预隔断墙

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种预隔断墙。


背景技术：

2.我国煤炭赋存地质条件复杂，尤其是多构造板块多序次的地层结构导致我国煤矿水文地质条件复杂多变，井下突水事故时有发生。目前，我国煤矿在役防水闸墙多为单墙结构，且大部分为工作面收作之后用于封闭采空区，由于防水闸墙砌筑周期长与矿井突水迅猛的时差矛盾，真正用于井下防水的闸墙并不多见。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.相关技术中提供了一种煤矿防爆密闭墙，包括巷道、两个密闭墙体、填充墙和两个注浆区，在需要密闭段的巷道内壁的四周向上分别平行设置有两个掏槽，两个密闭墙体分别设置在两个所述掏槽内，两个密闭墙体之间设有填充墙。然而，本技术的发明人研究发现，该相关技术中的密闭墙体需要砖块堆砌而成，当遇到突水情况时，无法及时防水。
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种预隔断墙，可以应对矿井突水情况，达到应急堵水的目的。
6.本发明实施例的预隔断墙，包括：第一墙体和第二墙体，所述第一墙体和第二墙体均沿巷道的延伸方向延伸，且第一墙体和第二墙体在巷道的宽度方向上相对布置，所述第一墙体上设有多个第一安装槽，多个所述第一安装槽在所述巷道的延伸方向上间隔布置，所述第二墙体上设有多个第二安装槽，多个所述第二安装槽在所述巷道的延伸方向上间隔布置，所述第一安装槽和所述第二安装槽在所述巷道的宽度方向上相对布置；封堵墙，所述封堵墙位于所述第一墙体和所述第二墙体之间以封闭所述巷道；多个板体，所述板体的一端可拆卸地设在所述第一安装槽内，所述板体的另一端可拆卸地设在所述第二安装槽内，相邻的两个所述板体之间围成填充腔，所述填充腔内适于填充浆料以形成所述封堵墙。
7.本发明实施例的预隔断墙，可以应对矿井突水情况，达到应急堵水的目的。
8.在一些实施例中，所述第一墙体包括多个第一凸部，多个所述第一凸部在所述巷道的延伸方向间隔布置，所述第二墙体包括多个第二凸部，多个所述第二凸部在所述巷道的延伸方向上间隔布置，所述第一凸部和所述第二凸部在所述巷道的宽度方向上向远离所述巷道的方向延伸，且所述第一凸部与所述第二凸部在所述巷道的宽度方向上相对布置。
9.在一些实施例中，所述第一安装槽和所述第二安装槽均包括相互连通的第一安装段和第二安装段，所述第二安装段相对于所述第一安装段邻近所述巷道顶部，所述第二安装段的宽度大于所述第一安装段。
10.在一些实施例中，所述预隔断墙还包括多个锚索，多个所述锚索的一端分别伸入所述封堵墙、第一墙体和第二墙体内，所述锚索的另一端伸出所述封堵墙、第一墙体和第二墙体。
11.在一些实施例中，所述板体包括多个子板体，多个所述子板体在所述巷道的高度方向上依次堆叠以形成所述板体，相邻的两个所述子板体之间具有粘贴层。
12.在一些实施例中，所述预隔断墙还包括支撑梁，所述支撑梁与所述板体相连，且所述支撑梁位于所述填充腔外，所述支撑梁的数量为多个，多个所述支撑梁分别与多个所述板体相连。
13.在一些实施例中，所述预隔断墙还包括引水管，所述引水管贯穿所述填充腔，且所述引水管的两端分别伸出所述板体。
14.在一些实施例中，所述引水管的数量为多个，多个所述引水管在所述巷道的宽度方向上间隔布置。
15.在一些实施例中，所述预隔断墙还包括注浆管，所述注浆管的一端与所述填充腔连通，所述注浆管的另一端与所述巷道邻近巷道出口的一侧连通。
16.在一些实施例中，所述注浆管的数量为多个，多个所述注浆管沿所述巷道的高度方向间隔布置。
附图说明
17.图1为本发明实施例的预隔断墙的结构示意图；
18.图2为本发明实施例的预隔断墙的剖视图；
19.图3为本发明实施例的第一墙体的结构示意图；
20.图4为本发明实施例的板体的结构示意图。
