矿山巷道隔水墙的构筑.pdf

f l ， 7 矿山巷道隔水墙的构筑 7 弘 矿山巷道隔水墙的构筑 7 江西铜业公司潘雁来 雠‘ 关 ， ， 纵， 关 键 词 』 ，堕 查 登 ． 7 ， C ONS TRUCTI ON OF W ATER RE S I S TI NG J i a n g x i Co p p e r I n d u s t r y Co r p o r a t i o n Pa n Y a n l a i [ A B S T R AC T]T h i s p a p e r e x p l a i n e d a f e w p u z z l i n g p r o b l e m c o n c e r n i n g wa t e r r e s i s t i n g p e rfo r ma n c e a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f wa t e r r e s i s t i ng wa l l i n t h e mi n e t u n n e 1 ． KEY W ORDSW a t e r r e s i s t i n g wa l l W a t e r p r o o f i n g De s i g n Co n s t r u c t i o n 矿山巷道隔水构筑物 ，主要是指隔水墙 和防水门。隔水墙在我国名称不一 ，目前有 隔水墙、堵水墙、水I 田 墙和防水墙之称 ，和 上述各名称相 比较隔水墙这一名称较为确 切 、完整。 1 认识上的误区 矿 山巷道隔水墙一般情况下人们对它并 不熟悉．技术人员平时很少有人去专门研究 它， 一旦发生突水事件，仓促应战，建成的 晤水墙往往达不到预计效果。由于不了解隔 水墙的隔水性 能，也没有充分掌握它的构筑 技术，因此在认识上往往存在一些误区，主 要表现在以下诸方面 1 发生突水事件后， 认为只要构筑一 座隔水墙把水堵住 ，就万事大吉 ； 2 认为不管涌水量有多大， 都能把它 堵住 { 遒 7 3 发生突水事件后， 认为堵水愈早愈 好 ，今天发生突水 ，明天就要建隔水堵} 4 认为隔水墙建成后， 就能立即产生 堵水效果，今天建成，明天就能封堵； 5 隔水墙的隔水功能， 被认为只是突 水期作为堵水用 ； 6 认为隔水墙的设计， 只是一个墙体 厚度问题} 7 认为防水 门和隔水墙 的区别 ，只是 多了一扇门 围绕这些误区，本文对其中一些主要问 题，作较为详细的论述。 2 隔水墙的隔水功能和用途 2 ． 1 隔水功能 矿山巷道隔水墙是矿山巷道 内为了防止 水患和地 下水疏干等 目的而建造的一种工程 构筑物 ，它的主要控制对象是地下滴水总量 一 1 6 一 有色矿山 1 9 9 8 ． 3 维普资讯 中的动流量 ， 属于一种永久性 隔水构筑物 主 要有两种功能 2 ． 1 ． 1 堵水功能 隔水墙建成后，经过凝结硬化过程，达 到设计要求 ， 就可关闭放水阀门进行封堵 ， 达 到堵水的 目的。 2 ． 1 ． 2 放水功能 隔水墙建成后，经过凝结硬化过程 ，达 到设计要求后并不关闭阀门， 而是照常放水， 或有 目的地关闭，以达到控制放水的 目的。 2 ． 2 用途 矿 山井下在防水、琉干等工程中，隔水 墙有下述一些用途 2 ． 2 ． 