通过硬化河底降低矿井涌水量的应用

时晓+芦军民

摘 要：平煤股份七矿开采庚组煤时，其直接充水水源为石炭系L6 ～L7灰岩含水层，间接充水水源为寒武系厚层灰岩含水层。由于L7灰岩与下部寒武系灰岩之间的铝土泥岩隔水层厚度仅3～6 m，在岩溶、裂隙或断裂的发育部位，寒武系灰岩含水层地下水直接补给L7灰岩含水层，从而成为庚组煤开采的主要威胁。 在北干渠的底部或岸边，见新近系泥灰岩含水层和寒武灰岩含水层直接出露，尤其是寒武灰岩倾向正对河水流向，因此北干渠放水时地表水极易顺岩层直接补给寒武灰岩含水层或通过泥灰岩渗漏补给寒武系灰岩含水层。本次施工通过对渠道进行硬化处理，来阻断河水对井下含水层的补给，工程竣工后，井下涌水量明显降低，效果显著，值得推广。

关键词：河底硬化；防治水

中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）27-0162-02

1 矿区概况

平煤股份七矿位于平顶山矿区西南侧，地理位置：东经

113 °13 ′31.5 ″至113 °16 ′56.5 ″，北纬33 °44 ′30 ″至33 °45 ′

25 ″。北部以锅底山正断层为自然边界与三矿、六矿相接，南部和东部至一（庚）煤段煤层露头，西以43勘探线东200 m平行线为界与五矿相连。东西走向长5.2 km，南北倾向宽1.5 Km，面积约8.17 km2 。矿井位于平顶山市西郊西市场西南侧，距市中心3.5 km，有1、8、和39路等公交车经矿口经过。连接矿区各矿的专用铁路，在平顶山东站（距七矿10 km）与孟（庙）宝（丰）线相接，东至漯河站与京广线相连，西经宝丰站连接焦枝线。以市区为中心，分别有高速与高等级公路通往洛阳、南阳、许昌、漯河等市，交通十分便利。

2 工程概况

平煤股份七矿开采庚组煤时，其直接充水水源为石炭系L 6～L7灰岩含水层，间接充水水源为寒武系厚层灰岩含水层。由于L7灰岩与下部寒武系灰岩之间的铝土泥岩隔水层厚度仅3～6 m，在岩溶、裂隙或断裂的发育部位，寒武系灰岩含水层地下水直接补给L7灰岩含水层，从而成为庚组煤开采的主要威胁。

沿北干渠自胜利桥向下游59～209 m段，在北干渠的底部或岸边，见新近系泥灰岩含水层和寒武灰岩含水层直接出露，尤其是寒武灰岩倾向正对河水流向，因此北干渠放水时地表水极易顺岩层直接补给寒武灰岩含水层或通过泥灰岩渗漏补给寒武灰岩含水层。七矿过去是平顶山矿区地表水补给的一个主要源区，由于七矿开采疏干和水库放水，使矿区的水文地质条件发生了变化，原来对地下水起排泄作用的河流，现在反过来向地下倒灌，严重影响矿井安全与效益。

在河流不能改道时，可在漏水地段利用片石、水泥等材料铺设不透水的人工河床，或局部填塞裂隙，以防止河水漏入矿井。[1]

本次施工的主要目的是减少L6 ～L7灰岩含水层和寒武系厚层灰岩含水层的补给来源并封堵含水层的强径流通道，由于北干渠内有新近系泥灰岩的人为揭露段（北干渠胜利桥向下游59 ～209 m段），北干渠的放水将直接由此补给给地下，故应对该段长150 m，宽35 m（渠道全宽）的渠道进行硬化处理，包括西岸新近系泥灰岩的出露处，高约1.5 m。

3 施工概况

本工程于2011年11月19日开工，由于今年平顶山地区遭遇57年一遇的大秋汛，从八月中旬至开工时，阴雨不断，致使白龟山水库库容紧张，放水量加大，平均1 440 000 m3/h的流量，河道狭窄，石块嶙峋，风高浪急，施工条件异常艰苦。施工中，我们与水库管理局密切联系，利用库容稍减的间隙，水库暂停放三天水，我们日夜施工，打好围堰。水库减少放水量，达到61 200 m3/h，河水从围堰一侧通过。我们用泵车浇筑混凝土，修完一半后，经养护合格，水库暂停放水，再打另一半围堰。通过白龟山水库管理局的大力支持，工程于2011年12月30日全部完工。

