留通道矿井挡水墙的施工工艺

留通道矿井挡水墙的施工工艺

在某矿建工程2# 矿640m中段垂直深度为210m，640中段通22#主运巷在开凿的时候暴发

涌水，涌水量为125m³/h（涌水是指地表水水源，在压力的作用下涌出，这是一种地质现象）。在涌水发生后，距离出水点大约2km位置的水井会出现水位下降、干枯的现象。

2 挡水墙策划方案

挡水墙的材料、花销、质量、施工方法、工序以及密实等因素都是设计挡水墙时要考虑的重

要因素。混凝土由于干缩、冷缩、沉缩等因素会使体积收缩变小，导致墙体与围岩之间产生

空隙，发生渗水通道现象，这就是引起墙体渗漏的重要原因。本文所讲述的工程创新挡水墙

的施工方案，预先留出行人的通道，人员和设备进入迎水面要在墙体的养护期结束之后，对

周围的空隙进行喷浆坚实。此项目采用单锥楔形挡水墙，在 2.5MPa 静水压力内且围岩稳固

的实例下，它具有坚固可靠、与围岩接出紧密等优势，并具有很高的稳定性。

2.1 强度、厚度的计算

在计算的过程中依据抗压强度、抗剪切强度进行计算，通过围岩性质、水文地质条件等因素

与其他矿山的对比得出以下挡水墙设计的计算公式，以下计算公式较符合本矿山的实际计算。计算公式为：

Ｂ＝［Pc×ｒ／δ＋０.３ｒ］×ＫBc＝Ｋ×P０×λ／（［τ］×Ｌ）

Ｐ＝Ｋ×（Ｅ²＋２Ｒ０Ｅ）／［２（Ｒ０＋Ｅ）²］ａ＝Ｋ×（Pc×Ｓ）（Ｐ×Ｌ）

其中： Pc是最大静水压力（单位MPa）；r是巷道荒断面半径（单位m）；δ是混凝土许应

抗压强度（单位MPa）；E是墙厚（单位m）；λ是过载系数（1.1～1.2）；S是巷道荒断面

面积（单位m²）；[ τ]是岩石许应抗剪强度（单位MPa）；L是巷道荒断面周长（单位m）；

a 是片帮、挑顶深度（单位cm）；K是安全系数（1.2～3）

依据工程的实际数据，Pc、S、L 、K的取值分别为1.5MPa、5.82 ㎡、 9.14m、1.5。

通过计算得出 B=1.39m，Bc=0.23m，a=48cm。由于项目是实际施工，选取厚度取值1.5m，

深度为 50cm的片帮、挑顶是较为合理的。采用42.5硅酸盐水泥，混凝土标号设置为 C25，

采用1.8m管缝锚杆，采用16号槽钢通道门骨架，16号螺纹钢钢筋。

2.2 施工设计

首先清理围岩，并将片帮、挑顶进行清底，在清底结束之后进行二次围岩清理。接下来进行

打锚眼，引水浇底。完成之后进行钢筋、锚杆、挡水墙通道门的安装。安装完成之后砌进行

主墙体以及顶帮注浆密实，在拆模之后进入迎水面二次密实，最后关闸阀。

3 挡水墙的施工

清理围岩：清理围岩、冲洗帮顶，跳过节理和断层，以防围岩强度并且防止因空隙发育互相

连通，发生水经过裂隙渗漏至墙外的情况，要挑选条件较好的施工地点。

片帮、挑顶、清底：在施工位置确定之后，要按照计划进行片帮、挑顶和清底工作。在实

施的过程中，要时刻坚持多打眼、少装药的原则，在一定程度上减少爆破对围岩产生扰动的

影响。巷道底板清至硬岩之后，再继续下挖50cm。混凝土与硬岩的充分接触可以确保墙体底部胶结密实，防止底部产生孔洞、缝隙，以导致渗漏水的现象。

二次围岩清理、打锚眼：冲洗帮顶、进行处理松动的岩石，按照计划进行锚杆眼。

引水浇底：把水引导到巷道的右侧，同时保证左侧干燥。在浇底之前要撒入水泥，地板的残

