突水时隔水墙工程的构筑时机问题.pdf

7突水时隔水墙工程的构筑时机问题 ／ 江 西 锕 业 公 司 潘 雁 来 T 9 } r 【 摘要】矿山 发生突 水 时， 人 们 首 先想 到昀 是快 建窿 水 墙， 企 图把 水 堵住 。 但往往 忽 略了 一 倘 茎 嚣 篙 箍 构 筑 时 机 { 始 乙 关 键 词 隔 水 墙静 储 量 和 动 流 量构 筑 时 机 。 ／，／ 互 ’捌 ￡ 一 矿 山刚发生突水时 ，涌 水 量 很 大， 这 耐，人们酋先想到的是侠建隔水墙堵水，以 免淹没矿井。但匆忙建起的隔水墙，非但不 能立即收到堵水的效果，而且工程质量往往 难 以保证 。 例如，某矿三 中段 突水，初 始涌水量 达 到 l O 0 0 m ／ h ， 位于四中段的主水 泵站一时 不 髓排出，水流至底部中段。为了早 日将水堵 住，只用了两天时间就建成了里外两堵隔水 墙。外墙为钢筋混凝土墙 数天后涌水量已 明 显 下 降，一个 月 之 内 涌 水 量 稳 定 在 电池早期损坏。周弹，充 电电流过小也不可 取，这会造成蓄 电池长期处于欠充电状态。 一 般来说，以本车电流表刻度为标准，也就 是说，当蓄电池电压高于额定电压时，调节 器能 自动切断向发电机转子供给 的 激 磁 电 流，停止对蓄鱼池充皂，越肘电流衷 揩针应 在零位或向负方向偏摆}当蓄 电池电压低于 额定 电压时，调节器能 自动导通向发 电机供 给激磁 电流，使发电机对蓄电池充电，这时 电流表指针应向正方向偏摆。因此要确保发 电机和 电压橱常器等 电器元件工作正常， 发 发 问题应及时维修或交换。 l5 连续启动 时间和 t 间．隔时 问要恰 当 车辆的启动主要是靠蓄电池蒇电米实 现 曲。如果连续启动时间过长或闻 隔 时 间 过 短，会造成蓄电池过放 电，导致蓄电池早期 1 9 0 m ／ h 左 右。 匆忙建成曲这座隔水墙质量如何是否 立即起到堵水效果建成半个月后，在封堵 倍况下，墙体底板下面往外冒水，实际上， 即使在尚未封堵压力不大的情况下，墙体顶 部和围岩接触缝中也大量往外冒水 这样的． 孵水墙形 同虚设 。 上述 实铡实质上是一个隔水墙构筑时机 问题。这就是说，在突水过程中，隔水墙应 选择在什么时机掏筑最佳。逮个阅题必须从 突水过程中分析两种水量 的变化说起。 损坏。一般来说，汽油发动机每次启动时阃 不得超过 5 秒， 两次启动间隔时间应有1 5 秒 ； ． 柴 油发动机每次 启动时闯不 得超过 l 0 秒， 两 次 启动相 隔时间应有 1 分 钟。 6 确保上 盖通气孔畅通 严禁明火靠近 蓄电池上盖的通气孔是用来排放内部发 生化学反应所产生的气体 氧气和氢气， 此气体为易蠊物，气孔堵漏时，内部气体产 生压力，拆盖对严禁明火靠近，严禁将金属 工具或金属材料放在蓄电池正、负极 线 上，否 则会 f 起爆炸或 烧伤 人员 。同时， 加 注电解液时要避免将金属屑束带入，造成蓄 电} 也 { 内部 短路 。因此要 确保蓄 电池上盖通气 孔畅通。 - 责任编辑王家骧 粪水时弼水墙工程韵构筑时机问题播雁来 一 船～ 维普资讯 1 突水后涌水量的变化规律 当矿 山巷道发生 突水 后，人们 往往目 急 于堵水，而没有对从突水开始到形成稳定状 态之 间，各 个发展 阶段两种 水量 的 变 化 过 程 ， 以及 对涌水量稳定后最 终涌水 量进 行认 真研 究。因为弄清这 些， 或者有一 个大概估 计， 对翡们采 取的治水方针有很 大关系 。当 _然，这些工作要靠平时的水文地质工作来完 诫 。 突水 时， 涌入矿 山巷道 内的她下水，通 常 包 括静储 量Q 和动储量Q 两 部 分。