1 堵水 巷道掘 进中如果出现突水， 其涌水量大 于本 中段现有排水能力或矿井总排水能力 ， 对矿井安全已梅成威胁，在这种情况下可构 筑隔水墙 ，以解 除突水带来的威胁 。 2 ． 2 ． 2 控制放水 为进行地下疏干建隔水墙 当向富水地 区掘进巷道时，如果遇到涌出的地下水对矿 井安全构成威胁，隔水墙对地下涌水进行控 制放水疏干。如果遇到停电或排水设备出现 故障，关闭放水阀门，以确保矿井安全，有 些隔水墙虽非为琉 干而建。 当地下水位降低 ， 危险期过后，放水阀门打开 ，用于疏干 ，或 作他用。 2 ． 2 ． 3 节能 巷道掘进中，如果遇 到从孤立通道中涌 出的地下水或旧矿井水，这些新增涌水量对 矿井安全虽不构成威胁。 也无疏干的必要 ， 只 能增加矿井排水费用，在这种情况下，构筑 隔水墙只是为了节能堵水 2 ． 2 ． 4 加速排水进度 在恢复淹井排水过程中，当突水中段出 露后 ，立即在该中段突水点附近构筑隔水墙 给予封闭， 其 目的在于减步矿井总涌水量， 加 快排球进度 ，以求早 日使淹井恢复生产。 2 ． 2 ． 5 作为地下水库 井下生产 中所用的清水 ，如 凿岩、喷 雾、喷浆等用水，可从上部中段已有的隔水 墙中引出水管降到下部中段， 供生产用水。 也 可以从专门建造的水源隔水墙中 I 出水管， 如果水质符合饮用标准，也可用水泵扬到地 面 ，作矿 区生活用水 ，或送往选厂作生产之 用 。 3 突水的一般规律与隔水 墙构筑最佳时间 发生突水后 。涌入巷道 内的地下水总量 中包括静储量Q 。 和流动量 Q o 两部分，即涌 出的地下水总量 Q。 Q Qo 。 在一次突水过程中，如果补给水量是充 分的，可相对地认为静储量是有限的，而动 流量是无限的。在形成稳定状态前 。静储量 是从大变小过程，而动流量则是从小变大过 程。下面分析从突水开始至形成稳定状态的 过程中 4个发展阶段 。 第一阶段 突水开始， Q I 中基本上是Q ， 即 Q。 ≈Q 。 第二阶段 随着涌水继续， Q。 中已包含 有 Qo ，即 Ql Q一 Qo 。虽然 Qo 逐步增大 ， 但在这个 阶段 内，还是以 Ql 为主 ，即 Qj QD 。 第三阶段 t 随着涌 水期的增长， Q o 愈来 愈大，而 Q j 愈来愈小，虽然还是 Q 。 Q Q o ， 但这时已以Q o 为主，即 Q D Q t ， 涌水 量 已趋向稳定 第四阶段 这个阶段中．静储量已接近 耗尽 ，涌入巷道 内的地下水基本上是补给水 量 ， 即 Q。 ≈Qo ， 这时涌出的地下水量稳定状 态。 一 般来讲，涌水量急剧下降可以认为是 第二阶段，缓慢下降属于第三阶段 ，涌水量 趋于稳定即是第四阶段。 第二阶段时间较短， 一 般情况下约为3 ～5 天， 第三阶段持续时间 矿山巷遵隔承墙的音 簟 筑幡雁毫 邮编 3 3 5 4 2 4 一l 7 维普资讯 较长。笔者认为，隔水墙的构筑时间应选择 在第三阶段最佳 ， 最不利的是在第二阶段前。 这就是说 没有必要在涌水高峰期勿勿忙忙 去建墙，应等高峰过后，涌水量趋向平稳时 再建，这样不但能保证墙体质量 ， 还能得到 事半功倍的效果 。 4 混凝土隔水墙 的养护与封堵 水泥与水混 合发生水 化反应后开始凝 结，约经 l 天进入硬化期， 混凝土 3 天后达 到标号强度的 3 5 ～4 0 ， 7天后达到 6 o ～ 7 5 ，2 8天后才能达到标号强度。隔水墙 建成后 ， 须达到设计强度才能关闭放水阀r 丁 进行封堵 ，即养护 2 8天才能封堵 。 