南翼防水閘門設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

南桐礦業(yè)公司2005年煤礦安全改造（國(guó)債）項(xiàng)目硯石臺(tái)煤礦構(gòu)筑人工礦界工程施工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)00七年七月概述硯石臺(tái)煤礦于1958年始建，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為45噸/年，2005年核定生產(chǎn)能力35萬(wàn)噸/年，實(shí)際生產(chǎn)能力30萬(wàn)噸/年，剩余服務(wù)年限20年。礦井為平硐+斜井多水平分區(qū)式開(kāi)拓，現(xiàn)正開(kāi)采-250m水平，礦井深部邊界為-500m，還有一個(gè)水平未開(kāi)采。礦井有2層可采煤層，即4#、6#煤層，其平均厚度分別為2.0m、1.4m。4#、6#煤層均采用放炮落煤，實(shí)行放炮掘進(jìn)。概況地理位置硯石臺(tái)煤礦位于四川盆地東南緣，地處重慶市南93km的萬(wàn)盛區(qū)，距區(qū)政府3.5公里，距南桐礦業(yè)公司所在地清溪橋7km，屬萬(wàn)東鎮(zhèn)、叢林鎮(zhèn)和金橋鄉(xiāng)所轄。井田地理坐標(biāo)：東經(jīng)106°55'?106°58'，北緯28°29'?29°01'，南以寒心灣平硐為界與東林煤礦接壤北以叢林溝河為界與紅巖煤礦井田毗鄰。南北走向長(zhǎng)7.0km，東西寬2?3km，面積約18km2。煤系及煤層特征硯石臺(tái)煤礦開(kāi)采龍?zhí)睹航M，龍?zhí)督M煤系(P21)為砂質(zhì)、粉砂質(zhì)、碳質(zhì)頁(yè)巖、土質(zhì)泥巖、硅質(zhì)碳巖和碳巖組成，含煤六層，煤系地層均厚98m。硯石臺(tái)煤礦井田范圍內(nèi)可采兩層煤，分別為6#(K1)煤層和4#(K3)煤層，均為急傾角煤層，其傾角約35°?72。之間，平均傾角約65°，構(gòu)造復(fù)雜。6#煤層作為4#煤層的保護(hù)層開(kāi)采，其煤厚在0?2.5m之間，均厚約1.4m；4#煤層煤厚在0.2?3.5m之間，均厚約2.0m，局部有厚達(dá)8m的厚煤區(qū)。其余煤層不可采。礦井開(kāi)拓及開(kāi)采硯石臺(tái)煤礦建于五十年代末，1959年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬(wàn)t/a,2005年核定生產(chǎn)能力35萬(wàn)t/a。井筒位于孝子河?xùn)|岸，平硐口地層為嘉陵江四組。采用平硐加斜井、水平集中運(yùn)輸大巷、采區(qū)階段石門、兩翼對(duì)列式開(kāi)拓。水平運(yùn)輸大巷布置于長(zhǎng)興組石灰?guī)r中，用采區(qū)石門開(kāi)拓布置各采區(qū)，現(xiàn)有+320m、+210m、±0m、-250m四個(gè)水平，+320m水平于1975年3月結(jié)束，+210m水平于1985年9月結(jié)束，土0m水平于1998年2月結(jié)束?，F(xiàn)開(kāi)采-250m水平，分為四個(gè)階段，布置有四個(gè)采區(qū)，主采南翼四采區(qū)。四采區(qū)-185m水平（第三階段）6#煤層剛進(jìn)入回采，4#煤層正在回采-125m水平（第二階段）。各水平按采區(qū)前進(jìn)式，區(qū)內(nèi)后退式開(kāi)采，采區(qū)以石門為界雙翼布置。采煤方法以俯偽斜柔性掩護(hù)支架采煤為主，輔以俯偽斜分段密集采煤法進(jìn)行回采。柔性掩護(hù)支架及單體液壓支柱控頂，放炮落煤，自然垮落法管理頂板。礦井水文地質(zhì)礦井水文條件復(fù)雜，井田范圍出露的含水層多為碳酸鹽巖，隔水層多為泥巖、灰質(zhì)泥巖。含水層主要有陽(yáng)新統(tǒng)石灰?guī)r和長(zhǎng)興組石灰?guī)r。其中陽(yáng)新統(tǒng)石灰?guī)r（P1y）巖溶、裂隙含水層總厚326.13m，因地層倒轉(zhuǎn)而反覆于龍?zhí)督M地層之上，成為煤層頂板主要充水含水層（陽(yáng)新灰?guī)r底界距離K1煤層平均2.95m）。陽(yáng)新石灰?guī)r廣布于礦井中部和東側(cè)，出露面積2.52km2，最高標(biāo)高為720m，最低標(biāo)高為390m，一般標(biāo)高為600m左右。因地形上呈一長(zhǎng)槽形匯水區(qū)，其補(bǔ)給面積達(dá)4.48km2,大于該層出露面積。