[发明专利]煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝

说明书

本发明公开了一种煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝，位于煤柱坝体之间以用来隔离地下水库和相应煤巷，坝体包括主坝、强帮部，所述强帮部为在主坝厚度的基础上至少向地下水库的一侧延伸S1长度形成，所述延伸的S1长度部分同时形成为第一阻渗部，所述强帮部嵌入到两侧煤柱坝体中，所述主坝和强帮部的上端嵌入巷道顶板围岩中，主坝和强帮部的下端嵌入巷道底板围岩中。由于挡水坝位于地下煤岩层巷道中，受到的围岩应力较为复杂，本发明有效克服传统挡水坝巷道两侧帮部薄弱且易渗水现象，同时减小了坝体对巷道两端煤柱坝体的局部压强，提高了坝体及整体的稳定性，满足了煤矿地下水库的储水和安全性要求。

技术领域

本发明涉及采矿工程与水利工程的交叉领域，尤其涉及一种煤矿地下水库强帮阻渗挡水坝。

背景技术

在《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》中水闸门和水闸墙的建设进行了规范，主要基于防治水的角度，未考虑地下水库储水的长期作用；水利工程方面，对地面水库的坝体建设做了较为详细的规定，关于煤矿分布式地下水库挡水坝建设虽然有了相关方面的研究，但是地面水库坝体与地下水库挡水坝建设具有明显不同。

将煤矿地下水库坝体与地面水库坝体进行比较，地面水库坝体仅受到水压作用及自身重力作用；而煤矿地下水库坝体受力较为复杂，不仅受到水压的侧向压力作用，还有来自于周围煤柱或岩体的围岩应力，同时由于地下水库上方岩层尚未达到稳定状态，岩层垮落对坝体造成冲击，同煤层和不同煤层采动及矿震等对坝体均具有一定影响。

目前大量使用的煤矿地下水库的人工挡水坝，以壁式挡水坝为主，在实际使用中其帮部即人工坝体与煤柱坝体连接处，出现局部坝体失稳以及渗水现象，对实际安全使用造成一定影响。目前现有的人工挡水坝，其周围设计有掏槽和锚杆。虽然相应减少了对人工挡水坝与煤柱坝体连接处的受力，但由于本身坝体混凝土结构的强度远大于巷道煤柱层的强度，以及人工坝体与煤柱坝体连接处接触面积较小，在人工挡水坝承受较大围岩压力时，坝体对煤柱坝体两帮都会产生较大的压力，可能造成相应的裂隙增加或者局部失稳破坏，进而诱发渗水现象，出现不安全因素。

公告号103422469B的中国发明专利公开一种煤矿地下水库的人工挡水坝，所述人工挡水坝嵌入到辅助巷道周围的煤柱坝体和围岩中，所述人工挡水坝的横截面为弧形，弧形的所述人工挡水坝的凹面朝向所述地下水库。本发明还公开了一种煤矿地下水库的人工挡水坝与煤柱坝体和围岩的连接方法。将人工挡水坝嵌入到煤柱坝体和围岩中，增强了人工挡水坝与煤柱坝体和围岩的连接，提高人工挡水坝抗滑性能。虽然该专利对煤矿地下水库的人工挡水坝进行了相关研究，但该专利关注的是水坝坝体的主坝面受力问题，并未考虑煤巷两侧煤柱坝体薄弱部的局部受力破坏和渗流问题。

公告号204299622U的中国实用新型专利《一种煤矿地下水库的人工挡水坝》公开了一种煤矿地下水库的人工挡水坝，所述挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述挡水坝的两端伸入到所述煤柱坝体中，所述挡水坝为单拱形，所述挡水坝的凸面朝向所述地下水库。由于单拱形的挡水坝的凸面朝向地下水库，减少了坝体直接受力，将力分解到两侧的煤柱坝体上，降低了坝体厚度，节省了成本。该专利虽然进一步在坝体两侧帮部设置左右肩部，但肩部的作用是连接主坝和煤柱坝体，同时能将水库水压力从主坝传递到煤柱坝体，这就决定了其肩部嵌入煤柱坝体的深度较浅(0.3-0.5m)，且肩部的宽度也较窄(与坝体的厚度相同)，也未考虑煤巷两侧煤柱坝体薄弱部的局部受力破坏和渗流问题。

因此，在现有情况下，设计一种坝体，以提高两侧帮部的强度，减小局部帮部裂隙增加以及防止煤柱坝体局部失稳破坏、渗水的煤矿地下水库的人工挡水坝，对煤矿地下水的有效利用，以及煤矿安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术的不足，提供一种坝体直接受力小，同时能够克服煤巷两侧煤柱坝体薄弱部，以及减少煤柱坝体局部受力过大，发生局部失稳破坏、渗水，提高整体地下水库安全性的人工挡水坝。