探測分析和降水參數(shù)計算，建立地面排水系統(tǒng)，在人為控制的情況下利用深孔降水井超前距離、輸水降壓和工作面堵沙、導(dǎo)水工藝，消除礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中含水砂礫層對礦井安全的影響，其基本內(nèi)容可分為疏干和輸水降壓兩個方面。其中，疏干是指通過疏水將含水層的水位降至礦井工程層位標(biāo)高以下，或造成穩(wěn)定的降落漏斗，使之局部疏干，避免開拓時含水層水直接涌入工作面。疏水降壓是指通過疏水將含水層水位降至預(yù)先設(shè)計的安全標(biāo)高之下，從而減輕或消除礦井在開拓和生產(chǎn)過程中含水層水在水壓力作用下破壞其上下隔水層而涌入礦井。調(diào)節(jié)礦井涌水量、改善井下作業(yè)條件以及保證斜井開拓安全。(2)疏干保水是根據(jù)近點(diǎn)疏干抽水量、工作面涌水量、地面地下水文地質(zhì)條件及水資源需求和使用情況，建立合理的地下水抽取、地面水凈化、檢測工藝流程和水資源回收利用系統(tǒng)。(3)按照保水要求，進(jìn)行井筒防滲漏支護(hù)方式設(shè)計。主要包括初期支護(hù)、隔水層、永久支護(hù)。初期支護(hù)的目的是快速通過含水砂礫層，防止巷道垮冒，確保施工安全，為后期施工創(chuàng)造條件。隔水層:在過完含水層巷道初期支護(hù)后，永久支護(hù)前全斷面鋪設(shè)防水土工布，永久支護(hù):采用高強(qiáng)度混凝土進(jìn)行砌碹支護(hù)，混凝土中添加BR系列增強(qiáng)型防水劑；反拱支架下鋪設(shè)由碎石和導(dǎo)水管組成的濾水層，所述導(dǎo)水管可使用PPC塑料多孔導(dǎo)水管，再澆筑反拱現(xiàn)澆混凝土至巷道設(shè)計標(biāo)聞。
[0071]本實(shí)用新型施工完成后，根據(jù)井點(diǎn)疏干抽水量、工作面涌水量、地面地下水文地質(zhì)條件及水資源需求和使用情況，建立合理的地下水抽取、地面水凈化、檢測工藝流程和水資源回收利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源保護(hù)及礦區(qū)生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，以綠色開采及水資源保護(hù)理念應(yīng)用在建井施工過程中，實(shí)現(xiàn)綠色建井施工。如圖5所示，建立了斜井施工過程中地下水井上下循環(huán)系統(tǒng)，形成了一套滿足保護(hù)水資源的施工綜合技術(shù)，地表施工的勞動安全條件較好，組織靈活，不污染水源，施工期間所抽的水可通過簡單設(shè)施進(jìn)行回用，不影響周邊居民用水，不破壞水系，安全有保障、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益好，便于控制，便于實(shí)施對水資源的保護(hù)。
[0072]本實(shí)用新型解決了斜井大斷面穿越砂礫巖含水層保水施工技術(shù)難題，并為今后類似過含水流沙層保水施工提供了成功經(jīng)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，是礦井巷道(6)的多層支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括初期支護(hù)和永久支護(hù)，其特征在于:所述初期支護(hù)包括鋼管棚(I)、型鋼支架(2)和初期支護(hù)混凝土(3)，所述型鋼支架(2)由拱部支架(2.1)、左邊墻支架(2.2)、右邊墻支架(2.3)和反拱支架(2.4)組成，所述初期支護(hù)混凝土(3)由拱圈噴射混凝土(3.1)、邊墻噴射混凝土(3.2)和反拱現(xiàn)澆混凝土(3.3)組成， 拱部、邊墻的初期支護(hù)和永久支護(hù)之間分別設(shè)有拱部隔水層(12.3)和邊墻隔水層(12.2),所述反拱支架(2.4)的下側(cè)由下至上設(shè)有濾水層和反拱隔水層(12.1 )，所述反拱隔水層(12.1)與邊墻隔水層(12.2)和拱部隔水層(12.3)連接成一體的隔水層(12)， 所述永久支護(hù)為混凝土砌碹支護(hù)，永久支護(hù)混凝土(4)由邊墻現(xiàn)澆混凝土(4.1)、拱部現(xiàn)澆混凝土(4.2)和現(xiàn)澆混凝土地坪(4.3)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述拱圈噴射混凝土(3.1)和邊墻噴射混凝土(3.2)是混凝土標(biāo)號至少為C25的素混凝土，其噴射厚度與型鋼支架的厚度之和至少為300mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述隔水層(12)是防水土工布層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜井大斷面過含水層井筒防滲漏結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述濾水層包括濾料(13 )和間隔埋設(shè)在濾料中的導(dǎo)水管(14 )。
【文檔編號】E21D9/00GK203441498SQ201320448315
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】易香保, 劉護(hù)平, 楊華明, 周海火, 吳強(qiáng) 申請人:中鼎國際工程有限責(zé)任公司