硯石臺(tái)與東林兩礦相鄰關(guān)系相鄰區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況硯石臺(tái)煤礦南翼四采區(qū)與東林煤礦北翼采區(qū)毗鄰，從各水平開(kāi)采情況看，該區(qū)域在+230m水平以上，由于東林井田發(fā)育區(qū)褶皺較多，多數(shù)以NE方向斜貫入硯礦井田，這些褶皺經(jīng)開(kāi)采證實(shí)，其導(dǎo)水性極弱，幾乎不導(dǎo)水。該水平發(fā)現(xiàn)的少數(shù)斷層，也僅僅是切斷煤層的小斷層，未對(duì)煤層頂?shù)装逶斐纱蟮钠茐摹Ｔ?210m水平以下，礦井構(gòu)造趨于簡(jiǎn)單，尚未發(fā)現(xiàn)縱貫兩礦的構(gòu)造發(fā)育。F11斷層雖縱貫兩礦并切割兩井田煤系地層，為強(qiáng)導(dǎo)水?dāng)鄬樱淝忻褐咴?480m以上，而人工礦井標(biāo)高在+320m以下，故不存在兩礦井F11斷層導(dǎo)通問(wèn)題。2、 井巷關(guān)系硯石臺(tái)煤礦與東林煤礦無(wú)巷道連通，但采空區(qū)因垮落已經(jīng)連通。硯石臺(tái)煤礦與東林煤礦兩礦礦井邊界經(jīng)南桐礦業(yè)公司協(xié)調(diào)，作了多次調(diào)整，硯礦井田邊界逐次向東林井田延伸。硯礦+210m水平向東林煤礦延伸的南四區(qū)，現(xiàn)已采完為采空區(qū)，其上部為老三井采空區(qū)；±0m水平向東林延伸的南四區(qū)，同樣為采空區(qū)，其上部為東林煤礦采空區(qū)；-250m水平南延伸的六采區(qū)，目前正在布置，其上部為東林煤礦生產(chǎn)采區(qū)，但留有60m的傾斜煤柱。兩礦在接界采區(qū)，雖留有礦井隔離煤柱。但因種種原因遭破壞，現(xiàn)最窄處25m，不能起到隔水作用。-60m標(biāo)高以下兩礦隔離煤柱完整。因而，-60m標(biāo)高以上東林煤礦采空區(qū)與硯石臺(tái)煤礦采空區(qū)完全連通，兩礦隔離煤柱完全不存在。構(gòu)筑人工礦界的必要性硯石臺(tái)煤礦和東林煤礦在-60m標(biāo)高以上采空區(qū)完全導(dǎo)通，兩礦隔離煤柱幾乎不存在。為了兩礦的安全生產(chǎn)，防止兩礦因水害事故相互威脅，延緩東林煤礦穿水時(shí)大量涌水進(jìn)入硯石臺(tái)煤礦的時(shí)間，保證水倉(cāng)、泵房不被淹，能及時(shí)撤人，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，兩礦之間必須砌筑防水設(shè)施。為此，選擇在-250m和±0m水平南翼運(yùn)輸大巷各砌筑一道牢固的防水閘門，形成人工礦界。利用防水閘門來(lái)有效隔離東林煤礦與硯石臺(tái)煤礦，當(dāng)其中一礦遭遇水災(zāi)時(shí)不至于影響到對(duì)方礦井，從而保證鄰礦及本礦的安全生產(chǎn)。技術(shù)方案由于硯石臺(tái)煤礦和東林煤礦的采空區(qū)導(dǎo)通，而采空區(qū)區(qū)域太大，在采空區(qū)內(nèi)構(gòu)筑礦界的難度極大，因而只能在硯石臺(tái)煤礦主要運(yùn)輸大巷將其阻斷。目前礦井±0m水平和-250m水平都正在使用，因此，在-250m水平南翼運(yùn)輸大巷砌筑一道防水閘門，防水閘門采用倒截錐形鋼筋混凝土澆注；而在土0m水平南翼砌筑一道攔水閘門，將水流擋入二區(qū)軌道下山排至-250m水平，攔水閘門采用矩形鋼筋混凝土澆注。方案設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)的選定（1）設(shè)計(jì)依據(jù)1）國(guó)家發(fā)展改委辦公廳《關(guān)于2005年煤礦安全改造項(xiàng)目計(jì)劃的通知》（發(fā)改辦能源[2005]1903號(hào)文）《南桐礦業(yè)公司2005年煤礦安全改造項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》;《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)；《水文地質(zhì)規(guī)范》；《煤礦安全規(guī)程》。(2)參數(shù)選定1)-250m水平防水閘門桐室所處位置為長(zhǎng)興組灰?guī)r，普氏系數(shù)戶6?8；設(shè)計(jì)水壓:2.5Mpa；防水閘門迎水端巷道為三心拱斷面，凈寬4.0m,凈高：3.833m,墻高2.5m，拱壁厚0.30m；軌距：600mm；涌水量80t/min；放水方式：桐室兩側(cè)下部各安設(shè)一趟d400mm放水管；采用強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土。