如果 2 8天后才能封堵 ， 则出现突水就马 上建隔水墙，企图把水立即堵住的主观愿望 根本不可能实现，突水初期涌水量很大 ，如 果要等 2 8 天才能封堵，显然是不行的。 上述问题的关健在于混凝土早期强度太 低 ， 那么是否可以不必等 2 8天 ． 完全可以的， 客观上，尤其在矿井内，具有这样的有利条 件 1 在混凝土中掺入能促使早强的外加 剂或使用快硬硅酸盐水泥，矾土水泥等早强 水泥，以促使混凝土实现快硬早强目的。 2 矿井内， 尤其是涌水巷道，具有潮 湿的环境， 混凝土内水分不易蒸发， 对混凝 土养护十分有利。 3 矿井内气候条件和地面不同。 由于 井下空气受到重力压缩产生热量 ，还有地热 产生的热量 再加上水泥水化产生的热量等 多种热源产生的温升，使隔水墙附近平均气 温高于地面。隔水墙所在的巷遭实际是一段 独头巷道，巷道内的气温近似恒温，如此有 利的气温条件 ，再加上潮温的环境 ，对混凝 土养护促进早强十分有利。 4 隔水墙封堵后 ， 密闭巷道 内的静水 压力就 会回升，经过一段时间后 ，才能 回复 一 1 8 到原有压力 。由于水压是逐渐 回升 ，封堵初 期并不很高 ，没有必要等 2 8天后 才进行封 堵 ，完全可 以提前。普通水泥的混凝土经过 7 天养护 已达到标号强度的 6 o ～7 5 ，剩 下的养护朝可以和水压回升同步进行，所以 经过 7天再封堵 ，在安全上是有把握的。 5 隔水墙工程中的 岩体 工程地质 隔水墙的工程设计，并不只限于墙体本 身， 同时也必须考虑围岩的工程地质条件。 墙 体是以混凝土浇筑而成的一个整体，有些内 部还布设钢筋， 它本身不易破坏或发生泄漏 。 但隔水墙是以巷道围岩为依托 ，岩体是具有 一 定结构的多裂晾体， 有些隔水工程失败 ， 或 达不到预计效果， 往往问题不在墙体本身， 而 在围岩 ，或两者结合处 ，也可能出现在水淹 巷道内。所以对隔水墙工程 中的岩体工程地 质问题必须引起注意 。 隔水墙工程中的岩体工程地质问题 ，主 要包含以下两个 内容 5 ． 1 围岩的稳定性 围岩的稳定性表现在岩体的承载能力， 若承载能力不足 ，封堵后 ，当墙体 内侧静水 压力升高后，将导致围 岩失稳 ， 从而引起墙 体位移。为了有一个良好的岩体工程地质条 件 ，须注意下述各点 1 建墙位置应选择在整体结构岩体 内，或层状结构岩体内，如果遇到块状结构 需对岩体进行加固，其他一些不 良岩层不适 宜建墙 ； 2 整体结构岩体内， 要求节理不发育， 无较弱结构面 ，层间结合 良好 。在工程范围 内围岩具有比较均一的地质特征与岩石力学 性质 } 3 层状结构岩体 内 要求层问结合 良 好，不易离层，结构面间无较弱夹层。在工 程范围内层内具有比较均一的地质特征与岩 有色矿山⋯ 一1 9 9 8 ． 3 维普资讯 一 石力学特性 } 4 在层状结构岩体内， 必须注意结构 面的发育方向与巷道轴向间的关系，因主要 结构面发育方 向与墙体稳定性有很大关系； 5 层问关 系 各种岩层互相组合情 况 ， 对围岩稳定性有很大影响， 有时从巷道 岩帮帮面上看，岩层是较厚的 ，坚固的 ，实 际上内部薄弱或不良岩层，这种层间关系影 响外部岩层的稳定性 。 5 ． 2 围岩的泄漏 围岩的泄漏性并非单指隔水墙内外发生 的沟通，而是指整个隔水工程，包括墙内侧 水淹巷道的泄漏， 包括向相邻巷道 、 采场 、 或 采空区发生泄漏。 