留水也要吸干，待处理完毕之后，在左侧埋设DN300主排水管并且砌左侧的墙体。在左侧墙

体养护期结束之后，将水引导到主排水管。

钢筋、锚杆、挡水墙通道门的安装并砌主墙体：水通过DN300主排水管流出，要保持底部

的干燥，支模、安装锚杆、焊接钢筋网、架设挡水墙通道骨架，其次砌主墙体。在砌墙之前

要采用振动棒将材料充分搅拌。

顶帮注浆密实：将充分搅拌的材料注入顶部空隙，保证材料与围岩接触充分、胶结。

迎水面二次密实：在拆模之后，墙体会出现收缩的现象，所以需要进行迎水面二次密实。进

行二次密实，需要施工人员通过通道门进入挡水墙迎水面在墙体与围岩空隙处进行作业。二

次密实可将墙体周边空隙彻底消除，以防止水的渗漏。

关闭闸阀：在二次密实结束之后，将闸阀关闭，但是在关闭闸阀还应时常注意墙体是否有空

隙或渗水的现象。同时注意压力表的读数，在数值达到预期压力值的时候要对墙体的稳固性、防渗性及时作出记录和评定。

4 效果和效益

闸阀关闭75小时后直到近期，压力表的读数数值稳定为1.65MPa，封堵的水位与地表水位

标高一致，并且封堵涌水量为100%。 2# 矿 640m 中段排水费用为 1.2 元 /m³，在实施封堵之

后每小时可减少125m³的排水。经计算，每年排水费用可节省1314000元。注浆工程费用是

每一处涌水点需要10万元左右，挡水墙一次即可发挥作用，在封堵了4处涌水点之后，节

省专业注浆工程费用40余万元。

据统计，2015年挡水墙直接效益171.4万元，日后的每年减少排水增加的效益为131.4万元。

5 设计和施工中注意的要点

（1）在进行设计和施工之前，要对封堵地区的水文地质有详细的了解，以保证后期你施工

的顺利进行。除此之外，计算出当地的最大静水压力，以及达到最大静水压力所需要的时间。涌水量需要实测，通过测算得出主排水管路直径，以保证主排水管路达到引水的要求。

（2）要结合实际情况的选择的参数进行墙体厚度的计算，为了防止物料的浪费，在围岩稳

固中K值的取值要适中。抗压强度和抗剪切强度要依据混凝土强度、围岩强度正反计算，以

保证围岩、混凝土强度都能达到负载的要求。

（3）如果要求墙体快硬，则水泥要优先使用硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥；如果要求有抗

渗性，水泥要优先使用普通水泥、火山灰质水泥；处于水位升降范围内的严寒地区，水泥优

先使用普通水泥（32.5级以上）；在混凝土拌合之前，要加入早强剂和速凝剂，这样能够改

善和易性、并且初期强度在一定程度上有所提高。但是要注意的则是用量不能太多，一般情

况下，早强剂掺量要控制造在2% 以内，避免用量过多，导致墙体最终强度下降。混凝土要

制作试块并且送检，以保证最终强度符合设计的要求。

（4）砌主墙体尽量保证不间断的施工，保证墙体一次成型。间断施工往往会造成新旧施工

空隙胶结不紧密，墙体形成弱面，导致施工墙体强度下降。

（5）在主墙体内预埋挡水墙通道门骨架，并且骨架距墙体外侧要保证有20cm～30cm的距离。在二次密实后、关闭闸阀前要将通道盖板焊接在通道门上，并且要在盖板的后面焊接小

型号工字钢，保证盖板焊接强度满足承重需求。

（6）在关闭闸阀后，要时常注意压力表读数数值的变化，在读数接近预期载荷时，要注意

墙体是否有裂隙、渗水等状况的发生。