21.附图标记：
22.第一墙体1，第一安装槽11，第一凸部12，加强带13，第二墙体2，第二凸部21，第二安装槽22，封堵墙3，板体4，子板体41，填充腔5，锚索6，支撑梁7，引水管8，注浆管9。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.如图1至图4所示，本发明实施例的预隔断墙，包括第一墙体1、第二墙体2、封堵墙3和多个板体4，第一墙体1和第二墙体2均沿巷道的延伸方向延伸，且第一墙体1和第二墙体2在巷道的宽度方向上相对布置，第一墙体1上设有多个第一安装槽11，多个第一安装槽11在巷道的延伸方向上间隔布置，第二墙体2上设有多个第二安装槽22，多个第二安装槽22在巷道的延伸方向上间隔布置，第一安装槽11和第二安装槽22在巷道的宽度方向上相对布置，封堵墙3位于第一墙体1和第二墙体2之间以封闭巷道，板体4的一端可拆卸地设在第一安装槽11内，板体4的另一端可拆卸地设在第二安装槽22内，相邻的两个板体4之间围成填充腔5，填充腔5内适于填充浆料以形成封堵墙3。
25.具体地，如图1所示，第一墙体1和第二墙体2在左右方向上延伸，第一墙体1和第二墙体2在前后方向上相对布置，第一墙体1和第二墙体2分别与巷道两边侧壁相贴合，第一安装槽11沿上下方向延伸，第二安装槽22沿上下方向延伸，第一安装槽11和第二安装槽22在前后方向上相对布置，第一安装槽11的数量与第二安装槽22的数量相同，且多个第一安装槽11与多个第二安装槽22一一对应布置，第一安装槽11和第二安装槽22的形状和尺寸相
同。
26.板体4的数量为多个，且板体4的数量与第一安装槽11和第二安装槽22的数量相同，多个板体4与多个第一安装槽11和第二安装槽22一一对应布置。多个板体4在左右方向上间隔布置，相邻的两个板体4、巷道顶部、巷道底部、第一墙体1和第二墙体2围成填充腔5，填充腔5内适于填充浆料，浆料凝固后形成封堵墙3。
27.本发明实施例的预隔断墙，在巷道正常使用时，板体4与第一墙体1和第二墙体2脱离，巷道可正常通行，当巷道内遇到矿井突水等紧急情况时，将板体4的前侧插入第一安装槽11，板体4的后侧插入第二安装槽22，并向填充腔5内填充浆料形成封堵墙3，从而可以快速形成封闭墙应对矿井突水情况，达到应急堵水的目的，板体4与第一墙体1和第二墙体2可拆卸地相连，不仅可以及时对突水进行封堵，提高突水险情的应对速度，还可以根据来水的高度，通过调整板体4的高度调整封堵墙3的填充高度，从而应对不同程度的突水，与相关技术中的堆砌砖墙相比，提高了应急效率，还可以根据不同程度的突水情况调整封堵墙3的高度，从而便于后期巷道的重复利用。
28.在一些实施例中，第一墙体1包括多个第一凸部12，多个第一凸部12在巷道的延伸方向间隔布置，第二墙体2包括多个第二凸部21，多个第二凸部21在巷道的延伸方向上间隔布置，第一凸部12和第二凸部21在巷道的宽度方向上向远离巷道的方向延伸，且第一凸部12与第二凸部21在巷道的宽度方向上相对布置。
29.具体地，如图1所示，第一凸部12在前后方向沿远离巷道的方向延伸，第二凸部21在前后方向上沿远离巷道的方向延伸。换言之，第一凸部12在前后方向上的尺寸大于第一墙体1其他部位的尺寸，第二凸部21在前后方向上的尺寸大于第二墙体2其他部位的尺寸。第一安装槽11形成在第一凸部12上，第二安装槽22形成在第二凸部21上。
30.在一示例中，多个第一凸部12中位于最左侧的一个第一凸部12的左侧具有加强带13，加强带13在左右方向上的尺寸为3m至6m，例如，加强带13的尺寸为3m、4m、5m或6m，加强带与第一凸部12一体浇注成型，多个第一凸部12中位于最右侧的一个第一凸部12的右侧同样具有加强带。
31.多个第二凸部21中位于最左侧的一个第二凸部21的左侧具有加强带，加强带在左右方向上的尺寸为3m至6m，例如，加强带的尺寸为3m、4m、5m或6m，加强带与第二凸部21一体浇注成型，多个第二凸部21中位于最右侧的一个第二凸部21的右侧同样具有加强带。