前者 系 指含水 岩层空隙 中所储存 的水 体积 ，其 大 小 决定 于含水岩层的储 水和 给水能力，后 者 系指含水岩层获得的补给水量。 当发生突水后，地下水位剧烈下降而形 成水 头差 ，地下 潜水面逐渐形 成降落漏 斗， 此 时 由于 涌水而 释放的水量 ，部 分为漏 斗内 的 静储量 ，另一部分则是 从周 围流来 的动流 量 。 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 流量却是无限的。在形成稳定状态前，虽然 滴 水总量是呈下 降趋势，如果 细加 分析 ，就 可看 出，静储 量是从大变小 的过程 ，而 动流 量 却是从小变 大的过程 。 动 流量Q a 的增大，与降落 漏 斗 内 中心 水位降深有关，即动流量Q a 是降 深s 的函 数 ， 即Qf s ，而 降深s 又是 时问t 的 函数 ， 即，sf t ， 因此，Qd 是t 的复 合 函 数， 印Q f t ] ，直 到达 到最大 值为止 。 如果 只指某嚣 时间内，在达到稳 定状态 前 ，突水点 内涌出的地下水总量为进 入巷道 内的静储量 与动流量之和，即Q z Q Q a 。 刚 出现 突水时， 由于动 流 量 补 给不充 分 ，往往 是 以静储量为 主，随着降 落漏 斗范 围不断扩大，静储量逐渐减少，动流量的比 例 相对 增加 ，直 到形成 稳 定 状 态。下 面分 析，从突水开始 形成 稳定状态 之间的 四十发 展阶 段中Qj 和Q 的变化过 程。 第一阶段突水初始，Q ； 中基 本 上 是 Ql O f／ Q Qj l 第二 阶段；随 着涌水 的继 续， 含水岩层 中开 始 出现 降落漏斗 。在 这 个 过程 中，Q。 中已包含有Q ， 即Q。 Q J Qn ， 虽 然 Q a 逐 步增大，但在这个阶段内，还是以Qj 为主， 即Q J Q d } 第三阶段前 面 已 谈 到Qd 是t 的 复 合 函 数 ，随着t 的增 加，Q a 也愈来 愈 大，而Q， 是 有 限的，它愈来 愈 小，’虽然 还 是Q Q Q ， 但这时 已 以Q a 为 主， 即Q Qj 。 第四阶段；在这个阶段，降落漏斗已扩 大到一定范 围，地下水补 给量 已成为 涌水量 的垒部 ，Q 已接 近耗 尽， 涌出 的 地下 水基 本上是Q ， O P Q； Qa ， 这时涌出的 地 下水 呈稳定 状态 。 一 般来讲 ，涌水量 急剧下落 阶段可 认为 是第二 阶段 ，缓 慢下 降段属于 第三阶段， 涌 水量趋予稳 定， 即是 第四阶段 第 二阶段持 续时间较短，第三阶段持续时间较长。笔者 认为，隔筑时机应选定在第四阶段，即地下 水呈稳定状态后。如果为了争取时间，在第 三阶段也可 。最 不 利的是在第 二阶段前 。 要弄清这一 点，还要 把突水后涌水量 的 变 化过程与混 凝土 的养 护结 台起来分析 2 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4 O ，7 天后达 到6 0 ～7 5 ， 养护2 8 天才达 到标号强 度。 隔水墙建成后，须达到设计强度才能关 衙放水阀进行封堵，这等于在隔水墙建成后 需养护2 8 天才能封 堵。 如果2 8 天后才能封堵，则那种企图一出 现 突水 就马上建隔水墙 把水堵 住的主观愿望 根本不能实现。突水初期涌水量很大，如果 要 等2 8 天后才 能封堵，显然 是不行 的。 一 34 一 有 色矿 一1 9 0 4 ． 