井下采空区密闭墙设计

1、井下采空区密闭墙设计要求计算1、井下密闭墙结构要求：（1）密闭墙要满足砂石充填工艺及结构受力要求 ,起安全隔离采空区积水作用 ;（2）混凝土的比重大于水 ,故密闭墙比矿山一般常用的隔水墙和防水门强度和防渗要求更高 ;（3）外形尺寸尽可能简单 ,减少硐室开挖工程量：（4）采空区积水呈碱性 ,墙体材料应满足抗碱性水腐蚀的要求 ;（5） 施工程序简单 ,便于施工作业 ,管理方便 。2、井下密闭墙位置的选择原则(1)满足堵住采空区积水要求 ; 充分分析调查原有巷道设计,不允许有渗漏的地方 ;(2)选择在巷道围岩工程地质良好地段施工 ;(3)宜建在两顺槽口及主巷道上 ,且选在巷道断面较小处 ,以减少工程

2、量 ;(4)考虑到今后检查和可能出现的补充封闭施工的需要 ,密闭墙地点应有必要的检查通道和应急施工的位置 ;(5)考虑施工方便性 ,施工地点应相对集中 。3、密闭墙荷载作用的特点(1)施工的密闭墙较厚且受采空区周围岩体的空间约束 ,此处可不考虑动水压力影响 ;(2)密闭墙为地下结构物 ,混凝土浇筑对墙体的作用主要为侧压力，因墙体浇筑厚度大，空间约束作用强,表现为相对静止状态 。因此可按静止水压力计算 ,其水头应按采空区最高水位计算 ;(3混凝土浇筑充填初期固结沉降与时间呈线性相关 ,内摩擦角值递增速度较快 。密闭墙在充填混凝土初期承压较大,随着混凝土的凝固 , 逐层向上固化沉淀 ,密闭墙承压快

3、速递减 。4、密闭墙设计计算1、设计依据目前混凝土浇筑密闭墙设计计算方法无专用公式 ,根据作用和使用条件 ,此处参照井下防水闸门闭墙楔形计算方法计算 。隔水密闭墙支撑面与巷道夹角、 值由围岩性质确定 ,考虑井下矿围岩稳其岩性多为较为完整的砂岩，普氏系数=35；固性f4 ,取=30,=45。隔水密闭墙密闭材料采用c20混凝土 ,其材料强度按设计规范取用 。c20级混凝土轴心抗压强度设计值fc =10mpa ,轴心抗拉强度设计值ft=1.1mpa ,抗剪强fv取(0 .10 .15)f c ,考虑乘以0 .95 系数取fc =9.5m pa,ft= 1.045m pa,fv=1.40mpa 。2、

4、密闭墙承压计算密闭墙上压力值按以下2种方法计算后取最大值作为计算承压 :(1)按混凝土高度和密度核算的静水压力 。p=h ,式中,为混凝土密度,=1.254t/m3;h为混凝土高度m。(2)参照混凝土设施设计矿井内排水管荷载计算方法 。qmax=fhw+ohd ,式中,qmax为最大压力,mpa;f为混凝土密度 ,煤密度1.38t/m3;o为采空区水密度,o=1t/m3 ;hw为计算断面高度m;hd为计算断面距采空区积水高度m ;为侧压力系数，=tan(45-/ 2) ,注 :取2种方法计算出的最大值 ,作为最终计算承压值 。经计算密闭墙承压qmax=0.45mpa。3、密闭墙厚度计算 密闭墙

5、结构厚度计算公式采用楔形计算法 ，参见采矿设计手册“井巷工程卷”防水闸门硐室 。(1)按抗压强度计算 。b=( a+b) 2+ 4pab/fc1/2-(a+b)/( 4tan) ,式中,b为密闭墙厚度m=5m;a为密闭墙所在巷道净宽度5.45m;b 为密闭墙所在巷道净高度,3.5m ;p 为密闭墙上的设计静水压力0.45mpa;fc为混凝土抗压强值0.35mpa 。经计算密闭墙抗压强度为b =0.56mpa。(2)按抗剪强度计算 。bpab/2(a+b)fv,式中,fv为混凝土设计抗剪强度mpa 。经计算密闭墙抗剪强度为b =0.28mpa。 (3)按抗渗透性条件计算 。b48khab ,式中

6、,k 为考虑井下密闭墙的抗渗性要求,取k=0.00002;hab为设计承压静水压头高度m。经计算密闭墙抗剪强度为b =0.28mpa。井下防水混凝土密闭墙结构通常安全等级按一级设计,结构安全系数o =1.1,永久作用(荷载)分项系数q= 1.4 ;考虑到井下隔水密闭墙的永久性和抗震性 ,墙体按地震烈度5度设防 ,增加富余安全系数f=1.4 。设计承压=计算承压1.11.21.41.4=2.5872计算承压。为简化计算 ,密闭墙所在平巷面均按5.45m3.5m断面考虑 ,密闭墙嵌入岩体深度按l= btan30公式计算 。密闭墙厚度计算结果见表 2。4、防水闸门墙体厚度楔形计算方法1、1403回顺

7、密闭墙水压计算:工作面标高差：+880m至+817m标高差63m。p=pgh=1.0103kg/m39.8n/kg63m617400n/m2，即0.61mpa。2、按楔形计算公式 式中：l密闭墙体长度，m；b密闭墙墙体前、后巷道净宽5.45m；凸缘基座支承面与密闭墙中心线夹角，式中取30；cc素混凝土的轴心抗压强度设计值，10.00.95n/mm2；ro结构的重要性系数，取1.1；r作用分项系数，取1.3；rd结构系数，据开挖密闭墙净断面的大小取值1.5；p密闭墙设计承受的水压，0.61n/mm2；h密闭墙墙体前、后巷道净高3.5m；代入公式计算： 据以上公式验算结果，考虑到要安全的承受水压及地压，最终确定水闸门采用楔形结构形式，墙体厚度值取5.0m。5、井下隔水密闭墙施工要求 (1)墙基开挖时 ,应采用浅打眼 、少装药爆破方法,降低爆破震动影响围岩的稳定性 ；或者采用综掘机开挖，将综掘机开挖后的岩帮松动后 ,把浮石撬干净 ,并用水冲洗 ,清除残余岩粉 ,使混凝土墙和岩体紧密结合 ;(2)墙底部极易漏水 ,开挖后必须把压在巷道底板上的浮石全部清除干净后才能进行混凝土浇注作业 ;