32.本发明实施例的预隔断墙，通过设置第一凸部12和第二凸部21，可以提高对板体4的支撑强度，从而避免板体4受到浆料和来水的压力和冲击与墙体发生脱离，还可以为第一安装槽11和第二安装槽22的开槽提供更深的空间，从而使板体4与墙体之间连接更加稳定。第一凸部12和第二凸部21嵌入巷道内部墙壁，还可以加固巷道侧壁，提高巷道的强度，提高了作业安全。通过设置加强带，可以提高整个预隔断墙的结构强度，从而更安全的应对突水等突发险情。
33.在一些实施例中，第一安装槽11和第二安装槽22均包括相互连通的第一安装段和第二安装段，第二安装段相对于第一安装段邻近巷道顶部，第二安装段的宽度大于第一安装段。
34.在一示例中，第一安装段和第二安装段沿上下方向依次连通，第二安装段位于第一安装段的上方，第二安装段的底部与巷道顶部之间的距离为200mm至300mm，例如，第二安
装段的底部与巷道顶部之间的距离为200mm、250mm、或300mm，第一安装段的宽度为200mm，第二安装段的宽度为400mm。第二安装段的宽度大于第一安装段的宽度，可以使顶部的板体4更顺畅的进入安装槽内，还可以使填充腔5内的浆料分布更均匀以及板体4的受力更均匀。
35.在一些实施例中，预隔断墙还包括多个锚索6，多个锚索6的一端分别伸入封堵墙3、第一墙体1和第二墙体2内，锚索6的另一端伸出封堵墙3、第一墙体1和第二墙体2。
36.具体地，如图1所示，锚索6的上端伸入墙体内，即多个锚索6分别伸入封堵墙3的顶部、第一墙体1和第二墙体2内，锚索6的下端外露4000mm，多个锚索6呈菱形布置，垂距和水平距、排距均为1000mm。
37.例如，还可在封堵墙3、第一墙体1和第二墙体2上钻入锚杆加固墙体。锚杆锚固深度不低于1600mm，锚杆间排距不大于800
×
600mm，多根锚杆呈菱形均匀布置。
38.本发明实施例的预隔断墙，通过设置多根锚索6和锚杆可以提高对墙体的支护墙体，不仅提高了巷道的强度，还可以提高应对突水等险情的抗冲击能力。
39.在一些实施例中，板体4包括多个子板体41，多个子板体41在巷道的高度方向上依次堆叠以形成板体4，相邻的两个子板体41之间具有粘贴层。
40.具体地，如图4所述，多个子板体41在上下方向上依次堆叠形成板体4，多个子板体41的尺寸相同，相邻的两个子板体41之间通过木胶粘贴，通过木胶连接相邻的两个子板体41，不仅可以提高子板体41之间的连接强度，还可以避免浆料和渗水通过子板体41之间的连接缝隙流出。
41.本发明实施例的预隔断墙，通过设置多个子板体41，可以根据突水的水深，调整板体4的高度，从而调整封堵墙3的高度，进而提高预隔断墙针对不同突水险情的应对能力，并且通过多个子板体41拼接成整个板体4，可以提高板体4的拼接效率，从而提高险情的响应速度。通过设置多个子板体41，还便于存放和输送板体4。
42.在一些实施例中，预隔断墙还包括支撑梁7，支撑梁7与板体4相连，且支撑梁7位于填充腔5外，支撑梁7的数量为多个，多个支撑梁7分别与多个板体4相连。
43.具体地，如图1所述，支撑梁7沿上下方向延伸，支撑梁7与板体4相连，且支撑梁7的高度与板体4的高度相同，支撑梁7的数量可以为多个，多个支撑梁7在左右方向上分为两组，一组支撑梁7与左侧的板体4相连，另一组支撑梁7与右侧的板体4相连，支撑梁7可以为h型钢材。每组支撑梁7包括多个支撑梁7，多个支撑梁7在前后方向上间隔布置，从而对板体4前后方向上的不同位置进行支撑。
44.本发明实施例的预隔断墙，通过设置支撑梁7，可以提高对板体4的支撑强度，不仅可以避免板体4收到浆料的压力发生破裂，还可以避免突水对板体4的冲击造成板体4脱落。
45.在一些实施例中，预隔断墙还包括引水管8，引水管8贯穿填充腔5，且引水管8的两端分别伸出板体45。