根據(jù)2003版《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》防水閘門桐室(倒截錐形)計(jì)算公式：L=L+Li0L=[ln(YYYp)-ln(f)]/0.3986TOC\o"1-5"\h\z0fd tS=((yyyyP+f)S/f0fdsdCC CC-(nB+2B+4h)+"(兀B+2B+4h)2—4(4+兀)(2Bh+0.25兀B2—2S)E— 3i 3 3 2—2(4+兀)式中:L一閘門墻體長(zhǎng)度,m；L一閘門墻體應(yīng)力衰減段計(jì)算長(zhǎng)度,m；iL一閘門墻體應(yīng)力回升段長(zhǎng)度，取1.6m；00—結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，取1.1；f—作用的分項(xiàng)系數(shù)，取1.3；d—結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.5；Sd—作用不定性系數(shù)，取1.6；P一防水閘門硐室設(shè)計(jì)承受的水壓,2.5N/mm2；ft—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，1.3N/mm2(C25)；f一素混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，12.5X0.95e11.88N/mm2；B一防水閘門墻體前、后巷道凈寬,4.0m；S一閘門墻體前、后巷道凈面積，14.09m2；S2—閘門硐室最大掘進(jìn)斷面積，m2；E一閘門墻體嵌入圍巖的深度，m；h一閘門墻體前、后巷道墻高，2.5m；3l一閘門平直段，取0.5m。代入式中計(jì)算：L=[(yyyp)-ln(f)]/0.39860fd t=[ln(1.1X1.3X1.5X2.5)—In(1.3)]/0.3986=3.555mS=((yyyyP+f)S/f0fdsdCC CC二(1.1X1.3X1.5X1.6X2.5+11.88)X14.09/11.88=24.27m2E=-(兀.4+2x牛+4x2.5)+((兀x4+2x4+4x2.5)2—4(4+兀)(2x4x2.5+0.25兀x42—2x24.39)

2(4+兀)=0.477m根據(jù)以上計(jì)算：L=L|+L°=3.555+1.6=5.155m，取5.2m。閘門平直段l=0.5m，閘門全長(zhǎng)5.7m。E=0.474m；取E=0.8m；根據(jù)以上計(jì)算，選擇標(biāo)稱壓力為3.2Mpa助膜薄殼型防水閘門，閘門門孔：寬X高二1.7mX2.32m；1)±0m水平攔水閘門桐室所處位置為長(zhǎng)興組灰?guī)r，普氏系數(shù)戶6?8；設(shè)計(jì)水壓：1.5Mpa；攔水閘門迎水端巷道為三心拱斷面，凈寬4.0m，凈高：3.836m，墻高2.503m，拱壁厚0.30m；軌距：600mm；涌水量40t/min；放水方式：桐室頂板側(cè)下部安設(shè)一趟d400mm放水管；采用強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土。刻槽深度：0.3m；攔水閘門凈孔：寬X高二2.0mX2.3m；攔水閘門：采用自制平板型攔水閘門刻槽設(shè)計(jì)在礦界位置，選擇完整巖性段進(jìn)行刻槽?？滩垡?guī)格：1） -250m水平防水閘門在待建防水閘門的兩端分別按倒截錐形（見(jiàn)施工圖）向巷道四周刻槽，刻槽深度為0.8m,長(zhǎng)度為防水閘門長(zhǎng)度。2） ±0m水平攔水閘門在待建防水閘門的地點(diǎn)垂直向巷道四周刻槽0.3m,長(zhǎng)度為防水閘門長(zhǎng)度。鋼筋混凝土設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的-250m水平防水閘門采用C25混凝土現(xiàn)澆，±0m水平攔水閘門采用C20混凝土現(xiàn)澆。現(xiàn)澆混凝土之前必須找清巷道四周的懸矸，徹底清掃干凈道渣和巷道幫壁的矸石，并用水把巷道幫壁沖洗干凈。防水閘門前后方5m巷道，必須用同等標(biāo)號(hào)的混凝土砌碹，碹后應(yīng)注漿填實(shí)。防水閘門與前后巷道應(yīng)連續(xù)澆注，以保證其緊密結(jié)合，嚴(yán)防漏水。并且支護(hù)段的巷底板鋪設(shè)混凝土地面，地面不得高于其附近的巷道的底板。閘門墻體中架設(shè)鋼筋網(wǎng)，詳見(jiàn)施工設(shè)計(jì)。注漿設(shè)計(jì)防水閘門及前后端支護(hù)巷道砌筑完畢后，應(yīng)進(jìn)行壁后注漿，±0m攔水閘門最終壓力為2.25MPa（閘門墻體壓力的1.5倍）；-2