1 岩体的裂隙、 层理都可能出现渗流， 结构面间的充填物遇水软化崩解后，被高压 水渗透而成为渗流通道。 2 断层破碎带极易成为泄水通道 ， 断 层问的泥化夹层遇水泥化后被渗流水带走， 能形成很大的流水通道，巷道的沟通往往是 连通两巷道 间的断层造成的 图 1 。 图 1 断层带与巷道关系图 3 岩溶地区发育有大量溶隙和溶洞， 极不均匀地分布于可溶性岩层中，由于互相 间有广泛的水力联系 ， 极易发生墙内外沟通 ， 或水淹巷道向采场泄瓣 。 6 位置选择 隔水墙的工程设计，位置选择是整4．x 程设计的一个重要环节。有些工程失败或达 不到预计效果， 问题不在工程构筑物本身， 而 在于位置选择不当。需注意 1 隔水墙 位置应选 择在巷道 围岩工程 地质 良好的地段 l 2 隔水墙 位置原则上应尽量靠近涌水 点，使水淹区控制在最小范围内，尤其是靠 近采场或采空区地段 。因为密闭巷道内水淹 区愈长 ，沟通采场或相 邻巷道的可能性也愈 大，水淹道的存在，实际上是一种隐患， 故 范围愈小愈好{ 3 应注意隔水墙和采场之间的关系， 即 隔水墙和 内侧的水淹巷道应在采场和采 空区的岩体移动或采动影响范围之外； 4 隔水墙外侧不应该 出现和墙内水淹 巷道相联通的泄水点，岩溶矿区千万要注意 这个问题 ； 5 由于隔水墙建成后， 墙体内的封闭 巷道一般情况下不再使用，故隔水墙不宜建 在主干巷道 内l 6 原则上应选择在巷道断面较小处， 以减少工程量 ； 7 适当考虑施工条件 7 设计要点 7 ． 1 隔水墙的质量标准和设计依据 7 ． 1 1 质量标准 1 封堵后， 当静水压力上升到最高点， 墙体和围岩，或两者的结合部都不出现{ li 水 现象， 而墙体本身既不损坏， 也不发生位移； 2 除墙体本身外， 整个水淹区不发生 泄漏，墙内外各涌水点不发生 内外沟通。 7 ． 1 ． 2 设计依据 1 静水压力和涌水量I 2 国岩工程地质条件} 3 巷道断面规格} 4 堵水初始时间要求} 5 建墙 目的和用途 f 6 隔水墙工 程和矿 山开采之 间的关 矿山巷遭 隔水墙 的构筑 蔼雁来 邮编 3 3 5 4 2 4 ～19 维普资讯 系 。 7 ． 2 设计事项 7 ． 2 ． 1 建墙位置确定 从 已掌握的水文地质和工程地 质资料 ， 依据 已有的巷道地质图 ，从里往外进行位置 初选，然后下井实地察看，初选位置是否符 合建墙要求 ，最终确定建墙位置 。 7 ． 2 ． 2 设计内容 1 墙体设计包括 外形、厚度、 钢筋 结构设计 ，以及建墙材料的选用l 2 墙体 内附件的选取和配置 ，导水钢 管的直径计算和根数的确定。放水阀门、水 压表、流量计 以及压力表水管、放气管的选 用和配置 l 3 围岩的加 固设计 锚杆选型和支护 参数的确定 。 7 ． 3 有关 问题 7 ． 3 ． 1 水头高度的确定 最高水压是 隔水墙封堵后 ，地下水位 回升到最高水头时的静 水压力 。如果 同一地 下水系统中，上部中段另有 出水点 ，这时的 水头高度应是两中段间的高差。 7 ． 3 ． 2 围岩内是否开凿掏槽 1 静水压力小 ， 周边围岩坚固性 良好 ， 可不开掏槽 l 2 围岩工程地质条件不够理想， 周边 围岩坚固性不良，静水压力又较高，需开凿 掏槽。 开凿掏槽的另一目的是可以观察围岩内 部的岩层是否理想。 7 ． 3 ． 3 墙体 内是否布设钢筋 1 隔水墙大多数情况 下不需布设钢 筋 ，尤其是墙体较厚 ，跨度较小者 ； 2 巷道跨度大， 墙体薄应布设钢筋， 如 果跨度大 ， 但墙体厚度已达到巷道跨度者 ， 也 不需要布设钢筋。 