井下采空區(qū)密閉墻設(shè)計

1、井下采空區(qū)密閉墻設(shè)計要求計算1、井下密閉墻結(jié)構(gòu)要求：（1）密閉墻要滿足砂石充填工藝及結(jié)構(gòu)受力要求 ,起安全隔離采空區(qū)積水作用 ;（2）混凝土的比重大于水 ,故密閉墻比礦山一般常用的隔水墻和防水門強度和防滲要求更高 ;（3）外形尺寸盡可能簡單 ,減少硐室開挖工程量：（4）采空區(qū)積水呈堿性 ,墻體材料應(yīng)滿足抗堿性水腐蝕的要求 ;（5） 施工程序簡單 ,便于施工作業(yè) ,管理方便 。2、井下密閉墻位置的選擇原則(1)滿足堵住采空區(qū)積水要求 ; 充分分析調(diào)查原有巷道設(shè)計,不允許有滲漏的地方 ;(2)選擇在巷道圍巖工程地質(zhì)良好地段施工 ;(3)宜建在兩順槽口及主巷道上 ,且選在巷道斷面較小處 ,以減少工程

2、量 ;(4)考慮到今后檢查和可能出現(xiàn)的補充封閉施工的需要 ,密閉墻地點應(yīng)有必要的檢查通道和應(yīng)急施工的位置 ;(5)考慮施工方便性 ,施工地點應(yīng)相對集中 。3、密閉墻荷載作用的特點(1)施工的密閉墻較厚且受采空區(qū)周圍巖體的空間約束 ,此處可不考慮動水壓力影響 ;(2)密閉墻為地下結(jié)構(gòu)物 ,混凝土澆筑對墻體的作用主要為側(cè)壓力，因墻體澆筑厚度大，空間約束作用強,表現(xiàn)為相對靜止?fàn)顟B(tài) 。因此可按靜止水壓力計算 ,其水頭應(yīng)按采空區(qū)最高水位計算 ;(3混凝土澆筑充填初期固結(jié)沉降與時間呈線性相關(guān) ,內(nèi)摩擦角值遞增速度較快 。密閉墻在充填混凝土初期承壓較大,隨著混凝土的凝固 , 逐層向上固化沉淀 ,密閉墻承壓快

3、速遞減 。4、密閉墻設(shè)計計算1、設(shè)計依據(jù)目前混凝土澆筑密閉墻設(shè)計計算方法無專用公式 ,根據(jù)作用和使用條件 ,此處參照井下防水閘門閉墻楔形計算方法計算 。隔水密閉墻支撐面與巷道夾角、 值由圍巖性質(zhì)確定 ,考慮井下礦圍巖穩(wěn)其巖性多為較為完整的砂巖，普氏系數(shù)=35；固性f4 ,取=30,=45。隔水密閉墻密閉材料采用c20混凝土 ,其材料強度按設(shè)計規(guī)范取用 。c20級混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc =10mpa ,軸心抗拉強度設(shè)計值ft=1.1mpa ,抗剪強fv取(0 .10 .15)f c ,考慮乘以0 .95 系數(shù)取fc =9.5m pa,ft= 1.045m pa,fv=1.40mpa 。2、

4、密閉墻承壓計算密閉墻上壓力值按以下2種方法計算后取最大值作為計算承壓 :(1)按混凝土高度和密度核算的靜水壓力 。p=h ,式中,為混凝土密度,=1.254t/m3;h為混凝土高度m。(2)參照混凝土設(shè)施設(shè)計礦井內(nèi)排水管荷載計算方法 。qmax=fhw+ohd ,式中,qmax為最大壓力,mpa;f為混凝土密度 ,煤密度1.38t/m3;o為采空區(qū)水密度,o=1t/m3 ;hw為計算斷面高度m;hd為計算斷面距采空區(qū)積水高度m ;為側(cè)壓力系數(shù)，=tan(45-/ 2) ,注 :取2種方法計算出的最大值 ,作為最終計算承壓值 。經(jīng)計算密閉墻承壓qmax=0.45mpa。3、密閉墻厚度計算 密閉墻

5、結(jié)構(gòu)厚度計算公式采用楔形計算法 ，參見采礦設(shè)計手冊“井巷工程卷”防水閘門硐室 。(1)按抗壓強度計算 。b=( a+b) 2+ 4pab/fc1/2-(a+b)/( 4tan) ,式中,b為密閉墻厚度m=5m;a為密閉墻所在巷道凈寬度5.45m;b 為密閉墻所在巷道凈高度,3.5m ;p 為密閉墻上的設(shè)計靜水壓力0.45mpa;fc為混凝土抗壓強值0.35mpa 。經(jīng)計算密閉墻抗壓強度為b =0.56mpa。(2)按抗剪強度計算 。bpab/2(a+b)fv,式中,fv為混凝土設(shè)計抗剪強度mpa 。經(jīng)計算密閉墻抗剪強度為b =0.28mpa。 (3)按抗?jié)B透性條件計算 。b48khab ,式中

6、,k 為考慮井下密閉墻的抗?jié)B性要求,取k=0.00002;hab為設(shè)計承壓靜水壓頭高度m。經(jīng)計算密閉墻抗剪強度為b =0.28mpa。井下防水混凝土密閉墻結(jié)構(gòu)通常安全等級按一級設(shè)計,結(jié)構(gòu)安全系數(shù)o =1.1,永久作用(荷載)分項系數(shù)q= 1.4 ;考慮到井下隔水密閉墻的永久性和抗震性 ,墻體按地震烈度5度設(shè)防 ,增加富余安全系數(shù)f=1.4 。設(shè)計承壓=計算承壓1.11.21.41.4=2.5872計算承壓。為簡化計算 ,密閉墻所在平巷面均按5.45m3.5m斷面考慮 ,密閉墻嵌入巖體深度按l= btan30公式計算 。密閉墻厚度計算結(jié)果見表 2。4、防水閘門墻體厚度楔形計算方法1、1403回順

7、密閉墻水壓計算:工作面標(biāo)高差：+880m至+817m標(biāo)高差63m。p=pgh=1.0103kg/m39.8n/kg63m617400n/m2，即0.61mpa。2、按楔形計算公式 式中：l密閉墻體長度，m；b密閉墻墻體前、后巷道凈寬5.45m；凸緣基座支承面與密閉墻中心線夾角，式中取30；cc素混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值，10.00.95n/mm2；ro結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，取1.1；r作用分項系數(shù)，取1.3；rd結(jié)構(gòu)系數(shù)，據(jù)開挖密閉墻凈斷面的大小取值1.5；p密閉墻設(shè)計承受的水壓，0.61n/mm2；h密閉墻墻體前、后巷道凈高3.5m；代入公式計算： 據(jù)以上公式驗算結(jié)果，考慮到要安全的承受水壓及地壓，最終確定水閘門采用楔形結(jié)構(gòu)形式，墻體厚度值取5.0m。5、井下隔水密閉墻施工要求 (1)墻基開挖時 ,應(yīng)采用淺打眼 、少裝藥爆破方法,降低爆破震動影響圍巖的穩(wěn)定性 ；或者采用綜掘機開挖，將綜掘機開挖后的巖幫松動后 ,把浮石撬干凈 ,并用水沖洗 ,清除殘余巖粉 ,使混凝土墻和巖體緊密結(jié)合 ;(2)墻底部極易漏水 ,開挖后必須把壓在巷道底板上的浮石全部清除干凈后才能進(jìn)行混凝土澆注作業(yè) ;