维普资讯 刚 出现突 水时 ，处 于涌水高峰 期，施 工 困难 ，在 那种恶劣条 件下 匆 匆忙忙建成 的 隔 水墙，质 量上当然很 难保证 。前 面提 到的实 例 就足 以证明 。 上 述问 题 的关 键 在于混 凝士早期强度 太低 。是 否 可以在 混凝士 中添加 外加剂，或 使用快硬早强水泥的办法来促使混凝土墙实 现 快硬早强 的 目的 混凝士 的外加剂 中有两种是 和快硬早强 直接 有关的，一种是 混凝 土促 凝剂 ，另～种 是 混凝土早强荆 。前 者是促使混 凝士速凝， 后 者是促使混 凝土早期强度 增高。 促凝剂是一种 促使混 凝 凝结 速度 快， 早 期强度高 的外加剂 ，它广 用于 地下 工程 l申。矿山巷道喷浆等支护中常用的速凝剂红 星一型，掺入后前期强度增高很快，后期反 而 要 降低。 速 凝剂 的效果 明显 ，但在隔水墙 工程 中 不适用，因为速凝剂必须现用现掺入，由于 隔水 墙工程是 在巷道 内大量流水 的情 况下进 行，混 凝土不 能在现场搅拌，一 般情况下都 在 地面进行 ，然 后输进到井下现 场，或在井 下无流水的巷道内进行，由于离 施 工 现 场 远，如果 掺入 速凝剂后再运 到施工现 场 ，耐 间一久，反而有害，对构筑物后期强度有影 响 故在 厢水墙工 程中，速 凝剂 不适用 ’ 混凝士早强制能加速混凝土硬化过程， 提高早期强度。加入早强剂后，馄凝土强度 比未掺入 的 同期可提 高2 5 ～ 1 0 0 。表 1 为 混凝 土中掺入早强剂后 的前 期强 度 增 长 情 寰1 混凝前期强度增长率 相 当于龄期 为2 8 天的抗压强度 护葬龄辩 ，d 素混凝土，嘶 加人早 强剂 c 4 c 1 后 ， 嘶 况 。 从表 1可看 出，施 工完后 1天 ，掺入早 强剂 的混 凝士， 比同期未 掺入 的素混 凝士强 度提高 1 倍左右，即使是这样，也是达到设 计要 求 的2 O ～2 7 ，经过 3天 后，掺入 早 强剂 的可这 5 0 ～6 0 ，还是 离设计要求甚 远，经过 7天可达7 5 ～ 8 8 ，这 比较接近 设计要 求。 在 隔水墙 工程 中，混凝 土早 强剂是 可 以 使用的，但封堵期不得低于建成后 7天。 为 了提高 隔水 墙的早期强度 ，除掺入外 加剂外，还可使用快硬高强水泥作为建墙材 料，这是在 紧急工程 或抢修工程 中使 用 的一 类水泥，如 快硬硅酸盐 水泥 和矾土水泥 等 矾土水泥是一 种硬化 快，早期强度 高的 一 种 水泥，在 常温下， 1天的强度可达标 号 的8 0 ，3 天 达1 0 0 ，效果是 理想 的。但矾 土水泥价格昂贵，矿山在一般情 况 下 不 使 用， 构筑 一座 隔水 墙需用量 又很大 ，矿 山一 旦 发生突水 ，现购现 运也来不及 。如果 矿山 有现成 的， 能拿 来及时使用 ，当然是 很理想 的。 如果 突水初 期 涌水 量太大 ，矿井 有被 淹 没的危险，必须立即封堵，这时应使用早期 强度高，不需养 护的建 筑材料来 构筑， 如普 通红砖 ，天然 石材等 。 矿山井下用砖，应该用上等好砖，砌墙 需 用量 很大，砌筑还 很费时 阔。 使用天然石材，可 以就 地 取 材。花岗 岩、石灰岩、砂岩都是很好的天 然 矿 用 建 材。江西贵溪的东乡一带盛产 的红色砂岩 当地居民将其修整成条石用来建房砌墙，井 下一 旦发 生突水，很快就 能弄到 这种材 料， 用米 砌筑 隔水 墙是很理 想的，砌筑速度 也比 砖快，建成后的墙体比砖墙稳定。 缺点是吸水率高，易风 化，但对隔水墙 来说，并无多大影响。 