7 3 4 如何从 设计上解决墙体和 围岩接台 间轮廓线的渗漏同题 在设计上可采用拉长轮廓线和使轮廓线 形成折线的方法解决，目的在于延长渗水途 径 ，和改变渗水方 向。 。 。上 T T T j 笋 一 ． 圈 2 双凹锥形隔水墙 平面图 图 2所示为双 凹锥形隔水墙 单 凹锥形 也同样 。 开凿的槽楔入岩体部分可使轮廓线 形成折线 ， 它 的外伸部分不但能拉长轮廓线 ， 而且还能起到保护围岩的作用。 7 ． 3 ． 5 管道的耐压试验与防腐处理 隔水墙必须达到承载能力 ，但也不可忽 略通过墙体的管道耐压强度。 管道和附件有 导水钢管，压力表水管 ，法兰盘 ，衬垫 ，阀 门和水压表 。对这些管道和附件必须用略高 于最高静水压力进行耐压试验。如果地下水 呈酸性 ，应作 防腐处理 。 8 施工顺序和注意事项 1 突水后进行建墙位置选择及墙体设 计的同时 ， 可进行各项建墙准备工作 ， 如 施 工设备的安装 ，建墙材料的准备等 } 2 在进行墙体施工前，先在隔水墙里 侧用沙包或黄泥包叠成一道 临时防水墙 ，此 墙不必封顶，也不需太厚。建临时防水墙的 目的，是为了把涌入巷道的地下水导入钢管 排出，便于施工{ 3 开凿掏槽时，采用浅打眼 ， 少装药 的爆破方法，降低爆破震动影响围岩的稳定 性。岩帮松动后，把浮石撬干净，并用水冲 洗 ，清除残余岩粉 ，使混凝土墙体和围岩紧 密结台 } 下转第 3 3页 一 2 0 ～ 有色矿山 1 9 9 8 ．3 维普资讯 铜矿石的选别带来不利，结合试验研究与生 产实践 ，为稳定和提高选别指标应采取如下 措施 1 根据矿石性质 ， 在处理细粒和粗粒 不均匀矿石时，选择适宜的磨矿细度 ，在钼 铜分离前或钼的精选时进行再磨 ，这样可获 得高品位的钼精矿且提高钼的回收率 ； 2 混合精选与分离粗选间的搅拌槽需 进行技术改造 ，以解决矿浆输送不畅及脱去 矿粒表面污染效果不理想的问题} 3 为提高钼的精矿品位和回收率， 赊 改造和完善工艺流程外 ， 应加强试验研究 ， 并 借鉴国内外先进经验 ，寻找适宜矿石性质的 高效率的新型选钼药剂 ； 4 尽快应用 x萤光分析系统 ， 进一步 提高选厂 自动化水平 ，解决精矿 产品质量波 动较大的问题 。 5 结 语 寿壬坟铜矿选矿厂钼铜矿石处理 系统 ， 是矿山综合利用矿产资源， 提高矿产资源利 用率的重要措施之一 。投产以来对该系统进 行了大量的试验研究工作 ，并初步完善 了生 产工艺 ，生产技术指标得到了提高，为企业 带来了经济效益。 上接 第 2 O页 4 隔水墙底部极易漏水， 掏槽后， 必 须把压在巷道底板上的浮石全部清除干净后 才能制模板 ，进行混凝土浇注作业； 5 隔水墙施工 中， 最困难的是顶部 其 正确的施工方法是 开凿掏槽时 ，同时上挑 巷道顶板，使顶板形成外高里低的斜面 图 3 ，墙体浇注到顶部时，从上往下注入混凝 土 ，并振捣结实，经过这样处理 的顶板结合 部 ，凝固后一般不会漏水 。 不管是否开凿掏槽 ，顶板都应采用这种 施工方法 。 图 3 隔水墙顶部施工示意图 6 封堵后 ， 通过水压表测量最高静水 压力记录静水压力升到最高点所需的时间， 并观察隔水墙和整个隔水工程有无渗漏现 象 。 钼铜垛台回收浮造工艺技术总结与分析崔权样 邮编 0 6 7 1 0 0 3 3 维普资讯