112挡水墙说明

2-112工作面挡水墙设计方案

干河煤矿

二〇一四年五月二十日

2-112挡水墙设计方案说明会签名单总工程师：

安全科：

调度室：

机电科：

生产科：

通风科：

地测科：

编制：

2-112挡水墙设计方案

一、概述：

2013年6月17日， 2-112工作面85#~87#支架底部，自采空区方向有水流出，水量为3~5m3/h左右，出水量增大到20m3/h左右时工作面停止生产，后涌水量逐渐增大，最大达到450m3/h左右。目前工作面回采结束，涌水量稳定至120m3/h左右。现2-1121巷配备6台型号BQW100-50-25水泵进行排水，将水排至2号水仓，再由2号水仓通过8寸管路直接排至中央水仓。2号水仓内安装2台型号为BQS150-250/4-200与4台型号为BQS150-200/3-160水泵。

2-112工作面回撤工作结束后，为实现经济性、可控性排水，对水资源做到二次利用，经研究决定，在2-112工作面正、副巷内各施工一道挡水墙，涌水量按200m3/h，设计最大抗水压力按1.0MPa。设计通过挡水墙预埋管路对涌水进行有效控制，利用水的静压作用把涌水压至中央水仓，然后排至地面。最终利用挡水墙预埋管路进行控放输水。

二、挡水墙位置：

为使两处挡水墙兼顾合理通风及减少采空区动压影响，定于两道挡水墙施工位置分别位于——①副巷：停采线前42m处，标高126.5；

②正巷：停采线前434m，即27#点处，标高164.1.

三、排水方案：

本设计排水方案的选择从排水路线及标高两方面进行考虑。

1．正副两巷排水路线

方案①正巷：经挡水墙排出→2-1121巷→2-1121联巷→一采区轨道巷→一采区二联巷→一采区皮带巷→+80皮带巷→+80皮带巷泄

水孔→中央水仓。

方案②副巷：经挡水墙排出→2-1122联巷→一采区右翼轨道巷→一采区轨道巷→一采区轨道巷水沟→中央水仓。

2．路线标高

上述排水路线①起始点标高为164.1，途经巷道最高点标高为180.3，落差16.2m；排水路线②起始点标高为126.5，途经巷道最高点标高为174.6，落差48.1。其中两道挡水墙落差37.6，正巷高。由于两挡水墙迎水段相通，水的静压只考虑最低点和最高点，即最低点为副巷挡水墙126.5，最高点两处即174.6和180.3，两排水路线高差分别为48.1m和53.8m；根据压强公式（ P 液=pgh）得出两排水方案对挡水墙的静水压力分别为0.48MPa和0.54MPa，压差为

0.06MPa。

综上所述，考虑两方案压差较小及现有排水管路的合理利用，采取方案①，即正巷排水，副巷封堵的办法。

四、挡水墙设计

1．施工挡水墙巷道情况

正副巷挡水墙施工巷道均为煤巷。基本顶为K8细粒砂岩：厚度3.4 m，深灰色以石英为主，含少量云母碎片及煤纹，次圆状，分选中等，具钙质胶结，局部夹泥岩薄层。直接顶为砂质泥岩：厚度6.35m，黑灰色，断口平坦，含少量煤屑，夹细粒砂岩条带，下部见较丰富的植物茎化石碎片。直接底为细粒砂岩：厚度2.5m，灰色，中厚层状，石英为主，含少量白云母片，顶部含炭质，次圆状，分选中等，泥质孔隙式胶结，顶部见少量植物化石碎片。基本底为泥岩：厚度2~10m，黑灰色，厚层状，均匀层理，松软。煤层普氏系数 f = 1.5，采用锚网

梁、锚索联合支护。

2．挡水墙结构形式

根据挡水墙设计水压，挡水闸墙结构形式设计为楔形。

3．挡水墙墙体长度计算

2-112正副巷巷道参数：

本设计挡水墙硐室强度是根据“《采矿工程设计手册》（煤炭工业出版社）”楔形公式要求进行取值。水压按1.0MPa 考虑，具体公式如下： =1)4H B L tg α+-（ 式中：

L ——挡水墙长度，m ；

α——凸缘基座支承面与硐室中心线的夹角，一般取20°

-30°,本设计取20°。

γo ——结构的重要性系数，取1.1；

γf ——作用的分项系数，取1.3；

γd ——结构系数取1.2～1.75，水压大、硐室净断面积大

时取大值，取1.5；

f cc ——素混凝土的轴心抗压强度设计值，其值由混凝土轴

心抗压强度设计值乘以系数0.95确定，N/mm 2，取

14.25N/mm 2；

B ——闸墙墙体前、后巷道净宽，取4.8m ；

H ——挡水墙体前后巷道净高，取3.7m ；

P ——防水闸墙硐室设计承受的水压，N/mm 2，取1.0N/mm 2

经计算，墙体长度为0.34m ，安全系数取7，本设计取挡水闸墙墙体长度L ＝3m 。

4．排水管选型

挡水墙封堵后预埋管路排水能力是根据“《采矿工程设计手册》（煤炭工业出版社）”要求进行取值。具体公式如下：

gH A Q 2μ=

式中：

μ——流量系数，一般取0.6～0.62，取0.61；

A ——排水管断面积，m 2；

G ——重力加速度9.81m/s 2；

H ——静水压力水头高度，可按小于53m 考虑，本设计取0.53MPa 。 该工作面涌水量稳定在120m 3/h ，本设计按200m 3/h 考虑。预选内径为200mm 的管路，其断面积为0.0314m 2。则：

45.081.920314.061.0⨯⨯⨯⨯=Q

=0.057m 3/s=205.2m 3/h ＞200m 3/h

其流速A Q /=ν=0.057/0.0314=1.81m/s ，符合经济流速 1.5～2 m/s 的取值范围。故内径为200mm 的管路满足排水要求，结合实际选取2趟φ159管路。

五、施工工序：