用砖或砂岩条石砌筑墙体，虽然月 B 发挥 它早期强度 高的优点，但它整体 性差 ，一 旦 究水时踊水墙工程的掏巍对机问题一罾雁来 一 3 5 维普资讯 静水压力升高，有被冲垮或出现 渗 漏 的 危 险，解决的办法是在砖墙或条石墙外侧， 紧贴墙体再构筑一道混凝土墙，或钢筋混凝 土墙 ，这样 结台 两者 的长处 ，不 但能发挥 它 早期强度高的优点，同时还能发挥它整体性 好 的优势 。 3 隔水墙的构筑时机问题 把上述各 种建树 的养护龄期和 所能达 到 的抗压强度 ，列表比较 见表 2。 袭2 各 种建材的养护期 和达 蓟的强度 ’ k X设计耍求 达到的强度 为1 D 0 ％ 建筑材科 养护 龄鹅 ， d 选 到的 强度 ， 管 突水 后引起地下水 释放 ，时间愈久 ，水 头跃落幅度愈大，也就是封堵时间愈晚，疏 干空闻愈大，封堵后水压回升到原有压力所 需 时间也愈大。 素混凝 土养护2 8 天后封 堵，抗压强度 已 达到设计标 号要求 的1 0 0 ，这是最 保险的 。 为 了早 日封堵，索 混凝养护l 4 天后封 堵，只达到标号强度的8 2 ，由于刚封堵时 水压不高。除下的养护期可以和水压回升同 步进 行 。 如果 急于 堵水 ，素 混凝土养护 7天 就封 堵，只达 到标 号强度 的6 2 。由 于 封 堵 过 早，水压 回升也快，因 此， 7天就 封堵，具 有一定风 险性， 所 以索混凝 土构筑 的隔水墙 养护期 不得低于 7天 。 掺入早 强剂 的混 凝 土，养 护 7天达到强 度的7 5 ～8 8 ，强度比素混凝土增高。为 减少风 险性，养 护期最好 不低于 7天。 用矾土水泥 ，砖 、天然石材 建墙 ，只要 3天就已达到设计强 度 的1 0 0 ，因此，如 果 急于堵水 ，用 这 些早强 材料 建 墙 是 可 以 的。但 由于地下水疏 干时 问太 短，水压 回升 极快，另外，隔水墙还可能存在不可预见 的 缺陷，所以，同样也存在风 险性。如果不是 急于 堵水。等待 2天 以 上 ，或 过 7天 再封 堵，在安全上是 十分有把握 的。 以最 快的速度建起 一座 隔水 墙 ，最 短也 需要 2天 ，如果 再 加 3天 养 护 期，这 就是 说，从突水开 始 到艏水 墙发挥 堵水功能，最 快也 得 5天 以后 。 一 般 来说 ，突水 高峰 出现于突 水不久的 一 段时间内，高峰持续时间很短，大约在 3 ～ 5天 内就大 幅度下 降，这 就意 味着第二阶 段不会持 续很久，约 5 天 后将进 入 第 三 阶 段，涌水量趋向平缓。 这样看来，隔水墙到发生堵水功能时， 涌水量已趋-向平缓，因此，倒不如等突水高 峰过后，漏水量趋向平稳后再建墙为好，这 就是构筑时机选择在第三阶段的原因。 所 以，一 旦发生突水，最好 等 涌水量 趋 向平稳 时再建，既 可保 证质量， 又可达 到事 半 功倍 的效果 。 有 些突水事件，在 高峰 期 间 涌 水 量很 大，等趋 向平稳后，水量 并不大，根本 不需 要 构筑 隔水墙，所 以等涌水量趋 向平稳 后再 考虑， 可避 免这 些盲 目性 以上 谈论 的 隔水墙构 筑时机 问题说 明， 一 发 生突水，就想立 即构筑隔水墙去 把地下 水完全堵 住，实 际上是 很困难的，也存在一 定风 险性。 混 凝土有 一个凝结硬 化过程，需要一 定 养护期，等到隔水墙能够发挥堵水效果时， 涌水 高峰 已过， 涌水量 已大为 减少，这就不 如 等涌水 量 趋 向稳定时再建为好 。 4 隔水墙和 防水 门的互补性 可能会提出这样一个问题，构筑隔水墙 一 3 6 一 有色 矿 山 1 9 虬 ． 3 维普资讯 昀 目的就是 为了把水堵住， 以免 淹有矿井 。 既然黼水墙不能厨来立即堵水， 岂非失去丁 堵 水 的功能 。 