[发明专利]一种煤矿地下水库的人工挡水坝

说明书

本发明提出了一种带基础板的多层人工挡水坝，所述的人工挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述人工挡水坝的两端深入到所述的煤柱坝体中，其中，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的多层坝体结构层，所述多层坝体结构层的底部设置有基础板。本发明的煤矿地下水库的人工挡水坝坝体下部带有基础板，减小了坝体受到巷道围岩压力下，对巷道底板的冲切应力，提高了坝体及整体的稳定性，提高了安全性。

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的人工挡水坝。

背景技术

能源“金三角”(晋陕蒙甘宁)煤炭资源具有浅埋深、薄基岩和煤层厚等特征，2011年该地区煤炭产量23.82亿吨，占全国总产量的67.7％，已成为我国煤炭资源的主产区。但是，西部“能源金三角”生态环境脆弱，该地区长期气候干旱，水资源短缺且时空分布不均匀。以陕北地区为例，该区域地处内陆，降水稀少，蒸发量大，人均水资源仅为927立方米，属于典型的资源型缺水地区。

在该区域实施大规模高强度的煤炭开采，不可避免对水资源产生负面影响。煤炭开采形成的巷道和采空区，对地表水和地下水运移、赋存状态造成影响，改变了地下水的循环规律，引发一系列问题，如河水断流、地下水位下降、泉水流量锐减或干涸。目前主要实施措施是矿井水外排。矿井水外排有多种不利，一方面造成了水资源浪费，另一方面会对地表生态环境产生污染。

因此，在“能源金三角”地区保水开采的关键技术是如何实现矿井水不外排，而井工煤矿开采会形成采空区，若能对采空区加以利用，将煤炭开采过程中的矿井水储存于该空间内，建设地下水库，同时辅以工程措施，实现水资源在地下的过滤净化，利用钻孔与地面相通，为未来水资源利用提供条件。人工防水坝位于组成煤矿地下水库的各个采空区的回风巷、运输巷与主巷连接处等部位，是水库建设的重要环节，人工挡水坝结构设计关系到地下水库运行安全，尤其是人工挡水坝与煤柱坝体连接部位是水库坝体安全的薄弱环节，如何通过科学合理的设计保障其坝体安全稳定，是人工挡水坝建设的关键环节，也是水库运行安全的决定因素。

目前，关于煤矿分布式地下水库挡水坝建设还在进一步研究设计。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，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复杂，不仅受到水压作用，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，其周围设计有掏槽和锚杆，虽然相应减少了对人工坝体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，以及巷道底板未作处理，在人工坝体承受较大围岩压力时，坝体对底板会产生较大的压力，可能造成相应的底板裂隙增加或者局部失稳破坏，出现不安全因素。

因此，在现有情况下，有必要设计一种坝体，以减小底板裂隙增加以及防止底板局部失稳破坏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

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带基础板的多层人工挡水坝，该人工挡水坝坝体下部带有基础板，减小了坝体受到巷道围岩压力下，对巷道底板的冲切应力，提高了坝体及整体的稳定性，提高了安全性。

本发明的煤矿地下水库的人工挡水坝，所述的人工挡水坝位于煤柱坝体之间用于隔离地下水库和巷道，并且所述人工挡水坝的两端深入到所述的煤柱坝体中，其中，所述人工挡水坝包括位于所述煤柱坝体之间的多层坝体结构层，所述多层坝体结构层的底部设置有基础板。