46.具体地，如图4所示，多个子板体41中任意两个子板体41上设有半圆形通孔，两个开设有半圆形通孔的自板体41相邻布置，以将两个半圆形通孔围成圆形通孔，多个子板体41中剩余子板体41为密封板，即剩余子板体41上未开设有通孔以提高填充腔5的密封性，避免浆料或来水通过通孔泄漏。引水管8穿过圆形通孔，引水管8的左端伸出左侧的板体4外，引水管8的右端伸出右侧的板体4外。通过在子板体41上预留通孔，减小了在板体4上打孔的时间，使引水管8可以快速穿过板体4，提高了突水险情的排除速度。并且，通过设置半圆形
通孔，可以对引水管8进行定位，提高引水管8的安装精度，并且还可以提高引水管8的安装效率。
47.例如，引水管8的数量为多个，多个引水管8在巷道的宽度方向上间隔布置。
48.具体地，如图1所示，多个引水管8在前后方向上间隔布置，通过设置多个引水管8，可以提高引水速度，迅速排除突水险情。
49.可选地，在引水管8的右侧安装法兰，实现引水管8与抽水泵等部件的快速对接。
50.在一些实施例中，预隔断墙还包括注浆管9，注浆管9的一端与填充腔5连通，注浆管9的另一端与巷道邻近巷道出口的一侧连通。
51.具体地，如图1所示，注浆管9的左端伸入填充腔5内，注浆管9的右侧伸出右侧的板体4，如图4所示，在子板体41上设置通孔，通过在子板体41上预留通孔，减小了在板体4上打孔的时间，使注浆管9可以快速穿过板体4，提高了封堵墙3的成型效率，从而提高突水险情的排除速度。
52.需要说明的是，子板体41上的预留通孔的数量与注浆管9和引水管8的数量之和相同，且预留通孔的位置与注浆管9和引水管8的位置相对应，实际可根据现场情况选择预留通孔的位置。子板体41的高度之和与封堵墙3的高度相适配，子板体41的宽度与巷道的宽度相同，子板体41的厚度可根据现场突水和注浆压力调整，即突水冲击较大，则子板体41的厚度越大，注浆压力越大，子板体41的厚度越大。例如，注浆管9的数量为多个，多个注浆管9沿巷道的高度方向间隔布置。
53.具体地，如图4所示，多个注浆管9在上下方向上间隔布置，通过设置多个注浆管9，可以提高注浆效率。
54.下面参照图1至图4描述本发明实施例的预隔断墙的工作原理。
55.第一阶段，在巷道掘进过程中预先施工第一墙体1和第二墙体2，并在第一墙体1上掏槽形成第一安装槽11，在第二墙体2上掏槽形成第二安装槽22，并将锚杆和锚索6植入墙体内。
56.第二阶段，在发生突水或工作面收作封闭时，将左右两侧的板体4安装至第一安装槽11和第二安装槽22内，随后将支撑架与板体4相连，对板体4进行支撑，随后将引水管8和注浆管9穿过板体4，并通过注浆管9向填充腔5内浇筑封堵墙3体。浇筑封堵墙3体流程：通过位于下层的注浆管9向填充腔5内灌注水泥浆
→
位于中层的注浆管9返注时，关闭位于下层注浆管9
→
通过中层注浆管9向填充腔5内灌注水泥浆
→
位于上层的注浆管9返浆时，关闭中层注浆管9
→
通过上层注浆管9向填充腔5内灌注水泥浆
→
上层注浆管9压力达到6mpa停止注浆，最终形成封堵墙3。
57.下面参照图1至图4描述本发明一些具体示例的预隔断墙的结构参数。
58.墙体主要参数选取：
59.煤矿井下防水预隔断墙封堵墙体厚度和掏槽深度应根据水头高度、围岩条件、煤层参数、巷道大小等参数确定，也可按照本实施例给出的以下方法确定：
60.①
巷道净断面15.0≤s≤20.0m2时：
61.围岩抗压强度12.0mpa，如达不到该强度可通过注浆加固达到，防水预隔断墙各参数随采空区水头高度的变化，其对应的参数尺寸见表1。
62.表1预隔断墙设计参数
[0063][0064]
注：
[0065]
1.为确保防水密闭墙墙体安全，各设计参数均根据最大巷道净断面20.0m2计算获取；
[0066]
2.结合井下现场施工条件，为确保掏槽的尺寸满足设计要求，本表中计算的帮槽最小深度d1、底槽最小深度d2、顶槽最小深度d3均进行了扩大。