虽然涌水总量Q 是 隔水墙 初 期 对 付的 总 目标 ，但在 发展过程 中， Q， 愈 来 愈 小 ， 趋 向稳定 后，最终剩 下 的 是 Qa ，所 以隔水 墙 对付的最终目标是Q 一 。 对隔水 墙的隔水 功能，不能 只狭隘地理 解为只是突水初期所起的作用，实际上它是 长 期性 的。 前面已讲到隔水墙对付的主 要 目 标 是 a 。地下 突水 有两 种情 况 ； 一 种情 况是突水初 期，涌水量虽然 很大，但 涌水 总量 中主要是 ’Q， ，Q， 释放完后，剩下的Q 并 不 大，这是 一 些矿 山常遇封 的 情 况。 另 一 种情 况是Q。 中主要是Q一 ， 这主 要是 水源 中 有 极 大 的朴 蛤 能力，如沟 通地 表河流 、湖泊或地 下暗河 等。它的特征是 涌水 高峰期不 长，在 涌水过 程中水量降落不多， 涌水一直保持大流量， 如 不予 以封堵 ， 则 时刻威胁矿井安 全 ， 还给矿 山 排水设备增加 负担。从 安全和 节能两方面考 虑 ，必须构筑隔水墙进行封堵。 隔水墙的另一功能是对地下瓶水进行控 制 。进行 地下疏干 的矿 山，为 了安全起 见， 构筑隔水墙进行控制，平时往外排放，必要 耐 可以关 闭。 ， 由此可见，隔水墙的功能并 1只限于突 水初期，作为一种安全措箍，它有更广泛的 含 义 。 如果发生淹井，即使是暂时的，也是不 希望 出现，它多少会给以后的基建和生产 带 来麻烦。如果该 矿构筑 有 防水 门， 就可避免 这 种情况 的发生 最有效的手段是结台隔水墙和防水仃的 不同功能，利用两者的互补性，就_可达到有 效 韵 防治水 目 l的。 ． ， 上 面已讲到，隔水墙对付的主要 目标是 隔水 墙一 旦建成， 内倒 的巷 道 将 被 封 闭，不再使用。面瞄水门只是一种 缓渖 装 置，突水初期涌水量很大，井下排水设备一 时 承受 不了，将发生 淹井危 险，这时 可关阿 防水门，因为 门内内侧 的巷 道 还 是 要 使用 的。防水门打开后，选择隔水墙位置，按工 程 质量 要求把隔东墙建造好 由此可知， 防水 门对付 的 主 要 目 标是 Q J ，丽 隔水墙对 付 的主要是Q a 。如果矿山 建 有 防水 门，可利用两者 的互 补性 ，作 为矿 山 防水 的有 效手 段是很理想 的。 5小 结 1新开 拓的 中段或巷 道， 如果 存在 地下 水威胁，首先 必须做好水文地质 工作。 在大水矿 山，应先建立 防排水措施， 才能进 行 开拓工程 。 2 突水后 的涌水过 程大致 可分 四个 阶段，隔水墙最有利的构筑时机是在第三阶 段后， 最不 利的是 在第三阶段 前。应 避免在 涌水 高峰期 同建墙 。 3混凝土} 窜 筑物有一个凝结 ，硬化 过 程。对混 凝土隔水墙而言 ，为 了 确 保 安 仝， 它的养护期不 得低于 7天 ，往后 的养护 和水压 回升 同步进 行。 4 为尽 早获得混 凝土隔水墙的 早期 强度，可采用掺入外加和的方法，或使用早 强建筑材料来构筑 。但必须注意水压回升速 度过快这个 问题 ，封 堵过早存在 一 定 风 险 性 5 矿‘山一发生 突水，为 了 避 免 淹 井，立 即构筑踊水墙，企图把地下水完全堵 住，这实际上难以敞列。对厢水墙的功能不 能狭隘地理解只是突水初期起到 的 堵 水 作 用，实际上它的堵水功靛是 长期性的。 6 龋水墙对付的主要目 标是 动 流 量，而 防水门对付媳主要目标是静储量，可 利用 者不同功 能的互补性， 作为防治水的 有效 手段 。 ≮ ； 责忙编辑车謇骧 囊术对隔水墙工程的构筑时机I 可韪 稀雁来 维普资讯