4 完成工作量

完成工程量，见表1。

5 主要施工方法

5.1 测量放线

①施工测量人员熟悉设计文件，熟悉本工程的技术数据、高程衔接关系。

②河道清淤及土方开挖开工前进行下列测量工作：

③放出施工边线，必要时标出堆土、堆料场地界线及临时用地范围；

④冬季施工设置不受冻胀的水准点不少于两个；

⑤施工设置的临时水准点。

5.2 围堰工程

本工程挖土方案采用干槽挖施工方法，由于水库不断向北干渠内放水，开挖淤泥及土方前先用围堰把河水改流到河道西侧。

围堰工程是本工程的重点，由于河底全部为浇筑混凝土，围堰质量的好坏直接影响工程质量。围堰采用编织袋围堰，按梯形摆放，底宽2.5 m，顶宽1.5 m，高度2 m。围堰要求结构密实，不漏水。待东侧施工完毕后再把水该流到东侧。河道及护坡全部完成后把围堰进行拆除外运。

5.3 河道清淤

用0.5 m3抓铲挖掘机把淤泥甩到岸边，甩到岸边的淤泥再用1.0 m3反铲挖掘机装10 t自卸汽车运到卸土场内。

5.4 土方开挖

用1.0 m3反铲挖掘机挖河岸两侧垃圾倒运到河底进行河底回填。

5.5 河底整平

由于河底大石聚集，石头空隙间均为深坑，用土方把深坑填平。使河底拥有一定的纵坡，以利于流水。

5.6 河底混凝土浇筑

①模板施工。模板使用组合钢模，并用方钢制横纵扣带调平调直钢模，在交叉点处使用短方木支撑于河底或围堰侧壁上。模板及其支撑架必须有足够的强度、刚度和稳定性，其支撑必须有足够的支撑面积及荷载的能力。

②混凝土施工。混凝土采用商品混凝土，用汽车泵输送到模板内。浇注时分层进行，分层厚度不大于30c m。砼振捣使用插入式振捣器，砼浇注至设计标高时，表面使用木抹刮平，用光抹压光，并在砼初凝前用光抹多次收光以防止砼表面产生收缩裂纹。

6 质量保证

该工程自开工以来，项目部全体人员以严谨的工作态度，精心组织施工，按设计文件和现行的标准、规范来约束自己的施工行为。项目部在整个施工过程中，对“人、机、法、检、环”等五大质量因素进行全方位的质量管理及控制。具体表现在以下四个方面。

6.1 混凝土工程质量控制

①振捣要充分，避免因漏振而造成的蜂窝、孔洞质量缺陷。

②仔细振捣应选用直径较小的振捣棒，再由专人找平，减少砼表面裂缝。

③按《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求留适当的混凝土试块。

④砼捣固完毕后，在12 h内加上覆盖，浇水养护时应能保持砼足够的湿润，墙面砼养护可采用喷淋养护的办法，养护期依据GB50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》中附录D的要求进行确定。

6.2 混凝土工程现场管理

砼浇筑前的准备工作：

①所有施工用具应配备齐全，保证其完好，不能影响施工，对电闸箱用电设备进行一次全面检查，做好用电安全保护工作。

②技术生产、安全进行一次联合检查，对查出的质量问题要及时进行整改。

③落实现场施工的管理人员、操作人员和辅助人员，做到任务明确，责任到人。

6.3 混凝土工程施工调度

①砼浇筑期间的人员安排视连续浇捣时间决定连续超过12小时的应组织两班。

②现场砼搅拌由专人指挥调度，根据浇筑安装情况及时调整出料位置，改变下料速度。

6.4 混凝土工程材料及现场检验控制

①严把工程材料关。材料采购有质保书、合格证，进场后随机见证取样，检验合格后方用于本工程中。

②严把工程质量关。实行自检、互检、交接检“三检”制度，在工程隐蔽前，由建设单位现场人员检查验收合格后才进行隐蔽，发现不合格的分项工程坚决返工重做。

③坚持现场取样制度。对需要试验的混凝土，报请有资质的检测机构进行试验。

7 资料采编

本次施工严格按照设计和有关规范规定现场采取试样。除要求商品混凝土拌合站提供原材料及有关混凝土资料外，并对现场采取的试样报请有资质的检测机构进行试验。

8 工作质量评述

本工程经建设单位代表现场检验长度、宽度及厚度满足设计要求，混凝土强度符合有关规范规定，质量合格。

经七矿井下测定，往年同期为枯水期，河道不放水，井下涌水量为1 300 m3/h，今年由于秋汛，水库不断放水，井下涌水量为1 100 m3/h，可见浅部注浆效果明显，成效显著。

参考文献：

[1] 胡绍详，李守春，翟培合，等.矿山地质学（2版）[M].徐州：中国矿业大学 出版社，2008：302.