[0067]
②
巷道净断面20.0《s≤26.0m2时：
[0068]
围岩抗压强度12.0mpa，如达不到该强度可通过注浆加固达到，防水预隔断墙各参数随采空区水头高度的变化，其对应的参数尺寸见表2。
[0069]
表2防水预隔断墙设计参数
[0070][0071]
注：
[0072]
1.为确保防水密闭墙墙体安全，各设计参数均根据最大巷道净断面26.0m2计算获取；
[0073]
2.结合井下现场施工条件，为确保掏槽的尺寸满足设计要求，本表中计算的帮槽最小深度d1、底槽最小深度d2、顶槽最小深度d3均进行了扩大。
[0074]
3.设备设施：在封堵墙体浇筑前需要在巷道两侧布置锚索线，封堵墙体施工时锚索连接两侧巷帮并施加预紧力，以提高墙体强度。此外，为实现对采空区水体、气体的监控，根据监控参数，合理采取有效的控制水体、气体措施，可根据实际需要，在相应的防水密闭墙墙体中预埋所需用途的管路，引水管、注浆管、气体检测管等，各管路上均配备阀门，其中引水管上要求配备止回阀。
[0075]
防水预隔断墙各管路安装位置可见图1、图2和图3。各设备设施参数选择及施工介绍如下：
[0076]
①
板体：
[0077]
板体长度应略小于两侧帮槽之间距离，板体两侧可以加工成200
×
200mm的正方形，现场实际需求尺寸可以根据实际情况加工。
[0078]
②
锚索埋设参数：
[0079]
顶墙补打锚索线，锚索线外露4000mm。两帮补打锚索线，锚索线外露4000mm，锚索线呈菱形布置，垂距和水平距、排距均为1000mm。锚索直径和长度视矿井具体情况而定。
[0080]
③
锚杆配备：
[0081]
墙体中掏槽锚杆配备规格不应低于锚固深度不低于1600mm，帮槽和顶板外露长度500mm，底槽外露与d2深度一致。锚杆间排距应结合墙体厚度布置，间排距不应大于800
×
600mm，锚杆菱形均匀布置。
[0082]
④
引水管：
[0083]
井下采空区引水管路宜采用d168
×
5.0mm、d219
×
7.0mm、d273
×
8.0mm无缝钢管或复合钢管，管路数量及直径根据采区排水量确定，引水管路上配备一个与管路相匹配的压力等级为pn1.0mpa闸阀。
[0084]
同一排水系统的引水管路中，在其中一趟上配备压力、流量仪器仪表，压力及流量表配备见表3。
[0085]
表3压力、流量仪器仪表配备表
[0086][0087]
⑤
注浆管
[0088]
井下采空区注浆管的管径宜采用d168
×
5.0mm、d219
×
7.0mm、d273
×
8.0mm的无缝钢管或复合钢管，管路数量及直径根据封堵墙的浇筑量以及进入巷道内的来水量确定，注浆管在采空区一侧超出墙体不少于0.5m，各趟注浆管路上配备一个与管路直径及注水压力等级相匹配的止回阀。
[0089]
⑥
气体检测管
[0090]
气体检测管路宜采用d34
×
3.0mm无缝钢管，布置在墙体中上部，在采空区一侧超出墙体不小于0.5m，每趟配备dn25pn1.0mpa闸阀一个。
[0091]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0092]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
[0093]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0094]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0095]
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0096]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。